99
i UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS CARRERA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE TITULACION PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENIERO CIVIL NUCLEO ESTRUCTURANTE: VIAS TEMA DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL METODO MARSHALL Y ANALISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS CON CEMENTO ASFALTICO NACIONAL (ECUADOR) E IMPORTADO (PERU)AUTOR JUAN CARLOS PÉREZ CAMPOVERDE TUTOR ING. VICENTE DE PAÚL LEÓN TOLEDO MSC. 2015 2016 GUAYAQUIL ECUADOR

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i

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE TITULACION

PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

NUCLEO ESTRUCTURANTE: VIAS

TEMA

“DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL

METODO MARSHALL Y ANALISIS COMPARATIVO DE LAS

PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS CON CEMENTO ASFALTICO

NACIONAL (ECUADOR) E IMPORTADO (PERU)”

AUTOR

JUAN CARLOS PÉREZ CAMPOVERDE

TUTOR

ING. VICENTE DE PAÚL LEÓN TOLEDO MSC.

2015 – 2016

GUAYAQUIL – ECUADOR

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ii

AGRADECIMIENTO

Este trabajo investigativo es el producto del esfuerzo el cual me ha permitido trazar metas

y objetivos en mi camino de mi vida profesional, al que se lo debo a la Universidad Estatal de

Guayaquil a los docentes que con sus experiencias y conocimiento supieron dirigirme en el buen

camino en mi carrera profesional, y este trabajo de mi Titulación es el agradecimiento Especial al

Ing. MSc. Vicente León por brindarme su apoyo incondicional y yo considerarlo un amigo.

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iii

DEDICATORIA

Este trabajo primeramente está dedicado a Dios Padre Nuestro por iluminarme en todo

momento, a mis Padres que en mi juventud y madures de mi vida supieron enseñarme los valores

de la vida, a mis Profesores que me inculcaron las enseñanzas necesarias para formarme como

profesional y a mi familia que compartirán mis triunfos como profesional.

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iv

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MS.c. Ing. Vicente De Paúl León Toledo MSc.

DECANO TUTOR

Ing. Gustavo Ramírez Aguirre MS.c. Ing. Julio Vargas

VOCAL VOCAL

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v

DECLARACION EXPRESA

ART.- XI del reglamento interno de graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

“La Responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuesta en este Trabajo de

Titulación, corresponden exclusivamente al autor”

JUAN CARLOS PÉREZ CAMPOVERDE

CI: 0919706846

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vi

INTRODUCCION

Las mezclas de asfalto por lo general están constituidas por agregados y cemento asfaltico

las que se mezclan en caliente en una planta.

El cemento asfaltico a utilizarse en este estudio comparativo es el cemento asfaltico

peruano y el cemento asfaltico nacional ecuatoriano.

El cemento asfaltico tiene que cumplir generalmente con los parámetros de control que

están indicadas en la tabla 810.2.1 (mop-001-F-2002).

En este estudio de diseño y comparativo, deberán cumplir con los requisitos de acuerdo a

los ensayos del método Marshall. Las que serán pruebas de laboratorio tanto a los agregados

componentes de la mezcla y a los cementos asfalticos.

Las mezclas asfálticas tienen que cumplir generalmente con los parámetros y requisitos

(MOP – 001 – F – 2002).

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vii

INDICE GENERAL

AGRADECIMIENTO ________________________________________________________ ii

DEDICATORIA _____________________________________________________________ iii

TRIBUNAL DE GRADUACION _______________________________________________ iv

DECLARACION EXPRESA ___________________________________________________ v

INTRODUCCION ___________________________________________________________ vi

CAPITULO I

1 PROPUESTA DE LA INVESTIGACION ______________________________________ 1

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. _____________________________________ 1

1.2 DELIMITACION DEL TEMA. _____________________________________________ 1

1.3 OBJETIVO GENERAL ____________________________________________________ 1

1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS _______________________________________________ 1

1.5 MARCO CONTEXTUAL __________________________________________________ 2

1.5.1 ¿QUE ES EL ASFALTO? _________________________________________________ 2

1.5.2 ¿QUE ES EL AC-20?_____________________________________________________ 2

1.5.3 ¿QUE SON LOS AGREGADOS PETREOS? ________________________________ 3

1.5.4 ¿QUE ES MARSHALL? __________________________________________________ 3

1.5.5 ¿QUE ES ESTABILIDAD Y FLUJO? ______________________________________ 4

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viii

CAPITULO II

2. MARCO TEORICO ______________________________________________________ 5

2.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE LOS

CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA ASTM. __ 5

a.- DUCTILIDAD METODO AASHTO T 51 ASTM D 113 _________________________ 6

b.- PENETRACION METODO AASHTO T 49 ASTM D 5 _________________________ 7

c.- PUNTO DE INFLAMACION METODO AASHTO T 48 ASTM D 92 ______________ 7

d.- PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36 ____________________ 7

e.- PESO ESPECIFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94_______________________ 8

2.2 REALIZACION DE LAS DIFERENTES PRUEBAS DE LABORATORIOS A LOS

AGREGADOS, MEDIANTE Y BAJO LAS NORMAS AASHTO Ó ASTM PARA PODER

ANALIZARLAS. ____________________________________________________________ 8

a.- GRANULOMETRIA METODO AASHTO T 27 ASTM C 136 ____________________ 9

b.- PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO DE

MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128 ______________________________ 11

2.3 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO

MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO. __ 11

METODO MARSHALL AASHTO T 245 o ASTM D1559. _______________________ 11

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ix

CAPITULO III

3 METODOLOGIA Y DESARROLLO ________________________________________ 14

3.1.- METODOLOGIA _______________________________________________________ 14

3.2 DESARROLLO__________________________________________________________ 14

3.2.1. PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES

FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS. ____________________ 14

3.2.1.1 ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113___________________ 14

a.- PROCEDIMIENTO. ______________________________________________________ 14

b.- EQUIPO. _______________________________________________________________ 15

c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 16

3.2.1.2 ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5 _____________________ 17

a.- PROCEDIMIENTO. ______________________________________________________ 17

b.- EQUIPO. _______________________________________________________________ 18

c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 18

3.2.1.3 ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92 __________ 20

a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 20

b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 20

c.- DETALLE FOTOGRAFICO _______________________________________________ 21

3.2.1.4 ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36 _______ 21

a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 21

b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 22

c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 22

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x

3.2.1.5 PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94 __________________ 24

a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 24

b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 25

c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 26

3.3 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE LOS

AGREGADOS. _____________________________________________________________ 28

3.3.1 ENSAYO GRANULOMETRIA AASHTO T 27 ASTM C 136 __________________ 28

a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 28

b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 30

c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 30

3.3.2 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO

DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128 ___________________________ 31

a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 31

AGREGADO GRUESO ____________________________________________________ 31

AGREGADO FINO ________________________________________________________ 32

b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 33

c.- DETALLE FOTOGRAFICO _______________________________________________ 34

AGREGADO GRUESO ____________________________________________________ 34

AGREGADO FINO ________________________________________________________ 35

3.4 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO

MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO. __ 36

a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 36

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xi

b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 39

c.- DETALLE FOTOGRAFICO _______________________________________________ 40

CAPITULO IV

4. ANALISIS DE RESULTADO ______________________________________________ 45

4.1 RESULTADO DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LAS

PROPIEDADES FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS. _____ 45

a.- ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113 ______________________ 45

ALCANCE. _______________________________________________________________ 45

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 45

b.- ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5 _________________________ 46

ALCANCE. _______________________________________________________________ 46

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 46

c.- ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92 ______________ 47

ALCANCE _______________________________________________________________ 47

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 47

d.- ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36 __________ 47

ALCANCE. _______________________________________________________________ 47

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 48

e.- ENSAYO PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94 _____________ 48

ALCANCE. _______________________________________________________________ 48

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 48

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4.2 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE LOS

AGREGADOS. _____________________________________________________________ 49

4.2.1 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION Y HUMEDAD EN LOS AGREGADOS

DEL DISEÑO DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C128 __________________________ 49

ALCANCE. _______________________________________________________________ 49

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 50

i. AGREGADO GRUESO ________________________________________________ 50

ii. AGREGADO FINO ___________________________________________________ 50

4.3 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA EL DISEÑO DE

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO MARSHALL,

MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO. ______________ 51

ALCANCE. _______________________________________________________________ 51

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 57

PESO ESPECÍFICO DEL ASFALTO ABSORBIDO ___________________________ 57

CAPITULO V

5. CONCLUSIONES ________________________________________________________ 79

5.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE LOS

CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA ASTM. _ 79

DUCTILIDAD AASHTO T 51 Ó ASTM D 113 _________________________________ 79

PENETRACION AASHTO T 49 Ó ASTM D 5 _________________________________ 79

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xiii

PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 Ó ASTM D 92______________________ 79

PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 Ó ASTM D 36 __________________ 80

PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94 _______________________ 80

DEDUCCION GENERAL __________________________________________________ 80

5.2 EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECÁNICO Y OBTENCION

DE LOS PARÁMETROS DE ASPHALT INSTITUTE O MTOP. ___________________ 81

METODO MARSHALL ASTM D 1559 Ó AASHTO T 225 ______________________ 81

DENSIDAD _______________________________________________________________ 82

ESTABILIDAD ___________________________________________________________ 82

FLUJO _________________________________________________________________ 82

VACIOS (Va) _____________________________________________________________ 83

V.M.A _________________________________________________________________ 83

DEDUCCION GENERAL __________________________________________________ 84

RECOMENDACION ______________________________________________________ 84

BIBLIOGRAFIA

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1

CAPITULO I

1. PROPUESTA DE LA INVESTIGACION

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Debido que en la ciudad de Guayaquil se hace excesivos cambios de renovación de las

carpetas Asfálticas de las calles de la ciudad por una mala calidad de asfalto, este estudio se

enfocara en diseñar una mezcla asfáltica en caliente que cumpla con las normativas requeridas

del instituto de asfalto.

