LABORATORIO MARSHALL PARA DISEÑO DE PAVIMENTOSIván Darío Becerra 5500003 Yeferson Uriel Daza 5500038 Ginna Marcela Pulido 5500025 Yeny Andrea Santamaría 5500115 Presentado a: Ing. Luz Marina San Juan Pavimentos Ingeniería Civil Universidad Militar Nueva Granada Campus Cajicá Marzo 2016-1 INTRODUCCIÓN El presente informe fue realizado desde el 07 de abril, hasta el 05 de mayo del presente año en las instalaciones de la Universidad Militar Nueva Granada sede central (Calle 100). Es una práctica ardua y muy importante en el diseño de la carpeta asfáltica o capa de rodadura en estructuras de pavimentos flexibles. Este laboratorio se realizó para mezclas densas en caliente por ser la más común en nuestro entorno. La metodología de diseño es conocida como método Marshall (ASTM D-1559) y consta de diferentes pasos. Pero se inicia con la granulometría del material, la cual debe cumplir requisitos específicos, los cuales no fueron muy detallados para esta práctica porque ya contábamos con un material que los tuviera y como tal el objetivo es determinar el % de asfalto que se requiere para esa granulometría. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Mediante el ensayo de Marshall. para dar criterios necesarios para el diseño de una mezcla asfáltica en un proyecto u obra. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar los índices de estabilidad y de flujo que permitan identificar las condiciones de las mezclas. Obtener criterios que permitan relacionar las características mecánicas de las muestras con asfalto a diferentes cantidades de emulsión asfaltico. Analizar los valores obtenidos en el laboratorio. . determinar la cantidad o porcentaje de asfalto óptimo que permita al pavimento tener unas condiciones de resistencia favorables para el diseño de un pavimento. ya que permite estudiar la resistencia estructural de la mezcla asfáltica previamente compactada. con lo cual se puede llegar a establecer la cantidad de materia aglutinante o emulsión necesaria para el buen comportamiento de un pavimento. Este ensayo se realiza a varios especímenes o probetas las cuales tienen unas características granulométricas específicas con sus respectivos porcentajes de . es un ensayo que permite tener un control de las mezclas elaboradas por medio de emulsiones pétreas como el asfalto el cual se debe trabajar en caliente para poder asegurar la adherencia de los agregados naturales o material que se colocara como pavimento. Flujo: es un indicador importante ya que permite conocer la flexibilidad y pérdida de la resistencia a ser deformada. Con estas propiedades o indicadores en un asfalto se puede establecer criterios acerca de las características de la forma y superficie del material pétreo que se encuentran intrínsecamente en la mezcla.MARCO TEÓRICO El método de Marshall. Con este método se permite analizar. Se tienen los siguientes indicadores en el ensayo para establecer un buen comportamiento mecánico de la mezcla: Estabilidad: es un indicador relevante en el estudio de pavimentos. conocer y controlar las condiciones de impermeabilidad en un pavimento y la durabilidad que puede llegar a tener la muestra o mezcla. asfalto. lo que se busca es establecer un porcentaje óptimo de asfalto que indique que el comportamiento de la mezcla sea la más favorable y resistente a las cargas impuestas. MATERIALES Y EQUIPO Tamices Balanza Briquetas Martillo Asfalto Horno Calibrador Estufa . Colocar un papel en la parte superior del material para evitar el choque térmico con el martillo el cual también debe ser previamente calentado. Fallar la muestra para medir la resistencia con cada porcentaje de asfalto. 