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FACULTAD DE INGENIERÍA Carrera de Ingeniería Civil PAVIMENTOS RESISTENCIA DE MEZCLAS BITUMINOSAS EMPLEANDO EL APARATO MARSHALL PRESENTADO POR:      

INTEGRANTES BUENO MOCHCCO, Kioko CHACÓN SULLCA, Brandon Álvaro COCA CONDORI, Jhuleysy Myle MENDEZ MAXIMILIANO, Ivan Marino NEYRA CRUZ, Sheyla OBREGON BUSTAMANTE, Lisbeth

ENSAYO INFORME            

DOCENTES:

Ing. Gustavo Aybar Arriola Lic. Liz Barrionuevo Pichilingue

LIMA - PERÚ 2019-I

INDICE RESISTENCIA DE MEZCLAS BITUMINOSAS EMPLEANDO EL APARATO MARSHALL 1.

INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 3

2.

OBJETIVOS ........................................................................................................................ 3 2.1 OBJETIVOS GENERALES ............................................................................................ 3 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................... 3

3.

NORMATIVIDAD .............................................................................................................. 4

4.

PROTOCOLO DE SEGURIDAD ..................................................................................... 4

5.

EQUIPOS DE SEGURIDAD ............................................................................................. 5

6.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS ....................................................................................... 8

7.

MARCO TEÓRIO ............................................................................................................ 13 6.1 AGREGADOS PÉTREOS ............................................................................................. 13 7.2

AGREGADO GRUESO ........................................................................................... 14

7.3

AGREGADO FINO .................................................................................................. 14

7.4

EL CEMENTO ASFALTICO: ................................................................................ 14

PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 15

8.

PRIMER DÍA DE LABORATORIO .................................................................................. 15 SEGUNDO DÍA DE LABORATORIO ............................................................................... 15 CALCULOS Y RESULTADOS ....................................................................................... 22

9. 

Cálculo del contenido de humedad de los agregados. ..................................................... 22



Cálculo de la cantidad de agregados. .............................................................................. 23



Cálculo del peso específico de la Briqueta. ..................................................................... 23

11.

RECOMENDACIONES ............................................................................................... 25

12.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA............................................................................. 25

13.

ANEXOS ........................................................................................................................ 26

RESISTENCIA DE MEZCLAS BITUMINOSAS EMPLEANDO EL APARATO MARSHALL 1. INTRODUCCIÓN El presente informe sobre método de dosificaciones Marshall, tiene como finalidad determinar el contenido óptimo de asfalto, para una cierta cantidad especificada de materiales o áridos. Asimismo conocer y determinar la resistencia y propiedades del asfalto teniendo en cuenta las normas y sus especificaciones de ésta, para diseño de un pavimento. Es importante saber que este ensayo es uno de los más conocidos y utilizados tanto para la dosificación de mezclas bituminosas y parámetros de control de calidad. 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVOS GENERALES Determinar la resistencia a la deformación plástica de una probeta cilíndrica de mezcla bituminosa utilizando el aparato Marshall. Determinar el contenido óptimo de asfalto para una determinada mezcla asfáltica. Determinar la estabilidad de la probeta cilíndrica de mezcla bituminosa. Determinar la densidad de la probeta cilíndrica de mezcla bituminosa. Determinar la cantidad de vacíos en la probeta cilíndrica de mezcla bituminosa. Realizar el análisis granulométrico de los agregados que conformaran la mezcla bituminosa.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Aprender la importancia del ensayo Marshall. Conocer el procedimiento correcto para realizar este ensayo de manera correcta y segura. Usar el equipo e implementos necesarios para realizar el ensayo de manera correcta y segura.

3. NORMATIVIDAD MTC E 504: Resistencia de mezclas bituminosas empleando el aparato Marshall. ASTM-D6926: “Standard Practice for Preparation of Bituminous Specimens Using Marshall Apparatus”.

4. PROTOCOLO DE SEGURIDAD 

El equipo de protección personal es un conjunto de elementos y dispositivos diseñados para proteger las partes del cuerpo que se encuentran expuestos a riesgos durante el proceso de una actividad.



Los elementos de protección personal (EPP) generan una barrera entre el trabajador y el riesgo, disminuyendo el grado de exposición. Sin embargo, no reduce los peligros o riesgos, solo protegen al operario en el ambiente expuesto y pueden llegar a disminuir la gravedad de las lesiones en caso de accidentes.



