FACULTAD FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA A
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
C
N A T E D A D A V I R P D A D I S R E
INFORME N 3 °
V
ENSAYO MARSHALL PARA MEZCLAS ASFALTICAS
N
I U
Curso:
Pavimentos Grupo: “B”
PRESENTADO POR: -
FLORES CARPIO, YONATAN DIEGO
Docente: Ing. Martin Paucara
Mayo, 2018
1. INDICE 2. PRESENTACION 3. INTRODUCCION 4. CONTENIDO 5. OBJETIVOS 5.1.
GENERALES
5.2.
ESPECIFICOS
6. MATERIALES 7. MARCO TEORICO 8. PROCEDIMIENTO 9. CALCULOS 10. RESULTADOS 11. CONCLUSIONES 12. RECOMENDACIONES 13. ANEXOS
1.
PRESENTACION
En este informe se demuestra de forma detallada el ensayo Marshall, los equipos y materiales utilizados, el procedimiento y los cálculos respectivos. El ensayo de laboratorio “Marshall” desarrolla un mejor criterio para determinar el Contenido óptimo de asfalto en la etapa de diseño
2.
INTRODUCCION El concepto del método de diseño de mezclas bituminosas fue desarrollado por Bruce Marshall en el Departamento de Carreteras del Estado de Mississippi, en Estados Unidos. En su forma actual, este ensayo surgió de una investigación iniciada por el cuerpo de Ingenieros del ejé rcito de los Estados Unidos en 1943 en la búsqueda de un método de diseño y control de pistas de aeropuertos durante la Segunda Guerra Mundial. El cuerpo de ingenieros decidió adoptar el Método Marshall debido en parte a que utilizaba un equipo de fácil manejo, portátil y que podía utilizarse rápidamente en obra. Se realizaron muchos tramos de prueba haciendo servir un tráfico simulado para determinar el comportamiento de las mezclas variando su composición y para establecer la energía de compactación necesaria al fabricar las probetas con densidad similar a la obtenida en obra. El propósito del método de dosificación Marshall es determinar el contenido óptimo de betún para una combinación específica de áridos. Se trata de un ensayo mecánico que consiste en romper probetas cilíndricas de 101,6 mm de diámetro por 63,5 mm de altura preparadas como se describe en el anexo 1 y compactadas mediante un martillo de peso y altura de caída normalizados. Posteriormente se calientan a una temperatura de 60ºC y se rompen en la prensa Marshall mediante la aplicación de una carga vertical a través de una mordaza perimetral y una velocidad de deformación constante de 50,8 mm/min para determinar su estabilidad y deformación. Este método establece densidades y contenidos óptimos de huecos que se han de cumplir durante la construcción del p avimento. Es importante saber que este ensayo es uno de los más conocidos y utilizados tanto para la dosificación de mezclas bituminosas como para su control en planta mediante la verificación de los parámetros de diseño de las muestras tomadas. En España este ensayo se utiliza en la formulación de mezclas bituminosas densas, semi densas y gruesas. No se aplica en mezclas abiertas pues resulta insensible para detectar el efecto que el ligante tiene sobre el comportamiento de la mezcla. Tampoco es adecuado para la caracterización de mezclas de elevado ángulo de rozamiento interno y mástico poco consistente.
3.
OBJETIVOS
GENERALES Conocer los procedimientos para diseñar una mezcla asfáltica mediante el método Marshall de manera tal que se consiga cumplir con los requisitos mínimos de calidad de un pavimento
ESPECIFICOS Conocer y determinar el porcentaje óptimo de asfalto para realizar una mezcla con materiales finos y granulares para la realización de briquetas Calcular los diferentes porcentajes de vacíos y las gravedades específicas de las briquetas realizadas Reconocer correctamente el procedimiento a seguir para que no hayan errores posibles durante el ensayo
4.
MATERIALES
Arena
Grava
Cemento asfaltico
Espátula
Franelas
Balanza
Tapa boca guantes de cuero
Termómetro
5.
Cucharon
Bandejas
Equipo marshall
MARCO TEORICO Muchas agencias usan actualmente el Método Marshall para el diseño de mezclas. Es desde hace mucho tiempo, el procedimiento más usado para el diseño de Mezclas Asfálticas en Caliente en el mundo. Esta técnica finalmente fue normalizada como ASTM D 1559, “ Resistencia a la fluencia plástica de mezclas bituminosas usando el Aparato de Marshall”.
