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• Ruben Dondiego

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO INGENIERIA CIVIL C:\Users\JeNy__000\Desktop\ESIA_ESCUDO.png C:\Users\JeNy__000\Desktop\IPN.jpg OROZCO PICENO JENNIFER n°:13 MORENO SALVADOR JOSE CARLOS n°11

01

PASTILLA MARSHALL 17 JUNIO 2016 PAVIMENTOS Y TERRACERIAS GRUPO: 7CM3 PRESENTAN

https://wallpaperstock.net/mar-de-nubes-y-por-carretera-wallpapers_44425_1920x12 00.jpg

Contenido INTRODUCCIÓN ..................................................................... .................................................................. 2 OBJETIVO ....................................................................... .......................................................................... 4 EQUIVALENTE DE ARENA ........................................................... ............................................................. 5 DESARROLLO ..................................................................... .................................................................. 5 MATERIAL, EQUIPO Y/O HERRAMIENTAS .............................................. ............................................. 5 PROCEDIMIENTO .................................................................. ............................................................... 6 CALCULOS Y RESULTADOS .......................................................... ...................................................... 10 DESGASTE DE LOS ANGELES ........................................................ .......................................................... 11 MATERIALES Y EQUIPO ............................................................ ..................................................... 11 DEDARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................ ................................................. 12 CÁLCULOS Y RESULTADOS ............................................................ .................................................... 15 DENSIDAD RELATIVA .............................................................. ............................................................... 16 CALCULOS Y RESULTADOS .......................................................... ...................................................... 16 CONTENIDO DE ASFALTO ........................................................... ........................................................... 17 OBTENCIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE CEMENTO ASFÁLTICO POR EL MÉTODO FRANCES: ...... 17 ELABORACIÓN DE LAS PASTILLAS MARSHALL DE DENSIDAD DENSA. ......................... ..................... 19 FALLADO DE PASTILLAS ........................................................... .......................................................... 24 RESULTADOS ..................................................................... ................................................................ 28 OBSERVACIONES. ................................................................. ................................................................. 31 REFERENCIAS. ................................................................... ..................................................................... 32

INTRODUCCIÓN El uso de diseño de mezclas asfálticas en nuestros días tiene como objetivo el lograr propiedades volumétricas adecuadas en la carpeta asfáltica, ya que de esto depende en gran medida el desempeño de la superficie de rodamiento en su vida de servicio. De ahí, la importancia de simular de manera adecuada en el laboratori o lo que ocurre en campo, bajo la acción vehicular y de esta forma llegar a mezclas que muestren un mejor comportamiento en condiciones específicas de tránsito y clima.

La práctica de diseño de mezclas asfálticas ha recurrido a diferentes métodos para establecer un diseño óptimo en laboratorio; los comúnmente más utilizados son el método Marshall, Hveem y Superpave. Siendo el primero el más común en la práctica mexicana y el ultimo el objeto de este documento.

El diseño de una mezcla asfáltica, consiste en seleccionar la calidad de los agregados y granulometría de la mezcla a emplear, así como el tipo y cantidad de asfalto de acuerdo al clima y a las cargas que estarán presentes durante la vida úti l del pavimento.

Para obtener un pavimento asfáltico de alta calidad es indudable que las propiedades de los materiales, el diseño, la producción y la colocación de la mezcla son factores fundamentales. Una de las ventajas más importantes que brindan las mezclas asfálticas, reside en la gran variedad de espesores en que se puede colocar y en los niveles de rigidez que pueden obtenerse, desde unos 1000 MPa hasta más de 10,000 MPa a temperatura ambiente, lo cual les permite adaptarse casi a cualquier situación estructural y ahora con el empleo de los asfa ltos modificados también se pueden adaptar con facilidad a cualquier situación

climática.

Entre las principales propiedades a considerar en el diseño para obtener una mezcl a asfáltica de calidad figuran las siguientes. a) b) c) d) e) f) g)

Estabilidad Durabilidad Impermeabilidad Trabajabilidad Flexibilidad Resistencia a la fatiga Resistencia al deslizamiento

OBJETIVO El objetivo de este trabajo es realizar una descripción del paso a paso del procedimiento que llevamos para la pastilla Marshall, cálculos y pruebas de calida d que se realizaron previamente. Determinar si cumplen con la norma y si no fuera el caso argumentar porque. Tomando la granulometría de material pétreo para mezclas asfálticas de granulometría densa para un tamaño nominal de 9.5mm (3/8 in), tal como se muestra en la tabla 1.

