i
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO DE TITULACION
PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE
INGENIERO CIVIL
NUCLEO ESTRUCTURANTE: VIAS
TEMA
“DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL
METODO MARSHALL Y ANALISIS COMPARATIVO DE LAS
PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS CON CEMENTO ASFALTICO
NACIONAL (ECUADOR) E IMPORTADO (PERU)”
AUTOR
JUAN CARLOS PÉREZ CAMPOVERDE
TUTOR
ING. VICENTE DE PAÚL LEÓN TOLEDO MSC.
2015 – 2016
GUAYAQUIL – ECUADOR
ii
AGRADECIMIENTO
Este trabajo investigativo es el producto del esfuerzo el cual me ha permitido trazar metas
y objetivos en mi camino de mi vida profesional, al que se lo debo a la Universidad Estatal de
Guayaquil a los docentes que con sus experiencias y conocimiento supieron dirigirme en el buen
camino en mi carrera profesional, y este trabajo de mi Titulación es el agradecimiento Especial al
Ing. MSc. Vicente León por brindarme su apoyo incondicional y yo considerarlo un amigo.
iii
DEDICATORIA
Este trabajo primeramente está dedicado a Dios Padre Nuestro por iluminarme en todo
momento, a mis Padres que en mi juventud y madures de mi vida supieron enseñarme los valores
de la vida, a mis Profesores que me inculcaron las enseñanzas necesarias para formarme como
profesional y a mi familia que compartirán mis triunfos como profesional.
iv
TRIBUNAL DE GRADUACIÓN
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, MS.c. Ing. Vicente De Paúl León Toledo MSc.
DECANO TUTOR
Ing. Gustavo Ramírez Aguirre MS.c. Ing. Julio Vargas
VOCAL VOCAL
v
DECLARACION EXPRESA
ART.- XI del reglamento interno de graduación de la Facultad de Ciencias
Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
“La Responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuesta en este Trabajo de
Titulación, corresponden exclusivamente al autor”
JUAN CARLOS PÉREZ CAMPOVERDE
CI: 0919706846
vi
INTRODUCCION
Las mezclas de asfalto por lo general están constituidas por agregados y cemento asfaltico
las que se mezclan en caliente en una planta.
El cemento asfaltico a utilizarse en este estudio comparativo es el cemento asfaltico
peruano y el cemento asfaltico nacional ecuatoriano.
El cemento asfaltico tiene que cumplir generalmente con los parámetros de control que
están indicadas en la tabla 810.2.1 (mop-001-F-2002).
En este estudio de diseño y comparativo, deberán cumplir con los requisitos de acuerdo a
los ensayos del método Marshall. Las que serán pruebas de laboratorio tanto a los agregados
componentes de la mezcla y a los cementos asfalticos.
Las mezclas asfálticas tienen que cumplir generalmente con los parámetros y requisitos
(MOP – 001 – F – 2002).
vii
INDICE GENERAL
AGRADECIMIENTO ________________________________________________________ ii
DEDICATORIA _____________________________________________________________ iii
TRIBUNAL DE GRADUACION _______________________________________________ iv
DECLARACION EXPRESA ___________________________________________________ v
INTRODUCCION ___________________________________________________________ vi
CAPITULO I
1 PROPUESTA DE LA INVESTIGACION ______________________________________ 1
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. _____________________________________ 1
1.2 DELIMITACION DEL TEMA. _____________________________________________ 1
1.3 OBJETIVO GENERAL ____________________________________________________ 1
1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS _______________________________________________ 1
1.5 MARCO CONTEXTUAL __________________________________________________ 2
1.5.1 ¿QUE ES EL ASFALTO? _________________________________________________ 2
1.5.2 ¿QUE ES EL AC-20?_____________________________________________________ 2
1.5.3 ¿QUE SON LOS AGREGADOS PETREOS? ________________________________ 3
1.5.4 ¿QUE ES MARSHALL? __________________________________________________ 3
1.5.5 ¿QUE ES ESTABILIDAD Y FLUJO? ______________________________________ 4
viii
CAPITULO II
2. MARCO TEORICO ______________________________________________________ 5
2.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE LOS
CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA ASTM. __ 5
a.- DUCTILIDAD METODO AASHTO T 51 ASTM D 113 _________________________ 6
b.- PENETRACION METODO AASHTO T 49 ASTM D 5 _________________________ 7
c.- PUNTO DE INFLAMACION METODO AASHTO T 48 ASTM D 92 ______________ 7
d.- PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36 ____________________ 7
e.- PESO ESPECIFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94_______________________ 8
2.2 REALIZACION DE LAS DIFERENTES PRUEBAS DE LABORATORIOS A LOS
AGREGADOS, MEDIANTE Y BAJO LAS NORMAS AASHTO Ó ASTM PARA PODER
ANALIZARLAS. ____________________________________________________________ 8
a.- GRANULOMETRIA METODO AASHTO T 27 ASTM C 136 ____________________ 9
b.- PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO DE
MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128 ______________________________ 11
2.3 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO
MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO. __ 11
METODO MARSHALL AASHTO T 245 o ASTM D1559. _______________________ 11
ix
CAPITULO III
3 METODOLOGIA Y DESARROLLO ________________________________________ 14
3.1.- METODOLOGIA _______________________________________________________ 14
3.2 DESARROLLO__________________________________________________________ 14
3.2.1. PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES
FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS. ____________________ 14
3.2.1.1 ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113___________________ 14
a.- PROCEDIMIENTO. ______________________________________________________ 14
b.- EQUIPO. _______________________________________________________________ 15
c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 16
3.2.1.2 ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5 _____________________ 17
a.- PROCEDIMIENTO. ______________________________________________________ 17
b.- EQUIPO. _______________________________________________________________ 18
c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 18
3.2.1.3 ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92 __________ 20
a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 20
b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 20
c.- DETALLE FOTOGRAFICO _______________________________________________ 21
3.2.1.4 ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36 _______ 21
a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 21
b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 22
c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 22
x
3.2.1.5 PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94 __________________ 24
a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 24
b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 25
c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 26
3.3 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE LOS
AGREGADOS. _____________________________________________________________ 28
3.3.1 ENSAYO GRANULOMETRIA AASHTO T 27 ASTM C 136 __________________ 28
a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 28
b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 30
c.- DETALLE FOTOGRAFICO. ______________________________________________ 30
3.3.2 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO
DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128 ___________________________ 31
a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 31
AGREGADO GRUESO ____________________________________________________ 31
AGREGADO FINO ________________________________________________________ 32
b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 33
c.- DETALLE FOTOGRAFICO _______________________________________________ 34
AGREGADO GRUESO ____________________________________________________ 34
AGREGADO FINO ________________________________________________________ 35
3.4 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO
MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO. __ 36
a.- PROCEDIMIENTO ______________________________________________________ 36
xi
b.- EQUIPO ________________________________________________________________ 39
c.- DETALLE FOTOGRAFICO _______________________________________________ 40
CAPITULO IV
4. ANALISIS DE RESULTADO ______________________________________________ 45
4.1 RESULTADO DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LAS
PROPIEDADES FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS. _____ 45
a.- ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113 ______________________ 45
ALCANCE. _______________________________________________________________ 45
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 45
b.- ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5 _________________________ 46
ALCANCE. _______________________________________________________________ 46
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 46
c.- ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92 ______________ 47
ALCANCE _______________________________________________________________ 47
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 47
d.- ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36 __________ 47
ALCANCE. _______________________________________________________________ 47
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 48
e.- ENSAYO PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94 _____________ 48
ALCANCE. _______________________________________________________________ 48
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 48
xii
4.2 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE LOS
AGREGADOS. _____________________________________________________________ 49
4.2.1 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION Y HUMEDAD EN LOS AGREGADOS
DEL DISEÑO DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C128 __________________________ 49
ALCANCE. _______________________________________________________________ 49
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 50
i. AGREGADO GRUESO ________________________________________________ 50
ii. AGREGADO FINO ___________________________________________________ 50
4.3 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA EL DISEÑO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO MARSHALL,
MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO. ______________ 51
ALCANCE. _______________________________________________________________ 51
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS __________________________________________ 57
PESO ESPECÍFICO DEL ASFALTO ABSORBIDO ___________________________ 57
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES ________________________________________________________ 79
5.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE LOS
CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA ASTM. _ 79
DUCTILIDAD AASHTO T 51 Ó ASTM D 113 _________________________________ 79
PENETRACION AASHTO T 49 Ó ASTM D 5 _________________________________ 79
xiii
PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 Ó ASTM D 92______________________ 79
PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 Ó ASTM D 36 __________________ 80
PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94 _______________________ 80
DEDUCCION GENERAL __________________________________________________ 80
5.2 EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECÁNICO Y OBTENCION
DE LOS PARÁMETROS DE ASPHALT INSTITUTE O MTOP. ___________________ 81
METODO MARSHALL ASTM D 1559 Ó AASHTO T 225 ______________________ 81
DENSIDAD _______________________________________________________________ 82
ESTABILIDAD ___________________________________________________________ 82
FLUJO _________________________________________________________________ 82
VACIOS (Va) _____________________________________________________________ 83
V.M.A _________________________________________________________________ 83
DEDUCCION GENERAL __________________________________________________ 84
RECOMENDACION ______________________________________________________ 84
BIBLIOGRAFIA
1
CAPITULO I
1. PROPUESTA DE LA INVESTIGACION
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Debido que en la ciudad de Guayaquil se hace excesivos cambios de renovación de las
carpetas Asfálticas de las calles de la ciudad por una mala calidad de asfalto, este estudio se
enfocara en diseñar una mezcla asfáltica en caliente que cumpla con las normativas requeridas
del instituto de asfalto.
1.2 DELIMITACION DEL TEMA.
La delimitación del análisis comparativo se realizará en base a los materiales como:
agregados y cemento asfaltico; que serán recopilados en la ciudad de Guayaquil, y las que serán
llevadas a un laboratorio (laboratorio Ruffili) para su análisis y estudio.
1.3 OBJETIVO GENERAL
Analizar y comparar los parámetros obtenidos en los diseños de mezclas asfálticas con
cemento asfalticos nacional e importado mediante el método Marshall, a objeto de evaluar su
comportamiento en las carpetas asfálticas usadas en las vías.
