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PAVIMENTOS
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PAVIMENTOS
Universidad Continental
Dr. Ing. Andrés Sotil ChávezClase 16
Caracterización de Materiales – Asfaltos Método de Marshall
CONCEPTOS BÁSICOS• La estabilidad de la mezcla asfáltica tiene un comportamiento
similar a los suelos, así depende deCohesiónFricción interna
• Estas dos variables depende deDensidad del asfaltoCantidad del asfalto
• Existen tres métodos para diseño de mezclas asfálticasMétodo de Marshall (usado en Perú)Método de Hveem (de uso limitado a California)Método Superpave (de uso en EEUU)
CONCEPTOS BÁSICOS• Ya que se sabe que las tres fallas más relevantes de una
mezcla asfáltica son:Agrietamiento por fatiga de la capa asfálticaDeformación PermanenteAgrietamiento térmico (baja
temperatura)
• Entonces el propósito de los métodos de diseño es el de minimizar de manera efectiva cada modo de falla. Esto se consigue seleccionando una mezcla estable y con un contenido de asfalto que evite cada falla.
MÉTODO DE MARSHALL• El espesor de la carpeta asfáltica controla el tamaño máximo
del agregado
• La porción pasante de la No 200 se usa como relleno mineral
• Especímenes de mezclas de asfalto con agregados son compactados en el laboratorio utilizando diversas cantidades de asfalto.
4% 4.5% 5% 5.5% y otros porcentajes
MÉTODO DE MARSHALL• Los agregados a usarse tiene que pasar las pruebas
especificadas por la jurisdicción apropiada (MTC, municipalidades, gobierno regional)
• Estas especificaciones incluyen:1) Determinar propiedades físicas de los agregados
Tenacidad y abrasiónDurabilidad y solidezLimpieza y materiales orgánicos/dañinosForma y Textura de partículas
2) Determinar propiedades descriptivasTamaño y granulometríaGravedad especifica y absorción
3) Realizar calculo de mezclas
MÉTODO DE MARSHALL• El método de Marshall no incluye un método formal para
escoger el tipo de ligante asfaltico
• Dependiendo de la jurisdicción, se pueden usar asfaltos tipo PEN, AC, AR o Superpave
• En el Perú, se usa la clasificación tipo PEN.
• Lo que si debe realizarse son pruebas para determinar la susceptibilidad temperatura – viscosidad del material.
VISCOSIDAD-TEMPERATURA• La ecuación A-VTS es el resultado de varias pruebas como el
de penetración, viscosidad rotacional y el punto de ablandamiento
Temp Mezcla y Compactación
• Esta información la debería proveer el proveedor de asfalto (Repsol, Conchan) aunque nunca esta mal de doble chequear esa información.
MÉTODO DE MARSHALL• Estos especímenes son compactados usando
esfuerzos que reflejen las condiciones de campo.
• Para caminos y calles con llantas de baja presión, los materiales se compactan en 2 fases, usando 50 pases con un martillo de 10 libras lanzado de una altura de 18”
• Si las llantas a usarse en la vía tienen presiones mayores a 200 psi, se usa 75 pases en vez de 50.
• Se preparan 3 replicas por mezcla, normalmente se hacen 5 combinaciones para un total de 15 especímenes, cada uno con diferentes contenidos de asfalto.
MÉTODO DE MARSHALL• Imagen de compactadoras
automáticas
• Las pruebas se realizan a 140 F (60 C) y el ensayo lo que mide son dos valores:
Flujo: deformación medida en 1/100 de pulgada
Estabilidad: libras-fuerza en la cual falla el espécimen
MÉTODO DE MARSHALL• Datos necesarios antes del ensayo para poder realizar las
relaciones respectivas: Valores de Densidad Porcentaje Total de Vacios (VA o VTM) Porcentaje de vacios de agregados (VMA) Porcentaje de vacios de agregados lleno de asfalto (VFA)
Vac
ios
- Air
e, %
Contenido de Asfalto, %
Est
abil
idad
, lb
Contenido de Asfalto, %
Pes
o U
nit
ario
o
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d
Contenido de Asfalto, %
Flu
jo, i
n/1
00
VM
A, %
Limite Bajo
Limite Alto
Mínimo
OK
OK
Contenido de Asfalto, %
Contenido de Asfalto, %
MÉTODO DE MARSHALL• TENDENCIAS
Contenido de Asfalto vs. Densidad: La densidad generalmente se incrementa con el contenido de asfalto, alcanza un máximo y luego disminuye. El pico de densidad normalmente ocurre en un contenido mas alto que el pico de estabilidad
Contenido de Asfalto vs. VTM (% Vacios): El % de vacios deberían reducirse con el contenido de asfalto
Contenido de Asfalto vs. VMA: El % de vacios en el agregado mineral baja con el contenido de asfalto, alcanza un mínimo y luego sube su valor
Contenido de Asfalto vs. VFA: El % de vacios incrementa con el contenido de asfalto
MÉTODO DE MARSHALL• TENDENCIAS
Contenido de Asfalto vs. Estabilidad de Marshall: Puede tener dos tendencias:
Se incrementa con el contenido de asfalto, alcanza un pico y luego se reduce
Para mezclas recicladas se ha mostrado que el material tiene una estabilidad decreciente con el contenido de asfalto y no muestra
pico máximo o mini
Contenido de Asfalto vs. Flujo: el flujo se reduce con el contenido de asfalto, alcanza un mínimo y luego sube su valor
MÉTODO DE MARSHALL• Para que las graficas anteriores resulten, se tiene que primero
determinar el contenido de asfalto optimo. Entonces los especímenes se preparan tanto debajo y por encima de ese contenido.
• Normalmente, el contenido optimo se encuentra cuando el porcentaje de vacios esta en 4%
• En el ej., 5.9% es el AC%
• Se hacen 5 mezclas, a 0.5%5.0% 5.5% 6.0%6.5% 7.5%
MÉTODO DE MARSHALL• El espécimen es de 4 in (10 cm) de diámetro y 2.5 in (6.4 cm) de
altura. Se necesitan hacer correcciones
MÉTODO DE MARSHALL• En base al volumen de la briqueta se calcula la estabilidad
corregida de acuerdo a la tabla de la diapositiva anterior, mediante la expresión
Ec = Dial * Factor de Corrección * Constante del anillo
Donde:Constante del anillo = 51.621 + 10.003 * DialDial = valor registrado de la prueba