El método Marshall es un experimento de laboratorio dirigido al diseño de una adecuada mezcla asfáltica por medio del análisis de su estabilidad/fluencia y densidad/vacíos.
Una de las virtudes del método Marshall es la importancia que asigna a las propiedades densidad/vacíos del material asfáltico.
Este análisis garantiza que las proporciones volumétricas de los componentes de la mezcla, están dentro de rangos adecuados para asegurar una Mezcla Asfáltica en Caliente durable. Otra ventaja del método es que el equipamiento requerido no es caro y es de fácil manejo, por lo que, se presta a operaciones de control de calidad a distancia. Desafortunadamente, muchos ingenieros creen que el método de compactación de laboratorio por impacto usado en el método Marshall no simula la densificación de la mezcla que ocurre bajo tránsito en un pavimento real. Más aún, el parámetro de resistencia usado en éste enfoque, estabilidad Marshall no estima en forma adecuada la resistencia al corte de la Mezcla Asfáltica en Caliente. Estas dos situaciones pueden resultar en mezclas asfálticas propensas al ahuellamiento. En consecuencia, se puede concluir que el método Marshall ha sobrevivido más allá de su utilidad como moderno método de diseño de mezclas asfálticas.
Este método tradicionalmente se aplica a mezclas asfálticas en caliente, donde el asfalto ha sido clasificado por penetración o viscosidad, y que contiene
agregados con tamaños máximos de 25.0 mm (1 pulgada o menos). El Método Marshall es una serie de ensayos que utilizan muestras normalizadas de prueba (probetas) de 64 mm (2.5 pulgadas) de espesor por 102 mm (4 pulgadas) de diámetro Una serie de probetas, cada una con la misma combinación de agregados pero con diferentes contenidos de asfalto, es preparada usando un procedimiento específico para calentar, mezclar y compactar mezclas asfálticas de agregado. Los dos datos más importantes del diseño de mezclas del Método Marshall son:
6.
Análisis de la relación de vacíos-densidad, Prueba de estabilidad-flujo de las muestras compactadas.
PROCEDIMIENTO
El primer paso en el método de diseño, es seleccionar un tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan combinarse para producir las cualidades que se están buscando para la carpeta (estabilidad, durabilidad, trabajabilidad. resistencia al deslizamiento, etcétera). La relación viscosidad-temperatura del cemento asfáltico que va a ser usado debe ser ya conocida para poder establecer las temperaturas de mezclado y compactación en el laboratorio. Pesamos la arena, grava, filler y cemento asfaltico, previamente se tuvo q determinar los porcentajes de todos los componente (grava, arena, filler, cemento asfaltico), este se repite para cada porcentaje de cemento asfaltico que en nuestro caso empezó de 5.5% Procedemos a mezclar todos los componentes hasta obtener una mezcla homogénea, primero se coloca el agregados fino y grueso en una bandeja está a la vez se coloca en una cocina para simular lo ocurrido en obra luego se echa el filler, estos componentes se mezclan de tal forma que todas estén revestidas. Paralelamente se va preparando el cemento asfaltico, cuando los componentes hayan alcanzado una temperatura de 140°Cla temperatura lo medimos con un termómetro), estos se mezclan conjuntamente hasta que la mezcla este homogénea
Las mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldes precalentados Marshall, como preparación para la compactación, en donde se usa el martillo Marshall de compactación, el cual también es calentado para que no enfríe la superficie de la mezcla al golpearla. Las briquetas son compactadas mediante golpes del martillo Marshall de compactación. El número de golpes del martillo (35, 50 o 75) depende de la cantidad de tránsito para la cual la mezcla esta siendo Colocamos papel filtro en la base del molde
Luego extraemos las briquetas de los moldes, y dejamos enfriarlas. Al día siguiente (ejemplo), procedemos a determinar el peso específico de los especímenes compactados, para luego determinar su gravedad específica
DETERMINACION DE LOS PESOS ESPECIFICOS DE LOS ESPECIMENES COMPACTADOS Bañamos con parafina las muestras hasta que no quede vacíos en el espécimen Pesamos la muestra al aire de todos los especímenes, y luego pesamos las mismas muestras sumergidas colocamos en baño maría a todas la muestra por un lapso de media hora
7.