1.4 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Los objetivos específicos del estudio comparativo son:
1. Determinar los parámetros físicos mecánicos de los cementos asfalticos tal que
cumplan con la normativa ASTM.
2
2. Realizar las diferentes pruebas de laboratorios a los agregados, mediante y bajo
las normas AASHTO ó ASTM para poder analizarlas.
3. Diseñar mezclas asfálticas en caliente utilizando el método Marshall, para obtener
briquetas elaboradas en el laboratorio.
4. Realizar las pruebas en las briquetas a objeto de contrastarla y evaluar el
comportamiento físico mecánico, para obtener los parámetros de asphalt instute o
MTOP.
5. Comparar los resultados obtenidos utilizando cemento asfaltico Peruano y
Ecuatoriano.
1.5 MARCO CONTEXTUAL
1.5.1 ¿QUE ES EL ASFALTO?
El asfalto, también denominado betún, es un material viscoso, pegajoso y de color negro
(de origen). Se utiliza mezclado con arena o gravilla para pavimentar caminos y como
revestimiento impermeabilizante de muros y tejados.
1.5.2 ¿QUE ES EL AC-20?
Es un material que se obtiene en procesos de refinación de petróleo, que tiene un
comportamiento visco elástico y de excelentes cualidades cementantes, ligantes con materiales
pétreos. De acuerdo al Asphalt Institute la sigla AC-20 es una asignación del cemento asfaltico
que se le da de acuerdo a su penetración (milésimas de milímetro), explicada en el cuadro
siguiente.
3
ASFALTO PARA PAVIMENTO
PENETRACION
1/10MM
DESIGNACION
40 – 50 AC - 40
60 – 70 AC - 20
85 – 100 AC - 10
120 – 150 AC - 5
200 – 300 AC – 2,5
Por lo general y para este estudio utilizaremos el AC-20 que es de penetración 60-70.
El Cemento asfáltico AC-20 se utiliza en la elaboración de carpetas de mezcla en caliente,
así como para elaborar emulsiones asfálticas utilizadas en carpetas y morteros de mezcla en frío
y carpetas por el sistema de riegos.
1.5.3 ¿QUE SON LOS AGREGADOS PETREOS?
(Smith M. R. and L. Collins, 1994). Define como agregados pétreos a todos los materiales
duros y 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.
Los agregados que serán utilizados en este estudio comparativo se los recopiló de la
cantera de Licosa, que queda ubicado en la vía a Daule.
1.5.4 ¿QUE ES MARSHALL?
Marshall es un método que nos permite determinar el porcentaje óptimo de cemento
asfaltico de la mezcla asfáltica, que mezclado con agregados que cumplan con las
especificaciones determinados, tales como la Estabilidad; Flujo; Densidad Bulk; y Porcentajes de
4
vacíos. Marshall es un método dirigido al diseño de mezclas asfálticas para determinar el análisis
estabilidad/flujo (fluencia) y densidad/vacíos.
El método Marshall fue formulado por Bruce G. Marshall del Departamento de Caminos
del estado de Mississippi, mediante intensas investigaciones el cuerpo de ingenieros de lo
Estados Unidos estableció el siguiente criterio:
Que para que haya equilibrio entre estabilidad y durabilidad los vacíos ocupados por aire
en una mezcla asfáltica estarían entre el 3 y 5%.
1.5.5 ¿QUE ES ESTABILIDAD Y FLUJO?
La estabilidad de una mezcla asfáltica es la capacidad de resistir los desplazamientos y el
flujo son deformaciones que son producidas por las cargas vehiculares, lo que el pavimento o
calzada debe siempre mantener su forma y lisura, para esto debe tener la graduación de los
agregados recomendada en el diseño de la mezcla asfáltica.
5
CAPITULO II
2.0 MARCO TEORICO
2.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE
LOS CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA
ASTM.
Para determinar los parámetros físicos mecánicos de los cementos asfalticos tanto nacional
como importado, realizamos los siguientes ensayos de laboratorios:
a. DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113
b. PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5
c. PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92
d. PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36
e. PESO ESPECIFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 9
6
El cual se detalla en la Tabla 810-2.2 de MTOP F 001 2002, con los parámetros de las normas
más importantes
ENSAYOS 60 -70
BETUN ORIGINAL MÍNIMO MÁXIMO
Penetración (25ºC,100gr,5 s), mm/10 60 70
Punto de ablandamiento A y B, ºc 48 57
Ductilidad (25ºC, 5 cm/min), % 100 -
Punto de inflamación, Copa de
Cleveland, ºC 232 -
Densidad relativa, 25 ºC/25ºC 1 -
a.- DUCTILIDAD METODO AASHTO T 51 ASTM D 113
La ductilidad es una propiedad que tienen algunos elementos que pueden deformarse sin
romperse. También podemos decir que un material es dúctil cuando la relación entre el
alargamiento longitudinal producido por una tracción y la disminución transversal es muy
elevada.
Este ensayo consiste en colocar una muestra o patrón en un baño de ductilidad a 25 °C,
para después en medir el alargamiento elástico en porcentaje de la deformación con una
velocidad de alargamiento de 5cm/min ±5%, antes de la ruptura (>100cm).
Se considera como ductilidad del asfalto al esfuerzo de estiramiento bajo las condiciones
de velocidad y temperatura especificada. Entonces podemos decir que un asfalto con ductilidad
elevada son susceptibles a los cambios de temperatura.
7
b.- PENETRACION METODO AASHTO T 49 ASTM D 5
Este ensayo nos permite determinar o cuantificar el grado de consistencia del asfalto (AC-
20 en este estudio), podemos decir generalmente que asfaltos blandos tendrán mayor penetración
que los asfaltos rígidos. El ensayo de penetración clasifica a los asfaltos según su rigidez o
consistencia medidas en decimas de milímetros. A valores mayores de penetración este indicara
que el asfalto es de consistencia suave, a una temperatura 25°C.
c.- PUNTO DE INFLAMACION METODO AASHTO T 48 ASTM D 92
El punto de inflamación de un cemento asfáltico se podría decir, que es la temperatura más
baja para una combustión instantánea, producidas por las fracciones volátiles en el momento que
se separa del asfalto (AC-20 en este estudio) y se produce un destello en presencia de una llama
o fuego abierto.
El punto de inflamación tiene el propósito de reconocer la temperatura en el que asfalto
(AC-20 en este estudio) puede ser transportado y almacenado en tanques sin peligro de que se
inflame. Lo que esto representa la temperatura crítica durante el calentamiento y la manipulación
del mismo.
d.- PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36
Este ensayo es una prueba de consistencia del asfalto donde que nos dice cuando el asfalto
toma la temperatura necesaria y se ablanda esto puede ser en un rango de 48° a 57°C. El cual el
cemento asfaltico tanto nacional como importado alcanza su estado de fluidez.
Este método no es más una prueba de resistencia a la deformación del cemento asfaltico lo
que también podemos decir que es una prueba de viscosidad.
8
e.- PESO ESPECIFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94
El peso específico del asfalto (ac-20) o substancia bituminosa, siempre serán indicadas en
las especificaciones técnicas de cada obra de asfaltado, por lo general existe dos razones muy
importantes por lo que se debe conocer el peso específico del asfalto:
1) El asfalto se expande o propaga cuando se calienta y se contrae o recoge cuando este se
enfría, esto quiere decir que a una temperatura elevada su volumen será mayor,
2) El peso específico es fundamental en la determinación de porcentaje de vacíos en un
pavimento compactado.
Este método nos permitirá conocer la relación del asfalto (AC-20 en este estudio) entre
peso a volumen, la que varía con la temperatura, ya que regularmente el asfalto siempre va a
presentar una mayor densidad que la del agua. Lo que podemos decir que el peso específico del
cemento asfaltico es la relación del peso de un volumen dado del material a 25° y un volumen
igual al del material a una misma temperatura.
2.2 REALIZACION DE LAS DIFERENTES PRUEBAS DE LABORATORIOS A
LOS AGREGADOS, MEDIANTE Y BAJO LAS NORMAS AASHTO Ó ASTM PARA
PODER ANALIZARLAS.
Para determinar las propiedades de los agregados que cumplan con las normas hay que
realizar las siguientes pruebas de laboratorio:
a. GRANULOMETRIA AASHTO T 27 ASTM C 136
b. PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO DE
MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128
9
a.- GRANULOMETRIA METODO AASHTO T 27 ASTM C 136
La granulometría como ensayo tiene la decisión de componer el material pétreo que se
pretenda utilizar para la elaboración de la carpeta asfáltica, y determina si la graduación del
agregado cumple o no con las especificaciones.
El diseño que escogeremos es de 3/4 el cual se la determina de tipo C, que es el diseño más
utilizado en las plantas de la ciudad de Guayaquil, la que nos servirá para el análisis
comparativo.
10
A continuación citaremos la tabla granulométrica dada por el MTOP.
Tabla granulométrica.
3/8" (9,5MM) 1/4" (6,3MM) 3/4" (19,0MM) 1/2" (12,7MM) 3/8" (9,5MM) N°4 (4,75MM)
1" (25,4MM) 100 100
3/4" (19,0MM) 90 - 100 100
1/2" (12,7MM) 90 - 100 100
3/8" (9,5MM) 90 - 100 100 56 - 80 90 - 100 100
1/4" (6,3MM) 55 - 75 85 - 100
N°4 (4,75MM) 30 - 50 35 - 65 44 - 74 55 - 85 80 - 100
N°8 (2,36MM) 15 - 32 15 - 32 23 - 49 28 - 58 32 - 67 65 - 100
N°16 (1,18MM) 0 - 15 0 - 15 40 - 80
N°30 (0,6MM) 0 - 3 0 - 3 25 - 65
N°50 (0,30MM) 5 - 19 5 - 21 7 - 23 7 - 40
N°100 (0,15MM) 3 - 20
N°200 (0,075MM) 0 - 15 0 - 20 2 - 8 2 - 10 2 - 10 2 - 10
MEZCLADO EN SITIO MEZCLADO EN PLANTA
CLAIFICACION DE MATERIALES AGREGADOS CAPAS DE RODADURA - MOTP
GRANULOMETRIA - TAMAÑO MAXIMO DE LOS AGREGADOS
TAMIZ
11
b.- PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL DISEÑO DE
MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128
Este ensayo se refiere al porcentaje de asfalto que estos absorben cuando se mezclan en
caliente, este parámetro es función del tipo de agregado que se utiliza.
