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COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA](https://image.slidesharecdn.com/unidad3posg-250623000012-d4a09b5c/75/UNIDAD-3-POSG-DISENO-MAC-MARSHALL-pptx-9-2048.jpg)
![ESTABILIDAD MARSHALL
Periodo en que la mezcla fluye f.
e = Período elástico
i = Período elasto – plástico
Deformación
Fluencia Marshall
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REF: Drs. Nosetti
y Bianchetto.
Argentina](https://image.slidesharecdn.com/unidad3posg-250623000012-d4a09b5c/75/UNIDAD-3-POSG-DISENO-MAC-MARSHALL-pptx-20-2048.jpg)
![PLT_2 [Autoguardado] - Universidad Nacional de Piura.ppt](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/plt2autoguardado-251025075748-529410c3-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
UNIDAD 3 POSG. DISEÑO MAC MARSHALL.pptx
- 1. UNIDAD 3 DISEÑO DEMEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE A S P H A L T I N S T I T U T E MANUAL SERIES No 22 (MS –22)
- 2. MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE(MAC) COMPOSICIÓN: CEMENTO ASFÁLTICO + AGREGADOS MINERALES +FILLER + MODIFICADORES + FIBRAS+ Etc.
- 3. LIGANTES ASFÁLTICOS CEMENTOSASFÁLTICOS DE PETRÓLEO : CAP - PEN ASFALTOS DILUIDOS, RECORTADOS O CUT BACKS EMULSIONES ASFÁLTICAS ASFALTOS MODIFICADOS CON POLÍMEROS, CAUCHO, etc. GRAN PROBLEMA: ¡ LA SUSCEPTIBILIDAD TÉRMICA, Otras.. !
- 4. LOS ÁRIDOS YEL FILLER SON RECUBIERTOS POR UNA DELGADA CAPA ASFÁLTICA QUE CONFORMA EL MÁSTICO ASFÁLTICO OJO CON LOS AGREGADOS
- 5. AFINIDAD DEL AGREGADOCON EL ASFALTO • Es la tendencia del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto. Las calizas, las dolomitas y las rocas trapeanas tienen alta afinidad con el asfalto y son conocidas como HIDROFÓBICAS porque repelen el agua. Los agregados 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.
- 6. GRADACIÓN PARA MEZCLA ASFÁLTICA ENCALIENTE (MAC) EG 2013/MTC Pag. 561 NOTA IMPORTANTE: Alternativamente pueden emplearse las gradaciones especificadas en la ASTM D 3515 e Instituto del Asfalto.
- 7. COMPOSICIÓN DE LAMEZCLA DE ÁRIDOS Para determinar las proporciones de áridos se deben utilizar los valores de las granulometrías individuales de los agregados determinadas por vía húmeda.
- 8. RESULTANTE % pasa %DOSIFIC. % pasa % DOSIFIC. % pasa % DOSIFIC. % pasa % DOSIFIC. %PASA ACUMULADO 1,1 ACUMULADO 37,0 ACUMULADO 48,9 ACUMULADO 13,0 ACUMULADO 1" 100,0 1,1 100,0 37,0 100,0 48,9 100,0 13,0 100,0 3/4 100,0 1,1 100,0 37,0 100,0 48,9 100,0 13,0 100,0 1/2 100,0 1,1 78,2 28,9 100,0 48,9 100,0 13,0 91,9 3/8" 100,0 1,1 46,1 17,1 100,0 48,9 100,0 13,0 80,1 Nº4 100,0 1,1 12,5 4,6 94,7 46,4 100,0 13,0 65,0 Nº10 100,0 1,1 5,8 2,2 64,0 31,3 99,6 12,9 47,5 Nº40 100,0 1,1 2,7 1,0 21,8 10,7 87,8 11,4 24,1 Nº80 91,3 1,0 1,1 0,4 11,2 5,5 6,5 0,8 7,7 Nº200 84,0 0,9 0,5 0,2 5,2 2,5 0,5 0,1 3,7 TAMIZ PIEDRA6-20 ARENATRIT. FILLER ARENASILICEA 80 COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA
- 9. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tamices Pasa Acumulado [%] . . Resultante inferior superior Nº10Nº40 Nº100 0,075 mm 0,42 mm 2,00 mm 9,5 mm 4,75 mm 19 mm 0,15 mm 0,177 mm COMPOSICIÓN GRANULOMÉTRICA
- 10. REQUISITOS PARA MEZCLAS DE CONCRETOASFÁLTICO EG 2013 Pag. 570
- 11. PROPIEDADES CONSIDERADAS ENEL DISEÑO DE MEZCLAS • ESTABILIDAD: Es la capacidad para resistir desplazamiento y deformación bajo las cargas del tránsito. • Depende de la fricción y de la cohesión interna. • DURABILIDAD: La durabilidad de un pavimento asfáltico es su habilidad para resistir factores tales como la desintegración del agregado, cambios en las propiedades del asfalto y separación de las películas de asfalto.
