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10/12/2010
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MARSHALL
PARA EL DISEÑO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS
Método Marshall
El concepto del método
Marshall en el diseño de
mezclas para pavimentación
fue formulado por Bruce
Marshall, ingeniero de asfaltos
del Departamento de
Autopistas del estado de
Mississippi.
Determinar el contenido óptimo de asfalto para una mezcla específica de
agregados; así como también proporcionar información sobre las
características físicas y mecánicas de mezcla asfáltica en caliente, de tal
manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al
establecimiento de densidades y contenidos óptimos de vacío durante la
construcción de la capa del pavimento.
Objetivo del Método Marshall
� El método consiste en ensayaruna serie de probetas, cadauna preparada con la mismagranulometria y con diferentescontenidos de asfalto.
� El tamaño de las probetas esde 2.5 pulgadas de espesor y4 pulgadas de diámetro. Dichasprobetas se preparansiguiendo un procedimientoespecífico para calentar elasfalto y los agregados,mezclar y compactar.
Método Marshall
� Las probetas preparadas con
el método se rompen en la
prensa Marshall, determinado
su estabilidad (resistencia) y
deformación.
� Si se desean conocer los
porcentajes de vacíos de las
mezclas así fabricadas, se
determinarán previamente
los pesos específicos de los
materiales empleados y de
las probetas compactadas,
antes del ensayo de rotura.
Método Marshall
En el método Marshall se elaboran tres tipos de
pruebas para conocer tanto sus características
volumétricas como mecánicas.
A. Determinación de la gravedad específica.
B. Prueba de estabilidad y flujo.
C. Análisis de densidad y vacíos.
Método Marshall
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A. Determinación de la gravedad específica.
Esta prueba se hace de acuerdo con la Norma ASTM D1188,
gravedad específica de mezclas asfálticas compactadas
utilizando parafina; o la ASTM D2726, gravedad específica de
mezclas asfálticas compactadas mediante superficies saturadas
de especímenes secos.
Para determinar cuál norma se debe utilizar, se realizan pruebas
de absorción a la mezcla asfáltica compactada; si la absorción
es mayor al 2%, se recurre a la norma ASTM D1188; en caso
contrario, se emplea la norma ASTM D2726.
Calcúlese el peso específico aparente del espécimen en la
siguiente forma:
A =Peso del espécimen en el aire, g.
D =Peso del espécimen seco más su recubrimiento 1.1.1.
E =Peso del espécimen seco más su recubrimiento de parafina en agua, g.
F = Peso específico de la parafina a 25 ºC (77 ºF)
Calcúlese el peso unitario del espécimen multiplicando el peso
específico aparente por 997.0, siendo 997.0 el peso unitario del
agua a 25 ºC, en kg/m3.
A. Determinación de la gravedad específica.
B. Prueba de estabilidad y flujo.
Después de que la gravedad específica se ha determinado, se
procede a la prueba de estabilidad y flujo, que consiste en
sumergir el espécimen en un baño María a 60 ºC ± 1 ºC (140
ºF ± 1.8 ºF) de 30 a 40 minutos antes de la prueba.
B. Prueba de estabilidad y flujo.
Con el equipo de prueba listo se
remueve el espécimen colocado
en baño María y
cuidadosamente se seca la
superficie.
Ubicando y centrando el
espécimen en la mordaza
inferior, se coloca la mordaza
superior y se centra
completamente en el aparato
de carga.
B. Prueba de estabilidad y flujo.
Posteriormente, se aplica la
carga de prueba al espécimen
a una deformación constante de
51 mm (5”) por minuto, hasta
la falla.
El punto de falla se define por
la lectura de carga máxima
obtenida.
El número total de Newtons (lb)
requeridos para que se
produzca la falla del espécimen
deberá registrarse como el
valor de estabilidad Marshall.