2.3 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL
MÉTODO MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL
LABORATORIO.
En este estudio o análisis comparativo de mezclas asfálticas solo nos enfocaremos en el
método Marshall.
METODO MARSHALL AASHTO T 245 o ASTM D1559.
Este método nos permite determinar el porcentaje óptimo de contenido de asfalto de la
mezcla. Marshall es un método dirigido al diseño de mezclas asfálticas para determinar el
análisis estabilidad/flujo (fluencia) y densidad/vacíos.
Este método nos garantiza las proporciones volumétricas para componer una mezcla
asfáltica que estén dentro de los rangos y especificaciones adecuadas para asegurar una mezcla
asfáltica durable. Pero para poder determinar la estabilidad de un cemento asfaltico y el
porcentaje óptimo debemos conocer la intensidad media diaria de vehículos pesados (IMDP), la
cual debe ser evaluada o proyectada previamente.
12
TRAFICO IMDP(intensidad media diaria de vehículos pesados)
LIVIANO MENOS DE 50
MEDIO 50 A 200
PESADO 200 A 1000
MUY PESADO MAS DE 1000
En la siguiente tabla determinamos los rangos y especificaciones del método Marshall de
acuerdo al tipo de tráfico una vía, calle o avenida. (N.E.V.I. TABLA 405.5.4)
CRITERIOS MARSHALLMin.
Max.Min. Max.
Min.
Max.Min. Max.
No. De Golpes/Cara 75 75 50 50
Estabilidad (libras) 2200 ---- 1800 ---- 1200 ---- 1000 2400
Flujo (pulgada/100) 8 14 8 14 8 16 8 16
% de vacíos en mezcla
- Capa de Rodadura 3 5 3 5 3 5 3 5
- Capa Intermedia 3 8 3 8 3 8 3 8
- Capa de Base 3 9 3 9 3 9 3 9
% Vacíos agregadosVER TABLA
405-5.5
VER TABLA
405-5.5
VER TABLA
405-5.5
VER TABLA 405-
5.5
Relación filler/betún 0.8 1.2 0.8 1.2
% Estabilidad retenida luego 7 días
en agua temperatura ambiente
- Capa de Rodadura 70 ---- 70 ---- -
TIPO DE TRAFICO Muy Pesado Pesado Medio Liviano
Intermedia o base 60 ---- 60 ----
13
Seleccionaremos tipo de tráfico pesado mostrada en la tabla proporcionada por el NEVI.
(N.E.V.I. TABLA 405- 5.05)
TIPO DE MEZCLA
V.A.M. (volumen de
vacíos del agregado
mineral) MINIMO (%)
A 16%
B 15%
C,D 14%
E 13%
En este estudio comparativo de las dos mezclas asfálticas el tipo de mezcla es C, de
acuerdo al diseño escogido.
Se determina el contenido de vacíos:
V.A.= contenido de vacios
V.A.M= vacios en el agregado mineral
V.F.A.= vacios llenos de asfalto
Ejemplo:
V.F.A= ((V.M.A –V.A)/ V.M.A)* 100
V.F.A=((12-3)/12)*100= 75
V.F.A= 75%
14
CAPITULO III
3 METODOLOGIA Y DESARROLLO
3.1 METODOLOGIA
La metodología del estudio comparativo y práctico, lo que nos lleva a realizar pruebas de
laboratorio en las briquetas de mezclas asfálticas tanto nacional como en el importado, para
poder determinar en la mezcla asfáltica el porcentaje óptimo de contenido de cemento asfaltico y
su graduación de agregados, y realizar los ensayos o pruebas de laboratorio en los cementos
asfalticos tanto nacional como en el importado para determinar las propiedades físicos
mecánicos, requeridas por las normas o métodos.
3.2 DESARROLLO
3.2.1. PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES
FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS.
A continuación describimos los procedimientos y los equipos que se utilizaron en los
ensayos, que determinaran las propiedades físicas mecánicas:
3.2.1.1 ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113
a.- PROCEDIMIENTO.
1. Se calienta el asfalto (Ac-20 en este estudio) encima de la estufa o cocina
aproximadamente en unos ± 135 °C, hasta fluidificar las muestras de cemento
asfaltico.
2. Ensamblamos las briquetas con una capa ligera de aceite, en el plato o placa de
latón, sobre una base nivelada.
15
3. Vaciamos sobre los moldes o briquetas el ac-20 diluido previamente calentado a
la temperatura ya indicada.
4. Dejamos que el ac-20 tanto nacional (Ecuador) como el importado (Perú) que se
enfrié a temperatura ambiente en un aproximado de 30 a 40 minutos, para estos
ensayos lo dejamos de un día para otro.
5. Retiramos los excesos con una espátula.
6. Colocamos las muestras en un recipiente con agua aproximadamente 15 min, para
homogenizar temperatura del cemento asfaltico tanto nacional como el importado.
7. Ajustamos la densidad del agua del baño con alcohol metílico o cloruro de sodio
(sal), en este ensayo utilizamos el cloruro de sodio (sal).
8. Se homogeniza la temperatura del agua vertida a una temperatura de 25°C. Se
coloca las 3 muestras enganchando en el ductilímetro y se procede a encender la
máquina de ductilidad, con una velocidad de alargamiento de 5cm/min.
b.- EQUIPO.
Pinzas
Moldes o briquetas
Ductilometro (baño maria 25°C)
Plato o placa de laton
Espatula
Encendedor
16
c.- DETALLE FOTOGRAFICO.
MUESTRA ASFALTICA VERTIENDO MEZCLA
BRIQUETAS O MOLDES CON C.A. MOLDES CON C.A. EN AGUA
17
3.2.1.2 ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5
a.- PROCEDIMIENTO.
Se calienta el AC-20 hasta diluirlo completamente.
1. Vertimos el AC-20 en recipiente.
2. Dejamos enfriar a temperatura ambiente
ANALIZANDO CON EL TUTOR. ASFALTO EN DUCTILIMETRO.
SE COLOCA SAL AL AGUA. COLOCANDO LAS MUETRAS.
18
3. Se coloca la muestra a baño de agua a una temperatura de 25°C, aproximadamente
durante 15 minutos.
4. Colocación de muestra en el aparato de penetración, y se coloca aguja en contacto
con la superficie del AC-20.
5. Se deja caer libremente la aguja durante 5 segundo cronometrado lo que se medirá
la distancia penetrada.
6. Se hará mínimo unas 4 penetraciones para cada muestra.
7. La penetración del AC-20 es medida en decima de milímetro.
b.- EQUIPO.
Equipo de penetración (penetró metro)
Recipiente metálico
Termómetro
Baño de agua
c.- DETALLE FOTOGRAFICO.
SE VIERTE MATERIAL DILUIDO. MUESTRA ENFRIADA AL AMBIENTE.
19
TEMPERATURA HOMEGENIZADA. MAQUINA DE PENETRACION.
ENSAYO DE MUESTRA.
20
3.2.1.3 ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92
a.- PROCEDIMIENTO
1. Se calienta el asfalto AC-20 hasta poderlo diluir
2. Se vierte el asfalto en la copa
3. Se coloca en el candil o aparato calentador la copa; y el termómetro dentro de la
copa.
4. Se va incrementando la temperatura a una razón de 14°C a 17 °C (25°F a 30°F)
por minuto.
5. Cuando la temperatura de la muestra llega a unos 56°C (100°F) se incrementa la
temperatura la temperatura de 5°C (9°F)
6. Cuando la temperatura de la muestra se encuentra a unos 28°C antes de lo mínimo
de punto de inflamación aproximadamente 204°C, procedemos a colocar la llama
en 2°C (5°F).
7. Se pasa la flama por el centro de la copa, verticalmente con movimientos suaves y
continuos.
8. Registramos como punto de inflamación, la temperatura en que la llama o flama
produzca una llamarada dentro de la copa.
b.- EQUIPO
Copa abierta de Cleveland
Termómetro
Placa de calor
Producto asfaltico en estudio
21
Gas o encendedor de mecha.
c.- DETALLE FOTOGRAFICO
3.2.1.4 ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36
a.- PROCEDIMIENTO
1. Se coloca el AC-20 ya diluido en los anillos sobre una base firme
2. Se deja enfriar el AC-20 colocado en los anillos
3. Se enciende el candil o la fuente de calor
4. Se coloca el agua en el vaso de precipitación y se pone sobre el candil o fuente de
calor
5. Se deja a una temperatura de 50°C aproximadamente 15 minutos
6. Se coloca los anillos con asfalto dentro del baño
7. Se va incrementando de a poco la temperatura del agua con el asfalto
gradualmente a 5°C por minuto
22
8. Se toma lectura cuando la esfera toca el fondo del vaso de precipitación y esa
temperatura se reportara como el punto de ablandamiento del cemento asfaltico
b.- EQUIPO
Vaso de Precipitación
2 Anillos
2 Esferas de 3.5 gr
Termómetro
Porta anillos y ensamblajes
Agua
Candil o Fuente de calor
c.- DETALLE FOTOGRAFICO.
SE ENCIENDE EL CANDIL. COLOCACION DE MUESTRA.
23
TEMPERATURA 50°C MANTENIDA.
TEMPERATURA FINAL.
24
3.2.1.5 PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94
a.- PROCEDIMIENTO
1. Se procede a calibrar el peso del picnómetro lo que primero se hace es pesar el
picnómetro seco y limpio en una balanza, con una exactitud de 0,01gr, que su
valor de peso no debe ser mayor a 40 gr esta lectura la denominamos como lectura
A.
2. Colocamos el agua destilada a un baño maría, no sobre pasar mismo nivel del
vaso con agua destilada el agua del baño.