12. 9. Tamizar el material hasta conseguir el porcentaje deseado de cada granulometría para poder armar las briquetas con el material y el porcentaje de asfalto a estudiar. 5.PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO 1. con el fin de agregar el porcentaje en peso a cada mezcla. Mezclar el material con la emulsión hasta que todas las partículas estén cubiertas por el asfalto. 4. 11. Sacar la briqueta del horno. 3. 6% y 6. Compactar las muestras o briquetas. Añadir el material previamente mezclado con la emulsión. Repetir procedimiento con las demás mezclas y porcentajes de asfalto. . 6. 2. proporcionando 75 golpes con el martillo por cada cara de la briqueta. Como la obtención de material fino que pasa el tamiz No 200 es muy reducida. Se realizaron 3 briquetas por cada porcentaje de asfalto de 5%. Segregar el material para distribuirlo. Calentar la emulsión de asfalto. 5.5%. Retirar las muestras de la briqueta para llevarlas a falla. se completa al porcentaje deseado con cemento. con el fin de rellenar poros y vacíos que puedan haber existido en la aplicación del material en la briqueta. aplicarle una capa de ACPM y un papel del mismo diámetro interno de la briqueta con el fin de evitar daños en la probeta por choques térmicos. 10. 7.5%. 8. . 11 10.0% M.140 g %Asfalto 5.08 10.5 1197.TOMA DE DATOS a) Granulometría para cada briqueta según su contenido de asfalto.26 476 6.14 279 5.79 .27 6.47 1195.56 685.54 1180.57 1192.98 377 5.128 g 1.96 1113.134 g 1.13 Peso [g] 1188 1111. Material [kg] M.13 6. Material [kg] 0g 0g 147 g 147 g 164 g 312 g 164 g 310 g 284 g 282 g 187 g 186 g 187 g 186 g 62 g 720 g 62 g 716 g 45 g 45 g 57 g 102 g 56 g 102 g 1. Material [kg] 0g 146 g 163 g 309 g 281 g 185 g 185 g 62 g 712 g 45 g 56 g 101 g 1.38 638. Material [kg] 0g 148 g 165 g 314 g 285 g 188 g 188 g 63 g 724 g 46 g 57 g 103 g 1.81 1192.25 540 3.86 1196.22 6. TAMIZ 3/4'' 1/2'' 3/8'' No 4 No 10 No 40 No 80 No 200 Fondo GRAVAS ARENAS FINOS %pasa 100% 87% 73% 48% 31% 15% 9% 5% TOTAL 5.46 Peso sss[g] 1188.122 g 1.87 603.29 1168.0% M.26 6.35 6.07 381 4.5% M. 5% ASFALT O 5.4 1198 1229.27 10.2 534.15 10.5% ASFALT O 6% ASFALT 1 2 3 1 2 3 1 2 Diametro [cm] 10.42 554.140 g 1.12 10.128 g 6.10 10.122 g b) Toma de geometría.77 1169. pesos estabilidad y flujo para cada briqueta.4 1229.25 580 6.5% 6.73 461 5.54 6.92 Peso Estabilida Flujo[mm^ sum[g] d[kg] -1] 756.76 1180.35 668.72 613 6.82 623.10 Altura [cm] 6.27 6.134 g 1.14 10. 56 583. corregida) (aplica.civilexcel.32 10.06 1193.33 6.04 1192.83 681.64 391 306 421 404 3.33 6.32 1157.html.O 6.33 1189. la cual adjuntaremos en el envío de este informe.38 664. pero no la corregimos porque no aplicamos el factor de corrección) Flujo (aplica) .67 5.05 10.73 5.14 6. sumergida con canastillo) (aplica) Volumen de la muestra (aplica) Porcentaje de asfalto (aplica) Estabilidad (real.39 FÓRMULAS Y CÁLCULOS Debido a la complejidad de los cálculos para esta práctica decidimos emplear una hoja de cálculo en Excel que ya se encontrara programada en internet.83 677.25 8. mantenemos el establecido en la hoja) Volumen de los agregados (Calculado por la hoja) Peso específico máximo (Calculado por la hoja.35 6.98 1199. Encontramos una elaborada por el Ingeniero Oscar Luis Pérez Loayza en el siguiente link: http://www. aunque se obtiene a partir de datos supuestos) Número de briqueta (aplica) Altura de la briqueta (aplica) Factor de corrección de la briqueta (Se obtiene de la norma INV 748) Pesos de la probeta (seco al aire.66 1157.com/2012/02/diseno-de-mezclas-asfalticas-en. canastillo.10 10.4 1191.5% ASFALT O 3 1 2 3 10.48 1199. En esta hoja de Excel los datos de entrada son: Composición de la mezcla (aplica) Dosificación (Porcentajes de los agregados) (aplica) Peso específico de los agregados (No aplica. 