- 12. PROPIEDADES CONSIDERADAS ENEL DISEÑO DE MEZCLAS • IMPERMEABILIDAD: Es la resistencia al paso de aire y agua hacia su interior o a través de el. • TRABAJABILIDAD: Es la facilidad con que una mezcla puede ser colocada y compactada. • Las mezclas gruesas tienen tendencia a segregarse durante su manejo y también pueden ser difíciles de compactar. • FLEXIBILIDAD: Es la capacidad de un pavimento asfáltico para acomodarse sin que se agriete a movimientos y asentamientos graduales de la subrasante
- 13. PROPIEDADES CONSIDERADAS ENEL DISEÑO DE MEZCLAS PÉNDULO BRITÁNICO O TRRL • RESISTENCIA A LA FATIGA • Resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tránsito. • Los vacíos relacionados con el contenido de asfalto y la viscosidad del asfalto tienen un efecto considerable sobre la resistencia a la fatiga. • RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO • Habilidad de una superficie de pavimento de minimizar el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie está mojada. • Se mide a través de la macro y micro textura, ensayos del circulo de arena y péndulo.
- 14. MEZCLAS ASFÁLTICAS El conjuntode estas propiedades son netamente técnicas pero no debe dejarse de lado el aspecto económico, es decir, buscar las características antes mencionadas al menor valor posible. El diseño de una mezcla asfáltica debe ser sustentado en un criterio técnico - económico. ESTABILIDAD La capacidad de soportar cargas impuestas por los vehículos- en distintas condiciones de tránsito- con deformaciones que sean compatibles con su función en servicio.
- 15. Al ser unsistema granular cohesivo resisten los ESFUERZOS DE CORTE t mediante tres parámetros fundamentales: t = C + s tg f´ + h* dg/ dt Estabilidad Viscosidad de masa h* dg/ dt E S T A B I L I D A D Estabilidad cohesión C Estabilidad fricción s tg f
- 16. ESTABILIDAD COHESIÓN C Lacohesión C proporciona la fuerza aglutinante de la mezcla asfáltica siendo independiente del esfuerzo normal y de velocidad de deformación. Concreto asfáltico kg/cm2 - Mezcla de agregados en seco 0.55 - Mezcla de agregados con la adición de agua 0.65 Con la adición de asfalto de penetración 50/60 - a 20º C 2.00 - a 40º C 0.80
- 17. - La cohesióntiene valores bajos - Con la adición de asfalto ésta depende de la temperatura - El contenido de ligante también es importante, la variación de la C crece hasta un máximo, con el aumento de asfalto para luego decrecer ESTABILIDAD COHESIÓN C
- 18. ESTABILIDAD FRICCIÓN σtg ɸ - El término friccional esta dado básicamente por los granos del material pétreo, dependiendo de su granulometría, tamaño máximo, textura y forma de las partículas. - La componente del esfuerzo aplicado normal al plano de corte, determina una presión de contacto entre las partículas y en consecuencia, el desarrollo de la resistencia friccional proporcional al esfuerzo normal efectivo. - La capacidad del material para desarrollar resistencia friccional, se expresa por el ángulo de fricción interna ɸ que por efecto lubricante del ligante asfáltico se ve disminuido en algunos grados.