3. Llenamos el vaso de precipitación con agua destilada recién hervida.
4. Se llena el picnómetro con agua destilada recién hervida en el baño maría.
5. Después se coloca el picnómetro en el vaso de precipitación lleno de agua
destilada y se procede a introducir el vaso de precipitación al baño de agua a 25°C
ó 77°F por no más de 30 minutos.
6. Después se retira el vaso de precipitación se seca el picnómetro cuidadosamente
con una franela, después se procede a pesar el picnómetro con agua destilada, y
esta lectura la denominamos con la letra B, al peso del picnómetro más agua
después se vuelve a introducir solo el vaso de precipitación al baño maría para no
perder la temperatura del agua destilada.
7. Se calienta el AC-20 a una temperatura baja de 37°C ó 100°F hasta 94°C ó 200°F
agitándola hasta que el cemento asfaltico este fluido totalmente, no por más de 30
minutos evitando las burbujas dentro de la muestra.
8. Llenamos el picnómetro con asfalto aproximadamente 3/4 de su capacidad,
cuidadosamente.
25
9. Pesamos el cemento asfaltico dentro del picnómetro incluido la tapa, a esta lectura
la denominamos con la letra C.
10. Si observamos alguna burbuja por encima del nivel del asfalto dentro del
picnómetro lo eliminamos utilizando un encendedor o mechero de mano, no
sobrepasando el recalentamiento del asfalto.
11. Después se vuelve a retirar el vaso de precipitación que contiene el agua destilada
que está dentro del baño maría.
12. Se procede a llenar el picnómetro que contiene el AC-20 con el agua del vaso de
precipitación después se introduce el picnómetro dentro del vaso precipitado y se
vuelve a introducir al baño maría por un periodo de 30 minutos.
13. Después se retira el vaso de precipitación del baño se saca el picnómetro y se seca
cuidadosamente y después se procede a pesar, a esta lectura la denominaremos
con la letra D, que este peso podemos decir que es el peso de picnómetro más
muestra y más agua.
b.- EQUIPO
Picnómetro
Termómetro
Candil, horno o estufa
Balanza calibrada
Agua destilada
Baño María
26
c.- DETALLE FOTOGRAFICO.
Peso seco
Peso con agua
Llenado con agua el
picnómetro
Introducción del picnómetro
lleno en el vaso de
precipitación
AC-20 DILUIDO Vertimos AC-20 DILUIDO
27
AC-20 en el picnometro Peso del AC-20 con el
picnómetro
Completamos con agua el
picnómetro
Introducimos en agua destilada
Peso de muestra de Ac-20 con
agua
28
3.3 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE
LOS AGREGADOS.
Para determinar las propiedades de los agregados realizamos los siguientes pruebas de
ensayos.
3.3.1 ENSAYO GRANULOMETRIA AASHTO T 27 ASTM C 136
a.- PROCEDIMIENTO
1. Se tamiza el agregado en la maquina tamizadora con una porción estimada durante
15 minutos con tamices 1”, 3/4”, 3/8”, N°4, N°8
2. Se obtiene un fondo de la maquina tamizadora
3. Con el material obtenido de fondo de la maquina tamizadora, se lleva el material
para tamizar manualmente con los tamices de bandeja N°50 y N°200 y una
bandeja de fondo para obtener el filler.
En el siguiente cuadro determinamos la cantidad granulométrica de los agregados para el
diseño de las briquetas de los dos cementos asfálticos.
29
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Laboratorio de Suelos y Materiales Ing. Dr. Arnaldo Ruffilli
Avenida Kennedy S/N y Av. Delta - Tel. 2 655928 Cel. 0998 282897
GRANULOMETRIA
“DISENO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL METODO MARSHALL
Y ANALISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS CON CEMENTO ASFALTICO NACIONAL E IMPORTADO” PROYECTO:
MUESTRA:
FECHA:
SOLICITA: FECHA: MUESTRA:
TAMIZ PESO PARCIAL %RETENIDO
%RETENIDO ACUMULADO
%PASANTE ACUMULADO ESPECIFICACION
3"
2 1/2"
2"
1 1/2"
1" 0 0 0 100 100
3/4" 2250 5 5 95 90 - 95 -100
1/2"
3/8" 12150 27 32 68 56 - 68 - 80
1/4"
N° 4 8100 18 50 50 35 - 50 -65
N°8 6300 14 64 36 23 - 36 - 49
N°10
N°16
N°20
N°30
N°40
N°50 10800 24 88 12 5 - 12 - 19
N°80
N°100
N°200 3150 7 95 5 2 - 5 - 8
FONDO 2250 5 100 0
TOTAL 45000
30
b.- EQUIPO
Maquina tamizadora con tamices 1”, 3/4”, 3/8”, N°4, N°8
Pala
Carreta
Tamices N°50 y N°200
c.- DETALLE FOTOGRAFICO.
MAQUINA CRIBADORA O
TAMIZADORA
.
MATERIAL CRIBADO.
31
3.3.2 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION EN LOS AGREGADOS DEL
DISEÑO DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C127 ASTM C128
a.- PROCEDIMIENTO
AGREGADO GRUESO
1. Se tamiza el material o agregado adecuado para la utilización de este ensayo, lo que
queda o retenga el tamiz n°4 se considera material grueso.
2. Se procede a lavar el material, esto hasta que el agua tome un tono claro y
transparente, lo que me indicaría esta fuera de suciedad contenida, lo dejamos con
agua o sumergida por 24 horas.
3. Después que se lava el material procedemos a secar el material con una franela o
trapo que esté limpio.
SELECCION DE LOS AGREGADOS.
32
4. Una vez secado el material superficialmente seco se procede a pesar y se anota el
valor, posterior se pesa el material sumergido en agua.
5. Después el material grueso se lleva al horno a una temperatura de 110°C, durante 24
horas.
6. Y finalmente se saca el material y se deja secar a temperatura ambiente, de una a tres
horas, y se pesa se toma lectura del peso restándolo del peso de la charola.
AGREGADO FINO
1. Como en el ensayo de agregado grueso se tamiza el material fino entre el tamiz N°4
y el tamiz N° 200, y consideramos el material que retengan los dos tamices.
2. Igual que el material grueso procedemos a lavarlo hasta que el agua quede en un tono
transparente eliminando de suciedad contenida.
3. Inmediatamente procedemos a dejarla sumergida en agua el agregado fino por 24
horas.
4. Después de que pasó el agregado sumergido en agua, cogemos una cierta cantidad
considerada de agregado fino y procedemos a secar lentamente en una cocina
eléctrica o secador eléctrico, hasta que el agregado fino esté superficialmente seco.
5. Luego procedemos a realizar el ensayo del cono de absorción, se apisona el agregado
unas 25 veces en una caída libre de 1 cm el pisón, se nivela y se alza el cono
despacio dejando caer 1/3 de la muestra, alcanzando lo requerido y que no exista la
humedad libre, y se repite la prueba hasta que se cumpla con la condición
6. Pesamos la muestra unos 500 gramos y lo echamos al frasco de Chapman, pesando
con anticipación el frasco de Chapman.
33
7. Agregamos el agua unos 500ml a una temperatura de 25°C, posterior movemos y
mezclamos el agua con el agregado hasta que el agua ocupe todo y que no quede un
espacio vacío.
8. Se procede a pesar el material con el frasco de Chapman se toma lectura, después se
saca el material de la fiola.
9. Una vez sacado el material fino del frasco de Chapman se precede a ingresar al horno
durante 24 horas a 110°C.
10. Finalmente se toma lectura del peso del material secado en el horno restándolo del
peso de la charola.
b.- EQUIPO
Balanza
Recipientes
Agua
Cono y pisón.
Tamiz n°4
Frasco de Chapman
Horno de secado
34
c.- DETALLE FOTOGRAFICO
AGREGADO GRUESO
Lavado de agregado. Material secado
superficialmente seco
AGREGADO SECO. AGREGADO INGRESADO AL
HORNO.
35
AGREGADO FINO
AGREGADO FINO TAMIZADO
AGREGADO FINO LAVADO
AGREGADOS SECADO AL
AMBIENTE
36
3.4 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL
MÉTODO MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL
LABORATORIO.
a.- PROCEDIMIENTO
1. Para la preparación del espécimen de cada mezcla asfáltica, se procede antes a pesar
los agregados de acuerdo a la franja de diseño.
2. Se calienta el material de agregado homogenizándolo.
AGREGADO FINO PISONADO
37
3. Se pesa la cantidad de agregado requerida para elaborar los especímenes que
corresponden a los porcentajes de 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5% y 7% en un total de
1100gr.
4. A cada espécimen de agregado se le completa el porcentaje de asfalto
correspondiente en los porcentajes 4,5%, 5%, 5,5%, 6%, 6,5% y 7% y se pesa el
total de 1100gr incluido el cemento asfaltico tanto nacional e importado, esto para
cada análisis.
5. Se homogeniza calentando el material de agregado a una temperatura de 194°F ó
90°C, a cada uno de los porcentaje de asfalto, y convertirla en mezcla asfáltica.
6. Una vez homogenizado la mezcla asfáltica se coloca en los moldes en su base
asegurándolo con el collarín.
7. Ya vertido la mezcla asfáltica en los moldes procedemos a compactar la mezcla con
el pisón de compactación de 10 libras de peso y cae de una altura de 18 pulg, con 75
golpes por cara conforme a la tabla, deslizando verticalmente y dejando caer, esto se
le aplica a las dos mezclas asfálticas en estudio tanto nacional e importado.
8. Una vez aplicado el número de golpes determinado por la norma y ya compactado se
libera del collarín los moldes y se voltea la briqueta para proceder hacer el mismo
procedimiento en la otra cara del espécimen.
9. Ya terminando el proceso de compactación se libera el collarín de la base y se
procede a dejar enfriar la muestra a temperatura ambiente durante 24 horas.
10. Una vez enfriado el material se toma lectura a la altura del espécimen en tres lados,
se saca la altura promedio y se pesa cada briqueta esto será el peso de la briqueta.
38
11. Se ingresa todas las briquetas en un baño durante 24 horas a una temperatura de 25
°C.
