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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CURSO: PAVIMENTOS JEFE DE PRÁCTICAS: Bch. Marisol Llamocca PRÁCTICA “ENSAYO DE MARSHALL” REFERENCIA: NOMBRE: Herbert D...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Daniel Godoy Salcedo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Laborat orio No.2 de Mecánica … Darwin Barreno Manual de ensayos Basilio Avila de la Cruz

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CURSO: PAVIMENTOS JEFE DE PRÁCTICAS: Bch. Marisol Llamocca PRÁCTICA “ENSAYO DE MARSHALL” REFERENCIA: NOMBRE: Herbert Daniel Flores Yancachajlla CUI: 20084127 GRUPO: B DÍA/ HORARIO: Miércoles 11-1 pm FECHA DE PRÁCTICA: Miércoles, / / / del 2014 FECHA DE ENTREGA: Lunes, 15 de diciembre del 2014 AREQUIPA-PERÚ

ENSAYO DE MARSHALL

1

Por: Herbert Daniel Flores Y.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

MÉTODO MARSHALL PARA DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS. NORMAS: AASHTO T-245, ASTM D-1559 I. Introducción El concepto del método de diseño de mezclas bituminosas fue desarrollado por Bruce Marshall en el Departamento de Carreteras del Estado de Mississippi, en Estados Unidos. En su forma actual, este ensayo surgió de una investigación iniciada por el cuerpo de Ingenieros del ejército de los Estados Unidos en 1943 en la búsqueda de un método de diseño y control de pistas de aeropuertos durante la Segunda Guerra Mundial. El cuerpo de ingenieros decidió adoptar el Método Marshall debido en parte a que utilizaba un equipo de fácil manejo, portátil y que podía utilizarse rápidamente en obra. Se realizaron muchos tramos de prueba haciendo servir un tráfico simulado para determinar el comportamiento de las mezclas variando su composición y para establecer la energía de compactación necesaria al fabricar las probetas con densidad similar a la obtenida en obra. El propósito del método de dosificación Marshall es determinar el contenido óptimo de betún para una combinación específica de áridos. Se trata de un ensayo mecánico que consiste en romper probetas cilíndricas de 101,6 mm de diámetro por 63,5 mm de altura preparadas como se describe en el anexo 1 y compactadas mediante un martillo de peso y altura de caída normalizados. Posteriormente se calientan a una temperatura de 60ºC y se rompen en la prensa Marshall mediante la aplicación de una carga vertical a través de una mordaza perimetral y una velocidad de deformación constante de 50,8 mm/min para determinar su estabilidad y deformación. Este método establece densidades y contenidos óptimos de huecos que se han de cumplir durante la construcción del pavimento. Es importante saber que este ensayo es uno de los más conocidos y utilizados tanto para la dosificación de mezclas bituminosas como para su control en planta mediante la verificación de los parámetros de diseño de las muestras tomadas. En España este ensayo se utiliza en la formulación de mezclas bituminosas densas, semi densas y gruesas. No se aplica en mezclas abiertas pues resulta insensible para detectar el efecto que el ligante tiene sobre el comportamiento de la mezcla. Tampoco es adecuado para la caracterización de mezclas de elevado ángulo de rozamiento interno y mástico poco consistente.

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II. ENSAYOS PREVIOS GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS NTP

400.012

I.- OBJETIVOS -

Determinar la granulometría de los agregados fino y grueso clasificándolos de acuerdo a su tamaño en los diversos tamices.

II.- EQUIPOS Y MATERIALES -

Balanza de precisión. Tamices NTP 350.001 Agregado fino y agregado grueso Horno Bandejas Brocha

III.- MARCO TEORICO AGREGADO GRUESO: Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75 mm (N°4) proveniente del desintegración natural o mecánica de las rocas y que cumplen con los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.037.el agregado grueso puede ser grava, piedra chancada, etc.

En suelos gruesos, el comportamiento mecánico e hidráulico esta principalmente definido por la capacidad de los granos y su orientación, características que destruye, por la misma manera de realizarse, la prueba de granulometría de modo que en sus resultados finales se ha tenido que perder toda huella de aquellas propiedades tan decisivas. AGREGADO FINO: Se considera como agregados finos a la arena o piedra natural finamente triturada, de dimensiones reducidas y que pasan el tamiz 9.5 mm (3/8”)y que cumple con los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.037.

Las arenas provienen 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 en tal grado de su

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estructuración e historia geológica, que el conocimiento de su granulometría, resulta totalmente inútil.