- 19. ESTABILIDAD VISCOSIDAD DEMASA h* dg/ dt - Cuando la magnitud del esfuerzo de corte supera las resistencias friccionales, el material continúa deformándose a esfuerzo constante, con determinada velocidad (fluencia plástica), desarrollando resistencia viscosa, en función de la temperatura y de la velocidad de deformación - La resistencia viscosa de la mezcla es muy superior a la del ligante bituminoso aislado por la interacción hidrodinámica de las partículas incorporadas al mismo.
- 20. ESTABILIDAD MARSHALL Periodo enque la mezcla fluye f. e = Período elástico i = Período elasto – plástico Deformación Fluencia Marshall e Carga [kN] i rotura f REF: Drs. Nosetti y Bianchetto. Argentina
- 21. MANUAL DE ENSAYO DEMATERIALES EM – 2016/MTC ÍNDICE Pag. 3 Mayo, 2016
- 22. DISEÑO DE MEZCLASASFÁLTICAS EN CALIENTE MÉTODO MARSHAL A S P H A L T I N S T I T U T E MANUAL SERIES No 22 (MS –22)
- 23. METODO MARSHALL DEDISEÑO DE MEZCLAS
- 24. EXIGENCIAS DE SERVICIO -Características de los agregados pétreos y cemento asfáltico. - Características de la mezcla. - Procedimiento para la dosificación. - Corrección de la mezcla.
- 25. PROCEDIMIENTO PARA LADOSIFICACIÓN. - Equipo necesario - Ensayos a realizar sobre los agregados pétreos - Ensayos a realizar sobre el cemento asfáltico - Composición de la mezcla de áridos temperaturas de trabajo (de los materiales de mezclado y de compactación) - Mezclado - Compactación
- 26. PROCEDIMIENTO PARA LADOSIFICACIÓN. Ensayos de probetas Parámetros Volumétricos - Densidades: Aparente, Máxima teórica, Máxima método Rice - Determinación de vacíos - Vacíos del agregado mineral (VAM) - Relación asfalto - vacíos
- 27. PROCEDIMIENTO PARA LADOSIFICACIÓN. Ensayos de probetas * Parámetros Mecánicos - Estabilidad - Fluencia - Relación Estabilidad / Fluencia * Dispersión de Resultados. - Determinación del porcentaje de C.A. óptimo. - Determinación del Índice de Compactibilidad
- 28. EQUIPO NECESARIO Descripción delos elementos necesarios - Moldes de compactación - Peso del Pisón - Altura de caída del pisón. - Prensa de ensayo - Etc.
- 29. ENSAYO SOBRE LOSCEMENTOS ASFÁLTICOS - Penetración - Punto de ablandamiento - Viscosidad - Pérdida y envejecimiento por película delgada - Punto de inflamación - Peso específico - Ductilidad - Oliensis
- 30. CARACTERISTICAS QUE DEBEMOSOBTENER EN LA MEZCLA • Suficiente asfalto para garantizar un pavimento durable. • Adecuada estabilidad para que satisfaga las demandas de tránsito sin producir deformación o desplazamiento. • Un contenido de vacíos lo suficientemente alto para permitir una ligera cantidad de compactación adicional bajo las cargas del tránsito sin que se produzca exudación o perdida de estabilidad. • Suficiente trabajabilidad para permitir una colocación eficiente sin segregación.
