DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS

DISEO DE MEZCLAS ASFALTICASJOSE ANTONIO RIOS SANCHEZVELAZCO GARCIA CAMACHO

METODO DE DISEO MARSHALL

El concepto del mtodo Marshall para diseo de mezclas de pavimentacin fue formulado por Bruce Marshall,.El mtodo original de Marshall, solo es aplicable a mezclas asflticas en caliente para pavimentacin que contengan agregados con un tamao mximo de 25 mm (1) o menor. Esta pensado para diseo en el laboratorio.Este mtodo utiliza especmenes de prueba estndar de una altura de 64mm (2.5) y 102 mm (4) de dimetro. Se preparan mediante un procedimiento para calentar, mezclar y compactar mezclas asfalto agregado (ASTM D1559).Los dos aspectos principales del mtodo de diseo son, la densidad-analisis de vacios y la prueba de estabilidad y flujo de los especmenes compactados.

OBJETIVODeterminar el contenido ptimo de asfalto para una mezcla especfica de agregados; as como tambin proporcionar informacin sobre las caractersticas fsicas y mecnicas de mezcla asfltica en caliente, de tal manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al establecimiento de densidades y contenidos ptimos de vaco durante la construccin de la capa del pavimento.

ESPECIFICACIONES DE LA METODOLOGIA:

Un punto inicial para el diseo es escoger el porcentaje de asfalto para el promedio de los limites de vacios de aire, el cual es 4%. Todas las propiedades medidas y calculadas bajo este contenido de asfalto debern ser comparadas con la siguiente tabla

EVALUACION Y AJUSTES DE UNA MEZCLA DE DISEO

Cada una de las mezclas de prueba sirve como una gua para evaluar y ajustar las pruebas siguientes. Para diseo de mezclas preliminares se aconseja comenzar con una graduacin de agregado que se acerque a la media de los limites establecidos. Las mezclas de prueba sirven para verificar que la graduacin del agregado dentro de los limites especificados pueda ser producida en una mezcladora.

VACIOS BAJOS Y ESTABILIDA BAJA

Para un acercamiento general para lograr vacios altos en el agregado mineral (en consecuencia tener suficientes espacios para una adecuada cantidad de asfalto y vacios de aire) la graduacin del agregado debe ajustarse mediante la adicion de mas agregado grueso o fino.Disminuir la cantidad de asfalto se hara con el fin de incrementar el porcentaje de vacios proveyendo un adecuado VMA (Vacios de agregado mineral %).Disminuir el % de asfalto podr tender a bajar la durabilidad del pavimento. Demasiada reduccin de asfalto puede ocasionar fracturacin, oxidacin o acelerada permeabilidad.Otra posible mejora en la estabilidad y el incremento del contenido de vacios en el agregado de la mezcla es mediante el incremento de agregado grueso o reduccin de la cantidad de finos del material y la incorporacin de arena procesada, el contenido de vacios puede mejorarse

VACIOS ALTOS Y ESTABILIDAD SATISFACTORIA

Altos contenidos de vacios se asocian a mezclas con alta permeabilidad, al permitir la circulacin del aire y agua a travs del pavimento pueden ocasionar endurecimiento prematuro del asfalto.Pequeas adiciones de polvo mineral podra ser una solucin para este problema, asi como la combinacin de agregados

PROCEDIMIENTODETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO TOTAL.

MEDICION DE LA ESTABILIDAD

ANALISIS DE LA DENSIDAD Y EL CONTENIDO DE VACIOS DE LA PROBETA.

CARACTERISTICAS VOLUMETRICAS Y MECANICAS

Determinacion de la gravedad especifica: Se desarrolla tan pronto como el espcimen se enfrie en un cuarto de temperatura. La norma que se utiliza para esta prueba va de acuerdo a la absorcin del espcimen.

A=Peso Esp. Del aireD= Peso del especimen mas su recubrimientoE= Peso del especimen mas su recubrimiento de parafinaF= Peso de la parafina

Prueba de Estabilidad y Flujo

Se sumerge el espcimen en bao maria de 30 a 40 min antes de la prueba. Despues se aplica una carga de prueba al espcimen a una deformacion cte de 51 por minuto hasta la falla. El valor que produzca la falla en se registrara como el valor de la estabilidad Marshall

VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)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 , del volumen total de la mezcla compactada.Estan definidos por el espacio intergranular que se encuentran entre las particulas de agregado de la mezcla compactada

VACIOS LLENOS DE ASFALTO (VFA)

El VFA (vacios llenos de asfalto) son el porcentaje de vacos intergranulares entre las partculas 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 vacos de aire del VMA, luego dividiendo por el VMA y expresando el valor final como un porcentaje.