Sin embargo, el ingeniero interesado en suelos debe estar suficientemente familiarizado con los criterios técnicos basados en la distribución granulométrica y con los métodos más importantes para su determinación IV.- PREPARACION DE LA MUESTRA -

Cuarteo de los agregados tanto para el agregado fino como para el agregado grueso Para la granulometría del agregado fino debemos pesar como mínimo 500 gr.

V.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO -

Una vez realizado el cuarteo se revisa los tamices, si hay alguna partícula de agregado mejor dicho limpiar las mallas y luego ordenarlas de manera descendente.

-

Ingresar el agregado a una altura no mayor de 5 cm, si echamos a mas altura se pierde el fino en polvo debemos tener cuidado.

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-

Después, la muestra anterior se hizo pasar por una serie de tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado.

-

Luego tapamos el tamiz, y empezamos a mover en forma horizontal, y vertical.

-

Después lo retenido se va pesando.

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION DE AGREGADO FINO Y AGREGADO GRUESO NTP 400.022 ASTM C-127, C-128 I.- OBJETIVO -

Determinar el peso específico y la absorción de los agregados fino y agregado grueso a partir del humedecimiento de los agregados en un tiempo determinado.

II.- MARCO TEORICO CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS Los agregados se clasifican: a).-Por su procedencia en: Agregados Naturales y Agregados Artificiales. b).-Por su Gradación o Tamaño en: Agregado Grueso (piedra) y Agregado Fino (arena).

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c).-Por su densidad se clasifican en - Agregados Normales: Cuya gravedad específica es de 2.5 a 2.75. - Agregados Livianos o Ligeros: Cuya gravedad específica es menor a 2.5. - Agregados Pesados: Cuya gravedad específica es determinable.

1.- Peso específico Es un indicador de la calidad del agregado, correspondiendo los valores altos, a los agregados de buena calidad, mientras que los pesos específicos bajos corresponden a agregados porosos y débiles. Como generalmente las partículas de agregado tienen poros tanto saturables como no saturables, dependiendo de su permeabilidad interna pueden estar vacíos, parcialmente saturados o totalmente llenos de agua se genera una serie de estados de humedad a los que corresponde idéntico número de tipos de peso específico. a) Peso específico aparente.- Que se define como la relación entre el peso aparente y el volumen aparente de un sólido, este valor es el más alto obtenido para la muestra de sólidos en estudio b) Peso específico masivo, o Bulk.- Que se define como la relación entre el peso aparente y el volumen masivo c) Peso específico saturado superficialmente seco.- Que se define como la relación entre el peso masivo y el volumen masivo Su Importancia En relación con la importancia del peso específico del agregado, es conveniente considerar lo siguiente:

-

El valor del peso específico puede ser utilizado como una medida indirecta de la solidez o estabilidad de un agregado, siendo generalmente aceptado que éstos disminuyen conforme es menor el valor del peso específico.

-

Los pesos específicos bajos generalmente indican un material poroso, absorbente y débil. Los altos generalmente indican buena calidad pero ello, en ambos casos, siempre no es seguro salvo que se confirme por otros medios.

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En general, el peso específico del agregado, salvo determinados tipos de agregados livianos o muy densos, está de límites comparativamente estrechos, no siendo el valor crítico para usos normales del concreto.

2.- Absorción Capacidad de absorción del agregado, se determina por el incremento de peso de una muestra secada al horno, luego sumergida 24 horas en agua y secado superficial. Es la capacidad de los agregados para llenar con agua los poros internos. El fenómeno se produce por capilaridad, no llegándose a llenar absolutamente los poros pues siempre que da aire atrapado. Esta característica es muy importante pues se refleja en el diseño de mezcla de concreto, pues la absorción reduce el agua de mezcla, con influencia en las propiedades resistentes y en la trabajabilidad, por lo que es necesaria hacer las correcciones necesarias.

III.- MATERIALES Y EQUIPOS -

Fiola o matraz Balanza Cono truncado y pizon Embudo Pipeta Horno Bandejas Agregado fino Agregado grueso

IV.- PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO Una vez identificando la muestra se prosigue con el procedimiento que se menciona a continuación: 



Se procede a cuartear la muestra 4 veces, con la finalidad

de

homogenizarla. Luego se procede a lavar las

respectivas

muestras (agregado fino y

agregado grueso) hasta que el agua que quede sea totalmente cristalina y lo más limpia posible.

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Luego procedemos a secar una pequeña muestra de este agregado saturado y luego procedemos a pesarlo (agregado grueso). Después procedemos a instalar la balanza, graduándola respectivamente, luego en la parte inferior de esta se instala la canastilla.



