Prof Johannes Briceo Mtodos para el diseo de
Prof. Johannes Briceño
Métodos para el diseño de mezclas: v. Método Mashall. v. Método Hubbard- Field. v. Método Hveen. v. Método Super Pave v. Otros. 1) Estudiar los materiales: 1. 1) Agregados: Piedra, arrocillo, arena y filler. Estudios: Peso especifico, granulometría, desgaste de los ángeles, equivalente de arena, caras fracturadas, partículas planas y alargadas.
1. 2) Cemento asfaltico: Estudios: Peso especifico, penetración, solubilidad, ductilidad, punto de inflamación, viscosidad. Método de diseño a utilizar: Método Marshall.
Método Marshall (original), Bruce Marshall, método de tanteos (ensayo y error). Pasos: • • Estudio de Cemento Asfaltico (CA). Estudio de los agregados. Diseño de las mezclas de agregados. Elaboración de briquetas. Relación Peso-Volumen. Ensayos de las briquetas. Gráficos de los resultados. Determinación del contenido optimo de asfalto.
Ø Elaboración de las Briquetas: a) Materiales: Agregado grueso Peso Especifico: Agregado Fino 1) Bruto ( bulk), ensayo Agregado Filler valor mas bajo. 2) Efectivo, calculado, valor medio. 3) Aparente, ensayo, valor mayor.
Cemento asfaltico: Gb=1. 020 ---- 1. 030 P 1, P 2, P 3 Proporciones de agregados en la mezcla. Ejemplo: 100% Peso mezcla 5% CA (en peso) y 95% Agregado (en peso) 50% Grueso=0. 95*50 30% Fino= 0. 95*30 20% Filler= 0. 95*20 %CA = 5% 100%
Briquetas 15 briquetas, 3 briquetas para cada porcentaje de CA. 3 briquetas para %CA=4. 0 3 briquetas para %CA=4. 5 3 briquetas para %CA=5. 0 3 briquetas para %CA=5. 5 3 briquetas para %CA=6. 0 Briqueta de: h=2 ½ plg. �� = 4 plg. Peso: 1200 g.
b) Compactación de Briquetas Se compactan a una temperatura de ± 120°C. La compactación se hace en una sola capa, en el martillo Marshall. Energía de Compactación # Capas # Golpes 1 75 50 golpes/cara para Trafico pesado y bajo medio Peso Altura de Martillo Caída 10 lbs 18 plg
Mezclado Temp. ± 165°C Compactado Temp. ± 120 °C
c) Briqueta Compactada: c. 1) Peso Briqueta. c. 2) Medir Volumen. c. 2. 1 Geométricamente. c. 2. 2 Peso de la briqueta balanza hidrostática.
c. 2. 3 Superficie seca saturada, comparar peso en el aire y peso sumergido, esta forma es mas recomendable. Peso al aire c. 2. 4 Briqueta cubierta de parafina. Densidad bruta o bulk de mezcla= Peso briqueta al aire/ Volumen
d) Relación Peso - Volumen Asf. Efectivo, Adherencia Vol. Efectivo Máximo teórico Vol bruto (bulk) Aire Asfalto Agregado Asf. absorbido, Cohesión
Peso especifico de los agregados: • • • Peso especifico bruto (bulk) (laboratorio) (Gsb). Peso especifico efectivo (calculado) (Gse). Peso especifico aparente (laboratorio). Gse>Gsb a) Peso especifico bruto (bulk) del agregado(Gsb). P 1, P 2, Pn= % de peso de cada agregado en la mezcla. G 1, G 2, Gn= Peso especifico bulk del agregado
Pmm=% en peso de la mezcla suelta = 100% Pb=% peso del cemento asfaltico = 4, 4. 5, 5, 5. 5, 6 Gb= Peso especifico del CA. Gmm= Peso especifico máximo de la mezcla, Método RICE
Densidad teórica máxima de la mezcla ( efectiva sin vacíos). Método RICE, para diferentes contenidos de CA. El ensayo lleva mucho tiempo (1/2 dia), consiste en tomar la muestra suelta, pesarla y medir su volumen sin compactar.
