laboratorio nacional de vialidad mezcla asfÁltica … · después de conocer las densidades de...

LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD

MEZCLA ASFÁLTICA EJERCICIOS

Rodrigo Uribe OlivaresJefe Área de Asfalto

Laboratorio Nacional de Vialidad

04 Septiembre 2014

Referencias

• Capítulo 8.302.47: Método de Diseño Marshall.

Volumen Nº 8 Manual de Carreteras.

Mezcla AsfálticaUna mezcla asfáltica debe tener las siguientes propiedades :

• Resistencia al desgaste

• Estabilidad (fricción, trabazón, granulometría específica)

• Durabilidad

• Economía

• Trabajabilidad (mezclado y colocación)

• Impermeabilidad (hasta cierto punto)

• Capacidad de soporte

• Combinación agregados-asfalto apta (Adherencia)

• Resistencia a la fatiga, ahuellamiento y deslizamiento

Ensayes a estudiar

a) Cálculo fabricación de bolsas 1100 g

b) Procedimiento Marshall

c) Ejercicio de Dosificación

d) Ejercicio de Visación

a).- Cálculo de bolsas MarshallTabla Nº 1

Para cada tamiz analizado, calcular la suma de las multiplicaciones de losporcentajes en que se mezclan los materiales por los porcentajes quepasan. Ej. Para el tamiz 3/8", se tiene:0,18*2 + 0,25*72 + 0,1*81 + 0,35*100 + 0,12*100 = 73

Gravilla 13-20 Pte

Verde

Gravilla 6-13 Pte

Verde

Gravilla 6-13

Antuco

Polvo Roca Nº 1 Pte

Verde

Polvo Roca Nº 2

Pte Verde

0,18 0,25 0,1 0,35 0,12TOL Mezcla

Banda Trabajo

Por

cent

ajes

que

pas

an % 3/4" 100 100 100 100 100 ± 5 100 100

(1/2") 25 100 100 100 100 ± 5 87 82 - 92(3/8") 2 72 81 100 100 ± 5 73 68 - 78Nº4 1 3 11 92 92 ± 5 45 40 - 50Nº8 1 1 3 62 64 ± 4 30 26 - 34Nº30 1 1 2 34 34 ± 3 17 14 - 20Nº50 24 23 ± 3 11 8 - 14Nº100 17 16 ± 2 8 6 - 10Nº200 12 12 ± 1,5 5,6 4,1 - 7,1

Drs 2.638 2.615 2.672 2.608 2562

a).- Cálculo de bolsas MarshallTabla Nº 2

Tabla Nº 2 Resta entre el porcentaje que pasa en el tamiz superior y el que pasa por el tamiz analizado. Ej. Para la Gravilla 13-20 Pte. Verde, se tiene: % Ret en 1/2" = % que pasa en 3/4" - % que pasa en 1/2" = 100 - 25 = 75% Ret en 3/8" = % que pasa en 1/2" - % que pasa en 3/8" = 25 - 2 = 23% Ret en Nº 4 = % que pasa en 3/8" - % que pasa en Nº 4 = 2 - 1 = 1La línea Bajo Nº 8 se copia idéntica de la Tabla Nº 1 a la Nº 2

Gravilla 13-20 Pte

Verde

Gravilla 6-13 Pte

Verde

Gravilla 6-13

Antuco


Verde


Verde

Por

cent

ajes

R

eten

idos

%

(1/2") 75(3/8") 23 28 19Nº 4 1 69 70 8 8Nº 8 2 8 30 28

Bajo Nº 8 1 1 3 62 64

a).- Cálculo de bolsas Marshall** Se obtienen los pesos por material, de acuerdo al porcentaje en que se incluyen en la mezcla

Ej la gravilla 13-20, aporta un 18% al total de la bolsa de 1100 g, entonces 0,18×1100 = 198 g