12. Se pesa y se toma lectura a cada espécimen o briqueta secándolo superficialmente
con una franela toda la superficie de la briqueta, esto se repite para cada muestra de
cemento asfaltico nacional e importado, cada uno de los porcentajes.
13. Después se procede a pesar y tomar lectura a cada una de las briquetas suspendido y
sumergido en agua esto se repite a cada mezcla asfáltica tanto nacional e importado.
14. Una vez ya habido tomado los pesos correspondientes: Peso Aire, Peso
Superficialmente Seco y Peso Suspendido sumergido en Agua se calcula la densidad
bulk de cada espécimen (se aplica el principio de Arquímedes).
15. Se deja secar las briquetas de las muestras asfálticas nacionales e importadas por 24
horas.
16. Se conecta el recipiente de baño maría y se estabiliza a una temperatura de 140°F ó
60 °C durante 15 minutos.
17. Una vez secado las mezclas asfálticas se procede a ingresar en baño maría las
briquetas y se mantiene a una temperatura de 140°F ó 60°C, durante 15 minutos.
18. Después se saca una a una de las muestras y se coloca en el cabezal de carga del
equipo Marshall, sin dejar de tener en cuenta las demás briquetas se mantengan en la
temperatura indicada.
19. Se coloca el cabezal de carga en el equipo Marshall se enciende la maquina y se
procede a aplicar las cargas.
20. Se determina la carga máxima (Estabilidad) y la deformación (Flujo) se toma lectura
en kilogramos la carga y cuando la muestra se deforma en milímetros (0.25 mm).
39
21. Se determina la estabilidad y flujo sucesivamente a cada una de las briquetas para
cada porcentaje de asfalto y para cada cemento asfaltico tanto nacional e importado.
b.- EQUIPO
Estufa o cocina
Moldes metálicos para compactación
Extensión o collarín y una placa base
Sujetador metálico para los moldes de compactación
Pisón de compactación
Equipo de baño maría
Maquina prueba Marshall
Cabezal de Carga
Dispositivo para extraer los especímenes de los moldes
40
c.- DETALLE FOTOGRAFICO
AGREGADO HOMEGENIZADO A
200°F Ó 94°C CEMENTO ASFALTICO DILUIDO
41
PESO DE MATERIAL DE
AGREGADO HOMOGENIZADO
PESO DE AGREGADO Y CEMENTO
ASFALTICO AL % DE AC-20
REQUERIDO
MARTILLO MECANICO Y MESA
PARA COMPACTACION DE
BRIQUETAS
BRIQUETA COMPACTADA AL
5,5% DE AC-20
42
PESOS DE MUESTRAS AIRE Y
SUPERFICIALMENTE SECA
PESO DE MUESTRAS SUMERGIDO
EN AGUA
MAQUINA BAÑO MARIA 140°F Ó
60°C
43
APLICACIÓN DE CARGAS Y
DEFORMACION DE MUESTRAS
MUESTRA EN MAQUINA
MARSHALL
44
MUESTRAS DEFORMADAS
45
CAPITULO IV
4 ANALISIS DE RESULTADO
En este capítulo analizaremos los resultados que se obtuvo en cada uno de los ensayos que
se realizaron para los cementos asfalticos nacional e importado y a la mezcla asfáltica.
4.1 RESULTADO DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR
LAS PROPIEDADES FISICAS MECANICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS.
a.- ENSAYO DE DUCTILIDAD AASHTO T 51 ASTM D 113
ALCANCE.
El material de cemento asfáltico en estudio tanto nacional (ecuador) y el importado (Perú)
debe cumplir con la norma y que califique explicada en el siguiente cuadro.
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
Los ensayos de Ductilidad que se realizaron en el Laboratorio de Suelos y Materiales Ing.
Dr. Arnaldo Rufilli de la Universidad de Guayaquil, para los dos cementos asfalticos tanto el
nacional (Ecuador) como importado (Perú) dieron como resultado los siguientes valores:
ELONGACION NORMA O
ESPECIFICACION
< 100 cm No cumple
> 100 cm Si cumple
46
b.- ENSAYO PENETRACION AASHTO T 49 ASTM D 5
ALCANCE.
El material de cemento asfáltico en estudio tanto nacional (ecuador) y el importado (Perú)
debe cumplir con la norma y que califique explicada en el siguiente cuadro.
ASFALTO PARA PAVIMENTO
PENETRACION
1/10MM
DESIGNACION
40 – 50 AC - 40
60 – 70 AC - 20
85 – 100 AC - 10
120 – 150 AC - 5
200 - 300 AC – 2,5
Fuente principios de construcción de Pavimentos de Mezcla asfáltica en Caliente del
Asphalt Institute. Serie de manuales N°22.
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
Los ensayos de penetración que se realizaron en el Laboratorio de Suelos y Materiales Ing.
Dr. Arnaldo Rufilli de la Universidad de Guayaquil, para los dos cementos asfalticos tanto el
nacional (Ecuador) como importado (Perú) dieron como resultado los siguientes valores:
ENSAYOCEMENTO ASFALTICO
NACIONAL (ECUADOR) CMENSAYO
CEMENTO ASFALTICO IMPORTADO
(PERU) CM
A 115 SE ROMPIO A 150 NO SE ROMPIO
B 150 NO SE ROMPIO B 150 NO SE ROMPIO
C 150 NO SE ROMPIO C 150 NO SE ROMPIO
ENSAYOS DE DUCTILIDAD
47
236° C
c.- ENSAYO PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 ASTM D 92
ALCANCE
Este método nos permite describir el comportamiento para evaluar el punto de inflamación
mediante el procedimiento de la copa abierta de Cleveland
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
Los ensayos que se realizaron en el laboratorio de la Universidad Estatal de Guayaquil
“Rufilli” para los dos cementos asfalticos tanto nacional (Ecuador) y el Importado nos dio como
resultado:
d.- ENSAYO PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 ASTM D 36
ALCANCE.
El material de cemento asfáltico en estudio tanto nacional (ecuador) y el importado (Perú) debe
cumplir con la norma que determine la consistencia del asfalto explicada en el siguiente cuadro.
ENSAYO
CEMENTO ASFALTICO
NACIONAL (ECUADOR)
MILESIMA DE
MILIMETRO
ENSAYO
CEMENTO ASFALTICO
IMPORTADO (PERU) MILESIMA DE
MILIMETRO
A 65 A 68
B 70 B 69
C 70 C 70
D 65 D 69
ENSAYOS DE PENETRACION
ENSAYO DE PUNTO DE INFLAMACION
MINIMO 232°C
PUNTO DE FUSION O ABLANDAMIENTO > 48 < 57°C
48
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
e.- ENSAYO PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94
ALCANCE.
El material de cemento asfaltico deberá cumplir con la norma, la cual siempre va hacer
requerida siempre en las especificaciones de obra.
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
Formula
C - A
Peso específico = --------------------------------
(B – A) – (D –C)
CEMENTO ASFALTICO
NACIONAL (ECUADOR)
GRADO CENTIGRADOS
CEMENTO ASFALTICO
IMPORTADO (PERU) GRADO
CENTIGRADOS
A.- 51°C A.- 51°C
ENSAYOS DE ABLANDAMIENTO
49
DATOS:
CEMENTO ASAFALTICO NACIONAL CEMENTO ASFALTICO PERUANO
A= 33,39gr/cm3 A= 33,30gr/cm3
B= 57,36gr/cm3 B= 57,33gr/cm3
C= 50,76gr/cm3 C= 50,65gr/cm3
D=57,97gr/cm3 D= 57,86gr/cm3
P.espc.= 1,0364 /cm3 P.espc.=1,0315/cm3
4.2 PRUEBAS DE LABORATORIO PARA DETERMINAR PROPIEDADES DE
LOS AGREGADOS.
Las pruebas que utilizaremos en este estudio son los ensayos de absorción y humedad de
los agregados que mencionamos a continuación:
4.2.1 ENSAYO PORCENTAJE DE ABSORCION Y HUMEDAD EN LOS
AGREGADOS DEL DISEÑO DE MEZCLAS ASTM C127 ASTM C128
ALCANCE.
Lograr alcanzar el valor potencial de los agregados, debido al cambio de peso producido
por el agua que es absorbido en los poros de los agregados.
50
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
i. AGREGADO GRUESO
DATOS
Peso de la muestra secada al horno: A= 487,50gr
Peso de la muestra saturada con superficie seca: B= 500,00gr
Peso de la muestra saturado dentro del agua C= 330,85gr
a. Peso específico de masa
𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 =𝑨
𝑩−𝑪 =
𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎
(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟑𝟎,𝟖𝟓)= 2,882 gr /cm3
b. Peso de masa saturado superficialmente seco
𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 𝑺𝑺𝑺 =𝑩
𝑩−𝑪 =
𝟓𝟎𝟎
(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟑𝟎,𝟖𝟓)= 2,956 gr /cm3
c. Peso específico Aparente
𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐞𝐬𝐩𝐞𝐜𝐢𝐟𝐢𝐜𝐨 𝐀𝐩𝐚𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞 =𝑨
𝑨−𝑪 = =
𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎
(𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎−𝟑𝟑𝟎,𝟖𝟓)= 3,11gr /cm3
d. Porcentaje de Absorción
𝐏𝐨𝐫𝐜𝐞𝐧𝐭𝐚𝐣𝐞 𝐝𝐞 𝐀𝐛𝐬𝐫𝐨𝐜𝐢𝐨𝐧 =𝑩−𝑨
𝑨 𝑿𝟏𝟎𝟎 = =
𝟓𝟎𝟎−𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎
(𝟒𝟖𝟕,𝟓𝟎)= 2,56%
ii. AGREGADO FINO
DATOS
Peso del frasco chapman 1 = 170,30 gr
Peso del frasco chapman con agua 2 = 985,93
Peso de agregado 3 = 500,00 gr
Peso del agua W= 315,63 cm3
51
Peso de la arena secada al horno A= 486,609 gr
Volumen del balón V= 500,00 cm3
a. Peso específico de masa
𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 =𝑨
𝑽−𝑾 =
𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗
(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟏𝟓,𝟔𝟑)= 2,639 gr /cm3
b. Peso de masa saturado superficialmente seco
𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒆 𝒎𝒂𝒔𝒂 𝑺𝑺𝑺 =𝟓𝟎𝟎
𝑽−𝑾 =
𝟓𝟎𝟎
(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟏𝟓,𝟔𝟑)= 2,712 gr /cm3
c. Peso específico Aparente
𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐞𝐬𝐩𝐞𝐜𝐢𝐟𝐢𝐜𝐨 𝐀𝐩𝐚𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞 =𝑨
(𝑽−𝑾)−(𝟓𝟎𝟎−𝑨)=
𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗
(𝟓𝟎𝟎−𝟑𝟏𝟓,𝟔𝟑)−(𝟓𝟎𝟎−𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗)=
2,846gr/cm3
d. Porcentaje de Absorción
𝐏𝐨𝐫𝐜𝐞𝐧𝐭𝐚𝐣𝐞 𝐝𝐞 𝐀𝐛𝐬𝐫𝐨𝐜𝐢𝐨𝐧 =𝟓𝟎𝟎−𝑨
𝑨 𝑿𝟏𝟎𝟎 = =
𝟓𝟎𝟎−𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗
(𝟒𝟖𝟔,𝟔𝟎𝟗)𝒙𝟏𝟎𝟎= 2,75%
4.3 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA EL DISEÑO
DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE UTILIZANDO EL MÉTODO
MARSHALL, MEDIANTE BRIQUETAS ELABORADAS EN EL LABORATORIO.