Para determinar el tipo de equipo de protección personal se deberá realizar un análisis de seguridad en el lugar de trabajo para identificar los riesgos potenciales asociados con el trabajo.

5. EQUIPOS DE SEGURIDAD

BATA DE LABORATORIO Para proteger los brazos de los cortes, quemaduras y demás accidentes que podrían suscitar durante el ensayo.

PANTALÓN JEANS Reduce y evita los riesgos de quemaduras con el asfalto líquido, agua caliente, etc.

LENTES DE SEGURIDAD Protege los ojos de sufrir daños en el momento en que se calienta el asfalto líquido.

PROTECCIÓN AUDITIVA Se utilizó para reducir de las ondas sonoras durante la compactación de la mezcla bituminosa.

GUANTES DE LONA Protege nuestras manos de sufrir cortas, se utilizó en la mayor parte del ensayo.

GUANTES PARA HORNO Se utilizaron durante los procedimientos en los que se emplearían materiales con alta temperatura.

GUANTES DE LATEX Para proteger las manos durante la manipulación de gasolina.

PROTECCIÓN RESPIRATORIA Para proteger el sistema respiratorio de las partículas toxicas del asfalto y la gasolina.

ZAPATOS PUNTA DE ACERO Durante todo el procedimiento del ensayo.

6. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

BANDEJA GRANDE DE METAL

CUCHARA

REGLA DE METAL

TARAS

TAMICES

BALANZA

TAMIZADORA

ESTUFA

EXTRACTOR HIDRAULICO DE MUESTRA

PISON DE COMPACTACIÓN

DISPOSITIVO PARA MOLDEAR PROBETAS

SUJETADOR DE MOLDE

TERMÓMETRO

MAQUINA MARSHALL

DISPOSITIVO PARA MEDIR ESTABILIDAD

CAJÓN DE ESTABILIDAD

MAQUINA DE BAÑO MARÍA

FRANELA

7. MARCO TEÓRIO 6.1 AGREGADOS PÉTREOS Definición de agregados pétreos. Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los firmes de las carreteras con o sin adición de elementos activos y con granulometrías adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes, mediante su mezcla con materiales aglomerantes de

activación hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligantes asfálticos. (Smith M. R. and L. Collins, 1994) 7.2 AGREGADO GRUESO Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como agregado grueso, a la parte del agregado pétreo total que queda retenido en el tamiz #4, proveniente de la desintegración natural o mecánica de las rocas y que cumplen con los límites establecidos en la normativa. El agregado grueso puede ser grava, piedra chancada, etc. 7.3 AGREGADO FINO

Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como agregado fino, a la parte del agregado pétreo total que pasa el tamiz #4 y queda retenido en el tamiz #200. Las arenas proviene de la desintegración natural de las rocas; y que arrastrados por corrientes aéreas o fluviales se acumulan en lugares determinados. En suelos finos en estado inalterado, las propiedades mecánicas e hidráulicas dependen de tal grado de su estructuración e historia geológica. 7.4 EL CEMENTO ASFALTICO: Es un material aglomerante sólido o semisólido de color negro o pardo oscuro, que se ablanda gradualmente al calentarse y cuyos constituyentes predominantes son hidrocarburos pesados, que se obtienen de la refinación del petróleo. Esté ha sido utilizado con éxito en la pavimentación de vías debido principalmente a que es un material altamente cementante, termoplástico, repelente al agua y es resistente al ataque de la mayoría de los ácidos, álcalis y sales, que posee alta elasticidad a altas temperaturas, suficiente ductilidad a bajas temperaturas, baja susceptibilidad al cambio de temperatura, buena adhesión y cohesión y bajo contenido de parafina (alta resistencia al envejecimiento), por lo que:  Proporciona una buena unión y cohesión entre agregados, incrementando por

ello la resistencia con la adición de espesores relativamente pequeños.

8. PROCEDIMIENTO PRIMER DÍA DE LABORATORIO Para la elaboración de este ensayo primero, se cuarteo los agregados, fino y grueso. Una vez cuarteadas las muestras se procedió hacer el secado a peso constante, para ello se hizo uso de una estufa.