B. Prueba de estabilidad y flujo.
Mientras la prueba de estabilidad está
en proceso, si no se utiliza un equipo de
registro automático, se deberá mantener
el medidor de flujo sobre la barra guía
y cuando la carga empiece a disminuir
se deberá tomar la lectura , y
registrarla como el valor de flujo final.
La diferencia entre el valor de flujo final
e inicial, expresado en unidades de
0.25 mm (1/100”), será el valor del
flujo Marshall.
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C. Análisis de densidad y vacíos
Utilizando:la gravedad específica.
la gravedad específica efectiva del total del agregado.
El promedio de las gravedades específicas de las mezclas compactadas.
la gravedad específica del asfalto.
la gravedad específica teórica máxima de la mezcla asfáltica.
Se calcula:
El porcentaje de asfalto absorbido en peso del agregado seco.
Porcentaje de vacíos (Va),
Porcentaje de vacíos llenados con asfalto (VFA).
El porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA).
� En una mezcla asfáltica de pavimentación, el asfalto y el
agregado son combinados en proporciones exactas.
� Existen dos métodos de diseño comúnmente utilizados para
determinar las proporciones apropiadas de asfalto y
agregado en una mezcla, ellos son el Método Marshall y
SUPERPAVE.
DISEÑO DE MEZCLAS
CARACTERISTICAS Y COMPORTAMIENTO DELA MEZCLA.
�Peso especifico�Vacíos de aire �Vacíos en el agregado mineral�Contenido de asfalto �Estabilidad�Fluencia
� El análisis de la mezcla está enfocado en cuatro
características:
DENSIDAD DE LA MEZCLA COMPACTADA
�La densidad obtenida en el laboratorio se convierte en la
densidad patrón, y es usada como referencia para determinar sí
la densidad del pavimento terminado es, o no, adecuada.
�Las especificaciones usualmente requiere que la densidad del
pavimento sea un porcentaje de la densidad del laboratorio. Esto
se debe a que muy rara vez la compactación In situ logra las
densidades que se obtiene usando los métodos normalizados de
compactación del laboratorio.
¨REPRESENTACION DE LOS VOLUMENES EN UNA
BRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA
� Un contenido demasiado altode vacíos proporcionapasajes , a través de lamezcla, por los cualespuede entrar el agua y elaire, y causar deterioro.
� Por otro lado, un contenidodemasiado bajo de vacíospuede producir exudaciónde asfalto; una condición endonde el exceso de asfalto esexprimido fuera de la mezclahacía la superficie.
VACIOS DEL AIRE (simplemente vacíos)
Efecto de la Exudación de asfalto
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� La densidad y el contenidode vacíos están directamenterelacionados, entre mas altala densidad, menor es elporcentaje de vacíos en lamezcla y viceversa.
� Las especificaciones de laobra requieren , usualmenteuna densidad que permitaacomodar el menor númeroposible (en la realidad) devacíos, preferiblementemenos del 8 por ciento.
VACIOS DEL AIRE (simplemente vacíos)
VMAVACIOS EN EL
AGREGADO
MINERAL
AGREGADO
BRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA
VACIOS DE AIRE
ASFALTO
AGREGADO
¨REPRESENTACION DE LOS VOLUMENES EN UNABRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA
VACIOS DE AIRE
ASFALTO
AGREGADOAGREGADO
� Los vacios en el agregado
mineral, están definidos por
el espacio intergranular de
vacios que se encuentran
entre las partículas de
agregado de la mezcla de
pavimentación compactada,
incluyendo los vacios de
aire y el contenido efectivo
de asfalto y se expresan
como un porcentaje del
volumen de la mezcla.
VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)
VACIOS DE AIRE
ASFALTO
AGREGADO
� El VMA es calculado en base al peso especifico total del
agregado y se expresa como un porcentaje del volumen
total de la mezcla compactada.
� El VMA puede ser calculado al restar el volumen de
agregado (determinado mediante el peso especifico total del
agregado) del volumen total de la mezcla compactada.
VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)
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VACIOS EN AGREGADO MINERAL (VMA)
TAMAÑO MÁXIMO En mm.
