LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD MEZCLA ASFÁLTICA EJERCICIOS. Rodrigo Uribe Olivares Jefe Área de Asfalto Laboratorio Nacional de Vialidad

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1 04 Junio 2015 LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD MEZCLA ASFÁLTICA EJERCICIOS Rodrigo Uribe Olivares Jefe Área de Asfalto Laboratorio Nacional de Vialidad

2 Referencias Capítulo : Método de Diseño Marshall. Volumen Nº 8 Manual de Carreteras.

3 Mezcla Asfáltica Una 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

4 Ensayes a estudiar a) Cálculo fabricación de bolsas 1100 g b) Procedimiento Marshall c) Ejercicio de Dosificación d) Ejercicio de Visación

5 a).- Cálculo de bolsas Marshall Tabla Nº 1 Para cada tamiz analizado, calcular la suma de las multiplicaciones de los porcentajes en que se mezclan los materiales por los porcentajes que pasan. Ej. Para el tamiz 3/8", se tiene: 0,18*2 + 0,25*72 + 0,1*81 + 0,35* ,12*100 = 73 Gravilla Pte Verde Gravilla 6-13 Pte Verde Gravilla 6-13 Antuco Polvo Roca Nº 1 Pte Verde Polvo Roca Nº 2 Pte Verde Porcentajes que pasan % 0,18 0,25 0,1 0,35 0,12 Mezcla TOL IV-A-12 Banda Especif. Banda Trabajo 3/4" ± (1/2") ± (3/8") ± Nº ± Nº ± Nº ± Nº ± Nº ± Nº ,6 ± 1, ,1-7,1 Drs

6 a).- Cálculo de bolsas Marshall Tabla 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 Pte. Verde, se tiene: % Ret en 1/2" = % que pasa en 3/4" - % que pasa en 1/2" = = 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 = 1 La línea Bajo Nº 8 se copia idéntica de la Tabla Nº 1 a la Nº 2 Gravilla Pte Verde Gravilla 6-13 Pte Verde Gravilla 6-13 Antuco Polvo Roca Nº 1 Pte Verde Polvo Roca Nº 2 Pte Verde Porcentajes Retenidos % (1/2") 75 (3/8") Nº Nº Bajo Nº

7 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, = 198 g Gravilla Pte Verde Gravilla 6-13 Pte Verde Gravilla 6-13 Antuco Polvo Polvo Roca Nº Roca Nº 1 2 Pte Verde Pte Verde 0,18 0,25 0,1 0,35 0,12 Peso bolsa g ** g

8 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 % Ret en 1/2" = % retenido en 1/2" multiplicado por 198 g = 0, = 148,5 149 gramos % Ret en 3/8" = % retenido en 3/8" multiplicado por 198 g = 0, = 45,5 46 gramos % Ret en Nº 4 = % retenido en Nº 4 multiplicado por 198 g = 0, gramos Pesos Retenidos g Gravilla Pte Verde (1/2") 148,5 Gravilla 6-13 Pte Verde Gravilla 6-13 Antuco (3/8") 45,5 77,0 20,9 Polvo Roca Nº 1 Pte Verde Polvo Roca Nº 2 Pte Verde Nº 4 2,0 189,8 77,0 30,8 10,6 Nº 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

9 b).- Procedimiento Marshall Calentar la mezcla de áridos (aprox g) a unos 20ºC sobre la temperatura de mezclado. Calentar el asfalto, hasta que adquiera temperatura de mezclado (obtenida del Nomograma de Heukelom. Colocar el árido en un bol y pesarlo para obtener en función de este peso, la cantidad de asfalto con la que se realiza la mezcla. Mezclar hasta que las partículas de mayor tamaño queden totalmente cubiertas de asfalto. Colocar esta preparación dentro de los moldes Marshall.

10 b).- Procedimiento Marshall Acomodar la mezcla dando 15 golpes de espátula en el perímetro (paredes del molde) y 10 golpes de espátula en el centro. Verificar que la mezcla tenga temperatura de compactación, si la temperatura es menor, 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 75 golpes en la otra cara. Identificar la probeta, marcando el molde con tiza y dejarla enfriar a temperatura ambiente 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.

11 b).- Procedimiento Marshall Esta secuencia se muestra gráficamente a continuación en la siguiente figura:

12 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 del Manual de Carreteras (LNV 13). Una vez desmoldadas y con aristas limpias, se mide el espesor de las probetas. Es recomendable obtener este valor antes de tomar densidades porque luego será usado para corregir valores de estabilidad Marshall Para obtener la densidad se requiere obtener los pesos en estado seco, sumergido en agua a 25 C y en estado saturado superficialmente seco de cada probeta. rs P Psss P Seco Sumergido Después de conocer las densidades de cada probeta confeccionada, se obtiene una densidad promedio para cada porcentaje de asfalto utilizado, pero además, debe medir el espesor (o altura) promedio de la probeta, de acuerdo a la norma Con esto se puede encontrar un factor de corrección por altura para cualquier probeta que tenga una altura (espesor) diferente a 63.5 mm. El factor de corrección encontrado, se incluye en el cálculo de estabilidad.

13 Ensayes : b) Prueba de estabilidad y fluidez Después de determinar la densidad, se procede a la prueba de estabilidad y flujo, que consiste en sumergir la muestra en un baño termoestático a 60 ºC ± 1 ºC por 30 a 45 minutos antes de la prueba en la prensa Marshall. Con el equipo de prueba acondicionado, se procede a remover la probeta del baño y a secar cuidadosamente la superficie. Luego debe ubicarse y centrarse en la mordaza inferior, posteriormente se coloca la mordaza superior y se centra completamente en el aparato de carga.