FIGURA N° 1-2. Cuarteo de las muestras

FUENTE PROPIA FIGURA N° 3-4. Secado de los agregados

FUENTE PROPIA

Después del secado, se hizo el tamizado y granulometría de los agregados. Para el agregado grueso se usó las mayas 3/4, 1/2, 3/8 y para el fino las mayas 4, 10, 40, 80, 200. FIGURA N° 5-6. Granulometría de los agregados

FUENTE PROPIA Luego del tamizado, se tomó una muestra de 648 g de fino y 480 g de grueso.

FIGURA N° 7. Proporción de muestra de los agregados

FUENTE PROPIA

Posteriormente se calentó el asfalto y se tomó una proporción de 72 g. también se calentó los agregados a una temperatura de 60°C, luego de ello se realizó la mezcla de los agregados con el asfalto y se removió hasta homogenizar totalmente las muestras. FIGURA N° 8. Calentamiento del asfalto

FUENTE PROPIA

FIGURA N° 9. Mezcla de los agregados con el asfalto

FUENTE PROPIA

Una vez mezclado totalmente los agregados y el material bituminoso se le vierte 2 capas de la muestra al molde ensamblado con el papel filtro, luego se chusea con una espátula en cada capa 15 veces alrededor del perímetro y 10 veces en el interior. FIGURA N°10: Colocación del papel filtro.

FIGURA N°11: Colocación de la muestra al molde

FUENTE: PROPIA

FUENTE: PROPIA

FIGURA N°12: chuseo de la muestra

FUENTE: PROPIA

Después se procede a compactar aplicando 75 golpes en la cara superior de la muestra y aplicamos el mismo número de golpes en la cara reversa del espécimen. FIGURA N°13: Compactación de la muestra

FUENTE: PROPIA Una vez compactada procedemos a remover la muestra, luego se coloca el molde en el extractor hidráulico, se debe de colocar preciso el molde, posteriormente se levanta la muestra con ayuda de la palanca hasta que solo la muestra compactada suba. Finalmente extraída se procede a colocar la muestra en una tara. FIGURA N°14: Extracción de la muestra

FUENTE: PROPIA

SEGUNDO DÍA DE LABORATORIO

continuando con el procedimiento del ensayo, una vez transcurrida las 24 horas Pasamos a medir las dimensiones de la muestra extraída del extractor hidráulico, para poder determinar su volumen, y lo pesamos. FIGURA N°15: Toma de lectura del diámetro de la muestra.

FIGURA N°16: Toma de lectura del peso de la muestra.

FUENTE: PROPIA

FUENTE: PROPIA

Seguidamente, sumergimos la muestra por unos 10 minutos y la colocamos dentro de una canastilla, la cual se encontraba enganchada debajo de la balanza, con ello determinamos el peso sumergido o saturado de la muestra. FIGURA N°17: Saturación de la muestra.

FUENTE: PROPIA

Luego, sacamos la muestra y la secamos superficialmente, para obtener nuestro último dato necesario para el cálculo de los diferentes pesos específicos y absorción. FIGURA N°18: Colocación de la canastilla.

FIGURA N°19: Colocación de la muestra en la canastilla.

FUENTE: PROPIA

FUENTE: PROPIA

Después de haber realizado todos los pesos a la muestra, pasamos a llevarla a la estufa, para realizar el baño maría, a una temperatura contante de 60 ± 1˚C por aproximadamente 45 minutos. Para ello, se colocó la muestra en una tara con agua a la temperatura requerida, y con un termómetro se iba calibrando la temperatura, para que esta se mantenga constante por el tiempo estimado. FIGURA N°20: Baño maría de la muestra a una temperatura de 60°C ± 1°C.

FUENTE: PROPIA

Finalmente, cuando ya transcurrió los 45 minutos, se retiró la muestra de la tara y se secó para luego ser colocada en la briqueta. Una vez colocada, se llevó a ensayar la muestra a la maquina Marshall, la cual sometió a compresión nuestra muestra hasta que falle. Dicha máquina nos arrojó los valores de estabilidad y fluidez de nuestra muestra de asfalto.

FIGURA N°21: Colocación de la muestra en la máquina Marshall.