Porcentaje
VMA MINIMO, POR CIENTO Vacíos de Diseño, por ciento 3
mm In. 3.0 4.0 5.0 1.18 N° 16 21.5 22.5 23.5
2.36 N° 8 19.0 20.0 21.0
4.75 N° 4 16.0 17.0 18.0
9.50 3/8 14.0 15.0 16.0
12.50 1/2 13.0 14.0 15.0
19.00 3/4 12.0 13.0 14.0
25.00 1.0 11.0 12.0 13.0
37.50 1.5 10.0 11.0 12.0
50 2.0 9.5 10.5 11.5
63 2.5 9.0 10.0 11.0
1 Especificación Normal para Tamaños de Tamices usados en Pruebas, ASTM E 11 (AASTO M 92)
2 El tamaño máximo nominal de partícula es un tamaño más grande que el primer tamiz que retiene . mas de
10 % de material.
3 Interpole el VMA mínimo para los valores de vacios de diseño que se encuentren entre los que . estan
citados.
VACIOS LLENOS DE ASFALTO (VFA)
� El VFA (vacios llenos de asfalto) son el
porcentaje de vacíos intergranulares
entre las partículas de agregado (VMA)
que se encuentran llenos de asfalto.
� El VMA abarca asfalto y aire, por lo
tanto, el VFA se calcula al restar los
vacíos de aire del VMA, luego dividiendo
por el VMA y expresando el valor final
como un porcentaje.
� El contenido óptimo de asfalto de una mezcla depende en gran parte,de las características del agregado, tales como la granulometría y lacapacidad de absorción .
� La granulometría del agregado está directamente relacionada con elcontenido óptimo de asfalto. Entre más finos contenga lagraduación de la mezcla, mayor será la cantidad de asfaltorequerida para cubrir, uniformemente , todas las partículas. Por otrolado, las mezclas más gruesas (agregados mas grandes) exigenmenos asfalto debido a que poseen menos área superficial total.
CONTENIDO DE ASFALTO
Si una mezcla contiene poco o demasiado relleno mineral , cualquier ajustearbitrario, se debe efectuar un muestreo mas pruebas apropiadas paradeterminar las causas de las variaciones y si es necesario, establecer otrodiseño de mezcla.
Los pequeños incrementos en la cantidad de rellenomineral pueden absorber, literalmente, gran parte delcontenido de asfalto resultando en una mezcla inestable yseca
Las pequeñas disminuciones tienen el efecto contrario:poco relleno mineral resulta en una mezcla muy rica(humedad).
CONTENIDO DE ASFALTO
� La capacidad de absorción (habilidad para absorber asfalto) deagregado usado en la mezcla es Importante para determinar elcontenido óptimo de asfalto.
� Esto se debe a que se tiene que agregar suficiente asfalto a la mezclapara permitir absorción , y para que además se puedan cubrir laspartículas con una película adecuada de asfalto. Lo técnicos hablan dedos tipos de asfalto cuando se refieren al asfalto absorbido y al noabsorbido: contenido total del asfalto y contenido efectivo deasfalto.
CONTENIDO DE ASFALTO
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AFINIDAD DEL AGREGADO CON EL ASFALTO
� Es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto.
� Los agregados silíceos como la cuarcita y algunos granitos son ejemplos deagregados susceptibles al desprendimiento y deben ser usados conprecaución.
hidrofóbicasporque repelen el
agua.
Las calizas, las dolomitas tienen alta afinidad con el asfalto y poca
afinidad con el agua
hidrofílicos ,que atraen el agua,
tienen poca afinidad con el asfalto, porque tienden a separarse de las
películas de asfalto cuando son
expuestos al agua
DISEÑO DE MEZCLAS
- Densidad de la mezcla: Característica muy importante ,debido
a que es esencial tener una alta densidad en el pavimento
terminado para obtener un rendimiento duradero.