1.2 DELIMITACION DEL TEMA.

La delimitación del análisis comparativo se realizará en base a los materiales como:

agregados y cemento asfaltico; que serán recopilados en la ciudad de Guayaquil, y las que serán

llevadas a un laboratorio (laboratorio Ruffili) para su análisis y estudio.

1.3 OBJETIVO GENERAL

Analizar y comparar los parámetros obtenidos en los diseños de mezclas asfálticas con

cemento asfalticos nacional e importado mediante el método Marshall, a objeto de evaluar su

comportamiento en las carpetas asfálticas usadas en las vías.

1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Los objetivos específicos del estudio comparativo son:

1. Determinar los parámetros físicos mecánicos de los cementos asfalticos tal que

cumplan con la normativa ASTM.

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2

2. Realizar las diferentes pruebas de laboratorios a los agregados, mediante y bajo

las normas AASHTO ó ASTM para poder analizarlas.

3. Diseñar mezclas asfálticas en caliente utilizando el método Marshall, para obtener

briquetas elaboradas en el laboratorio.

4. Realizar las pruebas en las briquetas a objeto de contrastarla y evaluar el

comportamiento físico mecánico, para obtener los parámetros de asphalt instute o

MTOP.

5. Comparar los resultados obtenidos utilizando cemento asfaltico Peruano y

Ecuatoriano.

1.5 MARCO CONTEXTUAL

1.5.1 ¿QUE ES EL ASFALTO?

El asfalto, también denominado betún, es un material viscoso, pegajoso y de color negro

(de origen). Se utiliza mezclado con arena o gravilla para pavimentar caminos y como

revestimiento impermeabilizante de muros y tejados.

1.5.2 ¿QUE ES EL AC-20?

Es un material que se obtiene en procesos de refinación de petróleo, que tiene un

comportamiento visco elástico y de excelentes cualidades cementantes, ligantes con materiales

pétreos. De acuerdo al Asphalt Institute la sigla AC-20 es una asignación del cemento asfaltico

que se le da de acuerdo a su penetración (milésimas de milímetro), explicada en el cuadro

siguiente.

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3

ASFALTO PARA PAVIMENTO

PENETRACION

1/10MM

DESIGNACION

40 – 50 AC - 40

60 – 70 AC - 20

85 – 100 AC - 10

120 – 150 AC - 5

200 – 300 AC – 2,5

Por lo general y para este estudio utilizaremos el AC-20 que es de penetración 60-70.

El Cemento asfáltico AC-20 se utiliza en la elaboración de carpetas de mezcla en caliente,

así como para elaborar emulsiones asfálticas utilizadas en carpetas y morteros de mezcla en frío

y carpetas por el sistema de riegos.

1.5.3 ¿QUE SON LOS AGREGADOS PETREOS?

(Smith M. R. and L. Collins, 1994). Define como agregados pétreos a todos los materiales

duros y que se emplean en los firmes de las carreteras con o sin adición de elementos activos y

con granulometrías adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes,

mediante su mezcla con materiales aglomerantes de activación hidráulica (cementos, cales, etc.)

o con ligantes asfálticos.

Los agregados que serán utilizados en este estudio comparativo se los recopiló de la

cantera de Licosa, que queda ubicado en la vía a Daule.

1.5.4 ¿QUE ES MARSHALL?

Marshall es un método que nos permite determinar el porcentaje óptimo de cemento

asfaltico de la mezcla asfáltica, que mezclado con agregados que cumplan con las

especificaciones determinados, tales como la Estabilidad; Flujo; Densidad Bulk; y Porcentajes de

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4

vacíos. Marshall es un método dirigido al diseño de mezclas asfálticas para determinar el análisis

estabilidad/flujo (fluencia) y densidad/vacíos.

El método Marshall fue formulado por Bruce G. Marshall del Departamento de Caminos

del estado de Mississippi, mediante intensas investigaciones el cuerpo de ingenieros de lo

Estados Unidos estableció el siguiente criterio:

Que para que haya equilibrio entre estabilidad y durabilidad los vacíos ocupados por aire

en una mezcla asfáltica estarían entre el 3 y 5%.

1.5.5 ¿QUE ES ESTABILIDAD Y FLUJO?

La estabilidad de una mezcla asfáltica es la capacidad de resistir los desplazamientos y el

flujo son deformaciones que son producidas por las cargas vehiculares, lo que el pavimento o

calzada debe siempre mantener su forma y lisura, para esto debe tener la graduación de los

agregados recomendada en el diseño de la mezcla asfáltica.

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5

CAPITULO II

2.0 MARCO TEORICO

2.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE

LOS CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA

ASTM.

Para determinar los parámetros físicos mecánicos de los cementos asfalticos tanto nacional

como importado, realizamos los siguientes ensayos de laboratorios:

a. DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113

b. PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5

c. PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92

d. PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36

e. PESO ESPECIFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 9

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6

El cual se detalla en la Tabla 810-2.2 de MTOP F 001 2002, con los parámetros de las normas

más importantes

ENSAYOS 60 -70

BETUN ORIGINAL MÍNIMO MÁXIMO

Penetración (25ºC,100gr,5 s), mm/10 60 70

Punto de ablandamiento A y B, ºc 48 57

Ductilidad (25ºC, 5 cm/min), % 100 -

Punto de inflamación, Copa de

Cleveland, ºC 232 -

Densidad relativa, 25 ºC/25ºC 1 -

a.- DUCTILIDAD METODO AASHTO T 51 ASTM D 113

La ductilidad es una propiedad que tienen algunos elementos que pueden deformarse sin

romperse. También podemos decir que un material es dúctil cuando la relación entre el

alargamiento longitudinal producido por una tracción y la disminución transversal es muy

elevada.

Este ensayo consiste en colocar una muestra o patrón en un baño de ductilidad a 25 °C,

para después en medir el alargamiento elástico en porcentaje de la deformación con una

velocidad de alargamiento de 5cm/min ±5%, antes de la ruptura (>100cm).

Se considera como ductilidad del asfalto al esfuerzo de estiramiento bajo las condiciones

de velocidad y temperatura especificada. Entonces podemos decir que un asfalto con ductilidad

elevada son susceptibles a los cambios de temperatura.

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b.- PENETRACION METODO AASHTO T 49 ASTM D 5

Este ensayo nos permite determinar o cuantificar el grado de consistencia del asfalto (AC-

20 en este estudio), podemos decir generalmente que asfaltos blandos tendrán mayor penetración

que los asfaltos rígidos. El ensayo de penetración clasifica a los asfaltos según su rigidez o

consistencia medidas en decimas de milímetros. A valores mayores de penetración este indicara

que el asfalto es de consistencia suave, a una temperatura 25°C.

c.- PUNTO DE INFLAMACION METODO AASHTO T 48 ASTM D 92

El punto de inflamación de un cemento asfáltico se podría decir, que es la temperatura más

baja para una combustión instantánea, producidas por las fracciones volátiles en el momento que

se separa del asfalto (AC-20 en este estudio) y se produce un destello en presencia de una llama

o fuego abierto.

El punto de inflamación tiene el propósito de reconocer la temperatura en el que asfalto

(AC-20 en este estudio) puede ser transportado y almacenado en tanques sin peligro de que se

inflame. Lo que esto representa la temperatura crítica durante el calentamiento y la manipulación

del mismo.

d.- PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36

Este ensayo es una prueba de consistencia del asfalto donde que nos dice cuando el asfalto

toma la temperatura necesaria y se ablanda esto puede ser en un rango de 48° a 57°C. El cual el

cemento asfaltico tanto nacional como importado alcanza su estado de fluidez.

Este método no es más una prueba de resistencia a la deformación del cemento asfaltico lo

que también podemos decir que es una prueba de viscosidad.

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e.- PESO ESPECIFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94

El peso específico del asfalto (ac-20) o substancia bituminosa, siempre serán indicadas en

las especificaciones técnicas de cada obra de asfaltado, por lo general existe dos razones muy

importantes por lo que se debe conocer el peso específico del asfalto:

1) El asfalto se expande o propaga cuando se calienta y se contrae o recoge cuando este se

enfría, esto quiere decir que a una temperatura elevada su volumen será mayor,

2) El peso específico es fundamental en la determinación de porcentaje de vacíos en un

pavimento compactado.

Este método nos permitirá conocer la relación del asfalto (AC-20 en este estudio) entre

peso a volumen, la que varía con la temperatura, ya que regularmente el asfalto siempre va a

presentar una mayor densidad que la del agua. Lo que podemos decir que el peso específico del

cemento asfaltico es la relación del peso de un volumen dado del material a 25° y un volumen

igual al del material a una misma temperatura.

2.2 REALIZACION DE LAS DIFERENTES PRUEBAS DE LABORATORIOS A

LOS AGREGADOS, MEDIANTE Y BAJO LAS NORMAS AASHTO Ó ASTM PARA

PODER ANALIZARLAS.

Para determinar las propiedades de los agregados que cumplan con las normas hay que

realizar las siguientes pruebas de laboratorio:

a. GRANULOMETRIA AASHTO T 27 ASTM C 136

b. PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO DE

MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128

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a.- GRANULOMETRIA METODO AASHTO T 27 ASTM C 136

La granulometría como ensayo tiene la decisión de componer el material pétreo que se

pretenda utilizar para la elaboración de la carpeta asfáltica, y determina si la graduación del

agregado cumple o no con las especificaciones.

El diseño que escogeremos es de 3/4 el cual se la determina de tipo C, que es el diseño más

utilizado en las plantas de la ciudad de Guayaquil, la que nos servirá para el análisis

comparativo.

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10

A continuación citaremos la tabla granulométrica dada por el MTOP.

Tabla granulométrica.