7 52 2 6.3 2.1 2.1 3 1.53 2.5 4 1.0 6 501 8 2. 75 2.648 .100 Agregad Grava 3/4". Dial 0. 00 377.5 26 2.00 00 1197. Mezcla Espe c.5 79 Inf. Lect. 14 2. 00 0.59 5 2.60 4 2.0 1" Flu jo Re al [c m] Est.0 28 63.648 5.5 5. 54 685. 00 7 6. 77 2. 73 5 6.04 8. Vd Teor .5 60.LABORATORIO DE ASFALTOS DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE . de la Mezcl a Grav a Aren a Fino s Grav a Aren a Fino s Grav a Aren a Agre g.1 4 488. 00 0. PE Asf.61 7 2.0 3 159 76 638.3 41 2. Mezc. Gravilla y Arena Natural y o: Chancada Gsb 2.2 7 6.0 6 965 4 796 2 603.= 2 Al t.5 60 2. 40 554.370 Pesos de la Probeta (g) Cana Sume seco srg. Util (cc) Gsb Pro b. 1192. 86 623. Fluj o Kg/c m [kg] [kg] 580. 36 2. 00 0.00 8 3.53 11. 25 1. 2. 00 580.50 1180.40 1198.53 11.60 9 10 6.58 25.58 27.3 57 2.0 7 510.386 2.METODO MARSHALL Solicitud No. % Asf. [lb r] Lec t.0 04 63.00 00 1.A. 58 499. Dia l 0. 00 476. 00 613.30 1168. 00 461.49 1. 96 756. 77 1169. Gs (cc) Gst Gsm 26. 1 6.0 6 0.2 5 431.3 41 381.1 3 1.5 63. 00 0.49 1.0 4 862 0 626.5 ag = 56 Com Dosificaci Pes p.4 93 2.0 36 25.8 85 540.8 59. % % 27. 00 0.3 5 1. 62 1. c/Can al aire tillo as.2 6 559. 00 279. 00 461.2 7 1.3 38 613.00 00 1111.000 1" Estabilidad Corr Real eg.00 00 No Briq. 00 381. 92 588. h [c m] Facto r Corre c.2 76 3 6.401 2. No. 0.0 7 850 4 279.58 25. 00 0.50 Vol Mue st.4 52 8.10 6 27.35 Abs.00 00 1188. 00 0.99 8.5 2.148 5.7 3 [%] 4.0 6 767 7 1229.2 6 1. 534.: Cliente: Proyect o: Recibo No. Lab.0 26 2.00 00 1229.9 81 8 694.5 11.: Fecha de Solicitud: C.: 85 .80 1196.00 00 1195. de Briq.5 Gse ag = PE max. ón o Vol.4 13 9.0 6 642 2 1192.50 1113.1 42 476. 00 540.7 2.2 2 1.2 5 6 6.00 1188.7 70 377.3 74 2.33 3 25.00 00 1180.7 2 668.00 8 3. 3 2.3 8 609.0 5 582 9 11 6.00 00 1199.04 1191.96 .148 Para el factor de corrección por la geometría de las briquetas.42 6.43 6.5% ASFALT O 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 F Vol[cm³ correcció ] Altura [cm] n 501.Fino s Grav a Aren a Fino s 6 2.56 3 27.00 8 3.13 6. 76 2. 00 391.0 4 104 83 10 6.3 3 1.3 49 421.22 1.35 1.09 505.04 8.00 00 1189.5 59.3 5 1.70 1180. 00 664.78 6.04 493.6 81 4 517.00 00 1157.27 1.9 57 306.13 6.62 0 2.04 499.7 2.8 3 492. 00 0.00 8 3. 00 0.3 24 2.04 514.73 6.5% ASFALT O 6% ASFALT O 6.54 1 518.5 6 511. 00 404.63 0 2.1.5 27 9 8.66 6.42 2. 32 1.355 11 6.3 3 1.50 1198. 40 583. 48 2. En donde dicho factor depende del volumen de la probeta obtenido del promedio de las alturas y los diámetros: 5% ASFALT O 5.13 1.79 6 9.3 25 391. es necesaria la tabla 748.5 2.35 1 521.0 9 485 6 12 6. 00 306.98 6.0 78 63.0 5 749 5 6. 67 2.53 11.02 6.33 0.49 1.49 1.40 1229. 00 421.27 1 491.3 17 404. 681.96 491.13 6.1 4 1.26 1. 06 677.02 6.13 1.09 531.04 529.58 25.81 6. 00 0.00 00 1192.09 503. 