- Vacíos de aire o simplemente vacíos: Son espacios pequeños de
aire presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final
compactada. El porcentaje permitido de vacíos está entre 3 y
5%.
- Vacíos en el agregado mineral: El VMA son los espacios de aire
que existen entre las partículas de agregado en una mezcla
compactada, incluyendo los espacios que están llenos de asfalto.
- Contenido de asfalto: La proporción de asfalto en la mezcla es
importante y debe ser determinada exactamente en el
laboratorio y luego controlada con precisión en la obra.
PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑODE MEZCLAS
� ESTABILIDAD: Es la capacidad para resistir desplazamiento ydeformación bajo las cargas del tránsito. Depende de la fricción y dela cohesión interna.
PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑODE MEZCLAS
� DURABILIDAD: La durabilidadde un pavimento asfáltico es suhabilidad para resistir factorestales como la desintegracióndel agregado, cambios en laspropiedades del asfalto yseparación de las películas deasfalto.
PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS
� IMPERMEABILIDAD: Es la resistencia al paso de aire y aguahacia su interior ,o a través de el.
� TRABAJABILIDAD: Es la facilidad con que una mezcla puedeser colocada y compactada. Las mezclas gruesas tienentendencia a segregarse durante su manejo, y también pueden serdifíciles de compactar.
� FLEXIBILIDAD: Es la capacidad de un pavimento asfáltico paraacomodarse, sin que se agriete, a movimientos y asentamientosgraduales de la subrasante.
PROPIEDADES CONSIDERADAS ENEL DISEÑO DE MEZCLAS
� RESISTENCIA A LA FATIGA: Es la resistencia a la flexión
repetida bajo las cargas de tránsito. Los vacíos relacionados con elcontenido de asfalto y la viscosidad del asfalto tienen un efectoconsiderable sobre la resistencia a la fatiga.
� RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO: Es la habilidad de una
superficie de pavimento de minimizar el deslizamiento o
resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmentecuando la superficie está mojada.
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CARACTERISTICAS QUE DEBEMOS
OBTENER EN LA MEZCLA
Suficiente asfalto para garantizar un pavimento
durable
Adecuada estabilidadpara que satisfaga las demandas de tránsito
sin producir deformación o desplazamiento.
Un contenido de vacíoslo suficientemente altopara permitir una ligeracantidad decompactación adicionalbajo las cargas deltránsito sin que seproduzca exudación operdida de estabilidad.
Suficiente trabajabilidadpara permitir unacolocación eficiente sinsegregación.
METODO MARSHALL DE DISEÑO DE MEZCLAS
OBJETIVO: Determinar el contenido óptimo de asfalto
para una combinación específica de agregados.
� El método también provee información sobre
propiedades de la mezcla asfáltica en caliente, y
establece densidades y contenidos óptimos de vacío
que deben ser cumplidos durante la construcción del
pavimento.
METODO MARSHALL DE DISEÑO DE MEZCLAS
PREPARACION PARA EFECTUAR LOS
PROCEDIMIENTOS MARSHALL:
-Selección de las muestras de material: Consiste en reunir muestrasdel asfalto y del agregado que van a ser usados en la mezcla depavimentación.
-Preparación del agregado: Secar el agregado, determinar su pesoespecífico, y efectuar un análisis granulométrico por lavado.
-Preparación de las muestras o probetas de ensayo: Haciendo quecada una contenga una ligera cantidad diferente de asfalto.
PREPARACION DE LAS MUESTRAS
� El asfalto y el agregado se calientan y mezclan completamentehasta que todas las partículas de agregado estén revestidas, estosimula los procesos de calentamiento y mezclado que ocurren enla planta.
� Las mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldesprecalentados Marshall como preparación para la compactación,en donde se usa el martillo Marshall.
� Las briquetas son compactadas mediante golpes del martilloMarshall. El número de golpes del martillo(35,50 ó 75) dependede la cantidad de tránsito para la cual la mezcla está siendodiseñada. Ambas caras de cada briqueta reciben el mismo númerode golpes. Después de completar la compactación las probetasson enfriadas y extraídas de los moldes.