Gravilla 13-20

Pte Verde

Gravilla 6-13

Pte Verde

Gravilla 6-13

Antuco

Polvo Roca Nº

1 Pte Verde

Polvo Roca Nº

2 Pte Verde

0,18 0,25 0,1 0,35 0,12

Peso bolsa g

**

1.100 g 198 275 110 385 132

a).- Cálculo de bolsas Marshall**Luego se distribuyen los pesos, de acuerdo a los porcentajes retenidos que se obtuvieron en cada granulometría, y que se encuentran en la tabla Nº 2. Ej. Para la gravilla 13-20

% Ret en 1/2" = % retenido en 1/2" multiplicado por 198 g = 0,75×198 = 148,5 ≈ 149 gramos

% Ret en 3/8" = % retenido en 3/8" multiplicado por 198 g = 0,23×198 = 45,5 ≈ 46 gramos

% Ret en Nº 4 = % retenido en Nº 4 multiplicado por 198 g = 0,01×198 ≈ 2 gramos

Gravilla 13-20 Pte

Verde

Gravilla 6-13 Pte

Verde

Gravilla 6-13

Antuco


Verde


Verde

Pes

os R

eten

idos

g

(1/2") 148,5(3/8") 45,5 77,0 20,9Nº 4 2,0 189,8 77,0 30,8 10,6Nº 8 0,0 5,5 8,8 115,5 37,0

Bajo Nº 8 1,5 2,8 3,3 238,7 84,5

BOLSAS MARSHALL DE 1100 gr

b).- Procedimiento Marshall

Calentar la mezcla de áridos (aprox. 1100 g) a unos 20ºC sobre la temperaturade mezclado.

Calentar el asfalto, hasta que adquiera temperatura de mezclado (obtenida delNomograma de Heukelom.

Colocar el árido en un bol y pesarlo para obtener en función de este peso, lacantidad de asfalto con la que se realiza la mezcla.

Mezclar hasta que las partículas de mayor tamaño queden totalmentecubiertas de asfalto.

Colocar esta preparación dentro de los moldes Marshall.

b).- Procedimiento MarshallAcomodar la mezcla dando 15 golpes de espátula en el perímetro (paredes delmolde) y 10 golpes de espátula en el centro.

Verificar que la mezcla tenga temperatura de compactación, si la temperatura esmenor, esta mezcla debe descartarse. (Por ningún motivo podrá recalentarse).

Insertar el martillo Marshall dentro del molde y dar 75 golpes.

Sacar el martillo base y collarín. Invertir y reensamblar el molde para aplicar 75golpes en la otra cara.

Identificar la probeta, marcando el molde con tiza y dejarla enfriar a temperaturaambiente hasta que no haya riesgo de que sufra deformaciones al desmoldarse.Si se desea un enfriamiento mas rápido puede usarse ventiladores, pero no agua,a no ser que la probeta se encuentre dentro de una bolsa plástica hermética.

Desmoldar las probetas, limpiar las aristas y proceder a su análisis.

b).- Procedimiento MarshallEsta secuencia se muestra gráficamente a continuación en la siguientefigura:

Ensayes :

a) Determinación de la densidad o peso específico de mezclas compactadas(probetas Marshall).

La prueba de densidad se hace de acuerdo con el procedimiento establecido en el Volumen N° 8 delManual de Carreteras (LNV 13).

Una vez desmoldadas y con aristas limpias, se mide el espesor de las probetas. Es recomendableobtener este valor antes de tomar densidades porque luego será usado para corregir valores de estabilidadMarshall

Para obtener la densidad se requiere obtener los pesos en estado seco, sumergido en agua a 25 °C y enestado saturado superficialmente seco de cada probeta.

Después de conocer las densidades de cada probeta confeccionada, se obtiene una densidad promediopara cada porcentaje de asfalto utilizado, pero además, debe medir el espesor (o altura) promedio de laprobeta, de acuerdo a la norma 8.302.41.

Con esto se puede encontrar un factor de corrección por altura para cualquier probeta que tenga unaaltura (espesor) diferente a 63.5 mm. El factor de corrección encontrado, se incluye en el cálculo deestabilidad.