- 31. CARACTERISTICAS Y COMPORTAMIENTO DELA MAC. • Una muestra de mezcla de pavimentación preparada en el laboratorio puede ser analizada para determinar su posible desempeño en la estructura del pavimento. • El análisis esta enfocado hacia seis características de la mezcla y la Influencia que estas puedan tener en el comportamiento de la mezcla. • Las seis características son: LABORATORIO LANAMME Univ. Nac. COSTA RICA ES IMPORTANTE LA CALIDAD DE LOS LABORATORIOS
- 32. PARÀMETROS DE DISEÑO •VACÍOS DE AIRE O SIMPLEMENTE VACÍOS • CONTENIDO DE ASFALTO • VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL VMA • VACÍOS LLENOS DE ASFALTO - VFA • DENSIDAD DE LA MEZCLA • ESTABILIDAD • FLUENCIA MAC DEFICIENTE: Exceso o defecto de estos parámetros
- 33. FLUENCIA MARSHALL Por estudiosse ha demostrado que para mezclas convencionales se dan las siguientes características: -No cambia, o solo lo hace en forma reducida con la temperatura -No se modifica marcadamente con un mismo agregado y % de asfalto al variar la consistencia de ligante -Crece con el aumento del ligante para un mismo tipo de agregado -Está relacionada con la estructura granular compactada y el % de asfalto que ejerce una acción lubricante sobre la resistencia friccional. -GOOETZ encontró una relación entre la fluencia Marshall y el ángulo de fricción interna medido en el ensayo triaxial: -f = 59.7 – 0.942xFI, donde: -f = ángulo de fricción interna en grados -FI = fluencia Marshall en 0.01” Periodo en que la mezcla fluye f.
- 34. FUNCIÓN DEL V.A.M. EL CRITERIO DEL VAM PERSIGUE EL PROPÓSITO FUNDAMENTAL DE CONTROLAR LA DURABILIDAD EN FUNCIÓN DE LA CANTIDAD DE LIGANTE EN LA MEZCLA
- 35. ESQUEMA VAM PROBETA COMPACTADADE MEZCLA ASFALTICA VACIOS DE AIRE ASFALTO AGREGADO
- 36. PROBETA DE MEZCLACOMPACTADA SIN ASFALTO VMA VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL AGREGADO
- 37. REPRESENTACION DE LOSVOLUMENES EN UNA BRIQUETA COMPACTADA DE MEZCLA ASFALTICA VACIOS DE AIRE --- ___ ASFALTO AGREGADO AGREGADO VMA
- 38. TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL -Es el tamiz inmediatamente superior a aquel en el cual se retiene al menos el 10% del agregado total - VMA está en función de los vacíos de aire y del tamaño máximo nominal; es decir se busca garantizar un mínimo de ligante “efectivo”
- 39. VARIACIÓN DEL V.M.A.CON EL % VACÍOS
- 40. ELABORACIÓN DE BRIQUETAS •Número de Briquetas • Selección del Agregado Mineral • Selección del Ligante • Temperatura • Mezclado • Número de Golpes • Manipuleo de Testigos • Rotura Marshall
- 41.
- 42. PREPARANDO PROBETAS DE ENSAYOEN MOLDES MARSHALL
- 43. MARTILLO MARSHALL DE CAIDACOMPACTANDO UNA PROBETA
- 44.
- 45. ENSAYOS DE ESTABILIDADY FLUENCIA • El ensayo de estabilidad está dirigido a medir la resistencia a la deformación de la mezcla. • La fluencia mide la deformación bajo carga que ocurre en la mezcla. • El aparato Marshall es un dispositivo que aplica una carga sobre la probeta y de unos medidores de carga y deformación (fluencia). • La falla está definida como la carga máxima que la briqueta puede resistir.
- 46. LECTURAS DEL CALIBRADOR, PRUEBAMARSHALL DE ESTABILIDAD.
- 47. PROBETA MARSHALL Y LECTURADEL MEDIDOR DE FLUENCIA.
- 48. VALOR DE ESTABILIDADY 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.
- 49. ANALISIS DE LOSRESULTADOS 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.
- 50. GRAFICOS DE LOSRESULTADOS MARSHALL • % DE VACIOS DE AIRE - VA • % DE ASFALTO - CAP • % DE VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL - VAM • % DE VACIOS LLENOS DE ASFALTO - VFA • PESOS UNITARIOS (Kg./m3 ó lb/pie3) • VALORES DE ESTABILIDAD MARSHALL • VALORES DE FLUENCIA MARSHALL
- 51. EJEMPLO DE GRAFICAS PARA LOS RESULTADOS DEUNA SERIE DE CINCO PROBETAS MARSHALL GRAFICON°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 P e so U n ita r io , k g /m 3 GRAFICO N° 6 6.00 7.00 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 F lu en cia, 0.25 m m 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 E stab ilidad , 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 V ac io s , p o r c ie n to 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 V F A , p o r c ie n 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 V M A ,, p or cien to
- 52. OBSERVACIONES DE LOSRESULTADOS MARSHALL • El porcentaje de vacíos disminuye a medida que aumenta el contenido de asfalto. • El VMA disminuye hasta un valor mínimo y luego aumenta con aumentos en el contenido de asfalto. • El VFA aumenta con aumentos en el contenido de asfalto • La curva para el peso unitario de la mezcla es similar a la curva de estabilidad, excepto que el peso unitario máximo se presenta a un contenido de asfalto ligeramente mayor que el que determina la máxima estabilidad • Sólo hasta cierto punto los valores de estabilidad aumentan a medida que el contenido de asfalto aumenta.