Martillo Marshall de Caída
Compactando una probeta.
Pedestal de compactación
Preparando Probetas de
Ensayo en Moldes Marshall
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Aparato Marshall
Mordaza para rotura de
especímenes Marshall
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO MARSHALL
�DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO TOTAL.
�MEDICION DE LA ESTABILIDAD Y FLUENCIA
MARSHALL.
�ANALISIS DE LA DENSIDAD Y EL CONTENIDO DE
VACIOS DE LA PROBETA.
VALOR DE ESTABILIDAD Y VALOR DE FLUENCIA MARSHALL
� El valor de estabilidad Marshall es una medida de la
carga bajo la cual una probeta cede o falla
totalmente.
� La fluencia Marshall, medida en centésimas de
pulgada, representa la deformación de la briqueta,
aquellas que tienen valores altos de fluencia son
consideradas demasiado plásticas, y tienen tendencia
a deformarse fácilmente bajo las cargas de tránsito.
Consiste en combinar enproporciones exactas susmateriales componentesconformados por cementoasfáltico , agregado y filler.
Todos los materiales se mezclana altas temperaturas a unpromedio de 150 gradoscentígrados.
DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE
CRITERIOS DEL INSTITUTO DEL ASFALTO (U.S.A.) PARA EL DISEÑO MARSHALL
NOTAS
1 Todos los criterios y no solo estabilidad, deben ser considerados al diseñar una mezcla asfáltica de pavimentación. Las mezclasasfálticas en caliente de base que no cumplan esos criterios, cuando se ensayen a 60°C, se consideraran satisfactorias si cumplen loscriterios cuando se ensayan a 38°C, y si se colocan a 100mm o mas por debajo de la superficie. Estas recomendaciones se aplicansolamente a las regiones de EEUU. En las regiones que tengan condiciones climáticas mas extremas puede ser necesario usartemperaturas más bajas de ensayo.
2 Clasificación del Transito.Liviano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño < 104Mediano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño entre 104 y 106Pesado Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño > 106
3 Los esfuerzos de compactación en el laboratorio deberán aproximarse a la densidad máxima obtenida en el pavimento bajo el transito.
4 Los valores de fluencia se refieren al punto en donde la carga comienza a disminuir
5 Cuando se este calculando el porcentaje de vacios, deberá permitirse cierta tolerancia en la porción de cemento asfaltico perdida por absorción en las partículas del agregado.
6 El porcentaje de vacios en el agregado mineral debe ser calculado con base en el peso específico total ASTM del agregado.
Criterios para mezcla del método Marshall
Transito LivianoCarpeta y Base Transito Mediano Transito Pesado
Min. Max. Min. Max. Min. Max.
Compactación, número de golpes en cada cara de la probeta 35 50 75
Estabilidad N en (lb) 3336 5338 8006
Flujo, 0.25 mm (0.01 pulgadas) 8 18 8 16 8 14
Porcentaje de vacios 3 5 3 5 3 5
Porcentaje de vacios en el agregado mineral (VMA) (ver figura)
Porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) 70 80 65 78 65 75
ANALISIS DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO MARSHALL
� Graficando los resultados: Se trazan los resultados en
gráficas para entender las características particulares de
cada probeta usada en la serie.
� Mediante el estudio de las gráficas se puede determinar cuál
probeta de la serie cumple mejor los criterios establecidos
para el pavimento terminado.
� Las proporciones de asfalto y agregado se convierten en las
proporciones usadas en la mezcla final.