ALCANCE.
Para la realización de este método debemos cumplir con los siguientes requisitos que
determinamos a continuación:
PROMEDIO PESO DE MASA Ó GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
2,7605 GR/CM3
52
Hemos tomado el material de tres tolvas pero el ensayo puede ser realizado con el material
de dos o cuatro tolvas según sea el caso.
Tolva N° 1 material que pasa el tamiz 3/4 y es retenido en el tamiz N°200.
Tolva N° 2 material que pasa el tamiz 3/8 y es retenido en el tamiz N°200.
Tolva N° 3 material que pasa el tamiz N° 4 y es retenido en el tamiz N°200.
Se realiza la preparación de los agregados que cumplan con las especificaciones. Como
casi nunca es posible obtener un agregado que cumpla con los requisitos granulométricos
exigidos con lo que se debe hacer una combinación con los materiales disponibles.
Ajustándose a la franja de diseño, de estos datos obtenemos la curva granulométrica.
Gravedad especifica bulk:
Determinamos la gravedad específica bulk de los agregados de acuerdo con la siguiente
formula:
WD
G.esp.bulk =---------------------
WSSD – WSUB
WD= peso seco
WSSD= peso con superficie saturada superficialmente seca
WSUB= peso sumergido en agua.
53
Gravedad Específica Teórica Máxima de la Mezcla Compactada.
Wagg + Wb 1
Gesp.teor.max=-------------------- ó Gesp.teor.max = -----------------------------
Veff + Vb ((1- Pb)/Gse) + (Pb/Gb)
Wagg=peso del agregado
Wb=peso de la mezcla asfáltica
Veff=volumen efectivo del agregado
Vb=volumen de la mezcla asfáltica
Gb=gravedad especifica del agregado
Gse= gravedad especifica efectiva del agregado
Porcentaje de asfalto contenido en la mezcla.
Gravedad Específica Efectiva de los Agregados
Pmm - Pb
Gse=------------------------------------
(Pmm/Gmm) – (Pb/Gb)
Pmm= sumatoria de los porcentajes de mezcla (100%)
Gmm= gravedad especifica teórica máxima (RICE)
54
Gb= peso específico del asfalto
Con el valor de Gse pueden ser calculados los demás valores del RICE para cualquier otro
contenido de cemento asfaltico ya que la absorción del asfalto no varía apreciablemente con
variaciones del contenido del asfalto ocupamos la siguiente formula con:
Pmm
Gmm=------------------------------
(Ps/Gse) + (Pb/Gb)
Dónde:
Pmm= sumatoria de los porcentaje de mezcla (100%)
Ps= Porcentaje de agregados contenidos en la mezcla
Gse= Gravedad especifica efectiva del agregado
Pb= Porcentaje de asfalto contenido de la mezcla
Gb= Gravedad especifica de la mezcla asfáltica
Determinamos los vacíos de aire en la mezcla asfáltica compactada con:
Vv
Va=--------------------- * 100 ó Va= (((1) – (Gmb/Gmm)) * 100)
Vt
55
Va= volumen de los vacíos con aire
Vt= volumen total del espécimen compactado
Gmb= gravedad especifica bulk de la mezcla compactada
Gmm= gravedad especifica teórica máxima de la mezcla
Determinamos los vacíos de aire en el agregado mineral
Vv +Vbe
VMA=------------------ * 100 ó también
Vt
Gmb (1-pb)
VMA= ((1) - (---------------------)) * 100 ó
Gsb
Gmb*Ps
VMAS = ((100) - --------------------- )
Gsb
Vt = volumen total de espécimen compactado
Vbe= volumen efectivo de la mezcla asfáltica
Gsb = gravedad especifica bulk del agregado
Pb= porcentaje de asfalto contenido en la mezcla
Gmb= gravedad especifica bulk de la mezcla
56
Ps= porcentaje de agregados contenidos en la mezcla
Determinamos vacíos llenos con asfalto
Vbe
VFA=--------------------- * 100 ó
Vbe + Vv
VMA - Va
VFA=------------------ ó también VFA = VMA - Pa
VMA
Va= volumen de los vacíos con aire
Vt= volumen total del espécimen compactado
Vbe= volumen específico de la mezcla asfáltica
VMA= vacíos de aire en el agregado mineral
Pa= porcentaje de vacíos con aire
Determinamos el peso de asfalto absorbido
Weagg- Wagg
Wba=------------------- * 100
Weagg
Wba= peso de asfalto absorbido de la mezcla
Weagg= peso específico efectivo del agregado
Wagg= peso del agregado
57
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
PESO ESPECÍFICO DEL ASFALTO ABSORBIDO
ASFALTO NACIONAL ASFALTO PERUANO
Datos Datos
Weagg= 13,2gr Weagg= 11,9gr
Wagg= 13,1gr Wagg= 11,8gr
Weagg – Wagg Weagg - Wagg
Wba= ------------------- * 100 Wba= ------------------- * 100
Weagg Weagg
13,2 -13,1 13,2 -13,1
Wba = ------------------ X 100 Wba = ------------------ X 100
13,2 13,2
Wba = 0,7575 % Wba = 0,8403%
58
ESPESOR (mm) FACTOR ESPESOR (mm) FACTOR ESPESOR (mm) FACTOR
46,50 1,758 51,50 1,435 56,50 1,216
46,60 1,750 51,60 1,430 56,60 1,213
46,70 1,742 51,70 1,425 56,70 1,209
46,80 1,734 51,80 1,420 56,80 1,205
46,90 1,726 51,90 1,415 56,90 1,201
47,00 1,718 52,00 1,410 57,00 1,198
47,10 1,710 52,10 1,405 57,10 1,194
47,20 1,702 52,20 1,400 57,20 1,190
47,30 1,694 52,30 1,395 57,30 1,187
47,40 1,686 52,40 1,390 57,40 1,184
47,50 1,678 52,50 1,386 57,50 1,181
47,60 1,670 52,60 1,381 57,60 1,178
47,70 1,663 52,70 1,377 57,70 1,174
47,80 1,656 52,80 1,373 57,80 1,171
47,90 1,649 52,90 1,368 57,90 1,168
48,00 1,643 53,00 1,364 58,00 1,165
48,10 1,636 53,10 1,359 58,10 1,162
48,20 1,629 53,20 1,355 58,20 1,159
48,30 1,622 53,30 1,351 58,30 1,156
48,40 1,615 53,40 1,346 58,40 1,153
48,50 1,608 53,50 1,342 58,50 1,149
48,60 1,601 53,60 1,338 58,60 1,146
48,70 1,594 53,70 1,333 58,70 1,143
48,80 1,588 53,80 1,329 58,80 1,140
48,90 1,581 53,90 1,324 58,90 1,137
49,00 1,574 54,00 1,320 59,00 1,134
49,10 1,567 54,10 1,316 59,10 1,131
49,20 1,560 54,20 1,311 59,20 1,128
49,30 1,554 54,30 1,307 59,30 1,124
49,40 1,549 54,40 1,303 59,40 1,121
49,50 1,543 54,50 1,298 59,50 1,118
49,60 1,538 54,60 1,294 59,60 1,115
49,70 1,532 54,70 1,289 59,70 1,112
49,80 1,526 54,80 1,285 59,80 1,109
49,90 1,521 54,90 1,281 59,90 1,106
50,00 1,515 55,00 1,276 60,00 1,103
50,10 1,509 55,10 1,272 60,10 1,099
50,20 1,504 55,20 1,268 60,20 1,096
50,30 1,498 55,30 1,263 60,30 1,093
50,40 1,493 55,40 1,259 60,40 1,090
50,50 1,487 55,50 1,254 60,50 1,087
50,60 1,481 55,60 1,250 60,60 1,084
50,70 1,476 55,70 1,246 60,70 1,081
50,80 1,470 55,80 1,243 60,80 1,078
50,90 1,465 55,90 1,239 60,90 1,074
51,00 1,460 56,00 1,235 61,00 1,071
51,10 1,455 56,10 1,231 61,10 1,068
51,20 1,450 56,20 1,228 61,20 1,065
51,30 1,445 56,30 1,224 61,30 1,062
51,40 1,440 56,40 1,220 61,40 1,059
FACTOR DE CORRECCION DE ALTURA DE BRIQUETA
59
PORCENTAJE MUESTRAS
ALTURAS
DE
MUESTRA
S
ALTURA
PROMEDIO
CM
DIAMETRO
DE LA
MUESTRA
CM
PESO AIRE
DE LA
MUESTRA
GR
PESO S.S.S DE
LA MUESTRA
GR
PESO
SUSPENDIDO
EN AGUA DE
LA MUESTRA
GR
5,35
5,30
5,35
5,20
5,30
5,30
5,40
5,40
5,45
5,15
5,10
5,10
5,10
5,15
5,00
5,40
5,40
5,30
5,20
5,15
5,00
5,10
5,10
5,20
5,10
5,10
5,10
5,35
5,30
5,20
5,20
5,20
5,30
5,00
5,10
5,10
5,20
5,25
5,30
5,50
5,00
5,30
5,20
5,20
5,30
5,30
5,25
5,15
5,40
5,35
5,30
5,10
5,40
5,40
1087,10 665,60
PESO DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO NACIONAL
DATOS DE LABORATORIO
1077,80 645,00
1091,60 647,30
1086,10 646,30
1076,40 658,20
1094,20 668,40
1072,00 640,00
1079,50 645,00
1095,70 649,60
1084,40 643,70
1065,20 640,50
1126,30 679,30
1078,40 648,00
1079,50 652,00
1095,50 662,00
1071,30 638,00
1099,50 670,00
1066,10 645,40
1093,70
H3 5,30 10,30 1086,60
7,0%
H1 5,23 10,30 1075,30
H2 5,35 10,30
1090,90
H3 5,23 10,30 1084,80
6,5%
H1 5,25 10,30 1076,60
H2 5,27 10,30
1083,30
H3 5,07 10,30 1063,70
6,0%
H1 5,28 10,30 1094,90
H2 5,23 10,30
1070,20
H3 5,10 10,30 1078,70
5.5%