Equipo Marshall

CONTENIDO DE ASFALTO

El contenido ptimo de asfalto de una mezcla depende en gran parte, de las caractersticas del agregado, tales como la granulometra y la capacidad de absorcin.La granulometra del agregado est directamente relacionada con el contenido ptimo de asfalto. Entre ms finos contenga la graduacin de la mezcla, mayor ser la cantidad de asfalto requerida para cubrir, uniformemente , todas las partculas. Por otro lado, las mezclas ms gruesas (agregados mas grandes) exigen menos asfalto debido a que poseen menos rea superficial total.

La capacidad de absorcin (habilidad para absorber asfalto) de agregado usado en la mezcla es Importante para determinar el contenido ptimo de asfalto. Esto se debe a que se tiene que agregar suficiente asfalto a la mezcla para permitir absorcin , y para que adems se puedan cubrir las partculas con una pelcula adecuada de asfalto

TRANSITO Clasificacin del Transito.Liviano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseo < 104Mediano Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseo entre 104 y 106Pesado Condiciones de transito que resultan en un EAL de diseo > 106

PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEODE MEZCLASESTABILIDAD: Es la capacidad para resistir desplazamiento y deformacin bajo las cargas del trnsito. DURABILIDAD: La durabilidad de un pavimento asfltico es su habilidad para resistir factores tales como la desintegracin del agregado, cambios en las propiedades del asfalto y separacin de las pelculas de asfalto.IMPERMEABILIDAD: Es la resistencia al paso de aire y agua hacia su interior ,o a travs 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 tambin pueden ser difciles de compactar.FLEXIBILIDAD: Es la capacidad de un pavimento asfltico para acomodarse, sin que se agriete, a movimientos y asentamientos graduales de la subrasante.RESISTENCIA A LA FATIGA: Es la resistencia a la flexin repetida bajo las cargas de trnsito. Los vacos relacionados con el contenido de asfalto y la viscosidad del asfalto tienen un efecto considerable sobre la resistencia a la fatiga.

GRAFICOS DE LOS RESULTADOS MARSHALLSe trazan los resultados en grficas para entender las caractersticas particulares de cada probeta usada en la serie. Mediante el estudio de las grficas se puede determinar cul 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.

GRAFICOS DE LOS RESULTADOS MARSHALLPORCENTAJE DE VACIOSPORCENTAJE DE VACIOS EN EL AGREGADO MINERALPORCENTAJE DE VACIOS LLENOS DE ASFALTOPESOS UNITARIOS VALORES DE ESTABILIDAD MARSHALLVALORES DE FLUENCIA MARSHALL

Graficas para determinar las propiedades de la mezcla

DETERMINACIN DEL OPTIMO CONTENIDO DE ASFALTOEl contenido de diseo de asfalto se determina a partir de los resultados(grficas). Primero se determina el contenido de asfalto para el cual el contenido de vacos es de 4%. Luego se evalan todas las propiedades calculadas y medidas para este contenido de asfalto y se comparan con los criterios de diseo; si se cumplen todos los criterios de diseo, este es el contenido de diseo de asfalto, sino ser necesario hacer algunos ajustes o volver a disear la mezcla.

CONTENIDO DE ASFALTO DE ACUERDO AL 4% DE VACIOS

CONTENIDO DE ASFALTO DEL 4.7% REPRESENTA APROX EL 14 % DE VMA

70 % APROX DE VFA RESPECTO AL CONTENIDO DE ASFALTO

2415 Kg/cm2 peso volumetrico de las otras propiedades

ESTABILIDAD APROX DE 10.2 KN

FLUENCIA APROX DE 9

Verificando resultados

Mtodo de diseo SuperpaveRepresenta una tecnologa de tal manera provista que pueda especificar cemento asfltico y agregado mineral, desarrollar diseos de mezclas asflticas; analizar y establecer predicciones del desempeo del pavimento. Este mtodo evala los componentes de la mezcla asfltica en forma individual (agregado mineral y asfaltos) y su interaccin cuando estn mezclados.

DIFERENCIAS ENTRE LOS DOS METODOSLa metodologa Superpave ha demostrado tener importantes avances en lo que se refiere a la seleccin del ligante asfltico; las mezcla de agregados; y la compactabilidad de la mezcla asfltica. Una ventaja que puede mencionarse al mtodo Marshall es la gran versatilidad de su equipo para llevar a cabo acciones de control de calidad en campo

En algunos casos, el Mtodo SUPERPAVE presenta mejor desempeo durante la vida til del pavimento que en el Mtodo Marshall