MÉTODO MARSHALL PARA DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

NORMAS: AASHTO T-245, ASTM D-1559

I. Introducción 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. 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 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 pavimento. 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.

GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS

OBJETIVOS

Determinar la granulometría de los agregados fino y grueso clasificándolos de acuerdo a su tamaño en los diversos tamices.

EQUIPOS Y MATERIALES

- Balanza de precisión.

- Tamices NTP

- Agregado fino y agregado grueso

- Horno

- Bandejas - Brocha

AGREGADO GRUESO:

Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75 mm (N°4) proveniente del desintegración natural o mecánica de las rocas y que cumplen con los límites

AGREGADO FINO:

Se considera como agregados finos a la arena o piedra natural finamente triturada, de dimensiones reducidas y que pasan el tamiz 9.5 mm (3/8”)y que cumple con los límites

PREPARACION DE LA MUESTRA

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Ingresar el agregado a una altura no mayor de 5 cm, si echamos a mas altura se pierde el fino en polvo debemos tener cuidado.

Después, la muestra anterior se hizo pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado.

- Luego tapamos el tamiz, y empezamos a mover en forma horizontal, y vertical. Después lo retenido se va pesando.

CUADRO DE TAMIZADO PREVIO AL ENSAYO

TAMIZPESO PARCIAL

% RETENIDO

% RETENIDO ACUMULADO

% PASANTE ACUMULADO ESPECIFICADO

1'' 0 0 0 100 1003/4 '' 220 5 5 95 953/8'' 1188 27 32 68 68N 4 792 18 50 50 50N 8 616 14 64 36 36N 50 1056 24 88 12 12N 200 308 7 95 5 5FOND 220

OTOTAL 4400

Ensayo MarshallExisten tres procedimientos en el método del ensayo Marshall, estos son:

a) Determinación del peso específico total

b) Medición de la estabilidad y la fluencia Marshall,

c) Análisis de la densidad y el contenido de vacíos

a) Determinación del Peso Específico Total El peso específico total de cada probeta se determina tan pronto como las probetas recién compactadas se hayan enfriado a la temperatura ambiente. Esta medición de peso específico es esencial para un análisis preciso de densidad-vacíos.

b) Ensayos de estabilidad y fluencia El ensayo de estabilidad está dirigido a medir la resistencia a la deformación de la mezcla. La fluencia mide la deformación, bajo carga, que ocurre en la mezcla Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de estabilidad Marshall son consideradas demasiado frágiles y rígidas para un pavimento en servicio. Aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado plásticas y tienen tendencia a deformarse fácilmente bajo las cargas del tránsito

c) Análisis de Densidad y Vacíos El propósito del análisis es el de determinar el porcentaje de vacíos en la mezcla compactada. Una vez que se completan los ensayos de estabilidad y fluencia, se procede a efectuar un análisis de densidad y vacíos para cada serie de probetas de prueba.

HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

Materiales: Filler, Arena, Grava, Cemento asfaltico, parafina, espátula, franelas, balanza, tapa boca, guantes de cuero, termómetro, cucharon, bandejas.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO MARSHALL

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

1.- pesamos la arena, grava, y cemento asfaltico, previamente se tuvo q determinar los porcentajes de todos los componentes (grava, arena, cemento asfaltico), este se repite para cada porcentaje de cemento asfaltico que en nuestro caso empezó de 5.5%, 6%, 6.5%, 7%

2.-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, 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 150°C

3.- Las

mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldes pre-calentados 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 (72 golpes).

Colocamos papel filtro en la base del molde

4.- 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

5.-Bañamos con parafina las muestras hasta que no quede vacíos en el espécimen

6.- Pesamos la muestra al aire de todos los especímenes, y luego pesamos las mismas muestras sumergidas.

7.- colocamos en baño maría a todas las muestras por un lapso de media hora

DETERMINACION DE LA ESTABILIDAD- FLUJO

8.-Ahora procedemos a determinar la estabilidad y el flujo de nuestros especímenes, para lo cual colocamos el espécimen en la probeta Marshall, y seguidamente lo colocamos en el equipo compactador, para luego iniciar el ensayo, anotando el flujo y la estabilidad.

CALCULO DE LA DENSIDAD DE LAS BRIQUETAS