FUENTE: PROPIA

9. CALCULOS Y RESULTADOS Cálculo del contenido de humedad de los agregados.

CÁLCULO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD AGREGADO FINO

AGREGADO GRUESO

Peso de la Tara (gr)

113.45

258

Tara + agregado Húmedo (gr)

813.45

2758

Tara + agregado Seco (gr)

809.95

2752

3.5

6

Peso del agregado seco (gr)

696.5

2494

Porcentaje de humedad (%)

0.5 %

0.24 %

DESCRIPCIÓN

Peso del agua

Cálculo de la cantidad de agregados. TAMIZ MATERIALES

ASFALTO

% PASA

PORCENTAJE

19.000

0-100

6%

12.500

80 - 100

PULG

mm

3/4"

1/2" AGREGADO GRUESO

AGREGADO FINO

CANTIDAD

72 gr

72 gr

240 gr 40%

480 gr

3/8"

9.500

70 - 80

240 gr

N°4

4.750

51 - 68

129.6 gr

N°10

2.000

38 - 52

54%

129.6 gr 648 gr

N°40

0.426

17 - 28

129.6 gr

N°80

0.177

18 - 2178

129.6 gr

N°200

0.074

149 - 28

129.6 gr

Cálculo del peso específico de la Briqueta.

ID

DESCRIPCIÓN

UND

1

A Peso de la tara

g

114.20

B Peso de la tara + Peso de la muestra seca

g

1276.90

C Peso en el aire de la muestra seca en gramos

g

1156.70

D Peso en el aire de la muestra saturada con superficie seca, en gramos

g

1177.20

E Peso sumergido en agua de la muestra saturada, en gramos

g

666.10

F Gravedad específica =

𝐶 𝐷−𝐸

𝑔 ⁄𝑐𝑚3

2.26

G Gravedad específica (S.S.S.) =

𝐷 𝐷−𝐸

𝑔 ⁄𝑐𝑚3

2.30

𝑔 ⁄𝑐𝑚3

2.36

%

1.77

H Gravedad específica aparente =

I Absorción = J Volumen de la muestra =

𝐶 𝐶−𝐸 𝐷−𝐶 × 100 𝐶 D - E

𝐶 𝐽

K Densidad Bulk =

L Densidad (S.S.S.) =

(1 + 𝐼) × 𝐾

M Densidad del agua N Vacíos en los agregados =

511.10

𝑐𝑚3

(𝐹 × 𝑀 − 𝑀) 𝐹×𝑀 ESTABILIDAD

𝑔 ⁄𝑐𝑚3

2.26

𝑔 ⁄𝑐𝑚3

6.27

𝑔 ⁄𝑐𝑚3

0.10

%

55.75

A=B*C

A

Estabilidad corregida

87.2

B

Medida de la estabilidad Razon de correlación (MTC E504)

80

C FLUJO (mm)

ESPESOR DEL ESPECIMEN

1.09 17

VOLUMEN DEL ESPECIMEN

mm

pulg

RAZON DE CORRELACIÓN

483-495

60.30

2.37

1.09

10. CONCLUSIONES  El diseño es muy importante debido a que las características del pavimento van a depender de la dosificación de los agregados y del porcentaje de asfalto, el cual para este ensayo fue de 6%.  Se debe tener mucho cuidado con el porcentaje de vacíos ya que un pavimento

debe tener los suficientes vacíos para soportar los cambios volumétricos que este puede presentar y no generar infiltraciones de agua que puedan deteriorarlo.  La compactación es un punto muy importante, ya que de ello depende el factor de correlación para determinar la estabilidad de la briqueta.

11. RECOMENDACIONES  Realizar la compactación lo más uniforme posible, siguiendo las especificaciones de la norma para obtener resultados óptimos, y evitar que queden gran cantidad de vacíos en la muestra.  Verificar que todos los materiales fueron calentados a la temperatura requerida, antes de la compactación, para evitar transmisión de calor y el ensayo no se desarrolle de manera adecuada.

12. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 

ASTM-D6926: “Standard Practice for Preparation of Bituminous Specimens Using Marshall Apparatus”.



MTC E 504 Resistencia de Mezclas Bituminosas Empleando el Aparato MARSHALL



Minaya, S., Ordóñez A., ‘’Diseño

Moderno de Pavimentos’’, Universidad

Nacional de Ingeniería, segunda edición, 2006. 

Camargo Parco, J. G. (2016). “ANALISIS COMPARATIVO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE MGC-1 Y UNA MEZCLA ASFALTICA DENSA

TIBIA BAJO TECNICA DE ESPUMADO CON ADICION DE ZEOLITA SINTETICA”, Universidad distrital Francisco José de Caldas. 13. ANEXOS  FICHAS INDIVIDUALES  NORMATIVIDAD MTC E 504