Sumergido

Secors PPsss

P

Ensayes :

b) Prueba de estabilidad y fluidez

Después de determinar la densidad, se procede ala prueba de estabilidad y flujo, que consiste ensumergir la muestra en un baño termoestático a 60ºC ± 1 ºC por 30 a 45 minutos antes de la prueba enla prensa Marshall.

Con el equipo de prueba acondicionado, seprocede a remover la probeta del baño y a secarcuidadosamente la superficie. Luego debe ubicarsey centrarse en la mordaza inferior, posteriormentese coloca la mordaza superior y se centracompletamente en el aparato de carga.

Ensayes :

c) DENSIDAD MÁXIMA DE LA MEZCLA

Se debe determinar la gravedad específica teórica máxima o Dmm de la mezclaasfáltica no compactada, para esto se utiliza el procedimiento que describe lanorma 8.302.37 (LNV 12), tratando de usar un porcentaje preferentementecercano al óptimo de asfalto. En términos prácticos, la Dmm es el valor quetendría una probeta (mezcla compactada) si idealmente se compactara al puntode que no tuviese vacíos de aire, es por esto que sirve para analizar los huecos.

bPb

E

PbDmm

100

100

Donde: Pb : % asfalto referido al agregadoρE : Densidad efectiva del agregadoρb: Densidad del asfalto

Análisis:

Se deben confeccionar los siguientes 5 gráficos de tendencias:

2285

2290

2295

2300

2305

2310

2315

2320

2325

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Den

sid

ad (

Kg

/m3 *

1000

)

% Asfalto (%Pb)

ESTABILIDAD DENSIDAD HUECOS DE AIRE

7

8

9

10

11

12

13

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7

Est

abil

idad

(K

N)

% Asfalto (%Pb)

Análisis:

Se deben confeccionar los siguientes 5 gráficos de tendencias:

10

11

12

13

14

15

16

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0

FL

UID

EZ

% Asfalto (%Pb)

VACÍOS EN EL AGREGADO MINERALFLUIDEZ

De las curvas anteriores se determinan los porcentajes de asfalto queentreguen:Máxima estabilidad de la curva (A)Máxima densidad de la curva (B)% de asfalto, para 5% de huecos en la mezcla (C).

(Los huecos se obtienen por cálculo de Va)

EL asfalto de diseño será el promedio de los 3 resultadosobtenidos:

Análisis:

Determinación del porcentaje de asfalto del diseño:

c).- Ejercicio de Dosificación

Se confeccionan una serie de 15 probetas de 1100 grs de agregado, 102 mm de

diámetro y 63 mm de altura, con distintos contenidos de asfalto con incrementos

de 0,5 %.

c).- Ejercicio de DosificaciónMuestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5

Nº Probeta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15% Asfalto 4,5 4,5 4,5 5,0 5,0 5,0 5,5 5,5 5,5 6,0 6,0 6,0 6,5 6,5 6,5Altura Prom. 63,7 63,8 63,3 63,1 63,2 63,6 62,5 63,8 63,3 63,7 63,0 63,4 62,7 63,2 63,3

Peso Aire (g) 1120,6 1127,2 1129,6 1124,1 1129,02 1129,9 1130,3 1132,2 1129,93 1132,9 1134 1132,7 1123,4 1132,361133,29

Peso Agua (g) 642 640,8 644,5 639,4 643,6 644,6 639,7 640,7 641,9 640,2 640,8 639,5 637,2 640 641,1

Peso SSS (g) 1133,2 1133,9 1138,7 1131,7 1132,7 1136,8 1134,9 1137,3 1132,8 1136,2 1136,2 1134,2 1129,2 1135,9 1136,8Densidad (Kg/m³) 2281,4 2285,9 2285,7 2293,4 2298,4 2295,6 2282,5 2280,9 2299,8 2284,1 2289,1 2289,7 2283,3 2283,4 2286,2Densidad Prom. (Kg/m³) 2284 2296 2288 2288 2284