Se realizarán las siguientes pruebas de calidad con los correspondientes valores, como se muestra en la tabla 2.

Nota: Las únicas pruebas que no se realizarán son Partículas alargadas y lajeadas y Perdida de estabilidad por inmersión en agua.

EQUIVALENTE DE ARENA DESARROLLO Objetivo: Esta práctica tiene por objeto determinar la proporción del contenido de p olvo fino nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos.

MATERIAL, EQUIPO Y/O HERRAMIENTAS

. Probetas de acrílico de 38 cm de altura (15") . Muestras de arena y tepetate suficiente para tomar 100 gr. De material . Charola para finos . maya del # 4 . Pisón el cual tiene una longitud desde la punta hasta la marca de 25.4 cm (10) peso 980 gr . Embudo. . Balanza . Solución de trabajo compuesta de cloruro de calcio, glicerina, formaldehído y agua destilada (tubo irrigador, pinza de abertura o cierre y varilla con orificio de salida para la solución lavadora) . 1 Cucharón. . 1 Charola rectangular . Tapones de corcho.

PROCEDIMIENTO

1.-Se determina el peso de la charola para finos y se registra el peso

C:\Users\Marco\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\20160307_1 11019.jpg

2.-Se pesan 100 gr. De cada muestra de suelo en la charola para finos que pasen por la malla #4

C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_102147.jpg 3.-Se llenan las dos probetas con la solución de cloruro de calcio, glicerina, for maldehído y agua destilada hasta la marca de 4

http://us.123rf.com/450wm/olivierl/olivierl1109/olivierl110900033/10461942-cient -fico-probeta-con-el-l-quido-para-un-experimento-en-un-laboratorio-de-investigac i-n-en-ciencias.jpg?ver=6 4.-Se usa el cono para introducir lentamente el material en cada probeta lentame nte para evitar un taponamiento golpeando firmemente la boquilla de la probeta para que el material se sature rápidamente y evitar burbujas de aire atrapadas.

https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/236x/ce/88/72/ce88725ae51e96d1de330338ea451 4b5.jpg

5.-Se dejan reposar las muestras durante un periodo de 10 min, se cierra el cili ndro de prueba con un tapón transcurridos los 10 min se coloca una probeta por ves en el dispositivo para agitarlo sujetando adecuadamente y se ajustan los ciclos para agitarlos.

C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_103848.jpg C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_103847.jpg

C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_103849.jpg 7.-Una vez concluida la agitación, se colocan las probetas sobre la mesa y se les retiran los tapones y se lavan las paredes de las probetas con el tubo irrigador hasta llegar a la m arca de 15 con el fin de propiciar la separación del material arcilloso y arenoso se colocan en un lugar donde no se perturben las muestras durante un periodo de 20 min. Para que se separen correct amente los materiales.

C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_110223.jpg C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_110219.jpg 9.-Una vez transcurrido el tiempo se procede a tomar lectura inicial de los mate riales finos los cuales estarán suspendidos en la parte superior de la probeta.

C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_110243.jpg 10.-Se toma una segunda lectura introduciendo primero lentamente la varilla con el pisón dentro de la probeta cuidando de no agitar de nuevo el material hasta llegar a la base donde descansa el material y se toma la lectura del indicador del pisón y se registra restando la al tura de 15 a la indicada en pisón.

C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_110631.jpg C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_110459.jpg C:\Users\Marco\Desktop\FOTOS DE LAB\20160406_110634.jpg

CALCULOS Y RESULTADOS Se calcula y reporta como resultado de la prueba el equivalente de arena, utiliz ando la siguiente expresión: %....=( ................ ................ )..100 %EA= Equivalente de arena, (%) LNSarena= Nivel superior de la arena, (cm) LNSfinos=Nivel superior de los finos, (cm)

ARENA harena=1.6 =4.06cm hfinos=2.7 =6.85 cm

SUSTITUYENDO MUESTRA ARENA %....=( 4.066.85)..100= 59.27% . %....=59.27%

DESGASTE DE LOS ANGELES MATERIALES Y EQUIPO

. . . . . . . .