- 53. VERIFICANDO LOS CRITERIOSDE DISEÑO Usando los gráficos podemos observar que el contenido de asfalto (gráf. 1), para un contenido de vacíos de 4 % es de 4.7 %. Los valores de las otras propiedades de la mezcla son luego revisados para garantizar que cumplen con los criterios de diseño Marshall. En el resto de gráficas se verifica que un 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) Fluencia (Gráfico 6) = 9 Porcentaje de VFA (Gráfico 3) = 70 Porcentaje de VMA (Gráfico 2) = 14 Podemos ahora comparar estos valores con los valores recomendados por el Instituto del Asfalto (U.S.A.) en los Criterios de Diseño Marshall para una mezcla superficial con tránsito pesado y tamaño máximo de agregado de ¾”.
- 54. VERIFICANDO LOS CRITERIOSDE DISEÑO Estabilidad de 10,200 N (2,300 lbf) > que el criterio mínimo de 8,007 N (1,800 lbf). Flujo (de 9) cae dentro del margen establecido por los criterios, el cual es de 8 a 14. El % de vacíos llenos de asfalto (VFA) cae dentro del margen establecido por los criterios, el cual es de 65 a 75. El % mínimo de vacíos en el agregado mineral también puede ser revisado usando el grafico de Porcentaje Mínimo de VMA, donde debe ser comparado con el VMA de la graduación del agregado en cuestión. Asumiendo que los datos de los gráficos para los Resultados de una Serie de 5 Probetas Marshall, son para una graduación con un tamaño máx. nominal de agregado de 19 mm (3/4”); podemos observar, entonces, que el valor de VMA de 14 sobrepasa el mínimo requerido de 13 para una mezcla de 19 mm que tiene un contenido de vacíos de 4 %.
- 55. CRITERIOS DEL INSTITUTODEL ASFALTO (U.S.A.) PARA EL DISEÑO MARSHALL CRITERIOS PARA MEZCLA DEL METODO MARSHALL Transito Liviano Carpeta 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 TABLA DE VMA MÍNIMO) Porcentaje de vacios llenos de asfalto (VFA) 70 80 65 78 65 75
- 56. CRITERIOS DEL INSTITUTODEL ASFALTO (U.S.A.) PARA EL DISEÑO MARSHALL NOTAS DEL MÉTODO 1 Todos los criterios y no solo estabilidad, deben ser considerados al diseñar una mezcla asfáltica de pavimentación. Las mezclas asfálticas en caliente de base que no cumplan esos criterios, cuando se ensayen a 60°C, se consideraran satisfactorias si cumplen los criterios cuando se ensayan a 38°C, y si se colocan a 100mm o mas por debajo de la superficie. Estas recomendaciones se aplican solamente a las regiones de EEUU. En las regiones que tengan condiciones climáticas mas extremas puede ser necesario usar temperaturas más bajas de ensayo. 2 Clasificación del Transito. Liviano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño < 104 Mediano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseño entre 104 y 106 Pesado 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 vacíos, deberá permitirse cierta tolerancia en la porción de cemento asfaltico perdida por absorción en las partículas del agregado. 6 El porcentaje de vacíos en el agregado mineral debe ser calculado con base en el peso específico total ASTM del agregado.
- 57. PORCENTAJE MINIMO DEVMA (Tabla) 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 vacíos de diseño que se encuentren entre los que estan 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