Fluidez (0,25 mm) 12 10 13 12 11 11 12 12 12 12 10 14 12 12 13Fluidez Media (0,25 mm) 12 11 12 12 12Dial 438 440 400 470 440 490 390 400 445 390 420 380 360 440 375Fact. Correcc altura 0,995 0,9925 1,005 1,011 1,008 0,9975 1,027 0,9925 1,005 0,995 1,013 1,003 1,021 1,008 1,005

Estabilidad (N) 9698 9717 8952 10568 9869 10867 8921 8841 9950 8643 9470 8491 8193 9869 8397Estabilidad Media (N) 9455 10434 9237 8868 8820

c).- Ejercicio de DosificaciónDensidad del Asfalto 1017 Kg/m³Densidad Real Seca 2548 Kg/m³

Densidad Efectiva 2568 Kg/m³

Alturas probetas

Muestra 1

Nº Probeta 1 2 3

h1 63,7 63,7 63,4

h2 63,8 63,9 63,2

h3 63,6 63,8 63,3

h4 63,7 63,8 63,2

h prom 63,7 63,8 63,3

Factor correción altura 0,995 0,9925 1,005


Ensaye DMM

Porcentaje asfalto 4,5

Peso Material 2286,2

Peso Total 13134,9

Peso Matraz + Agua 11797,4

DMM = 2410Kg/m³

Densidad Máxima de la Mezcla (Dmm)

bPb

E

PbDmm

100

100

c).- Ejercicio de DosificaciónDensidad Máxima de la Mezcla (Dmm)

bPb

DmmPb100

100E

En el caso que no se de la Densidad Efectiva se debe obtener de la siguiente manera:

Densidad Efectiva (ρE)

Donde:Dmm : Densidad máxima del porcentaje evaluadoPb : % asfalto referido al agregadoρb : Densidad del asfalto


% Asfalto 4,5 5 5,5 6 6,5

Densidad 2284 2296 2288 2288 2284

Estabilidad 9455 10434 9237 8868 8820

Fluidez 12 11 12 12 12

Dmm por % 2410 2394 2379 2364 2349

Va 5,2 4,1 3,8 3,2 2,8

Vam 14.2 14.2 14.9 15.3 15.8

Vacíos de Aire (VA) o Huecos

100Dmm

GDmmVA

Donde:Dmm : Densidad máxima del porcentaje evaluadoG : Densidad Marshall del porcentaje evaluado

Vacíos en el agregado mineral (VAM)

Pb

GVAMrs 100

1001100

G : Densidad Marshall del porcentaje evaluadors = Densidad Real Seca del MaterialPb : % asfalto referido al agregado


2282

2284

2286

2288

2290

2292

2294

2296

2298

4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

Den

sida

des

(kg/

m3)

% Asfalto

Densidad Marshall

Densidad :5,0% óptimo


Estabilidad :5,0% óptimo

8600

8800

9000

9200

9400

9600

9800

10000

10200

10400

10600

4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

Esta

bilid

ades

(N)

% Asfalto

Estabilidad Marshall


Huecos :4.6% óptimo

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

Hue

cos

%

% Asfalto

% Huecos


OPTIMO ASFALTO (%) 4,9DENSIDAD MARSHALL (Kg/m3) 2294

ESTABILIDAD (N) 10238FLUIDEZ (mm) 11

VA (%) 4,3

Finalmente:Densidad = 5.0%Estabilidad = 5.0%Huecos = 4.6%

4.9%

“La densidad Marshall, es la referencia para lograr una compactaciónadecuada de una mezcla en terreno, y se obtiene ingresando en el gráfico dedensidad con el porcentaje óptimo (o de diseño, es similar) obtenido”

d).- Ejercicio de VisaciónDosificación dela empresa:

d).- Ejercicio de VisaciónAnálisis de áridos en LNV:

d).- Ejercicio de VisaciónAnálisis de áridosen LNV:

d).- Ejercicio de VisaciónAnálisis de la mezcla en LNV:

d).- Ejercicio de VisaciónVisación del LNV:

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