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GRAFICOS DE LOS RESULTADOS MARSHALL
� PORCENTAJE DE VACIOS
� PORCENTAJE DE VACIOS EN EL AGREGADO
MINERAL
� PORCENTAJE DE VACIOS LLENOS DE ASFALTO
� PESOS UNITARIOS
� VALORES DE ESTABILIDAD MARSHALL
� VALORES DE FLUENCIA MARSHALL
EJEMPLO DE GRAFICAS PARA LOS RESULTADOS DE UNA SERIE DE CINCO PROBETAS MARSHALL
GRAFICO N° 4
2370.00
2390.00
2410.00
2430.00
2450.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfal to por ciento
Pes
o U
nita
rio, k
g/m
3
GRAFICO N° 6
6.007.008.009.00
10.0011.0012.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
Flu
enci
a, 0
.25
mm
GRAFICO N° 5
8.00
9.00
10.00
11.00
12.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
Est
abi
lida
d, k
N
GRAFICO N° 1
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
Va
cio
s, p
or c
ient
o
GRAFICO N° 3
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
VF
A, p
or
cien
to
GRAFICO N° 2
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
VM
A,,
por
cie
nto
DETERMINACIÓN DEL OPTIMO CONTENIDO DE ASFALTO
� El contenido de diseño de asfalto se determina a partir
de los resultados(gráficas).
� Primero se determina el contenido de asfalto para el
cual el contenido de vacíos es de 4%.
� Luego se evalúan todas las propiedades calculadas y
medidas para este contenido de asfalto y se comparan
con los criterios de diseño; si se cumplen todos los
criterios de diseño, este es el contenido de diseño de
asfalto, sino será necesario hacer algunos ajustes o
volver a diseñar la mezcla.
GRAFICO N° 1
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
Vac
ios,
por
cie
nto
Usando los datos de la figura 3.18, podemos observar que
el contenido de asfalto (gráf. 1), para un contenido de
vacios de 4 por ciento, es de 4.7 por ciento
Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa
los siguientes valores de las otras propiedades:
Porcentaje de VMA (Gráfico 2) = 13.75
GRAFICO N° 2
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfal to por ciento
VM
A,,
po
r ci
ento
Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa
los siguientes valores de las otras propiedades:
Porcentaje de VFA (Gráfico 3) = 70
GRAFICO N° 3
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
VF
A, p
or
cien
to
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10
Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa
los siguientes valores de las otras propiedades:
PESO UNITARIO = 2,415 kg/m3
GRAFICO N° 4
2370.00
2390.00
2410.00
2430.00
2450.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
Pes
o U
nita
rio, k
g/m
3
Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa
los siguientes valores de las otras propiedades:
Estabilidad (Gráfico 5) = 10,200 N (2,300
lbf)
GRAFICO N° 5
8.00
9.00
10.00
11.00
12.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfalto por ciento
Est
abi
lida
d, k
N
Contenido de asfalto de 4.7 por ciento representa
los siguientes valores de las otras propiedades:
Fluencia (Gráfico 6) = 9
GRAFICO N° 6
6.007.008.009.00
10.0011.0012.00
3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
Contenido de Asfal to por ciento
Flu
enci
a,
0.2
5 m
m
Usando los datos de la figura 3.18, podemos observar que elcontenido de asfalto (gráf. 1), para un contenido de vacios de 4 porciento, es de 4.7 por ciento. Los valores de las otras propiedades de lamezcla son luego revisados para garantizar que cumplen con loscriterios de diseño Marshall. Refiriéndonos de nuevo a las gráficas dela Figura 3.18, encontramos que un contenido de asfalto de 4.7 porciento representa los siguientes valores de las otras propiedades:
Estabilidad (Gráfico 5) = 10,200 N (2,300 lbf)
Fluencia (Gráfico 6) = 9
Porcentaje de VFA (Gráfico 3) = 70
Porcentaje de VMA (Gráfico 2) = 13.75
Podemos ahora comparar estos valores con los valores recomendadospor el Instituto del asfalto (U.S.A.) en los Criterios de Diseño Marsall(Figura 3.19), para una mezcla superficial con tránsito pesado.