CALCULOS CALCULO DE LA DENSIDAD DE LAS BRIQUETAS C.A(%) Wbriq(gr)
5.5
6
6.5
7
7.5
1160.0 00
1180.0 00
1160.0 00
1160.0 00
1180.0 00
Wbriq+par(gr)
1180.0 00
1220.0 00
1220.0 00
1220.0 00
1220.0 00
Wbriq+par+agu( gr) Vbriq+par(cm3)
520.00 0
560.00 0
540.00 0
540.00 0
560.00 0
660.00 0
660.00 0
680.00 0
680.00 0
660.00 0
Wpar(gr) Den par(gr/cm3) Vparafina(cm3) Vbriq(cm3)
20.000
40.000
60.000
60.000
40.000
0.870
0.870
0.870
0.870
0.870
22.989
45.977
68.966
68.966
45.977
637.01 1
614.02 3
611.03 4
611.03 4
614.02 3
Den briq(gr/cm3)
1.821
1.922
1.898
1.898
1.922
C.A(%) Den briq(gr/cm3)
5.5
6
7.5
1.821
1.922
1.922
Eliminamos los porcentajes de 6.5% y 7% ya que esos puntos son errados
FLUJO C.A.(%) Lectura(Plg) Flujo(mm)
5.5
6.5
7
7.5
0.140
0.160
0.165
0.165
3.556
4.064
4.191
4.191
) m m( O J U L F
8
DETERMINACION DE PESO ESPECIFICO MAXIMO TEORICO SPECIFICO MAXIMO TEORICO O GRAVEDAD
ESPECIFICA
MAXIMATEORICA(G) %Piedra
45
%arena %filler piedra
52 3
base
2.75
gr/cm3
aparente=
2.73
gr/cm3
bulk =
2.79
gr/cm3
saturada=
arena bulk =
2.638 gr/cm3
SSS=
2.660 gr/cm3
aperente=
2.696 gr/cm3
parafina=
0.870 gr/cm3
filler apar =
2.860 gr/cm3
cement.
1.070 gr/cm3
asfalr = COMBINACIONDELMATERIALENLAMEZCLA
C.A(%)
5.5
6
6.5
7
7.5
Piedra(%)
42.525
42.3
42.075
41.85
41.625
Arena(%)
49.14
48.88
48.62
48.36
48.1
Filler(%)
2.835
2.82
2.805
2.79
2.775
100
100
100
100
100
C.A(%)
5.5
G
2.5018
6 2.4842
6.5 2.4669
7 2.4498
7.5 2.4329
DETERMINACIONDELPORCENTAJEDEVACIOS C.A(%)
5.5
6
6.5
7
7.5
De n briq( gr/ cm3)
1.821
1.922
1.898
1.898
1.922
% VACIOS
27.2134
22.6425
23.0445
22.5072
21.0109
S OI C A V %
%V DE VACIOS DEL AGREGADO MINERAL C.A(%)
5.5
6
6.5
7
7.5
%V.M.A
36.4887
33.3295
34.4893
34.8396
34.3934
.A .M V %
C.A(%) % V.LL.C.C.A
A . C . C . L L . V %
5.5
6.5
7.5
NI
D
.
R
GI
(
bl
p/
u
l)
IND. RIG C.A(%)
5.5
6
6.5
7
Estab(corr)
912
1095.92
1275.28
1126.32
Lectura(Plg)
0.140
0.160
0.165
0.165
IND.
6514.2857
6849.5
7728.969
6826.1818
RIG(Lb/pulg)
1
7
2
8.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES a. Los usos granulométricos que mejor se ajustan a nuestra curva son: el MAC-1 y el tipo IVC, sin embargo la curva granulométrica no encaja en su totalidad a los límites establecidos por los usos, por ende se recomienda aumentar más agregado fino para optimizar nuestro agregado b. La gravedad especifica obtenida se encuentra en el rango de los valores comunes para los agregados, sin embargo se recomienda realizar el ensayo del peso superficialmente seco del agregado fino, de forma cuidadosa ya que este parámetro es muy difícil de hallar, por ejemplo secar la muestra en sombra para determinar tal parámetro y no en sol c. Los resultados de pesos unitarios de las briquetas no son tan confiables, ya que nos sale porcentajes de vacíos muy elevados, por lo cual sería incorrecto colocar este asfalto en una carretera d. También es posible que nuestra gravedad máxima teórica nos haya botado resultados incorrectos, por lo q el % de vacíos es muy elevado e. Para la realización del ensayo de Marshall compactar bien las briquetas, para obtener resultados idóneos f. Nuestro asfalto no cumple con el parámetro de estabilidad g. Según nuestro grafico de pesos unitarios nuestro porcentaje de asfalto es de 6.5%
9.
ANEXOS
Equipo Marshall