14 Ensayes : c) DENSIDAD MÁXIMA DE LA MEZCLA Se debe determinar la gravedad específica teórica máxima o Dmm de la mezcla asfáltica no compactada, para esto se utiliza el procedimiento que describe la norma (LNV 12), tratando de usar un porcentaje preferentemente cercano al óptimo de asfalto. En términos prácticos, la Dmm es el valor que tendría una probeta (mezcla compactada) si idealmente se compactara al punto de que no tuviese vacíos de aire, es por esto que sirve para analizar los huecos. Dmm E Pb Pb b Donde: Pb : % asfalto referido al agregado ρe : Densidad efectiva del agregado ρb: Densidad del asfalto

15 Análisis: Se deben confeccionar los siguientes 5 gráficos de tendencias: ESTABILIDAD DENSIDAD HUECOS DE AIRE Estabilidad (KN) Densidad (Kg/m 3 *1000) ,5 5 5,5 6 6,5 7 % Asfalto (%Pb) ,5 5 5,5 6 6,5 7 % Asfalto (%Pb)

16 Análisis: Se deben confeccionar los siguientes 5 gráficos de tendencias: FLUIDEZ VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL FLUIDEZ ,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 % Asfalto (%Pb)

17 Análisis: Determinación del porcentaje de asfalto del diseño: De las curvas anteriores se determinan los porcentajes de asfalto que entreguen: 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 resultados obtenidos:

18 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 %.

19 c).- Ejercicio de Dosificación Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Nº Probeta % 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 6,5 Altura 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, ,9 1130,3 1132,2 1129, , ,7 1123,4 1132,361133,29 Peso Agua (g) ,8 644,5 639,4 643,6 644,6 639,7 640,7 641,9 640,2 640,8 639,5 637, ,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 1136,8 Densidad (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 2286,2 Densidad Prom. (Kg/m³) Fluidez (0,25 mm) Fluidez Media (0,25 mm) Dial Fact. 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) Estabilidad Media (N)

20 c).- Ejercicio de Dosificación Densidad del Asfalto 1017 Kg/m³ Densidad Real Seca 2548 Kg/m³ Densidad Efectiva 2568 Kg/m³ Alturas probetas Muestra 1 Nº Probeta 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

21 c).- Ejercicio de Dosificación Densidad Máxima de la Mezcla (Dmm) Ensaye DMM Porcentaje asfalto 4,5 Peso Material 2286,2 Peso Total 13134,9 Peso Matraz + Agua 11797,4 DMM = 2410Kg/m³ Dmm E Pb Pb b

22 c).- Ejercicio de Dosificación Densidad Máxima de la Mezcla (Dmm) En el caso que no se de la Densidad Efectiva se debe obtener de la siguiente manera: Densidad Efectiva (ρe) E Pb Dmm Pb b Donde: Dmm : Densidad máxima del porcentaje evaluado Pb : % asfalto referido al agregado ρb : Densidad del asfalto

23 c).- Ejercicio de Dosificación % Asfalto 4,5 5 5,5 6 6,5 Densidad Estabilidad Fluidez Dmm por % Va 5,2 4,1 3,8 3,2 2,8 Vam Vacíos de Aire (VA) o Huecos VA Dmm Dmm G 100 Donde: Dmm : Densidad máxima del porcentaje evaluado G : Densidad Marshall del porcentaje evaluado Vacíos en el agregado mineral (VAM) G 100 VAM rs 100 Pb G : Densidad Marshall del porcentaje evaluado rs = Densidad Real Seca del Material Pb : % asfalto referido al agregado

24 c).- Ejercicio de Dosificación Densidad Marshall Densidades (kg/m3) ,5 5,0 5,5 6,0 6,5 % Asfalto Densidad :5,0% óptimo

25 c).- Ejercicio de Dosificación Estabilidad Marshall Estabilidades (N) ,5 5,0 5,5 6,0 6,5 % Asfalto Estabilidad :5,0% óptimo

26 c).- Ejercicio de Dosificación % Huecos 5,5 5,0 Huecos % 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 % Asfalto Huecos :4.6% óptimo

27 c).- Ejercicio de Dosificación Finalmente: Densidad = 5.0% Estabilidad = 5.0% Huecos = 4.6% 4.9% La densidad Marshall, es la referencia para lograr una compactación adecuada de una mezcla en terreno, y se obtiene ingresando en el gráfico de densidad con el porcentaje óptimo (o de diseño, es similar) obtenido OPTIMO ASFALTO (%) 4,9 DENSIDAD MARSHALL (Kg/m3) 2294 ESTABILIDAD (N) FLUIDEZ (mm) 11 VA (%) 4,3

28 d).- Ejercicio de Visación Dosificación de la empresa:

29 d).- Ejercicio de Visación Dosificación de la empresa:

30 d).- Ejercicio de Visación Dosificación de la empresa:

31 d).- Ejercicio de Visación Dosificación de la empresa:

32 d).- Ejercicio de Visación Dosificación de la empresa:

33 Análisis de áridos en LNV: d).- Ejercicio de Visación

34 Análisis de áridos en LNV: d).- Ejercicio de Visación

35 Análisis de áridos en LNV: d).- Ejercicio de Visación

36 Análisis de áridos en LNV: d).- Ejercicio de Visación

37 Análisis de la mezcla en LNV: d).- Ejercicio de Visación

38 Análisis de la mezcla en LNV: d).- Ejercicio de Visación

39 Visación del LNV: d).- Ejercicio de Visación

40 Visación del LNV: d).- Ejercicio de Visación

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