Máquina de los Ángeles Carga abrasiva ( 11 esferas de hierro fundido ) Juego de mallas Balanza Cucharon Charolas 2.5 kg de material pétreo que se retiene entre la malla ¾ y ½ 2.5 kg de material pétreo que se retiene entre la malla ½ y 3/8

DEDARROLLO DE LA PRÁCTICA

Primero se obtuvo el material que se ocuparía en la prueba. Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13061994_483614681839023_892248359691801643_n.jpg Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13147316_1805676609719592_8171493266323906063_o.jpg

El material fue cribado. Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13061994_483614715172353_5132306005905378015_n.jpg Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13131689_1805676426386277_5253491423547110764_o.jpg

Ya que se cribo el material y una vez que se obtuvieron 2500 gramos del material se llevo a la maquina.

Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13102829_483614631839028_7265900623197922157_n.jpg

Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13124530_483614691839022_7234284077850258286_n.jpg Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13091910_483614595172365_2523294881107557571_n.jpg Se somete a la prueba metiendo los 5 kg. De material cribado en la máquina y se meten dentro de ésta 11 esferas hechas de fofo, las cuales al empezar la máquina a girar, golpearán a la grava por alrededor de 15 min.(500 vueltas del recipiente)

Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13082734_1805676833052903_5425503753111395714_n.jpg Descripción: C:\Users\Lenovo\Downloads\PAVIMENTOS Y TERRACERIAS\PRÁCTICAS\fotos\DESG ASTE DE LOS ÁNGELES\13131055_1805676903052896_1117046042315842310_o.jpg

Una vez terminado el ciclo de giros, el material se hace pasar por la malla número 12; y al final se pesa el material que se pasa por dicha malla, el cual fue de 2 161.50 gr.

CÁLCULOS Y RESULTADOS

Para determinar el % de pérdida que sufre un material al ser sometido a una carga abrasiva. Para dicha prueba nos basamos en la variante B, cumpliendo las características que se muestran en la siguiente tabla. VARIANTE MALLAS PESO SUGERIDO No. DE ESFERAS No. DE REVOLUCIONES A 1 1/2" - 1" 1250 12 500 1" - 3/4" 1250 3/4" - 1/2" 1250 1/2" - 3/8" 1250 B 3/4" - 1/2" 2500 11 500 1/2" - 3/8" 2500

C 3/8" - 1/4" 2500 8 500 1/4" - No. 4 2500 D No.4 No.10 5000 6 500

Para el cálculo del % nos basaremos en la siguiente fórmula: % ..é..........= ................-............ ................ ..100 Sustituyendo en la fórmula, tenemos: % ..é..........=

2500.00 ....-2161.50 .... 2500.00 .... ..100 % ..é..........= .........% ....%

DENSIDAD RELATIVA CALCULOS Y RESULTADOS Material seco= 500gr Material saturado=541.42gr

%de humedad= 541.42-500541.42 ..100 %de humedad=7.65%

CONTENIDO DE ASFALTO OBTENCIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE CEMENTO ASFÁLTICO POR EL MÉTODO FRANCES: El método francés utiliza una relación de valores en donde es necesario encontrar primero la Superficie específica; este valor es ingresado en la gráfica M. Duriez, e n donde se compara esta superficie específica contra él % de cemento asfáltico. La superficie específica está dada por: ....=(1/100)*(0.237..+1.60..+12.85..+117.8..) Dónde: SE= Área superficial o superficie especifica G= % de agregado que pasa sobre el tamiz ¾

y se retiene en el tamiz #4.

g= % de agregado que pasa sobre el tamiz #4 y se retiene en el tamiz #40. A= % de agregado que pasa sobre el tamiz #40 y se retiene en el tamiz #200. F= Porcentaje de agregado que pasa sobre el tamiz #200. MALLA % QUE PASA %RETENIDO 3/4'' 100

G=32%

0 1/2'' 100

10

3/8'' 90-100

14 1/4'' 76-89

8 #4 68-82

20 g=45% #10 48-64

15 #20 33-49

10 #40 23-37

6 A=16% #60 17-29

5 #100 12-21

5 #200 7-10

7 F=7%

Con G= 32%; g= 45%; A= 16%; y F= 7%: ....=(1/100)*(0.237*32+1.60*45+12.85*16+117.8*7) SE=11.579%...........Este valor se mete en la gráfica de M. Duriez:

http://image.slidesharecdn.com/1130181831181-140320132848-phpapp02/95/1-130-1818 31181-18-638.jpg?cb=1395322142 Por lo tanto para una superficie especifica de 11.579% m2/kg; se tiene un % de cemento asfáltico del 5.6%.