3/8" (9,5MM) 1/4" (6,3MM) 3/4" (19,0MM) 1/2" (12,7MM) 3/8" (9,5MM) N°4 (4,75MM)

1" (25,4MM) 100 100

3/4" (19,0MM) 90 - 100 100

1/2" (12,7MM) 90 - 100 100

3/8" (9,5MM) 90 - 100 100 56 - 80 90 - 100 100

1/4" (6,3MM) 55 - 75 85 - 100

N°4 (4,75MM) 30 - 50 35 - 65 44 - 74 55 - 85 80 - 100

N°8 (2,36MM) 15 - 32 15 - 32 23 - 49 28 - 58 32 - 67 65 - 100

N°16 (1,18MM) 0 - 15 0 - 15 40 - 80

N°30 (0,6MM) 0 - 3 0 - 3 25 - 65

N°50 (0,30MM) 5 - 19 5 - 21 7 - 23 7 - 40

N°100 (0,15MM) 3 - 20

N°200 (0,075MM) 0 - 15 0 - 20 2 - 8 2 - 10 2 - 10 2 - 10

MEZCLADO EN SITIO MEZCLADO EN PLANTA

CLAIFICACION DE MATERIALES AGREGADOS CAPAS DE RODADURA - MOTP

GRANULOMETRIA - TAMAÑO MAXIMO DE LOS AGREGADOS

TAMIZ

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b.- PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO DE

MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128

Este ensayo se refiere al porcentaje de asfalto que estos absorben cuando se mezclan en

caliente, este parámetro es función del tipo de agregado que se utiliza.

2.3 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL

MÉTODO MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL

LABORATORIO.

En este estudio o análisis comparativo de mezclas asfálticas solo nos enfocaremos en el

método Marshall.

METODO MARSHALL AASHTO T 245 o ASTM D1559.

Este método nos permite determinar el porcentaje óptimo de contenido de asfalto de la

mezcla. Marshall es un método dirigido al diseño de mezclas asfálticas para determinar el

análisis estabilidad/flujo (fluencia) y densidad/vacíos.

Este método nos garantiza las proporciones volumétricas para componer una mezcla

asfáltica que estén dentro de los rangos y especificaciones adecuadas para asegurar una mezcla

asfáltica durable. Pero para poder determinar la estabilidad de un cemento asfaltico y el

porcentaje óptimo debemos conocer la intensidad media diaria de vehículos pesados (IMDP), la

cual debe ser evaluada o proyectada previamente.

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12

TRAFICO IMDP(intensidad media diaria de vehículos pesados)

LIVIANO MENOS DE 50

MEDIO 50 A 200

PESADO 200 A 1000

MUY PESADO MAS DE 1000

En la siguiente tabla determinamos los rangos y especificaciones del método Marshall de

acuerdo al tipo de tráfico una vía, calle o avenida. (N.E.V.I. TABLA 405.5.4)

CRITERIOS MARSHALLMin.

Max.Min. Max.

Min.

Max.Min. Max.

No. De Golpes/Cara 75 75 50 50

Estabilidad (libras) 2200 ---- 1800 ---- 1200 ---- 1000 2400

Flujo (pulgada/100) 8 14 8 14 8 16 8 16

% de vacíos en mezcla

- Capa de Rodadura 3 5 3 5 3 5 3 5

- Capa Intermedia 3 8 3 8 3 8 3 8

- Capa de Base 3 9 3 9 3 9 3 9

% Vacíos agregadosVER TABLA

405-5.5

VER TABLA

405-5.5

VER TABLA

405-5.5

VER TABLA 405-

5.5

Relación filler/betún 0.8 1.2 0.8 1.2

% Estabilidad retenida luego 7 días

en agua temperatura ambiente

- Capa de Rodadura 70 ---- 70 ---- -

TIPO DE TRAFICO Muy Pesado Pesado Medio Liviano

Intermedia o base 60 ---- 60 ----

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13

Seleccionaremos tipo de tráfico pesado mostrada en la tabla proporcionada por el NEVI.

(N.E.V.I. TABLA 405- 5.05)

TIPO DE MEZCLA

V.A.M. (volumen de

vacíos del agregado

mineral) MINIMO (%)

A 16%

B 15%

C,D 14%

E 13%

En este estudio comparativo de las dos mezclas asfálticas el tipo de mezcla es C, de

acuerdo al diseño escogido.

Se determina el contenido de vacíos:

V.A.= contenido de vacios

V.A.M= vacios en el agregado mineral

V.F.A.= vacios llenos de asfalto

Ejemplo:

V.F.A= ((V.M.A –V.A)/ V.M.A)* 100

V.F.A=((12-3)/12)*100= 75

V.F.A= 75%

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14

CAPITULO III

3 METODOLOGIA Y DESARROLLO

3.1 METODOLOGIA

La metodología del estudio comparativo y práctico, lo que nos lleva a realizar pruebas de

laboratorio en las briquetas de mezclas asfálticas tanto nacional como en el importado, para

poder determinar en la mezcla asfáltica el porcentaje óptimo de contenido de cemento asfaltico y

su graduación de agregados, y realizar los ensayos o pruebas de laboratorio en los cementos

asfalticos tanto nacional como en el importado para determinar las propiedades físicos

mecánicos, requeridas por las normas o métodos.

3.2 DESARROLLO

3.2.1. PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES

FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS.

A continuación describimos los procedimientos y los equipos que se utilizaron en los

ensayos, que determinaran las propiedades físicas mecánicas:

3.2.1.1 ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113

a.- PROCEDIMIENTO.

1. Se calienta el asfalto (Ac-20 en este estudio) encima de la estufa o cocina

aproximadamente en unos ± 135 °C, hasta fluidificar las muestras de cemento

asfaltico.

2. Ensamblamos las briquetas con una capa ligera de aceite, en el plato o placa de

latón, sobre una base nivelada.

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15

3. Vaciamos sobre los moldes o briquetas el ac-20 diluido previamente calentado a

la temperatura ya indicada.

4. Dejamos que el ac-20 tanto nacional (Ecuador) como el importado (Perú) que se

enfrié a temperatura ambiente en un aproximado de 30 a 40 minutos, para estos

ensayos lo dejamos de un día para otro.

5. Retiramos los excesos con una espátula.

6. Colocamos las muestras en un recipiente con agua aproximadamente 15 min, para

homogenizar temperatura del cemento asfaltico tanto nacional como el importado.

7. Ajustamos la densidad del agua del baño con alcohol metílico o cloruro de sodio

(sal), en este ensayo utilizamos el cloruro de sodio (sal).

8. Se homogeniza la temperatura del agua vertida a una temperatura de 25°C. Se

coloca las 3 muestras enganchando en el ductilímetro y se procede a encender la

máquina de ductilidad, con una velocidad de alargamiento de 5cm/min.

b.- EQUIPO.

Pinzas

Moldes o briquetas

Ductilometro (baño maria 25°C)

Plato o placa de laton

Espatula

Encendedor

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c.- DETALLE FOTOGRAFICO.

MUESTRA ASFALTICA VERTIENDO MEZCLA

BRIQUETAS O MOLDES CON C.A. MOLDES CON C.A. EN AGUA

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17

3.2.1.2 ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5

a.- PROCEDIMIENTO.

Se calienta el AC-20 hasta diluirlo completamente.

1. Vertimos el AC-20 en recipiente.

2. Dejamos enfriar a temperatura ambiente

ANALIZANDO CON EL TUTOR. ASFALTO EN DUCTILIMETRO.

SE COLOCA SAL AL AGUA. COLOCANDO LAS MUETRAS.

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18

3. Se coloca la muestra a baño de agua a una temperatura de 25°C, aproximadamente

durante 15 minutos.

4. Colocación de muestra en el aparato de penetración, y se coloca aguja en contacto

con la superficie del AC-20.

5. Se deja caer libremente la aguja durante 5 segundo cronometrado lo que se medirá

la distancia penetrada.

6. Se hará mínimo unas 4 penetraciones para cada muestra.

7. La penetración del AC-20 es medida en decima de milímetro.

b.- EQUIPO.

Equipo de penetración (penetró metro)

Recipiente metálico

Termómetro

Baño de agua

c.- DETALLE FOTOGRAFICO.

SE VIERTE MATERIAL DILUIDO. MUESTRA ENFRIADA AL AMBIENTE.

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TEMPERATURA HOMEGENIZADA. MAQUINA DE PENETRACION.

ENSAYO DE MUESTRA.

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3.2.1.3 ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92

a.- PROCEDIMIENTO

1. Se calienta el asfalto AC-20 hasta poderlo diluir

2. Se vierte el asfalto en la copa

3. Se coloca en el candil o aparato calentador la copa; y el termómetro dentro de la

copa.

4. Se va incrementando la temperatura a una razón de 14°C a 17 °C (25°F a 30°F)

por minuto.

5. Cuando la temperatura de la muestra llega a unos 56°C (100°F) se incrementa la

temperatura la temperatura de 5°C (9°F)

6. Cuando la temperatura de la muestra se encuentra a unos 28°C antes de lo mínimo

de punto de inflamación aproximadamente 204°C, procedemos a colocar la llama

en 2°C (5°F).

7. Se pasa la flama por el centro de la copa, verticalmente con movimientos suaves y

continuos.

8. Registramos como punto de inflamación, la temperatura en que la llama o flama

produzca una llamarada dentro de la copa.

b.- EQUIPO

Copa abierta de Cleveland

Termómetro

Placa de calor

Producto asfaltico en estudio

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Gas o encendedor de mecha.

c.- DETALLE FOTOGRAFICO

3.2.1.4 ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36

a.- PROCEDIMIENTO

1. Se coloca el AC-20 ya diluido en los anillos sobre una base firme

2. Se deja enfriar el AC-20 colocado en los anillos

3. Se enciende el candil o la fuente de calor

4. Se coloca el agua en el vaso de precipitación y se pone sobre el candil o fuente de

calor

5. Se deja a una temperatura de 50°C aproximadamente 15 minutos

6. Se coloca los anillos con asfalto dentro del baño

7. Se va incrementando de a poco la temperatura del agua con el asfalto

gradualmente a 5°C por minuto

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8. Se toma lectura cuando la esfera toca el fondo del vaso de precipitación y esa

temperatura se reportara como el punto de ablandamiento del cemento asfaltico

b.- EQUIPO

Vaso de Precipitación

2 Anillos

2 Esferas de 3.5 gr

Termómetro

Porta anillos y ensamblajes

Agua

Candil o Fuente de calor

c.- DETALLE FOTOGRAFICO.