H1 5,12 10,30 1070,00
H2 5,13 10,30
1077,30
H3 5,37 10,30 1093,40
5,0%
H1 5,12 10,30 1076,40
H2 5,08 10,30
1121,60
4,5%
H1 5,33 10,30 1092,40
H2 5,27 10,30 1055,70
H3 5,42 10,30
60
PORCENTAJE MUESTRASALTURAS
DE
MUESTRA
ALTURA
PROMEDIO
CM
DIAMETRO
DE LA
MUESTRA
CM
PESO AIRE
DE LA
MUESTRA
GR
PESO S.S.S
DE LA
MUESTRA
GR
PESO
SUSPENDIDO EN
AGUA DE LA
MUESTRA GR
5,45
5,40
5,35
5,50
5,45
5,50
5,30
5,35
5,20
5,20
5,40
5,20
5,30
5,45
4,90
5,00
5,20
5,20
5,40
5,20
5,30
5,20
5,15
5,25
5,30
5,15
5,10
5,30
5,15
5,15
5,10
5,10
5,20
5,10
5,20
5,20
5,35
5,20
5,50
4,90
5,20
5,20
5,30
5,30
5,40
5,40
5,50
5,20
5,10
5,30
5,20
5,20
5,30
5,10
1080,50 627,30
DATOS DE LABORATORIO
PESO DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO PERUANO
1094,80 640,50
1071,00 625,60
1094,50 639,80
1087,40 631,40
1079,00 627,00
1097,20 655,60
1085,30 647,00
1084,00 639,00
1061,80 626,30
1083,50 638,90
1045,60 638,80
1103,00 666,40
1089,40 659,11
1051,60 636,80
1094,40 654,30
110,50 670,00
1138,20 693,45
1077,90
M3 5,20 10,30 1080,10
7,0%
M1 5,37 10,30 1086,40
M2 5,20 10,30
1070,10
M3 5,33 10,30 1093,30
6,5%
M1 5,35 10,30 1094,20
M2 5,10 10,30
1059,00
M3 5,17 10,30 1082,20
6,0%
M1 5,20 10,30 1082,70
M2 5,13 10,30
1096,10
M3 5,18 10,30 1082,80
5.5%
M1 5,30 10,30 1091,00
M2 5,20 10,30
M3 5,13 10,30 1046,90
5,0%
M1 5,27 10,30 1100,70
M2 5,22 10,30 1085,00
10,30 1134,80
M3 5,28 10,30 1036,90
4,5%
M1 5,40 10,30 1096,40
M2 5,48
61
PORCENTAJE MUESTRAS TEMPERATURA CARGA DIAL-lbsDEFORMACION
1/100 MM
DEFORMACION
0,01" pulg.
CARGAS Y DEFORMACION DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO NACIONAL
H2 140°F ó 60°C 300,00 4,004,5%
H1 140°F ó 60°C 379,00 3,81
H3 140°F ó 60°C 305,00 3,96
5,0%
H1 140°F ó 60°C 340,00 3,75
H2 140°F ó 60°C 315,00 3,68
H3 140°F ó 60°C 352,00 3,70
H2 140°F ó 60°C 235,00 2,675.5%
H1 140°F ó 60°C 257,00 2,87
H3 140°F ó 60°C 228,00 2,36
6,0%
H1 140°F ó 60°C 272,00 3,12
H2 140°F ó 60°C 267,00 3,05
H3 140°F ó 60°C 260,00 2,97
H2 140°F ó 60°C 228,00 2,356,5%
H1 140°F ó 60°C 231,00 2,40
H3 140°F ó 60°C 217,00 2,06
H3 140°F ó 60°C 169,00 1,92
7,0%
H1 140°F ó 60°C 184,00 1,93
H2 140°F ó 60°C 205,00 2,03
DATOS DE LABORATORIO
7,60
7,98
7,56
12,00
11,70
9,45
9,25
8,10
14,58
11,30
10,50
9,30
12,30
15,00
15,75
15,60
14,78
14,50
62
PORCENTAJE MUESTRAS TEMPERATURA CARGA DIAL-lbsDEFORMACION
1/100 MM
DEFORMACION
0,01" pulg.
CARGAS Y DEFORMACION DE BRIQUETAS DE CEMENTO ASFALTICO PERUANO
DATOS DE LABORATORIO
15,70
M3 140°F ó 60°C 350,00 3,92
4,5%
M1 140°F ó 60°C 379,00 3,99
M2 140°F ó 60°C 300,00 3,81
M3 140°F ó 60°C 215,00 2,79
5,0%
M1 140°F ó 60°C 233,00 2,90
M2 140°F ó 60°C 220,00 2,87
M2 140°F ó 60°C 248,00 3,13
M3 140°F ó 60°C 265,00 3,12
5.5%
M1 140°F ó 60°C 240,00 2,90
M2 140°F ó 60°C 270,00 3,18
M1 140°F ó 60°C 197,00 2,44
M2 140°F ó 60°C 215,00 2,69
M3 140°F ó 60°C
140°F ó 60°C 205,00 2,94
6,0%
M1 140°F ó 60°C 238,00 3,15
M3 140°F ó 60°C 205,00 2,69
7,0%
M1 140°F ó 60°C 223,00 2,79
M2 140°F ó 60°C 192,00 2,46
218,00 2,71
6,5%
10,60
9,60
10,60
10,65
11,00
9,70
12,40
12,32
11,56
11,42
12,50
12,30
15,00
15,45
11,40
11,30
11,00
M3
63
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A continuación mostraremos la tabla de resumen de los resultados y el análisis grafico del
cemento asfaltico ecuatoriano:
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77
A continuación mostraremos la tabla de resumen de los resultados y el análisis grafico del
cemento asfaltico peruano:
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6,50 15,634 5,327 2196,776 18,535 10,283
7,00 16,684 5,447 2157,315 19,701 10,433
MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO PERUANO
78
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10,0
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12,0
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14,0
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16,0
00
18,0
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4,0
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5,0
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6,0
06
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7,0
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,50
Peso Unitario (Lbs/pies 3)
% A
sfa
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0,0
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1,0
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2,0
00
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5,0
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6,0
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4,5
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05,5
06,0
06,5
07,0
07,5
0
Vacios %
% A
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2200,0
00
2400,0
00
2600,0
00
2800,0
00
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00
3200,0
00
3400,0
00
3600,0
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4,5
05,0
05,5
06,0
06,5
07,0
07,5
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Establidad (lbs)
% A
sfa
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9,0
00
11
,00
0
13
,00
0
15
,00
0
17
,00
0
19
,00
0
21
,00
0
4,0
04
,50
5,0
05
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6,0
06
,50
7,0
07
,50
V.M.A %
% A
sfa
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4,0
00
6,0
00
8,0
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10,0
00
12,0
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14,0
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16,0
00
4,0
04,5
05,0
05,5
06,0
06,5
07,0
07,5
0
Flujo (1/100 plg/100)
% A
sfa
lto
79
CAPITULO V
5 CONCLUSIONES
5.1 DETERMINACION DE LOS PARÁMETROS FISICOS MECANICOS DE LOS
CEMENTOS ASFALTICOS TAL QUE CUMPLAN CON LA NORMATIVA ASTM.
Las conclusiones para determinar los parámetros físicos mecánicos de los cementos
asfalticos para que cumplan las normas A.S.T.M., son las siguientes:
DUCTILIDAD AASHTO T 51 Ó ASTM D 113
Para el ensayo de ductilidad, que se le realizó a los cementos asfálticos ecuatoriano y
peruano pudimos darnos cuenta en el resultado que los dos cementos asfalticos cumplen con la
normas AASHTO T 51 Ó ASTM D 113.
PENETRACION AASHTO T 49 Ó ASTM D 5
Para el ensayo de Penetración, que se le realizó a los cementos asfálticos ecuatoriano y
peruano constatamos que los dos cementos asfalticos se encuentran en el rango de AC-20 y que
cumplen con las normas AASHTO T 49 Ó ASTM D 5.
PUNTO DE INFLAMACION AASHTO T 48 Ó ASTM D 92
Para el ensayo de punto de inflamación, que se le realizó a los cementos asfálticos
ecuatoriano y peruano observamos que los resultados están sobre de lo requerido en la norma
AASHTO T 48 Ó ASTM D 92.
80
PUNTO DE ABLANDAMIENTO AASHTO T 53 Ó ASTM D 36
Para el ensayo de ablandamiento, que se le realizó a los cementos asfalticos ecuatoriano y
peruano observamos en los resultados de los ensayos que están por encima de lo requerido por la
norma AASHTO T 53 Ó ASTM D 36, ya que deben estar por encima del calor emitido por el sol
al ambiente.
PESO ESPECÍFICO AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94
Para el ensayo de peso específico a los cementos asfaltico ecuatoriano y peruano
observamos que cumple las normas AASHTO T 229 – 94 ASTM D71 – 94, ya que la densidad
del cemento asfaltico es mayor a la densidad del agua.