Primeramente procedemos a pesar la canastilla, seguidamente la colocamos en la parte inferior de la balanza una vez graduada introducimos en su interior



el agregado grueso seco, y pesamos. Procedemos a secar la muestra de agregado grueso poniéndola en una bandeja y secándola hasta que cambie de color o pierda brillo, en este estado se considera que el material está saturado superficialmente seca y se pesa



Luego esta muestra la secamos en el horno, acelerando el tiempo durante 24 horas, y luego se procede a pesar la muestra.

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 

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Para el agregado fino, sacamos una pequeña muestra la cual debe dejarse secar al aire libre, Seguidamente, tomamos esta muestra y, en un cono pequeño empezamos a compactar en tres capas propinándole 25 golpes en total, luego procedemos a quitar el cono, y si forma un pequeño morrito está bien, de lo contrario tiene que volverse a realizar el mismo procedimiento. En el estado cuando el agregado fino toma la forma del cono, consideramos que el agregado se

  

encuentra en estado saturado superficialmente seco, y luego se pesa Luego una porción se hecha a la fiola y se agrega un poco de agua para sacar el aire que contiene. Después de este procedimiento secamos la muestra en la cocina eléctrica hasta que se seque superficialmente. Luego dejamos secar la muestra en el horno y después de 24 horas sacamos la muestra, pesamos y anotamos su peso (peso de la muestra seca).

III. MEMORIA DE CÁLCULO ENSAYOS PREVIOS Granulometría Grava MUESTRA I Winicial 4147 AGREGADO GRUESO TAMIZ 2''

gr

Abertura(mm) Wretenido(g) Wcorregido(gr) %Retenido 50.8 0.00 0.00 0.00

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%Pas acum 100

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1 1/2'' 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' Nº 4 Nº 8 Fondo Total

38.1 25.4 19 12.7 9.51 4.76 2.36

MUESTRA II Winicial 5955 AGREGADO GRUESO TAMIZ 2'' 1 1/2'' 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' Nº 4 Nº 8 Fondo Total

Abertura(mm) 50.8 38.1 25.4 19 12.7 9.51 4.76 2.36

0.00 0.00 739.00 2460.00 617.00 307.00 10.00 10.00 4143

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0.00 0.00 739.71 2462.38 617.60 307.30 10.01 10.01 4147.00

0.00 0.00 17.84 59.38 14.89 7.41 0.24 0.24

100.00 100.00 82.16 22.79 7.89 0.48 0.24 0.00

Wretenido(g) 0 0 0 1263 3486 735 445 14 7 5950

Wcorregido(gr) 0.00 0.00 0.00 1264.06 3488.93 735.62 445.37 14.01 7.01 5955.00

%Retenido 0.00 0.00 0.00 21.23 58.59 12.35 7.48 0.24 0.12

%Pas acum 100 100.00 100.00 78.77 20.18 7.83 0.35 0.12 0.00

Wretenido(g) 0.00 0.00 0.00 1001.89 2975.65 676.61 376.34 12.01 8.51 5051

%Retenido 0.00 0.00 0.00 19.84 58.91 13.40 7.45 0.24 0.17 100.00

%Pas acum 100 100.00 100.00 80.16 21.25 7.86 0.41 0.17 0.00

gr

PROMEDIO AGREGADO GRUESO TAMIZ 2'' 1 1/2'' 1'' 3/4'' 1/2'' 3/8'' Nº 4 Nº 8 Fondo Total

Abertura(mm) 50.8 38.1 25.4 19 12.7 9.51 4.76 2.36

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Agregado fino MUESTRA I Winicial AGREGADO FINO Nº Malla 3/8'' Nº 4 Nº 8 Nº10 Nº 16 Nº20 Nº 30 Nº 50 Nº60 Nº80 Nº 100 Nº 200 Fondo Total

895

Abertura(mm) 9.51 4.76 2.38 2 1.19 0.85 0.595 0.297 0.25 0.2 0.149 0.074

gr

Wretenido(g) 12 102 34 102 69 74 182 51 81 70 71 45 893

MUESTRA II Winicial 969 gr AGREGADO FINO Nº Malla Abertura(mm) Wretenido(g) 3/8'' 9.51 Nº 4 4.76 9 Nº 8 2.38 90 Nº10 2 32 Nº 16 1.19 106 Nº20 0.85 72 Nº 30 0.595 77 Nº 50 0.297 198 Nº60 0.25 68 Nº80 0.2 109 Nº 100 0.149 62 Nº 200 0.074 98 Fondo 48 Total 969

ENSAYO DE MARSHALL

Wcorregido(gr) 0.00 12.03 102.23 34.08 102.23 69.15 74.17 182.41 51.11 81.18 70.16 71.16 45.10 895.00000

Wcorregido(gr) 0.00 9.00 90.00 32.00 106.00 72.00 77.00 198.00 68.00 109.00 62.00 98.00 48.00 969.00

11

%Retenid o 0.00 1.34 11.42 3.81 11.42 7.73 8.29 20.38 5.71 9.07 7.84 7.95 5.04 100.00

%Retenido 0.00 0.93 9.29 3.30 10.94 7.43 7.95 20.43 7.02 11.25 6.40 10.11 4.95 100.00

%Pas acum 100.00 98.66 87.23 83.43 72.00 64.28 55.99 35.61 29.90 20.83 12.99 5.04 0.00

%Pas acum 100.00 99.07 89.78 86.48 75.54 68.11 60.17 39.73 32.71 21.47 15.07 4.95 0.00

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PROMEDIO AGREGADO FINO Nº Malla 3/8'' Nº 4 Nº 8 Nº10 Nº 16 Nº20 Nº 30 Nº 50 Nº60 Nº80 Nº 100 Nº 200 Fondo Total

W Abertura(mm) retenido(gr) 9.51 0.00 4.76 10.51 2.38 96.11 2 33.04 1.19 104.11 0.85 70.58 0.595 75.58 0.297 190.20 0.25 59.56 0.2 95.09 0.149 66.08 0.074 84.58 46.55 932

%Retenido 0.00 1.13 10.31 3.54 11.17 7.57 8.11 20.41 6.39 10.20 7.09 9.08 4.99 100.00

%Pas acum 100.00 98.87 88.56 85.01 73.84 66.27 58.16 37.75 31.36 21.16 14.07 4.99 0.00

COMBINACION GRAVA Y AGREGADO FINO Combinacion 0.48 0.52 TAMIZ Abertura(mm) Combinacion 2'' 50.8 100 1 1/2'' 38.1 100 1'' 25.4 100 3/4'' 19 90.48 1/2'' 12.7 62.20 3/8'' 9.51 55.77 Nº 4 4.76 51.61 Nº 8 2.36 46.13 Nº10 2 44.21 Nº 16 1.19 38.40 Nº20 0.85 34.46 Nº 30 0.595 30.24 Nº 50 0.297 19.63 Nº60 0.25 16.31 Nº80 0.2 11.00 Nº 100 0.149 7.32 Nº 200 0.074 2.60 Fondo

ENSAYO DE MARSHALL

MAC-1 LI ----100 80 67 60 43 --29 ------8 ------4

Tipo IVC LS ----100 100 85 77 54 --45 ------17 ------8

12

LI ----100 80 --60 40 35 ------18 13 ----7 0

LS ----100 100 --80 65 50 ------29 23 ----15 8

AGR. GRUESO AGR. FINO 48.00% 52.00%

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120

CURVA GRANULOMETRICA MAC-1

100

80 CURVA GRANULOMETRICA 60

LIM. INF LIM. SUP

40

20

0 100

10

120

1

0.1

0.01

CURVA GRANULOMETRICA TIPO IVC

100

80 CURVA GRANULOMETRICA 60

LIM. INF(IVC) LIM. SUP(IVC)

40

20

0 100

ENSAYO DE MARSHALL

10

1

13

0.1

0.01

Por: Herbert Daniel Flores Y.

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COMBINACION CON GRAVA, AGREGADO FINO, Y FILLER AG. FINO

AG. GRUESO

FILLER

AG. FINO

AG. GRUESO

FILLER

W RET (g)

W RET (g)

W RET (g)

% RET

% RET

% RET

AG. FINO

AG. GRUESO

filler

TAMIZ

ABERTURA

1 1/2"

38.1

0.000

0.000

0.000

100.000

100.000

100.000

1"

25.4

0

0.000

0.000

0.000

100.000

100.000

100.000

3/4"

19.05

1001.89

0.000

19.835

0.000

100.000

80.165

100.000

1/2"

12.7

2975.65

0.000

58.912

0.000

100.000

21.252

100.000

3/8"

9.53

0

0.000

13.395

0.000

100.000

7.857

100.000

Nº 4

4.75

10.51

676.61 376.34

1.128

7.451

0.000

98.872

0.406

100.000

Nº 8

2.38

96.11

12.01

10.313

0.238

0.000

88.559

0.168

100.000

Nº 10

2

33.04

8.51

3.545

0.168

Nº 16

1.19

10...