SE ENCIENDE EL CANDIL. COLOCACION DE MUESTRA.

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TEMPERATURA 50°C MANTENIDA.

TEMPERATURA FINAL.

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3.2.1.5 PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94

a.- PROCEDIMIENTO

1. Se procede a calibrar el peso del picnómetro lo que primero se hace es pesar el

picnómetro seco y limpio en una balanza, con una exactitud de 0,01gr, que su

valor de peso no debe ser mayor a 40 gr esta lectura la denominamos como lectura

A.

2. Colocamos el agua destilada a un baño maría, no sobre pasar mismo nivel del

vaso con agua destilada el agua del baño.

3. Llenamos el vaso de precipitación con agua destilada recién hervida.

4. Se llena el picnómetro con agua destilada recién hervida en el baño maría.

5. Después se coloca el picnómetro en el vaso de precipitación lleno de agua

destilada y se procede a introducir el vaso de precipitación al baño de agua a 25°C

ó 77°F por no más de 30 minutos.

6. Después se retira el vaso de precipitación se seca el picnómetro cuidadosamente

con una franela, después se procede a pesar el picnómetro con agua destilada, y

esta lectura la denominamos con la letra B, al peso del picnómetro más agua

después se vuelve a introducir solo el vaso de precipitación al baño maría para no

perder la temperatura del agua destilada.

7. Se calienta el AC-20 a una temperatura baja de 37°C ó 100°F hasta 94°C ó 200°F

agitándola hasta que el cemento asfaltico este fluido totalmente, no por más de 30

minutos evitando las burbujas dentro de la muestra.

8. Llenamos el picnómetro con asfalto aproximadamente 3/4 de su capacidad,

cuidadosamente.

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9. Pesamos el cemento asfaltico dentro del picnómetro incluido la tapa, a esta lectura

la denominamos con la letra C.

10. Si observamos alguna burbuja por encima del nivel del asfalto dentro del

picnómetro lo eliminamos utilizando un encendedor o mechero de mano, no

sobrepasando el recalentamiento del asfalto.

11. Después se vuelve a retirar el vaso de precipitación que contiene el agua destilada

que está dentro del baño maría.

12. Se procede a llenar el picnómetro que contiene el AC-20 con el agua del vaso de

precipitación después se introduce el picnómetro dentro del vaso precipitado y se

vuelve a introducir al baño maría por un periodo de 30 minutos.

13. Después se retira el vaso de precipitación del baño se saca el picnómetro y se seca

cuidadosamente y después se procede a pesar, a esta lectura la denominaremos

con la letra D, que este peso podemos decir que es el peso de picnómetro más

muestra y más agua.

b.- EQUIPO

Picnómetro

Termómetro

Candil, horno o estufa

Balanza calibrada

Agua destilada

Baño María

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c.- DETALLE FOTOGRAFICO.

Peso seco

Peso con agua

Llenado con agua el

picnómetro

Introducción del picnómetro

lleno en el vaso de

precipitación

AC-20 DILUIDO Vertimos AC-20 DILUIDO

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AC-20 en el picnometro Peso del AC-20 con el

picnómetro

Completamos con agua el

picnómetro

Introducimos en agua destilada

Peso de muestra de Ac-20 con

agua

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3.3 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE

LOS AGREGADOS.

Para determinar las propiedades de los agregados realizamos los siguientes pruebas de

ensayos.

3.3.1 ENSAYO GRANULOMETRIA AASHTO T 27 ASTM C 136

a.- PROCEDIMIENTO

1. Se tamiza el agregado en la maquina tamizadora con una porción estimada durante

15 minutos con tamices 1”, 3/4”, 3/8”, N°4, N°8

2. Se obtiene un fondo de la maquina tamizadora

3. Con el material obtenido de fondo de la maquina tamizadora, se lleva el material

para tamizar manualmente con los tamices de bandeja N°50 y N°200 y una

bandeja de fondo para obtener el filler.

En el siguiente cuadro determinamos la cantidad granulométrica de los agregados para el

diseño de las briquetas de los dos cementos asfálticos.

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Laboratorio de Suelos y Materiales Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli

Avenida Kennedy S/N y Av. Delta - Tel. 2 655928 Cel. 0998 282897

GRANULOMETRIA

“DISENO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL METODO MARSHALL

Y ANALISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS CON CEMENTO ASFALTICO NACIONAL E IMPORTADO” PROYECTO:

MUESTRA:

FECHA:

SOLICITA: FECHA: MUESTRA:

TAMIZ PESO PARCIAL %RETENIDO

%RETENIDO ACUMULADO

%PASANTE ACUMULADO ESPECIFICACION

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1" 0 0 0 100 100

3/4" 2250 5 5 95 90 - 95 -100

1/2"

3/8" 12150 27 32 68 56 - 68 - 80

1/4"

N° 4 8100 18 50 50 35 - 50 -65

N°8 6300 14 64 36 23 - 36 - 49

N°10

N°16

N°20

N°30

N°40

N°50 10800 24 88 12 5 - 12 - 19

N°80

N°100

N°200 3150 7 95 5 2 - 5 - 8

FONDO 2250 5 100 0

TOTAL 45000

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b.- EQUIPO

Maquina tamizadora con tamices 1”, 3/4”, 3/8”, N°4, N°8

Pala

Carreta

Tamices N°50 y N°200

c.- DETALLE FOTOGRAFICO.

MAQUINA CRIBADORA O

TAMIZADORA

.

MATERIAL CRIBADO.

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3.3.2 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL

DISEÑO DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128

a.- PROCEDIMIENTO

AGREGADO GRUESO

1. Se tamiza el material o agregado adecuado para la utilización de este ensayo, lo que

queda o retenga el tamiz n°4 se considera material grueso.

2. Se procede a lavar el material, esto hasta que el agua tome un tono claro y

transparente, lo que me indicaría esta fuera de suciedad contenida, lo dejamos con

agua o sumergida por 24 horas.

3. Después que se lava el material procedemos a secar el material con una franela o

trapo que esté limpio.

SELECCION DE LOS AGREGADOS.

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32

4. Una vez secado el material superficialmente seco se procede a pesar y se anota el

valor, posterior se pesa el material sumergido en agua.

5. Después el material grueso se lleva al horno a una temperatura de 110°C, durante 24

horas.

6. Y finalmente se saca el material y se deja secar a temperatura ambiente, de una a tres

horas, y se pesa se toma lectura del peso restándolo del peso de la charola.

AGREGADO FINO

1. Como en el ensayo de agregado grueso se tamiza el material fino entre el tamiz N°4

y el tamiz N° 200, y consideramos el material que retengan los dos tamices.

2. Igual que el material grueso procedemos a lavarlo hasta que el agua quede en un tono

transparente eliminando de suciedad contenida.

3. Inmediatamente procedemos a dejarla sumergida en agua el agregado fino por 24

horas.

4. Después de que pasó el agregado sumergido en agua, cogemos una cierta cantidad

considerada de agregado fino y procedemos a secar lentamente en una cocina

eléctrica o secador eléctrico, hasta que el agregado fino esté superficialmente seco.

5. Luego procedemos a realizar el ensayo del cono de absorción, se apisona el agregado

unas 25 veces en una caída libre de 1 cm el pisón, se nivela y se alza el cono

despacio dejando caer 1/3 de la muestra, alcanzando lo requerido y que no exista la

humedad libre, y se repite la prueba hasta que se cumpla con la condición

6. Pesamos la muestra unos 500 gramos y lo echamos al frasco de Chapman, pesando

con anticipación el frasco de Chapman.

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33

7. Agregamos el agua unos 500ml a una temperatura de 25°C, posterior movemos y

mezclamos el agua con el agregado hasta que el agua ocupe todo y que no quede un

espacio vacío.

8. Se procede a pesar el material con el frasco de Chapman se toma lectura, después se

saca el material de la fiola.

9. Una vez sacado el material fino del frasco de Chapman se precede a ingresar al horno

durante 24 horas a 110°C.

10. Finalmente se toma lectura del peso del material secado en el horno restándolo del

peso de la charola.

b.- EQUIPO

Balanza

Recipientes

Agua

Cono y pisón.

Tamiz n°4

Frasco de Chapman

Horno de secado

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c.- DETALLE FOTOGRAFICO

AGREGADO GRUESO

Lavado de agregado. Material secado

superficialmente seco

AGREGADO SECO. AGREGADO INGRESADO AL

HORNO.

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AGREGADO FINO

AGREGADO FINO TAMIZADO

AGREGADO FINO LAVADO

AGREGADOS SECADO AL

AMBIENTE

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36

3.4 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL

MÉTODO MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL

LABORATORIO.

a.- PROCEDIMIENTO

1. Para la preparación del espécimen de cada mezcla asfáltica, se procede antes a pesar

los agregados de acuerdo a la franja de diseño.

2. Se calienta el material de agregado homogenizándolo.

AGREGADO FINO PISONADO

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3. Se pesa la cantidad de agregado requerida para elaborar los especímenes que

corresponden a los porcentajes de 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5% y 7% en un total de

1100gr.

4. A cada espécimen de agregado se le completa el porcentaje de asfalto

correspondiente en los porcentajes 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5% y 7% y se pesa el

total de 1100gr incluido el cemento asfaltico tanto nacional e importado, esto para

cada análisis.

5. Se homogeniza calentando el material de agregado a una temperatura de 194°F ó

90°C, a cada uno de los porcentaje de asfalto, y convertirla en mezcla asfáltica.

6. Una vez homogenizado la mezcla asfáltica se coloca en los moldes en su base

asegurándolo con el collarín.

7. Ya vertido la mezcla asfáltica en los moldes procedemos a compactar la mezcla con

el pisón de compactación de 10 libras de peso y cae de una altura de 18 pulg, con 75

golpes por cara conforme a la tabla, deslizando verticalmente y dejando caer, esto se

le aplica a las dos mezclas asfálticas en estudio tanto nacional e importado.

8. Una vez aplicado el número de golpes determinado por la norma y ya compactado se

libera del collarín los moldes y se voltea la briqueta para proceder hacer el mismo

procedimiento en la otra cara del espécimen.

9. Ya terminando el proceso de compactación se libera el collarín de la base y se

procede a dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente durante 24 horas.

10. Una vez enfriado el material se toma lectura a la altura del espécimen en tres lados,

se saca la altura promedio y se pesa cada briqueta esto será el peso de la briqueta.

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11. Se ingresa todas las briquetas en un baño durante 24 horas a una temperatura de 25

°C.

12. Se pesa y se toma lectura a cada espécimen o briqueta secándolo superficialmente

con una franela toda la superficie de la briqueta, esto se repite para cada muestra de

cemento asfaltico nacional e importado, cada uno de los porcentajes.

13. Después se procede a pesar y tomar lectura a cada una de las briquetas suspendido y

sumergido en agua esto se repite a cada mezcla asfáltica tanto nacional e importado.

14. Una vez ya habido tomado los pesos correspondientes: Peso Aire, Peso

Superficialmente Seco y Peso Suspendido sumergido en Agua se calcula la densidad

bulk de cada espécimen (se aplica el principio de Arquímedes).

15. Se deja secar las briquetas de las muestras asfálticas nacionales e importadas por 24

horas.

16. Se conecta el recipiente de baño maría y se estabiliza a una temperatura de 140°F ó

60 °C durante 15 minutos.

17. Una vez secado las mezclas asfálticas se procede a ingresar en baño maría las

briquetas y se mantiene a una temperatura de 140°F ó 60°C, durante 15 minutos.

18. Después se saca una a una de las muestras y se coloca en el cabezal de carga del

equipo Marshall, sin dejar de tener en cuenta las demás briquetas se mantengan en la

temperatura indicada.

19. Se coloca el cabezal de carga en el equipo Marshall se enciende la maquina y se

procede a aplicar las cargas.

20. Se determina la carga máxima (Estabilidad) y la deformación (Flujo) se toma lectura

en kilogramos la carga y cuando la muestra se deforma en milímetros (0.25 mm).

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21. Se determina la estabilidad y flujo sucesivamente a cada una de las briquetas para

cada porcentaje de asfalto y para cada cemento asfaltico tanto nacional e importado.

b.- EQUIPO

Estufa o cocina

Moldes metálicos para compactación

Extensión o collarín y una placa base

Sujetador metálico para los moldes de compactación

Pisón de compactación

Equipo de baño maría

Maquina prueba Marshall

Cabezal de Carga

Dispositivo para extraer los especímenes de los moldes

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40

c.- DETALLE FOTOGRAFICO

AGREGADO HOMEGENIZADO A

200°F Ó 94°C CEMENTO ASFALTICO DILUIDO

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41

PESO DE MATERIAL DE

AGREGADO HOMOGENIZADO

PESO DE AGREGADO Y CEMENTO

ASFALTICO AL % DE AC-20

REQUERIDO

MARTILLO MECANICO Y MESA

PARA COMPACTACION DE

BRIQUETAS

BRIQUETA COMPACTADA AL

5,5% DE AC-20

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42

PESOS DE MUESTRAS AIRE Y

SUPERFICIALMENTE SECA

PESO DE MUESTRAS SUMERGIDO

EN AGUA

MAQUINA BAÑO MARIA 140°F Ó

60°C

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APLICACIÓN DE CARGAS Y

DEFORMACION DE MUESTRAS

MUESTRA EN MAQUINA

MARSHALL

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MUESTRAS DEFORMADAS

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45

CAPITULO IV

4 ANALISIS DE RESULTADO

En este capítulo analizaremos los resultados que se obtuvo en cada uno de los ensayos que

se realizaron para los cementos asfalticos nacional e importado y a la mezcla asfáltica.

4.1 RESULTADO DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR

LAS PROPIEDADES FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS.

a.- ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113

ALCANCE.

El material de cemento asfáltico en estudio tanto nacional (ecuador) y el importado (Perú)

debe cumplir con la norma y que califique explicada en el siguiente cuadro.

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

Los ensayos de Ductilidad que se realizaron en el Laboratorio de Suelos y Materiales Ing.

Dr. Arnaldo Rufilli de la Universidad de Guayaquil, para los dos cementos asfalticos tanto el

nacional (Ecuador) como importado (Perú) dieron como resultado los siguientes valores:

ELONGACION NORMA O

ESPECIFICACION

< 100 cm No cumple

> 100 cm Si cumple

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b.- ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5

ALCANCE.

El material de cemento asfáltico en estudio tanto nacional (ecuador) y el importado (Perú)

debe cumplir con la norma y que califique explicada en el siguiente cuadro.

ASFALTO PARA PAVIMENTO

PENETRACION

1/10MM

DESIGNACION

40 – 50 AC - 40

60 – 70 AC - 20

85 – 100 AC - 10

120 – 150 AC - 5

200 - 300 AC – 2,5

Fuente principios de construcción de Pavimentos de Mezcla asfáltica en Caliente del

Asphalt Institute. Serie de manuales N°22.

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

Los ensayos de penetración que se realizaron en el Laboratorio de Suelos y Materiales Ing.

Dr. Arnaldo Rufilli de la Universidad de Guayaquil, para los dos cementos asfalticos tanto el

nacional (Ecuador) como importado (Perú) dieron como resultado los siguientes valores:

ENSAYOCEMENTO ASFALTICO

NACIONAL (ECUADOR) CMENSAYO

CEMENTO ASFALTICO IMPORTADO

(PERU) CM

A 115 SE ROMPIO A 150 NO SE ROMPIO

B 150 NO SE ROMPIO B 150 NO SE ROMPIO

C 150 NO SE ROMPIO C 150 NO SE ROMPIO

ENSAYOS DE DUCTILIDAD

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236° C

c.- ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92

ALCANCE

Este método nos permite describir el comportamiento para evaluar el punto de inflamación

mediante el procedimiento de la copa abierta de Cleveland

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

Los ensayos que se realizaron en el laboratorio de la Universidad Estatal de Guayaquil

“Rufilli” para los dos cementos asfalticos tanto nacional (Ecuador) y el Importado nos dio como

resultado:

d.- ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36

ALCANCE.

El material de cemento asfáltico en estudio tanto nacional (ecuador) y el importado (Perú) debe

cumplir con la norma que determine la consistencia del asfalto explicada en el siguiente cuadro.

ENSAYO

CEMENTO ASFALTICO

NACIONAL (ECUADOR)

MILESIMA DE

MILIMETRO

ENSAYO

CEMENTO ASFALTICO

IMPORTADO (PERU) MILESIMA DE

MILIMETRO

A 65 A 68

B 70 B 69

C 70 C 70

D 65 D 69

ENSAYOS DE PENETRACION

ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACION

MINIMO 232°C

PUNTO DE FUSION O ABLANDAMIENTO > 48 < 57°C

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48

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

e.- ENSAYO PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94

ALCANCE.

El material de cemento asfaltico deberá cumplir con la norma, la cual siempre va hacer

requerida siempre en las especificaciones de obra.

RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

Formula

C - A

Peso específico = --------------------------------

(B – A) – (D –C)

CEMENTO ASFALTICO

NACIONAL (ECUADOR)

GRADO CENTIGRADOS

CEMENTO ASFALTICO

IMPORTADO (PERU) GRADO

CENTIGRADOS

A.- 51°C A.- 51°C

ENSAYOS DE ABLANDAMIENTO

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DATOS:

CEMENTO ASAFALTICO NACIONAL CEMENTO ASFALTICO PERUANO

A= 33,39gr/cm3 A= 33,30gr/cm3

B= 57,36gr/cm3 B= 57,33gr/cm3

C= 50,76gr/cm3 C= 50,65gr/cm3

D=57,97gr/cm3 D= 57,86gr/cm3

P.espc.= 1,0364 /cm3 P.espc.=1,0315/cm3

4.2 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE

LOS AGREGADOS.

Las pruebas que utilizaremos en este estudio son los ensayos de absorción y humedad de

los agregados que mencionamos a continuación:

4.2.1 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION Y HUMEDAD EN LOS

AGREGADOS DEL DISEÑO DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C128

ALCANCE.

Lograr alcanzar el valor potencial de los agregados, debido al cambio de peso producido

por el agua que es absorbido en los poros de los agregados.

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RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

i. AGREGADO GRUESO

DATOS

Peso de la muestra secada al horno: A= 487,50gr

Peso de la muestra saturada con superficie seca: B= 500,00gr

Peso de la muestra saturado dentro del agua C= 330,85gr

a. Peso específico de masa

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 =𝑨

𝑩−𝑪 =

𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎

(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟑𝟎,𝟖𝟓)= 2,882 gr /cm3

b. Peso de masa saturado superficialmente seco

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 𝑺𝑺𝑺 =𝑩

𝑩−𝑪 =

𝟓𝟎𝟎

(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟑𝟎,𝟖𝟓)= 2,956 gr /cm3

c. Peso específico Aparente

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐞𝐬𝐩𝐞𝐜𝐢𝐟𝐢𝐜𝐨 𝐀𝐩𝐚𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞 =𝑨

𝑨−𝑪 = =

𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎

(𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎−𝟑𝟑𝟎,𝟖𝟓)= 3,11gr /cm3

d. Porcentaje de Absorción

𝐏𝐨𝐫𝐜𝐞𝐧𝐭𝐚𝐣𝐞 𝐝𝐞 𝐀𝐛𝐬𝐫𝐨𝐜𝐢𝐨𝐧 =𝑩−𝑨

𝑨 𝑿𝟏𝟎𝟎 = =

𝟓𝟎𝟎−𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎

(𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎)= 2,56%

ii. AGREGADO FINO

DATOS

Peso del frasco chapman 1 = 170,30 gr

Peso del frasco chapman con agua 2 = 985,93

Peso de agregado 3 = 500,00 gr

Peso del agua W= 315,63 cm3

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Peso de la arena secada al horno A= 486,609 gr

Volumen del balón V= 500,00 cm3

a. Peso específico de masa

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 =𝑨

𝑽−𝑾 =

𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗

(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟏𝟓,𝟔𝟑)= 2,639 gr /cm3

b. Peso de masa saturado superficialmente seco

𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 𝑺𝑺𝑺 =𝟓𝟎𝟎

𝑽−𝑾 =

𝟓𝟎𝟎

(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟏𝟓,𝟔𝟑)= 2,712 gr /cm3

c. Peso específico Aparente

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐞𝐬𝐩𝐞𝐜𝐢𝐟𝐢𝐜𝐨 𝐀𝐩𝐚𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞 =𝑨

(𝑽−𝑾)−(𝟓𝟎𝟎−𝑨)=

𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗

(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟏𝟓,𝟔𝟑)−(𝟓𝟎𝟎−𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗)=

2,846gr/cm3

d. Porcentaje de Absorción

𝐏𝐨𝐫𝐜𝐞𝐧𝐭𝐚𝐣𝐞 𝐝𝐞 𝐀𝐛𝐬𝐫𝐨𝐜𝐢𝐨𝐧 =𝟓𝟎𝟎−𝑨

𝑨 𝑿𝟏𝟎𝟎 = =

𝟓𝟎𝟎−𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗

(𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗)𝒙𝟏𝟎𝟎= 2,75%

4.3 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA EL DISEÑO

DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO

MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO.

