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Diseño de Mezclas
Asfálticas
Reseña Histórica
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Diseño de Mezclas Asfálticas
• Objetivo: – Desarrollo de una mezcla económica deasfalto y agregados que cumpla ciertos
requisitos de diseño.• Métodos tradicionales – Marshall
– Hveem• Nuevo – Compactador Giratorio
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Requisitos en común• Asfalto suficiente para un pavimento durable
• Estabilidad suficiente ante Tránsito Vehicular • Suficiente contenido de aire
– Límite superior para prevenir daño de los
agentes ambientales. – Límite inferior para dar espacio suficiente a la
densificación inicial por Tránsito
• Trabajabilidad suficiente
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DISEÑO
MARSHALL
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Diseño Marshall
• Desarrollado por Bruce Marshall delMississippi Highway Department en losaños 30’s
• Se estudió en 1943 para WWII – Se evaluó el esfuerzo de compactación
• Número de golpes, diseño martil lo,
etc.• Se decidió un marti llo de 10 lb., 50
golpes por cara•
4% de vacíos después del tránsito• Se estableció el criterio inicial y seactualizó para presiones de inflado ycargas mayores.
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Martillo Automático Marshall
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Diseño Marshall
• Selección y pruebas de agregados
• Selección y prueba del cemento asfáltico
– Establecer temperaturas de mezcla ycompactación
• Desarrollar mezclas de prueba
– Calentar y mezclar el cemento asfáltico yagregados
– Compactar espécimen (Diámetro, 100
mm)
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.1.1
.2.2
.3.3
.5.5
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1010
55
100100 110110 120120 130130 140140 150150 160160 170170 180180 190190 200200
TemperaturaTemperatura, C, C
ViscosidadViscosidad, Pa s, Pa s
Rango Compactación
Rango Mezcla
Temps.de Mezcla y
Compactación
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Criterio Diseño Marshall
Tráfico ligero Tráfico Medio Tráfico pesado ESAL < 104 10 4 < ESAL< 10 ESAL > 106
Compactación 35 50 75
Estabilidad N (lb.) 3336 (750) 5338 (1200) 8006 (1800)
Flujo 0.25 mm (0.1 in) 8 a 18 8 a 16 8 a 14
Cont. aire, % 3 a 5 3 a 5 3 a 5
Vacíos Agregado Mineral. (VAM) Varía con el tamaño del agregado
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Requisitos Mínimos de VAM
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Ensayes Diseño Marshall
• Alturas
– Para corregir las mediciones de estabilidad
• Densidad específica de la muestra compactada
• Densidad específica máxima de la mezcla suelta
• Estabil idad y Flujo
– Baño María 60oC (30 a 40 minutos)
– 50 mm/min velocidad de carga
– Carga Máxima= Estabilidad no corregida
– Deformación vertical correspondiente = FLUJO
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Flujo y Estabilidad Marshall
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Diseño MarshallProcedimiento del Instituto del Asfalto
Contenido Aire , %
Cont. Asfalto, %
Estabilidad
Cont. Asfalto, %
Pesovolumétrico
Cont. Asfalto, %
Cont. Asfalto Óptimo = Promedio
4%
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Diseño MarshallProcedimiento del Instituto del Asfalto
Flujo
Contenido Asfalto, %
VAM, %
Contenido Asfalto, %
El contenido de asfalto óptimo seusa entonces para checar flujo y
VAM
Límite inferior
Lím. Superior
Mínimo
OKOK
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Diseño Marshall
Procedimiento NAPAContenido Aire, %
Contenido Asfalto, %
Contenido óptimo de asfalto =
El que corresponda a 4% de contenido
De aire
4%
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Diseño MarshallProcedimiento NAPA
Estabilidad
Contenido Asfalto, %
Se checa el criterio de estabilidad
OK
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Diseño MarshallProcedimiento NAPA
Flujo
Contenido Asfalto, %
VAM, %
Contenido Asfalto, %
Checar ahora Flujo y VAM
Límite Inf.
Límite sup.
Mínimo
OKOK
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Método Marshall
• Ventajas – Atención a la resistencia, durabilidad y vacíos –
Costo económico – Fácil de usar en procesos de control decalidad
• Desventajas
– Compactación por impactos – No considera la resistencia al corte
– Carga perpendicular al eje de compactación.
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METODO DEDISEÑO
HVEEM
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Método de Diseño Hveem
• Francis Hveem lo desarrollo paraCalifornia DOT a mediados de los 20’s
• Uso limitado
– Primariamente en la costa Oeste• Consideraciones de diseño similares al
Marshall
• Considera la absorción del asfalto por elagregado.
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Método Diseño Hveem
• Selección y prueba de agregados
• Selección y prueba de ligantes
• Equivalente de Keroseno Centrifugado (CKE) – Capacidad superficial de agregados
– Estimación del contenido óptimo deasfalto.
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• Compactación por amasado para preparar especímenes
• Determinar estabilidad con el Estabilómetro Hveem
– Evalua deformación horizontal bajo carga axial
– Carga a lo largo del eje de compactación
• Observación visual, relaciones volumétricas y
estabilidad para seleccionar el contenido óptimo deasfalto.
Método Diseño Hveem
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Compactador Hveem
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Estabilómetro Hveem
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Método Diseño Hveem
Estabilidad
Contenido Asfalto, %
Cont. Aire, %
Contenido Asfalto, %
VAM
Contenido de Asfalto, %Tráfico Pesado= 37 de estabilidad min.
Medio = 35 min.Ligero = 30 min.
Mínimo
Mínimo
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Diseño Hveem
Paso 1
eries de Diseño
Paso 2
Exudación
Paso 3
Estabilidad Mínima
Paso 4
Max. Cont. Asfalto
Con 4% cont. aire
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Diseño Hveem
• Ventajas
– Cubre resistencia, durabilidad y cont. De aire
– Compactación por amasado similar al campo
– Parámetros de resistencia con relación directacon la fricción interna del material
• Desventajas – Equipo costoso y no muy portátil
– Rango limitado en las mediciones de Estabil idad
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