00 0.5 25.5 6.14 1.33 0. es decir el conjunto de los agregados finos.579 Gravedad del asfalto 1. gr.. gr. C peso del matraz (picnómetro) con el agregado y agua hasta la marca. Gravedades Gravedad de bulk agregado grueso 2. gr. La gravedad que si será posible calcular es la de la briqueta completa. B peso en el aire del agregado saturado superficialmente seco. gr. B peso del matraz (picnómetro) con agua.556 Gravedad de bulk agregado fino 2. gr. gruesos y el ligante asfáltico. C peso del agregado saturado superficialmente seco sumergido en agua. D Peso del material saturado superficialmente seco (500+10 gr) Y para los agregados gruesos: A peso en el aire del agregado seco al horno.008 El manual de diseño de pavimentos de la Universidad de Ingenierías de Lima. La gravedad Específica bulk (Gmb) de la mezcla asfáltica compactada (ASTM D1188) es igual a: Donde: Gmb Gravedad Específica Bulk de mezcla compactada . las gravedades específicas de cada material se suponen como se tenían originalmente en la hoja de cálculo. En donde: A peso en el aire del agregado seco al horno. gr. para poder calcular la gravedad de bulk en agregados finos (ASTM C-128).Al no conocer realmente la clase de materiales de los cuales se componen nuestras briquetas. establece las fórmulas de arriba a la derecha. Y con dicho porcentaje será posible determinar el porcentaje de asfalto absorbido por los agregados y finalmente el porcentaje óptimo.139 1.188 Briqueta 5 5.998 2.024 2. sino supuestos. % Cemento Asfáltico VAM vs.316 1.5 6 6. % Cemento Asfáltico Fluencia vs. WD Peso al aire del especímen seco WSSD Peso al aire del espécimen saturado superficialmente seco W sumergido Peso del espécimen saturado superficialmente seco sumergido %Asfalto 1 2 3 1 2 3 Gravedad especifica de bulk 2. que como ya se mencionó no son datos exactos los que tenemos. como es la estabilidad y el flujo podrán graficarse para interpretar mejor las correlaciones entre los datos. % Cemento Asfáltico % de vacíos de mezcla vs.331 2.338 1. La hoja de Excel anteriormente mostrada grafica las siguientes: Peso específico vs. % Cemento Asfáltico % de vacíos con asfalto vs.5 Ahora sería necesario calcular el porcentaje de vacíos que en este tipo de mezclas densas en caliente tienden a ser menores que las mezclas en frío.265 2.745 2.171 2. % Cemento Asfáltico estabilidad vs.770 1 2 3 1 2 3 2. % Cemento Asfáltico . Para calcularlos es necesario conocer las gravedades específicas de los agregados.885 2. Cada uno de los valores mencionados anteriormente más los datos de resistencia a la comprensión de las briquetas. . 5 5.5 1.5 3.5 8 .PE Vs.0 3.0 5.0 1.5 2.5 7 7.26 2.0 5 5.5 8 %CA vs %de Vacios en la M e zcla 6.5 7 7.5 6 6.24 5 5.28 2.5 4.5 6 6.0 2. %CA 2.0 4. 47%. Interpretándose la importancia de conocer los materiales que se emplearán para el diseño. A comparación de lo anterior.Las anteriores gráficas fueron obtenidas con los datos tomados en la práctica de laboratorio y los que se lograron encontrar suponiendo las gravedades de los agregados. . al no obtenerse gráficas de las cuales pueda definirse en específico o interpretarse en realidad la relación que existe entre las variables graficadas. se muestran las gráficas originales del Excel con un porcentaje óptimo de asfalto igual a 5. . 5 6 6.0 950 900 12.290 0.5 1000 13.5 5 5.0 1050 13.5 2.5 Flujo Vs .5 7 4 7.0 4 4. %CA 0.5 7 7.0 70.240 0.0 2.0 4.0 55.5 7 7.5 6 6.0 4 4.36 2.40 5.170 95.0 65.5 7 7.0 1. %CA 5 5.220 0. la selección del material.5 6 6.5 4.34 1.5 6 6.5 4 4. y no fue posible determinarlo al desconocer o no tener el tiempo para diseñar en el laboratorio desde cero la granulometría.0 2.0 85.200 0.5 750 700 11.5 %Vacios c/Asf Vs .180 0.0 4 4.0 60. %CA VAM VS.260 0.5 850 12.0 75. y ensayos en los agregados .5 5 5.5 6 6.5 4 4.5 2.5 5 5.38 3.Es tabilidad Vs.230 0.5 3.280 0.5 4.190 0. %CA 1100 14.5 7 7.5 7 6.5 5 5. %CA %CA vs %de Vacios en la M ezcla 2.5 5 5.210 0.250 0.270 0.0 80.5 A NÁLISIS DE RESULTADOS Es claro que con los datos obtenidos en el laboratorio no es posible determinar con seguridad cuál es el contenido de asfalto óptimo para las briquetas diseñadas.0 90.5 PE Vs.0 800 11.5 6 7. cambios climáticos. esta vez ocurre una relación inversamente proporcional. etc). resistencia y densidades frente a la variación del porcentaje de asfalto. en específico se trabajó el de mezcla densa en caliente. lo cual inmediatamente podría interpretarse como algo bueno. y resistente a deformaciones.47% si lo aumentamos. logran interpretarse mejor las relaciones entre variables como la relación de vacíos. durabilidad y limpieza (límites. Puede ser el más usado debido a las condiciones climatológicas de nuestro país. Este ensayo es el más importante para el diseño de pavimentos. por ser el más usual en nuestro medio porque tiene mayor impermeabilidad y por lo tanto menor cantidad de vacíos.como el de dureza. Este laboratorio fue netamente desarrollado para identificar el procedimiento y algunos de los requisitos que deben cumplirse por normas que en este caso son más importantes las internacionales como ASTM Y AASHTO respecto a las Invias. es que deben tenerse en cuenta los efectos de aumentar o reducir la cantidad de asfalto correlacionándolo al tiempo con diferentes variables para lograr una estructura no sólo más económica sino más durable. . en las gráficas para un porcentaje de asfalto igual a 5. contenido de materia orgánica. Si lo comparamos ahora con la relación de vacíos. Por lo anterior. nuevamente al aumentar el contenido de asfalto. equivalente de área. el peso específico del pavimento diseñado podrá aumentar a su máximo y nuevamente disminuir. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Con los datos obtenidos en el laboratorio no fue posible determinar el contenido de asfalto óptimo por desconocer características únicas de los agregados y del asfalto empleado como la gravedad específica. al reducir la relación de vacíos y obtener un pavimento más impermeable. Sin embargo esto conllevaría a una estructura asfáltica más fácil de deformar y por lo tanto menos durable y resistente. Con la hoja de cálculo diseñada por el ingeniero peruano Oscar Luis Pérez Loayza. Por ejemplo. humedad y efectos abrasivos que aseguran también la seguridad de la vía para quienes la transitan. Obtenido de https://es.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV07/Normas/Norma%20INV%20E-748-07. Ahuellamiento y fatiga en mezclas asfálticas . Manual de laboratorio para ensayos de pavimentos volumen 1. (2007). Vias.scribd. A. Resistencia de Mezclas Asfalticas en Caliente Emplenado el Metodo de Marshall. Universidad Católica de Colombia. Obtenido de scribd.BIBLIOGRAFÍA Ingeniería. A.pdf Secretaria de Comunicaciones y Transportes. (2012). Pavimentos. Ecoe Ediciones.com: https://es. Rondón Quintana.com/doc/2416949/MANUAL-DE-ENSAYOS-PARA-PAVIMENTOS Montejo. Ingeniería de pavimentos para carreteras. N. Colombia.scribd. Obtenido de ftp://ftp. (2015). Rondón Quintana. E748-15). E748-1 . (2002). Bogotá: Ecoe.com/doc/37889032/Metodo-Marshall . (s.com.edu. NORMA INVIAS (págs. H. En I. N. U.f. A.). scribd. (16 de mayo de 2016).unicauca. H.