DEDUCCION GENERAL
Observamos que todos los ensayos que se realizaron para la determinación de los
parámetros físicos mecánicos, tanto el cemento asfaltico nacional (ecuatoriano) como el cemento
asfaltico importado (peruano) cumplen con todas las normas analizadas en este estudio
comparativo.
81
5.2 EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECÁNICO Y
OBTENCION DE LOS PARÁMETROS DE ASPHALT INSTITUTE O MTOP.
Las conclusiones para la evaluación del comportamiento físico mecánico y obtención de
los parámetros de Asphalt Instute o MTOP mediante el método siguiente:
METODO MARSHALL ASTM D 1559 Ó AASHTO T 225
Cuadro de los parámetros que debe cumplir las mezclas asfálticas escogida de acuerdo al
método Marshall para su deducción.
VACIO (Va) 3 – 5 %
ESTABILIDAD CORREGIDA MINIMO 1800 LB
V.M.A. (%) MINIMO 14
FLUJO 8 - 14
A continuación mostraremos los cuadros de resumen de los resultados de laboratorio:
% de
Asfalto
Peso Unitario
de la
Muestra kg
Vacios(Va)
%
Estabilidad
Coregida
lbs
V.m.a. (%)Flujo 0,01"
pulg
4,50 11,343 3,743 3328,460 12,797 15,450
5,00 12,572 3,214 3580,110 13,469 14,620
5,50 13,620 3,922 2617,240 15,226 10,367
6,00 14,834 3,323 2840,130 15,811 12,000
6,50 16,054 2,669 2357,119 16,346 8,933
7,00 18,008 2,538 1920,039 13,331 7,713
MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO ECUATORIANO
82
Analizaremos o interpretaremos los resultados de las gráficas obtenidas resumidas en los
cuadros anteriores, a continuación deduciremos uno por uno cada resultado obtenido.
DENSIDAD
En el cuadro de resumen y en la gráfica de resultados podemos constatar que la densidad o
peso unitario de la muestra aumenta con el contenido de asfalto.
ESTABILIDAD
En el cuadro de resumen y en la gráfica vemos una variación de decrecimiento y
crecimiento hasta llegar a un valor dado o estabilidad optima o recomendada, y nos podemos dar
cuenta que la curva decrece totalmente cuando en valor de contenido de asfalto aumenta, esto
quiere decir que a mayor contenido de asfalto menor estabilidad.
FLUJO
Así como la estabilidad el flujo se comporta con una variación de decrecimiento
crecimiento hasta llegar a un valor de deformación o flujo optimo o recomendado el cual nos
damos cuenta en la gráfica y así mismo como la estabilidad la curva decrece totalmente cuando
% de
Asfalto
Peso Unitario
de la
Muestra kg
Vacios(Va)
%
Estabilidad
Coregida
lbs
V.m.a. (%)Flujo 0,01"
pulg
4,50 11,471 2,802 3431,790 11,814 15,383
5,00 12,611 3,052 2364,009 13,202 11,233
5,50 13,625 4,019 2726,528 15,199 12,073
6,00 14,598 4,984 2480,704 17,154 12,093
6,50 15,634 5,327 2196,776 18,535 10,283
7,00 16,684 5,447 2157,315 19,701 10,433
MEZCLA ASFALTICA CON CEMENTO ASFALTICO PERUANO
83
el valor del asfalto aumenta, esto quiere decir que a mayor contenido de asfalto en la mezcla
menor será el flujo.
VACIOS (Va)
En la gráfica de vacíos vemos que los dos cementos asfalticos se comportan distintamente
uno del otro, en la mezcla asfáltica con cemento asfaltico ecuatoriano tiene una variación de
decrecimiento y crecimiento hasta llegar a un valor o porcentaje de vacíos optimo o
recomendado, después vemos que la curva decrece totalmente cuando el valor de contenido de
asfalto. En el otro comportamiento del cemento asfaltico peruano en la mezcla, tiene un
comportamiento decrecimiento y crecimiento hasta llegar a un valor óptimo y recomendado
después los valores van en crecimiento esto quiere decir que a mayor contenido de asfalto mayor
su porcentaje de vacíos.
V.M.A
En la gráfica de vacíos de los agregados minerales de las dos cementos asfalticos en las
mezclas, nos podemos dar cuenta que también tienen dos comportamientos diferentes en el
cemento asfaltico nacional tiene una variación de decrecimiento y crecimiento hasta un valor o
porcentaje de vacíos hasta llegar a un valor optimo o recomendado, después la curva decrece
cuando el porcentaje de asfalto va aumentado. En el otro comportamiento del cemento asfaltico
peruano observamos que la curva tiene una forma creciente esto nos indica que a mayor
porcentaje de mezcla asfáltica mayor el porcentaje de vacíos en los agregados minerales.
84
DEDUCCION GENERAL
Viendo el comportamiento de los dos cementos asfalticos en las mezclas, nos podemos dar
cuenta que el porcentaje óptimo que cumple con los requerimientos físicos mecánicos de las
normas del MTOP son del porcentaje del 5,5 % para los dos cementos asfalticos.
Lo que también nos indica que el asfalto nacional cumple con todas las normas requeridas
para la elaboración de mezcla asfáltica. No, si antes deducir que el cemento asfaltico peruano es
de mayor calidad y tiene mayor estabilidad y de flujo optimo y recomendado.
RECOMENDACION
La mezcla asfáltica debe de llegar a la obra a una temperatura minina de 120°C y ser
colocado, lo que si no caso contrario el asfalto tiende a un riesgo que la superficie al ser
compactada sufra de porosidad y esto hace que el asfalto se oxide o se desgate prematuramente.
Las mezclas asfálticas deben ser elaboradas con agregados minerales triturados y no con
arena de rio. Debido que la arena de rio no puede ser compactada por su forma redonda
BIBLIOGRAFIA
2002, M. -0.-P. (2002). Especificaciones Generales para la Construccion de Caminos y
Puentes . Ecuador: Tomo I y II.
ASPHALT INSTITUTE. (s.f.). Manual de Asfalto. Bilbao: Urmo, S.A. de Ediciones .
INSITUTE, A. (1992). Series de Manuales. Principios de Construcion de Mezcla en
Caliente . Estados Unidos FHWA: Edicion 22.
INSTITUTE, A. (s.f.). Principios de Pavimentos de Mezcla Asfaltica en Caliente del
Asphalt Institute. serie de manuales N°22.
Ministerio de Transporte Y Obras Públicas . (2013). NEVI. QUITO.
OFFICIALS, A. A. (1993). AASHTO Guide for Design of Pavement Structures.
Washington D.C.
Rodriguez, I. A. (s.f.). Manual de Practicas de Laboratorio de Mecanica de Suelos .
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Secretaria de Comunicaiones y Transporte: Instituto Mexicano del Transporte. (2005).
Analisis Comparativo de los Metodos Marshall y Superpave para Compactacion de Mezclas .
Safandila, qro: Publicacion Tecnica n°271.
Presidencia
de la República
del Ecuador
AUTOR/ES: REVISORES:
Juan Carlos Pérez Campoverde TUTOR Ing. Vicente De Paúl León Toledo MSc.
VOCAL Ing. Gustavo Ramírez Aguirre MS.c
VOCAL Ing. Julio Vargas
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: De Ciencias Matematicas y Fisicas
CARRERA: Ingenieria Civil
FECHA DE PUBLICACIÓN: 2015-2016 Nº DE PÁGS: 84
ÁREAS TEMÁTICAS:
Vias
Mezclas Asfálticas - Metodo Marshall
PALABRAS CLAVE:
<DISEÑO MEZCLAS ASFALTICAS CALIENTE><METODO MARSHALL>
<CEMENTO ASFALTICO NACIONAL (ECU.) E IMPORTADO(PERU)>
RESUMEN:
N. DE REGISTRO (en base de datos): Nº. DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTOS PDF: SI si
CONTACTOS CON AUTOR/ES: Teléfono: 0991596732 -042463386
CONTACTO EN LA Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
INSTITUCIÒN: Telèfono: 2-283348
Quito: Av. Whymper E7-37 y Alpallana, edificio Delfos, teléfonos (593-2) 2505660/ 1: y en la
Av. 9 de octubre 624 y Carrión, edificio Prometeo, teléfonos: 2569898/9, Fax: (593 2) 250-9054
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
Innovación y saberes
ºxxx
El presente trabajo de titulación consiste en el diseño de mezclas asfálticas en caliente utilizando el método Marshall y e l análisis comparativo de las propiedades físicas mecánicas con cemento asfáltico nacional (ecuatoriano) y el importado (peruano), esta tesis está enfocado en analizar y comparar los parámetros obtenidos en los diseños de mezclas asfálticas con los cementos asfálticos en estudio utilizando el método Marshall, mediante pruebas de laboratorio determinaremos los parámetros físicos y mecánicos de los ce mentos asfalticos nacional e importado lo que determinaran la deformación, la consistencia, la fluidez y la densidad. También este estudio determina las propiedades de los agregados tales cumplan con las normas reglamentarias la que nos indicará la composición exacta para la elaboración de las mezclas en estudio y su grado de absorción de los mismos. El método Marshall nos permitirá determinar el porcentaje óptimo de contenido de asfalto en las mezclas asfálticas y también nos garantiza las proporciones volumétricas para la composición de una mezcla asfáltica que estén dentro de los rangos y especificaciones para asegurar una mezcla asfáltica durable, Marshall es un método dirigido al diseño de mezclas asfálticas para determinar el análisis estabilidad/flujo (fluencia) y densidad/vacíos. Al final del estudio se hará el análisis comparativo tanto a los cementos asfálticos en estudio y a las mezclas asfálticas con los cementos asfálticos nacion al (ecuatoriano) y el importado (peruano) y a su vez se deducirá el comportamiento de los mismos.
X
“Diseño de Mezclas Asfálticas en Caliente Utilizando el Método Marshall y Análisis Comparativo de
las Propiedades Físicas y Mecánicas con Cemento Asfáltico Nacional (ecuador)e Importado(peru)”TÍTULO Y SUBTÍTULO
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