DISEO POR EL METODO MARSHALL MODIFICADO PARA MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE (ASTM D-1559) El concepto delmtodoMarshall fue desarrollado por Bruce Marshall, ex-Ingeniero de Bitumenes del Departamento de Carreteras del Estado de Mississipi.El Ensao Marshall, surgi de una investigacin iniciada por el Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito de los Estados Unidos en 1943. Varios mtodos para el diseo y control de mezclas asflticas fueron comparados y evaluados para desarrollar unmtodosimple dicho cuerpo de ingenieros decidi adoptar elmtodoMarshall, y desarrollarlo y adaptarlo para diseo y control de mezclas de pavimento bituminoso en el campo, debido en parte a que elmtodoutilizaba equipo porttil. A travs de una extensa investigacin de pruebas de trnsito, y de estudios de correlacin, en el laboratorio, el Cuerpo de Ingenieros mejor y agreg ciertos detalles al procedimiento del Ensayo Marshall, y posteriormente desarroll criterios de diseo de mezclas.El propsito delmtodoMarshall es determinar el contenido ptimo deasfaltopara una combinacin especfica de agregados. Elmtodotambin provee informacin sobre propiedades de la mezcla asfltica en caliente, y establece densidades y contenidos ptimos de vaco que deben ser cumplidos durante la construccin del pavimento.ElmtodoMarshall, slo se aplica a mezclas asflticas (en caliente) depavimentacin que usan cemento asfltico clasificado con viscosidad o penetracin y que contienen agregados con tamaos mximos de 25.0 mm o menos. Elmtodopuede serusadopara el diseo en laboratorio, como para el control de campo de mezclas asflticas (en caliente) depavimentacin.ElmtodoMarshall usa muestras normalizadas de pruebas (probetas) de 64mm (2.5in) de espesor por 103mm (4in) de dimetro. Una serie de probetas, cada una con la misma combinacin de agregados pero con diferentes tipos de asfaltos, es preparada usando un procedimiento especfico para calentar, mezclar y compactar mezclas asflticas de agregado. Los dos datos ms importantes del diseo de mezclas delMtodoMarshall son: un anlisis de la relacin de vacos-densidad, y una prueba de estabilidad-flujo de las muestras compactadas.

COMBINACIN DE LOS AGREGADOS Hay que encontrar la combinacin adecuada del agregado que cumpla con las especificaciones de granulometra. La combinacin de los agregados se realiz mediante el mtodo del cuadrado, primero se combin la piedra, luego el resultado de esta se combin con la arena gruesa, tal como se muestra a continuacin:

Como se observa al realizar la combinacin del agregado grueso segn el mtodo del cuadrado, la combinacin que mejor se ajusta al huso granulomtrico es de 80% de piedra de y 20% de piedra de

Como se observa al realizar la combinacin de los agregados segn el mtodo del cuadrado, la combinacin que mejor se ajusta al huso granulomtrico es de 48% de piedra y 52% de arena gruesa Estos porcentajes habr que ajustarlos con la ayuda de una hoja de clculo en formato Excel, de modo que la combinacin se ajuste al huso granulomtrico, tal como se muestra en la Tabla N 5.9 , 5.10 y Figura N5.6

EQUIPO DE LABORATORIO UTILIZADO EN LA REALIZACIN DEL ENSAYO MARSHALL Taras de aluminio para mezclar los ridos con el bitumen. Horno capaz de mantener la temperatura hasta 150 C Esptulas de 4 para manejar los ridos calientes Pirex de 500 ml. Para calentar y aadir el asfalto. Termmetro con escala de 0 a 200 C, con sensibilidad de 2.8C Balanza de 2000 gr. De capacidad y sensibilidad de 0.1 gr. Bao con agua hirviendo para sumergir los moldes y el pisn de compactacin. Base de compactacin consistente en un trozo de poste cuadrado de madera de seccin transversal mnima de 15 * 15 cm., con una placa de acero de 1 de grosor en su parte superior, instalada sobre una base rgida de hormign. Molde de compactacin, compuesto por una placa de base, molde y collar. La placa de base y el collar podrn acoplarse a ambos lados del molde propiamente dicho. Las dimensiones del molde son de 4 por 3 de altura. Soporte del molde, cualquier dispositivo que permita mantener el molde de compactacin sobre la base de compactacin mientras se est compactando. Guantes de asbesto para manejar el material caliente. Pintura o tiza para marcar especmenes. Papel filtro en crculos de 10 cm de dimetro. Extractor para sacar los especmenes compactados.

PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD Y FLUJO Prensa Marshall mecnica provista de anillo dinammetro de 0 a 10,000 lb. Capaz de aplicar una carga a una velocidad constante de 2 por minuto. Mordaza de rotura para ensayos de las probetas. Medidor de deformacin o cualquier otro dispositivo que permite medir la variacin de dimetro de los especmenes durante el ensayo de estabilidad. Bao de agua de control termosttico para sumergir y calentar probetas que mantenga temperatura a 60C.

PROCEDIMIENTO Se secan los agregados a temperatura ambiente De acuerdo a la granulometra de los agregados, se prepara una serie de tres especmenes por lo menos para cada contenido de ligantes bituminosos, considerando que la variacin de asfalto ser de 0.5 % cada vez, y que se necesitan tantas mezclas para que se tengan dos por encima y por debajo del ptimo. Para determinar el peso de los agregados se considera que el peso conjunto de agregados ms asfaltos es de 1100 1300 gr. (en promedio 1200 gr.), distribuyendo el correspondiente de los agregados proporcionalmente a su granulometra. Se colocan los agregados as preparados en horno hasta 110C hasta Peso constante, tericamente el peso debe ser prcticamente igual al que se coloc inicialmente, dado que previamente los agregados han sido secados. Considerando un peso promedio de mezcla, se calcula el peso de asfalto que ir en cada punto. Se inicia el tanteo con un determinado porcentaje de asfalto, y se va aumentado el porcentaje en 0.5 % cada vez:

Se ha usado un Peso Promedio de mezcla de 1200 gr., y se ha empezado el tanteo con un 4.5% de Asfalto :

Cantidad de cemento asfltico y agregado en la preparacin de las mezclas Se pone a calentar el asfalto y las taras con los agregados hasta temperatura constante de 130 a 140C. No debe mantenerse el ligante a la temperatura de mezcla por ms de una hora. Se pesa para cada espcimen de ensayo la cantidad necesaria de agregado en el recipiente donde se va a efectuar la mezcla, se agita la mezcla de ridos y se forma una cavidad. Se aade la cantidad de asfalto caliente para el porcentaje de cemento asfltico deseado, y se mezcla bien hasta conseguir una muestra homognea. Al terminar el mezclado, la temperatura de la mezcla dispuesta para la compactacin debe estar en el intervalo antes mencionado (130 a 140 C). Es conveniente mantener lo ms exacto posible la temperatura para distintas amasadas en el momento de la compactacin, para obtener resultados uniformes. El conjunto del molde y la base del martillo compactador se limpia y se calienta a temperatura entre 90 y 140C. Colocando el molde de compactacin caliente sobre la mesa de trabajo, se coloca un disco de papel filtro de 10 cm. de dimetro sobre la superficie de la base del molde. Esta labor tambin se puede desarrollar con el molde sobre la base de compactacin. Se coloca dentro del molde la mezcla recin amasada, por medio de una esptula, evitando las segregaciones del material, se remueve la mezcla vigorosamente con una esptula caliente o chucear 15 veces alrededor del permetro y 10 veces sobre el interior, dando al final una forma redondeada a la superficie, colocndose sobre ella un disco de papel filtro. Se traslada el molde con la mezcla a la base de compactacin y se aplica el nmero de golpes especificado con el martillo de compactacin. Mantener el eje del martillo de compactacin perpendicular a la base del molde durante la compactacin. Despus de apisonar la primera cara se desmonta el collar, se invierte el molde, se vuelve a poner el collar y se aplica el mismo nmero de golpes de compactacin al reverso de la cara del espcimen. Se aplica 75 golpes para cada cara para diseo de trfico pesado. Se procede igual con todos los especmenes. Despus de la compactacin, se dejan que enfren las briquetas en los moldes a temperatura ambiente durante toda la noche, para lo cual se deben de haber identificado bien de acuerdo al porcentaje de asfalto de la mezcla. Se remueve la base y se coloca el molde y el collar sobre el extractor de muestras: se coloca el molde con el collar de extensin hacia arriba en la mquina de ensayo, se aplica presin y se fuerza el espcimen dentro del collar de extensin, y se levanta el collar del espcimen. Se transfiere cuidadosamente la briqueta a una superficie plana y se le marca su identificacin. Lo mismo se hace con todas las briquetas.