ALCANCE.

Para la realización de este método debemos cumplir con los siguientes requisitos que

determinamos a continuación:

PROMEDIO PESO DE MASA Ó GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK

2,7605 GR/CM3

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52

Hemos tomado el material de tres tolvas pero el ensayo puede ser realizado con el material

de dos o cuatro tolvas según sea el caso.

Tolva N° 1 material que pasa el tamiz 3/4 y es retenido en el tamiz N°200.

Tolva N° 2 material que pasa el tamiz 3/8 y es retenido en el tamiz N°200.

Tolva N° 3 material que pasa el tamiz N° 4 y es retenido en el tamiz N°200.

Se realiza la preparación de los agregados que cumplan con las especificaciones. Como

casi nunca es posible obtener un agregado que cumpla con los requisitos granulométricos

exigidos con lo que se debe hacer una combinación con los materiales disponibles.

Ajustándose a la franja de diseño, de estos datos obtenemos la curva granulométrica.

Gravedad especifica bulk:

Determinamos la gravedad específica bulk de los agregados de acuerdo con la siguiente

formula:

WD

G.esp.bulk =---------------------

WSSD – WSUB

WD= peso seco

WSSD= peso con superficie saturada superficialmente seca

WSUB= peso sumergido en agua.

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Gravedad Específica Teórica Máxima de la Mezcla Compactada.

Wagg + Wb 1

Gesp.teor.max=-------------------- ó Gesp.teor.max = -----------------------------

Veff + Vb ((1- Pb)/Gse) + (Pb/Gb)

Wagg=peso del agregado

Wb=peso de la mezcla asfáltica

Veff=volumen efectivo del agregado

Vb=volumen de la mezcla asfáltica

Gb=gravedad especifica del agregado

Gse= gravedad especifica efectiva del agregado

Porcentaje de asfalto contenido en la mezcla.

Gravedad Específica Efectiva de los Agregados

Pmm - Pb

Gse=------------------------------------

(Pmm/Gmm) – (Pb/Gb)

Pmm= sumatoria de los porcentajes de mezcla (100%)

Gmm= gravedad especifica teórica máxima (RICE)

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54

Gb= peso específico del asfalto

Con el valor de Gse pueden ser calculados los demás valores del RICE para cualquier otro

contenido de cemento asfaltico ya que la absorción del asfalto no varía apreciablemente con

variaciones del contenido del asfalto ocupamos la siguiente formula con:

Pmm

Gmm=------------------------------

(Ps/Gse) + (Pb/Gb)

Dónde:

Pmm= sumatoria de los porcentaje de mezcla (100%)

Ps= Porcentaje de agregados contenidos en la mezcla

Gse= Gravedad especifica efectiva del agregado

Pb= Porcentaje de asfalto contenido de la mezcla

Gb= Gravedad especifica de la mezcla asfáltica

Determinamos los vacíos de aire en la mezcla asfáltica compactada con:

Vv

Va=--------------------- * 100 ó Va= (((1) – (Gmb/Gmm)) * 100)

Vt

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Va= volumen de los vacíos con aire

Vt= volumen total del espécimen compactado

Gmb= gravedad especifica bulk de la mezcla compactada

Gmm= gravedad especifica teórica máxima de la mezcla

Determinamos los vacíos de aire en el agregado mineral

Vv +Vbe

VMA=------------------ * 100 ó también

Vt

Gmb (1-pb)

VMA= ((1) - (---------------------)) * 100 ó

Gsb

Gmb*Ps

VMAS = ((100) - --------------------- )

Gsb

Vt = volumen total de espécimen compactado

Vbe= volumen efectivo de la mezcla asfáltica

Gsb = gravedad especifica bulk del agregado

Pb= porcentaje de asfalto contenido en la mezcla

Gmb= gravedad especifica bulk de la mezcla

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Ps= porcentaje de agregados contenidos en la mezcla

Determinamos vacíos llenos con asfalto

Vbe

VFA=--------------------- * 100 ó

Vbe + Vv

VMA - Va

VFA=------------------ ó también VFA = VMA - Pa

VMA

Va= volumen de los vacíos con aire

Vt= volumen total del espécimen compactado

Vbe= volumen específico de la mezcla asfáltica

VMA= vacíos de aire en el agregado mineral

Pa= porcentaje de vacíos con aire

Determinamos el peso de asfalto absorbido

Weagg- Wagg

Wba=------------------- * 100

Weagg

Wba= peso de asfalto absorbido de la mezcla

Weagg= peso específico efectivo del agregado

Wagg= peso del agregado

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RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

PESO ESPECÍFICO DEL ASFALTO ABSORBIDO

ASFALTO NACIONAL ASFALTO PERUANO

Datos Datos

Weagg= 13,2gr Weagg= 11,9gr

Wagg= 13,1gr Wagg= 11,8gr

Weagg – Wagg Weagg - Wagg

Wba= ------------------- * 100 Wba= ------------------- * 100

Weagg Weagg

13,2 -13,1 13,2 -13,1

Wba = ------------------ X 100 Wba = ------------------ X 100

13,2 13,2

Wba = 0,7575 % Wba = 0,8403%

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ESPESOR (mm) FACTOR ESPESOR (mm) FACTOR ESPESOR (mm) FACTOR