VERIFICANDO LOS CRITERIOS DE DISEÑO
CRITERIOS DEL INSTITUTO DEL ASFALTO (U.S.A.) PARA EL DISEÑO MARSHALL
NOTAS
1 Todos los criterios y no solo estabilidad, deben ser considerados al diseñar una mezcla asfáltica de pavimentación. Las mezclasasfálticas en caliente de base que no cumplan esos criterios, cuando se ensayen a 60°C, se consideraran satisfactorias si cumplen loscriterios cuando se ensayan a 38°C, y si se colocan a 100mm o mas por debajo de la superficie. Estas recomendaciones se aplicansolamente a las regiones de EEUU. En las regiones que tengan condiciones climáticas mas extremas puede ser necesario usartemperaturas más bajas de ensayo.
2 Clasificación del Transito.Liviano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño < 104Mediano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño entre 104 y 106Pesado Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño > 106
3 Los esfuerzos de compactación en el laboratorio deberán aproximarse a la densidad máxima obtenida en el pavimento bajo el transito.
4 Los valores de fluencia se refieren al punto en donde la carga comienza a disminuir
5 Cuando se este calculando el porcentaje de vacios, deberá permitirse cierta tolerancia en la porción de cemento asfaltico perdida por absorción en las partículas del agregado.
6 El porcentaje de vacios en el agregado mineral debe ser calculado con base en el peso específico total ASTM del agregado.
Criterios para mezcla del método Marshall
Transito LivianoCarpeta y Base Transito Mediano Transito Pesado
Min. Max. Min. Max. Min. Max.
Compactación, número de golpes en cada cara de la probeta 35 50 75
Estabilidad N en (lb) 3336 5338 8006
Flujo, 0.25 mm (0.01 pulgadas) 8 18 8 16 8 14
Porcentaje de vacios 3 5 3 5 3 5
Porcentaje de vacios en el agregado mineral (VMA) (ver figura)
Porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) 70 80 65 78 65 75
� El valor de estabilidad de 10,200 N (2,300 lbf) excede el criteriomínimo de 8,006 N (1,800 lbf).
� El valor de flujo (de 9) cae dentro del margen establecido por loscriterios, el cual es de 8 a 14.
� El porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) cae dentro delmargen establecido por los criterios, el cual es de 65 a 75.
� El porcentaje mínimo de vacios en el agregado mineral tambiénpuede ser revisado usando el grafico de Porcentaje mínimo deVMA, donde debe ser comparado con el VMA de la graduación delagregado en cuestión. Asuma que los datos de los graficos paralos Resultados de una Serie de 5 Probetas Marshall, son para unagraduación con un tamaño máximo nominal de agregado de 19mm (3/4 pulgada). Podemos observar, entonces, que el valor deVMA de 14 sobrepasa el mínimo requerido de 13 para una mezclade 19 mm que tiene un contenido de vacios de 4 por ciento.
VERIFICANDO LOS CRITERIOS DE DISEÑO
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PORCENTAJE MINIMO DE VMA
1 Especificación Normal para Tamaños de Tamices usados en Pruebas, ASTM E 11 (AASTO M 92)
2 El tamaño máximo nominal de partícula es un tamaño más grande que el primer tamiz que retiene
mas de 10 % de material.
3 Interpole el VMA mínimo para los valores de vacios de diseño que se encuentren entre los que están
citados.
TAMAÑO MÁXIMO En mm.
Porcentaje
VMA MINIMO, POR CIENTO Vacíos de Diseño, por ciento 3
mm In. 3.0 4.0 5.0 1.18 N° 16 21.5 22.5 23.5
2.36 N° 8 19.0 20.0 21.0
4.75 N° 4 16.0 17.0 18.0
9.50 3/8 14.0 15.0 16.0
12.50 1/2 13.0 14.0 15.0
19.00 3/4 12.0 13.0 14.0
25.00 1.0 11.0 12.0 13.0
37.50 1.5 10.0 11.0 12.0
50 2.0 9.5 10.5 11.5
63 2.5 9.0 10.0 11.0