ELABORACIÓN DE LAS PASTILLAS MARSHALL DE DENSIDAD DENSA. Una vez que le aplicamos las pruebas de calidad a nuestro material pétreo, procedemos a separar de acuerdo a la granulometría requerida dicho material para así conformar un total de 1110 gr. La granulometría requerida para un ensayo de densidad media es el siguiente, así mismo se muestran los resultados obtenidos con el material pétreo utilizado: MALLA % QUE PASA %RETENIDO CANTIDAD (gr) 3/4'' 100

0

1/2'' 100

10 111 3/8'' 90-100

14 155.4 1/4'' 76-89

8 88.8 #4 68-82

20 222 #10 48-64

15 166.5 #20

33-49

10 111 #40 23-37

6 66.6 #60 17-29

5 55.5 #100 12-21

5

55.5 #200 7-10

7 77.7

TOTAL 1110

Como se observa en la tabla anterior, se obtuvo el peso parcial de material pétreo para cada malla, ese material se separó en primera instancia para no haber confusiones; al término de esto se procedió a juntarse y se verificó que el peso total diera los 1110 gr. Es importante señalar que esta cantidad únicamente es para satisfacer los requerimientos para una sola pastilla; por lo que esa cantidad se multiplicó por 3 , y de ese modo obtuvimos 3 muestras separadas de material pétreo de 1110 gr cada una.

El procedimiento para la elaboración de las 3 pastillas es el mismo con excepción del porcentaje de cemento asfáltico que se agregará. Primero necesitamos saber el %de cemento asfaltico requerido, este porcentaje fu e de 5.6% (se detalló su obtención en el apartado anterior), ahora este porcentaje se aplicará a una pastilla, para la segunda nos bajaremos a 4.6% y para la tercera no s subiremos a 6.6%. Aclarado lo anterior empecemos con el procedimiento: 1._Primero tenemos que quitarle la humedad a nuestro material pétreo, para esto se tiene que poner a calentar en una charola, antes de esto debemos de pesar la charola, el material debe de alcanzar una temperatura entre los 130 y 140°c.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_103546.jpg 2._ Al mismo tiempo debemos de poner a calentar el cemento asfáltico para que pueda ser manejable en estado líquido, dicho cemento asfáltico debe de alcanzar una temperatura entre los 140 y 150°c esto porque se enfría muy rápido y así tenemos un poco de más tiempo antes q baje de la temperatura requerida. 3._Una vez que ya alcanzó la temperatura adecuada nuestro material procedemos a pesarlo de nuevo, con este dato y con el peso de la charola, podemos obtener e l peso seco del material. 4._ Ya que de cemento tenemos el peso total

conocemos el peso seco procedemos a calcular en peso el porcentaje asfáltico que se requiere para esa pastilla en específico, ya que peso requerido hacemos la suma al peso seco y ese resultado es el que debemos obtener.

5._ Una vez que el cemento asfáltico esté listo, éste se agrega al material pétreo procurando esparcirlo bien, y después procedemos a homogenizarlo con ayuda de una palita.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_105904.jpg 5._ La mezcla debe de alcanzar una temperatura entre los 130 y 140°c para que pueda ser utilizada para la pastilla, por otro lado los moldes donde se vaciará la mezcla deben de estar calientes así como el pisón para una adecuada adherencia. 6._Ahora se coloca una parte del molde en el aparato sujetador con mucho cuidado , y se le coloca una capa en el fondo de papel filtro.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_111524.jpg 7._ Después de coloca la parte superior del molde haciendo uso de unas pinzas ya que todo el equipo se encuentra a altas temperaturas.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_111516.jpg 9._Ya ensamblado el molde se le coloca un cono por donde iremos vaciando la mezcla poco a poco, en este proceso haremos uso de la palita para ir compactando y distribuyendo mejor la mezcla en el molde.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_111638.jpg 10._ Una vez que terminamos de poner la mezcla en el molde, se le pone encima la otra capa de papel filtro y se asegura al aparato para que no se mueva.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_111956.jpg 11._ ya preparado todo se procede a usar el pisón, la base el pisón debe de estar lo más centrado posible y se deben de dar 75 golpes a el molde, de un lado, y 75 golpes del otro lado de esta forma se compactara debidamente la pastilla.