46,50 1,758 51,50 1,435 56,50 1,216

46,60 1,750 51,60 1,430 56,60 1,213

46,70 1,742 51,70 1,425 56,70 1,209

46,80 1,734 51,80 1,420 56,80 1,205

46,90 1,726 51,90 1,415 56,90 1,201

47,00 1,718 52,00 1,410 57,00 1,198

47,10 1,710 52,10 1,405 57,10 1,194

47,20 1,702 52,20 1,400 57,20 1,190

47,30 1,694 52,30 1,395 57,30 1,187

47,40 1,686 52,40 1,390 57,40 1,184

47,50 1,678 52,50 1,386 57,50 1,181

47,60 1,670 52,60 1,381 57,60 1,178

47,70 1,663 52,70 1,377 57,70 1,174

47,80 1,656 52,80 1,373 57,80 1,171

47,90 1,649 52,90 1,368 57,90 1,168

48,00 1,643 53,00 1,364 58,00 1,165

48,10 1,636 53,10 1,359 58,10 1,162

48,20 1,629 53,20 1,355 58,20 1,159

48,30 1,622 53,30 1,351 58,30 1,156

48,40 1,615 53,40 1,346 58,40 1,153

48,50 1,608 53,50 1,342 58,50 1,149

48,60 1,601 53,60 1,338 58,60 1,146

48,70 1,594 53,70 1,333 58,70 1,143

48,80 1,588 53,80 1,329 58,80 1,140

48,90 1,581 53,90 1,324 58,90 1,137

49,00 1,574 54,00 1,320 59,00 1,134

49,10 1,567 54,10 1,316 59,10 1,131

49,20 1,560 54,20 1,311 59,20 1,128

49,30 1,554 54,30 1,307 59,30 1,124

49,40 1,549 54,40 1,303 59,40 1,121

49,50 1,543 54,50 1,298 59,50 1,118

49,60 1,538 54,60 1,294 59,60 1,115

49,70 1,532 54,70 1,289 59,70 1,112

49,80 1,526 54,80 1,285 59,80 1,109

49,90 1,521 54,90 1,281 59,90 1,106

50,00 1,515 55,00 1,276 60,00 1,103

50,10 1,509 55,10 1,272 60,10 1,099

50,20 1,504 55,20 1,268 60,20 1,096

50,30 1,498 55,30 1,263 60,30 1,093

50,40 1,493 55,40 1,259 60,40 1,090

50,50 1,487 55,50 1,254 60,50 1,087

50,60 1,481 55,60 1,250 60,60 1,084

50,70 1,476 55,70 1,246 60,70 1,081

50,80 1,470 55,80 1,243 60,80 1,078

50,90 1,465 55,90 1,239 60,90 1,074

51,00 1,460 56,00 1,235 61,00 1,071

51,10 1,455 56,10 1,231 61,10 1,068

51,20 1,450 56,20 1,228 61,20 1,065

51,30 1,445 56,30 1,224 61,30 1,062

51,40 1,440 56,40 1,220 61,40 1,059

FACTOR DE CORRECCION DE ALTURA DE BRIQUETA

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59

PORCENTAJE MUESTRAS

ALTURAS

DE

MUESTRA

S

ALTURA

PROMEDIO

CM

DIAMETRO

DE LA

MUESTRA

CM

PESO AIRE

DE LA

MUESTRA

GR

PESO S.S.S DE

LA MUESTRA

GR

PESO

SUSPENDIDO

EN AGUA DE

LA MUESTRA

GR

5,35

5,30

5,35

5,20

5,30

5,30

5,40

5,40

5,45

5,15

5,10

5,10

5,10

5,15

5,00

5,40

5,40

5,30

5,20

5,15

5,00

5,10

5,10

5,20

5,10

5,10

5,10

5,35

5,30

5,20

5,20

5,20

5,30

5,00

5,10

5,10

5,20

5,25

5,30

5,50

5,00

5,30

5,20

5,20

5,30

5,30

5,25

5,15

5,40

5,35

5,30

5,10

5,40

5,40

1087,10 665,60

PESO DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO NACIONAL

DATOS DE LABORATORIO

1077,80 645,00

1091,60 647,30

1086,10 646,30

1076,40 658,20

1094,20 668,40

1072,00 640,00

1079,50 645,00

1095,70 649,60

1084,40 643,70

1065,20 640,50

1126,30 679,30

1078,40 648,00

1079,50 652,00

1095,50 662,00

1071,30 638,00

1099,50 670,00

1066,10 645,40

1093,70

H3 5,30 10,30 1086,60

7,0%

H1 5,23 10,30 1075,30

H2 5,35 10,30

1090,90

H3 5,23 10,30 1084,80

6,5%

H1 5,25 10,30 1076,60

H2 5,27 10,30

1083,30

H3 5,07 10,30 1063,70

6,0%

H1 5,28 10,30 1094,90

H2 5,23 10,30

1070,20

H3 5,10 10,30 1078,70

5.5%

H1 5,12 10,30 1070,00

H2 5,13 10,30

1077,30

H3 5,37 10,30 1093,40

5,0%

H1 5,12 10,30 1076,40

H2 5,08 10,30

1121,60

4,5%

H1 5,33 10,30 1092,40

H2 5,27 10,30 1055,70

H3 5,42 10,30

Page 73: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/14852/1/PÈREZ_JUAN... · 3.3.1 ensayo granulometria aashto t 27 astm c 136 _____ 28 a.- procedimiento ... c.- ensayo

60

PORCENTAJE MUESTRASALTURAS

DE

MUESTRA

ALTURA

PROMEDIO

CM

DIAMETRO

DE LA

MUESTRA

CM

PESO AIRE

DE LA

MUESTRA

GR

PESO S.S.S

DE LA

MUESTRA

GR

PESO

SUSPENDIDO EN

AGUA DE LA

MUESTRA GR

5,45

5,40

5,35

5,50

5,45

5,50

5,30

5,35

5,20

5,20

5,40

5,20

5,30

5,45

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5,20

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5,20

5,30

5,20

5,15

5,25

5,30

5,15

5,10

5,30

5,15

5,15

5,10

5,10

5,20

5,10

5,20

5,20

5,35

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5,50

4,90

5,20

5,20

5,30

5,30

5,40

5,40

5,50

5,20

5,10

5,30

5,20

5,20

5,30

5,10

1080,50 627,30

DATOS DE LABORATORIO

PESO DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO PERUANO

1094,80 640,50

1071,00 625,60

1094,50 639,80

1087,40 631,40

1079,00 627,00

1097,20 655,60

1085,30 647,00

1084,00 639,00

1061,80 626,30

1083,50 638,90

1045,60 638,80

1103,00 666,40

1089,40 659,11

1051,60 636,80

1094,40 654,30

110,50 670,00

1138,20 693,45

1077,90

M3 5,20 10,30 1080,10

7,0%

M1 5,37 10,30 1086,40

M2 5,20 10,30

1070,10

M3 5,33 10,30 1093,30

6,5%

M1 5,35 10,30 1094,20

M2 5,10 10,30

1059,00

M3 5,17 10,30 1082,20

6,0%

M1 5,20 10,30 1082,70

M2 5,13 10,30

1096,10

M3 5,18 10,30 1082,80

5.5%

M1 5,30 10,30 1091,00

M2 5,20 10,30

M3 5,13 10,30 1046,90

5,0%

M1 5,27 10,30 1100,70

M2 5,22 10,30 1085,00

10,30 1134,80

M3 5,28 10,30 1036,90

4,5%

M1 5,40 10,30 1096,40

M2 5,48

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61

PORCENTAJE MUESTRAS TEMPERATURA CARGA DIAL-lbsDEFORMACION

1/100 MM

DEFORMACION

0,01" pulg.

CARGAS Y DEFORMACION DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO NACIONAL

H2 140°F ó 60°C 300,00 4,004,5%

H1 140°F ó 60°C 379,00 3,81

H3 140°F ó 60°C 305,00 3,96

5,0%

H1 140°F ó 60°C 340,00 3,75

H2 140°F ó 60°C 315,00 3,68

H3 140°F ó 60°C 352,00 3,70

H2 140°F ó 60°C 235,00 2,675.5%

H1 140°F ó 60°C 257,00 2,87

H3 140°F ó 60°C 228,00 2,36

6,0%

H1 140°F ó 60°C 272,00 3,12

H2 140°F ó 60°C 267,00 3,05

H3 140°F ó 60°C 260,00 2,97

H2 140°F ó 60°C 228,00 2,356,5%

H1 140°F ó 60°C 231,00 2,40

H3 140°F ó 60°C 217,00 2,06

H3 140°F ó 60°C 169,00 1,92

7,0%

H1 140°F ó 60°C 184,00 1,93

H2 140°F ó 60°C 205,00 2,03

DATOS DE LABORATORIO

7,60

7,98

7,56

12,00

11,70

9,45

9,25

8,10

14,58

11,30

10,50

9,30

12,30

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15,75

15,60

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14,50

Page 75: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/14852/1/PÈREZ_JUAN... · 3.3.1 ensayo granulometria aashto t 27 astm c 136 _____ 28 a.- procedimiento ... c.- ensayo

62

PORCENTAJE MUESTRAS TEMPERATURA CARGA DIAL-lbsDEFORMACION

1/100 MM

DEFORMACION

0,01" pulg.

CARGAS Y DEFORMACION DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO PERUANO

DATOS DE LABORATORIO

15,70

M3 140°F ó 60°C 350,00 3,92

4,5%

M1 140°F ó 60°C 379,00 3,99

M2 140°F ó 60°C 300,00 3,81

M3 140°F ó 60°C 215,00 2,79

5,0%

M1 140°F ó 60°C 233,00 2,90

M2 140°F ó 60°C 220,00 2,87

M2 140°F ó 60°C 248,00 3,13

M3 140°F ó 60°C 265,00 3,12

5.5%

M1 140°F ó 60°C 240,00 2,90

M2 140°F ó 60°C 270,00 3,18

M1 140°F ó 60°C 197,00 2,44

M2 140°F ó 60°C 215,00 2,69

M3 140°F ó 60°C

140°F ó 60°C 205,00 2,94

6,0%

M1 140°F ó 60°C 238,00 3,15

M3 140°F ó 60°C 205,00 2,69

7,0%

M1 140°F ó 60°C 223,00 2,79

M2 140°F ó 60°C 192,00 2,46

218,00 2,71

6,5%

10,60

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10,60

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M3

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63

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64

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69

A continuación mostraremos la tabla de resumen de los resultados y el análisis grafico del

cemento asfaltico ecuatoriano:

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MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO ECUATORIANO

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77

A continuación mostraremos la tabla de resumen de los resultados y el análisis grafico del

cemento asfaltico peruano:

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6,00 14,598 4,984 2480,704 17,154 12,093

6,50 15,634 5,327 2196,776 18,535 10,283

7,00 16,684 5,447 2157,315 19,701 10,433

MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO PERUANO

Page 91: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILrepositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/14852/1/PÈREZ_JUAN... · 3.3.1 ensayo granulometria aashto t 27 astm c 136 _____ 28 a.- procedimiento ... c.- ensayo

78

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,00

4,5

05,0

05,5

06,0

06,5

07,0

07,5

0

Vacios %

% A

sfa

lto

2200,0

00

2400,0

00

2600,0

00

2800,0

00

3000,0

00

3200,0

00

3400,0

00

3600,0

00 4

,00

4,5

05,0

05,5

06,0

06,5

07,0

07,5

0

Establidad (lbs)

% A

sfa

lto

9,0

00

11

,00

0

13

,00

0

15

,00

0

17

,00

0

19

,00

0

21

,00

0

4,0

04

,50

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

V.M.A %

% A

sfa

lto

4,0

00

6,0

00

8,0

00

10,0

00

12,0

00

14,0

00

16,0

00

4,0

04,5

05,0

05,5

06,0

06,5

07,0

07,5

0

Flujo (1/100 plg/100)

% A

sfa

lto

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79

CAPITULO V

5 CONCLUSIONES

5.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE LOS

CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA ASTM.

Las conclusiones para determinar los parámetros físicos mecánicos de los cementos

asfalticos para que cumplan las normas A.S.T.M., son las siguientes:

DUCTILIDAD AASHTO T 51 Ó ASTM D 113

Para el ensayo de ductilidad, que se le realizó a los cementos asfálticos ecuatoriano y

peruano pudimos darnos cuenta en el resultado que los dos cementos asfalticos cumplen con la

normas AASHTO T 51 Ó ASTM D 113.

PENETRACION AASHTO T 49 Ó ASTM D 5

Para el ensayo de Penetración, que se le realizó a los cementos asfálticos ecuatoriano y

peruano constatamos que los dos cementos asfalticos se encuentran en el rango de AC-20 y que

cumplen con las normas AASHTO T 49 Ó ASTM D 5.

PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 Ó ASTM D 92

Para el ensayo de punto de inflamación, que se le realizó a los cementos asfálticos

ecuatoriano y peruano observamos que los resultados están sobre de lo requerido en la norma

AASHTO T 48 Ó ASTM D 92.

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80

PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 Ó ASTM D 36

Para el ensayo de ablandamiento, que se le realizó a los cementos asfalticos ecuatoriano y

peruano observamos en los resultados de los ensayos que están por encima de lo requerido por la

norma AASHTO T 53 Ó ASTM D 36, ya que deben estar por encima del calor emitido por el sol

al ambiente.

PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94

Para el ensayo de peso específico a los cementos asfaltico ecuatoriano y peruano

observamos que cumple las normas AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94, ya que la densidad

del cemento asfaltico es mayor a la densidad del agua.

DEDUCCION GENERAL

Observamos que todos los ensayos que se realizaron para la determinación de los

parámetros físicos mecánicos, tanto el cemento asfaltico nacional (ecuatoriano) como el cemento

asfaltico importado (peruano) cumplen con todas las normas analizadas en este estudio

comparativo.

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81

5.2 EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECÁNICO Y

OBTENCION DE LOS PARÁMETROS DE ASPHALT INSTITUTE O MTOP.

Las conclusiones para la evaluación del comportamiento físico mecánico y obtención de

los parámetros de Asphalt Instute o MTOP mediante el método siguiente:

METODO MARSHALL ASTM D 1559 Ó AASHTO T 225

Cuadro de los parámetros que debe cumplir las mezclas asfálticas escogida de acuerdo al

método Marshall para su deducción.

VACIO (Va) 3 – 5 %

ESTABILIDAD CORREGIDA MINIMO 1800 LB

V.M.A. (%) MINIMO 14

FLUJO 8 - 14

A continuación mostraremos los cuadros de resumen de los resultados de laboratorio:

% de

Asfalto

Peso Unitario

de la

Muestra kg

Vacios(Va)

%

Estabilidad

Coregida

lbs

V.m.a. (%)Flujo 0,01"

pulg

4,50 11,343 3,743 3328,460 12,797 15,450

5,00 12,572 3,214 3580,110 13,469 14,620

5,50 13,620 3,922 2617,240 15,226 10,367

6,00 14,834 3,323 2840,130 15,811 12,000

6,50 16,054 2,669 2357,119 16,346 8,933

7,00 18,008 2,538 1920,039 13,331 7,713

MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO ECUATORIANO

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Analizaremos o interpretaremos los resultados de las gráficas obtenidas resumidas en los

cuadros anteriores, a continuación deduciremos uno por uno cada resultado obtenido.

DENSIDAD

En el cuadro de resumen y en la gráfica de resultados podemos constatar que la densidad o

peso unitario de la muestra aumenta con el contenido de asfalto.

ESTABILIDAD

En el cuadro de resumen y en la gráfica vemos una variación de decrecimiento y

crecimiento hasta llegar a un valor dado o estabilidad optima o recomendada, y nos podemos dar

cuenta que la curva decrece totalmente cuando en valor de contenido de asfalto aumenta, esto

quiere decir que a mayor contenido de asfalto menor estabilidad.

FLUJO

Así como la estabilidad el flujo se comporta con una variación de decrecimiento

crecimiento hasta llegar a un valor de deformación o flujo optimo o recomendado el cual nos

damos cuenta en la gráfica y así mismo como la estabilidad la curva decrece totalmente cuando

% de

Asfalto

Peso Unitario

de la

Muestra kg

Vacios(Va)

%

Estabilidad

Coregida

lbs

V.m.a. (%)Flujo 0,01"

pulg

4,50 11,471 2,802 3431,790 11,814 15,383

5,00 12,611 3,052 2364,009 13,202 11,233

5,50 13,625 4,019 2726,528 15,199 12,073

6,00 14,598 4,984 2480,704 17,154 12,093

6,50 15,634 5,327 2196,776 18,535 10,283

7,00 16,684 5,447 2157,315 19,701 10,433

MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO PERUANO

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el valor del asfalto aumenta, esto quiere decir que a mayor contenido de asfalto en la mezcla

menor será el flujo.

VACIOS (Va)

En la gráfica de vacíos vemos que los dos cementos asfalticos se comportan distintamente

uno del otro, en la mezcla asfáltica con cemento asfaltico ecuatoriano tiene una variación de

decrecimiento y crecimiento hasta llegar a un valor o porcentaje de vacíos optimo o

recomendado, después vemos que la curva decrece totalmente cuando el valor de contenido de

asfalto. En el otro comportamiento del cemento asfaltico peruano en la mezcla, tiene un

comportamiento decrecimiento y crecimiento hasta llegar a un valor óptimo y recomendado

después los valores van en crecimiento esto quiere decir que a mayor contenido de asfalto mayor

su porcentaje de vacíos.

V.M.A

En la gráfica de vacíos de los agregados minerales de las dos cementos asfalticos en las

mezclas, nos podemos dar cuenta que también tienen dos comportamientos diferentes en el

cemento asfaltico nacional tiene una variación de decrecimiento y crecimiento hasta un valor o

porcentaje de vacíos hasta llegar a un valor optimo o recomendado, después la curva decrece

cuando el porcentaje de asfalto va aumentado. En el otro comportamiento del cemento asfaltico

peruano observamos que la curva tiene una forma creciente esto nos indica que a mayor

porcentaje de mezcla asfáltica mayor el porcentaje de vacíos en los agregados minerales.

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DEDUCCION GENERAL

Viendo el comportamiento de los dos cementos asfalticos en las mezclas, nos podemos dar

cuenta que el porcentaje óptimo que cumple con los requerimientos físicos mecánicos de las

normas del MTOP son del porcentaje del 5,5 % para los dos cementos asfalticos.

Lo que también nos indica que el asfalto nacional cumple con todas las normas requeridas

para la elaboración de mezcla asfáltica. No, si antes deducir que el cemento asfaltico peruano es

de mayor calidad y tiene mayor estabilidad y de flujo optimo y recomendado.

RECOMENDACION

La mezcla asfáltica debe de llegar a la obra a una temperatura minina de 120°C y ser

colocado, lo que si no caso contrario el asfalto tiende a un riesgo que la superficie al ser

compactada sufra de porosidad y esto hace que el asfalto se oxide o se desgate prematuramente.

Las mezclas asfálticas deben ser elaboradas con agregados minerales triturados y no con

arena de rio. Debido que la arena de rio no puede ser compactada por su forma redonda

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BIBLIOGRAFIA

2002, M. -0.-P. (2002). Especificaciones Generales para la Construccion de Caminos y

Puentes . Ecuador: Tomo I y II.

ASPHALT INSTITUTE. (s.f.). Manual de Asfalto. Bilbao: Urmo, S.A. de Ediciones .

INSITUTE, A. (1992). Series de Manuales. Principios de Construcion de Mezcla en

Caliente . Estados Unidos FHWA: Edicion 22.

INSTITUTE, A. (s.f.). Principios de Pavimentos de Mezcla Asfaltica en Caliente del

Asphalt Institute. serie de manuales N°22.

Ministerio de Transporte Y Obras Públicas . (2013). NEVI. QUITO.

OFFICIALS, A. A. (1993). AASHTO Guide for Design of Pavement Structures.

Washington D.C.

Rodriguez, I. A. (s.f.). Manual de Practicas de Laboratorio de Mecanica de Suelos .

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Secretaria de Comunicaiones y Transporte: Instituto Mexicano del Transporte. (2005).

Analisis Comparativo de los Metodos Marshall y Superpave para Compactacion de Mezclas .

Safandila, qro: Publicacion Tecnica n°271.

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Presidencia

de la República

del Ecuador

AUTOR/ES: REVISORES:

Juan Carlos Pérez Campoverde TUTOR Ing. Vicente De Paúl León Toledo MSc.

VOCAL Ing. Gustavo Ramírez Aguirre MS.c

VOCAL Ing. Julio Vargas

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: De Ciencias Matematicas y Fisicas

CARRERA: Ingenieria Civil

FECHA DE PUBLICACIÓN: 2015-2016 Nº DE PÁGS: 84

ÁREAS TEMÁTICAS:

Vias

Mezclas Asfálticas - Metodo Marshall

PALABRAS CLAVE:

<DISEÑO MEZCLAS ASFALTICAS CALIENTE><METODO MARSHALL>

<CEMENTO ASFALTICO NACIONAL (ECU.) E IMPORTADO(PERU)>

RESUMEN:

N. DE REGISTRO (en base de datos): Nº. DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTOS PDF: SI si

CONTACTOS CON AUTOR/ES: Teléfono: 0991596732 -042463386

CONTACTO EN LA Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

INSTITUCIÒN: Telèfono: 2-283348

Quito: Av. Whymper E7-37 y Alpallana, edificio Delfos, teléfonos (593-2) 2505660/ 1: y en la

Av. 9 de octubre 624 y Carrión, edificio Prometeo, teléfonos: 2569898/9, Fax: (593 2) 250-9054

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS

Innovación y saberes

ºxxx

El presente trabajo de titulación consiste en el diseño de mezclas asfálticas en caliente utilizando el método Marshall y e l análisis comparativo de las propiedades físicas mecánicas con cemento asfáltico nacional (ecuatoriano) y el importado (peruano), esta tesis está enfocado en analizar y comparar los parámetros obtenidos en los diseños de mezclas asfálticas con los cementos asfálticos en estudio utilizando el método Marshall, mediante pruebas de laboratorio determinaremos los parámetros físicos y mecánicos de los ce mentos asfalticos nacional e importado lo que determinaran la deformación, la consistencia, la fluidez y la densidad. También este estudio determina las propiedades de los agregados tales cumplan con las normas reglamentarias la que nos indicará la composición exacta para la elaboración de las mezclas en estudio y su grado de absorción de los mismos. El método Marshall nos permitirá determinar el porcentaje óptimo de contenido de asfalto en las mezclas asfálticas y también nos garantiza las proporciones volumétricas para la composición de una mezcla asfáltica que estén dentro de los rangos y especificaciones para asegurar una mezcla asfáltica durable, Marshall es un método dirigido al diseño de mezclas asfálticas para determinar el análisis estabilidad/flujo (fluencia) y densidad/vacíos. Al final del estudio se hará el análisis comparativo tanto a los cementos asfálticos en estudio y a las mezclas asfálticas con los cementos asfálticos nacion al (ecuatoriano) y el importado (peruano) y a su vez se deducirá el comportamiento de los mismos.

[email protected]

X

“Diseño de Mezclas Asfálticas en Caliente Utilizando el Método Marshall y Análisis Comparativo de

las Propiedades Físicas y Mecánicas con Cemento Asfáltico Nacional (ecuador)e Importado(peru)”TÍTULO Y SUBTÍTULO

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