Ps=% de agregado en la mezcla. Pb= % de CA en la mezcla. Gse= Gravedad especifica efectiva del agregado. Gb=Peso especifico del CA. Ejemplo: Pb=4% Nota: El ensayo se hace para un % de CA y para los demás el Gmm de halla con formulas.
• En General: PE aparente>PE efectivo>PE bulk
Contenido de asfalto efectivo en la mezcla (Pbe): Recubre las partículas y da adherencia. Pbe=% asfalto efectivo. Pb=% peso del cemento asfaltico = 4, 4. 5, 5, 5. 5, 6 Pba=% Asfalto absorbido. Ps=% en peso de agregado en la mezcla
- Contenido de asfalto absorbido (Pba): Ejemplo:
Vacíos • • Vacíos Totales (Va) Espacios ocupados por aire. • Vacíos llenados con asfalto (Vll) Espacio ocupado por asfalto efectivo. Vacíos en el agregado mineral (VAM) Del total lo no ocupado por agregado. Gmm= Densidad teórica máxima (RICE) Gmb=Peso especifico bruto de la mezcla compactada (Briqueta) Gmb=W/Vol Gsb= Peso especifico bruto del agregado total.
Ensayo de las Briquetas Las briquetas ya compactadas se someten a calor y humedad para simular condiciones ambientales extremas, se sacan del baño maría (60 °C por 30 min), luego se llevan a la prensa Marshall.
Se mide deformación en sentido vertical, aunque se produce en todos los sentidos. A esa deformación se le llama flujo (deformación permanente). Estabilidad Resistencia ≥ 2200 lbs Flujo Deformación (8 ---14 (1/100) pulg) Según el tamaño de la briqueta, la estabilidad tiene una corrección: Estabilidad Medida*FC=Estabilidad corregida. Especificaciones de las propiedades índices de la mezcla:
Gráficos y Resultados Va vs %CA VAM vs %CA VLL vs %CA PU vs %C Estabilidad vs %CA Flujo vs %CA
Determinación del contenido optimo de asfalto • Método del Instituto del asfalto % CAoptimo= (%CA 1+%CA 2+%CA 3+%CA 4)/4 Con %CAoptimo Flujo vs %CA Se chequea que cumpla con la Normativa ( 8 ----14 (1/100 plg))
Con %CAoptimo VAM vs %CA Debe cumplir con las especificaciones, depende del tipo de mezcla, según el tamaño nominal de los agregados (Tabla) VAM=?
Nota: Si no cumple el flujo y VAM, entonces se tantea con valores de flujo y VAM dentro de las especificaciones de la norma y se toma un nuevo %CAoptimo, luego se chequea con ese nuevo %CAoptimo Estabilidad, Va, Vll. El %CAoptimo tiene una tolerancia en planta de ± 0. 3% %CAplanta= %CAoptimo ± 0. 3% Nota: La densidad de campo de mezcla asfáltica debe ser ≥ 97% de la densidad de diseño (no es de la densidad de la grafica sino de una briqueta testigo). La densidad de campo se puede determinar con densímetro nuclear o núcleos testigos (Core Drill)
• Método de la Asociación Nacional de Pavimentos Asfalticos (NAPA) a) Con Va promedio 3%----5% Va=4% b) Para Va=4% determinar en la curva Va vs %CA el %CA. c) Con el %CA determinado en el paso (b) hallar: Estabilidad, Flujo, VAM, Vll. d) Comparar con las especificaciones: Estabilidad, Flujo, VAM, Vll. e) Si cumple con todas Ese es el %CA preliminar de diseño. Si no cumple con alguna hay que rediseñar la mezcla.
Tabla de especificaciones para VAM % VAM Tamaño Nominal Máximo (mm) Va=3% Va=4% Va=5% 25 11 12 13 19 12 13 14 12. 5 13 14 15 9. 5 14 15 16 Ejercicio: A partir de la siguiente tabla contentiva de los ensayos realizados a las briquetas de mezcla asfáltica, determinar el contenido de cemento asfaltico optimo por los dos métodos.
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