C:\ESIA\VÍAS TERRESTRES\Pavimentos y terracerías\pastilla fotos\20160615_112151.jpg 12._Por último se sacan las pastillas, quitando el seguro del aparato que sujeta e l molde, se quita la parte superior del molde y se marca con cinta el molde con la pastilla, este molde se debe de dejar enfriar por lo menos 24 horas antes de ser desmoldada. De esta manera se realizaron las 3 pastillas.

FALLADO DE PASTILLAS

Montando la pastilla para poder fallarla. https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13479294_10208767689925032_73313 3978_n.jpg?oh=ee6ebdd65655a90daf1a70bdb40be6d1&oe=576952BE https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13492982_10208767692445095_63193 5675_n.jpg?oh=2632e1c1f1a05b6a64bfd57dce710e1d&oe=576969BE https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13480509_10208767691205064_20955 81972_n.jpg?oh=ab9f03409dc47df8cdcf1bb503b1931d&oe=57695A85

https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13511514_10208767956931707_10257 13661_n.png?oh=dd20cac17c4edef77da4a3051308df25&oe=576961F6 https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13480349_10208767957731727_18489 49124_n.png?oh=775d122f7de1dabcdf4fd6733dac1ff5&oe=5769CF80

https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13510676_10208767957771728_18697 20098_n.png?oh=8ddf9f435900f7b187ade14956319606&oe=5769B621 https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13474209_10208767956891706_81782 6069_n.png?oh=2fa1aa5f3a1914710004a5a5cec1d34b&oe=57696295

ANTES

https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13510627_10208767690685051_13269 28384_n.jpg?oh=4eb4cdfea4dba2db6fedd31069fce4e4&oe=57695143 DESPUES

https://scontent-dfw1-1.xx.fbcdn.net/v/t34.0-12/13479736_10208767689725027_27035 5329_n.jpg?oh=92ae6258f5f91c2ae0a5b31176b802af&oe=576931EC

RESULTADOS DATOS GENERALES NUMERO PORCENTAJE DE C.A. ENSAYE PROBETA AL AGREGADO A LA MEZCLA

1

1 5.60 6.000 2 5.60 6.000 3 5.60 6.000

2

1 6.60 0.000

2 6.60 0.000 3 6.60 0.000

3

1 4.60 5.20 2 4.60 5.20 3 4.60 5.20

PESOS ESPECIMEN Recubierto en aire, g Sin recubrir en aire, g Recubierto en agua, g 1 1092.7 612.7

480.0 2 1149.5 639.5 510.0 3 1113.20 605.20 500.00 VOLUMENES ESPECIMEN Recubierto en aire, cm3 Material de recubrimiento, cm3 Espécimen, cm3 1 612.7 438.36 174.34 2 639.5 465.75 173.75 3 621.2 463.93 149.27

ESPECIMEN

Peso volumétrico kg/cm3 Peso específico teórico max ton/m3 Espécimen, cm3 1 3514 2.52 20.67 2 3681 2.78 20.67 3 4054 2.55 20.67 DETERMINACION DE ESTABILIDAD ESPECIMEN Lectura micrómetro Flujo, mm Carga a la falla, kN 1 0.69 3.59 33.47 2 0.69

4.56 18.96 3 0.69 7.48 15.24

OBSERVACIONES. Dos de las pruebas no cumplieron la carga por norma (20kN), debido a que la compactación no fue la adecuada, y aunque el espécimen con 5.6% no alcanzo a cubrir todo el material pétreo (a este se le agrego 0.4% de asfalto para que cubriera el material pétreo), fue la única pastilla que paso por norma, dando una carga de 33.47kN. La pérdida de calor al terminar de hacer la mezcla de material pétreo y asfalto, para hacer la compactación se vio reflejada en nuestros resultados.

REFERENCIAS.

N-CMT-4-04/08; LIBRO: CMT. CARACTERISTICA DE LOS MATERIALES; PARTE 4. MATERIALES PARA PAVIMENTOS; TITULO 04. MATERIALES PETREOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS.