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UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

MACHALA2019

REYES RIVERA LUIS MIGUELINGENIERO CIVIL

ANÁLISIS COMPARATIVO DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAMÉTODO MARSHALL TRADICIONAL VS PERMEABLE CON

AGREGADO DE LA CANTERA DEL RÍO SAN LUIS

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA CIVIL

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

MACHALA2019

REYES RIVERA LUIS MIGUELINGENIERO CIVIL

ANÁLISIS COMPARATIVO DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICA MÉTODOMARSHALL TRADICIONAL VS PERMEABLE CON AGREGADO DE LA CANTERA

DEL RÍO SAN LUIS

MACHALA, 11 DE FEBRERO DE 2019

CABRERA GORDILLO JORGE PAUL

TRABAJO TITULACIÓNPROYECTO TÉCNICO

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https://www.imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt246.pdf http://www.vialidad.cl/areasdevialidad/laboratorionacional/MaterialCursos/Mezclas%20Asf%C3%A1lticas.pdf

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2

U R K N DU

IV

DEDICATORIA

El presente proyecto técnico se lo dedica principalmente, a dios quién me ha guiado por el

buen camino, por darme fuerzas para poder salir adelante a pesar de los obstáculos que se

han presentado , y poder culminar esta etapa de mi vida.

A mis padres que son los pilares fundamentales y me han brindado siempre su apoyo

incondicional.

V

AGRADECIMIENTO

Mi profundo agradecimiento a la Universidad Técnica de Máchala, Unidad Académica de

Ingeniería Civil, a los docentes que supieron despejar mis dudas, especialmente al Ing. Jorge

Paul Cabrera Gordillo, quien estuvo guiándome con su amplio conocimiento en mi trabajo

de titulación.

VI

ANALISIS COMPARATIVO DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS METODO

MARSHALL TRADICIONAL VS PERMEABLE CON AGREGADO DE LA

CANTERA DEL RÍO SAN LUIS.

AUTOR: LUIS MIGUEL REYES RIVERA

TUTOR: ING. JORGE PAUL CABRERA GORDILLO

RESUMEN

En la realización del presente Proyecto técnico sobre mezclas asfálticas porosas, se utilizó

materiales pétreos de la cantera del río San Luis, ubicada en la parroquia la Victoria, Cantón

Santa Rosa y el betún asfáltico de la planta de asfalto del Gobierno Autónomo

Descentralizado de Machala.

En el desarrollo del proyecto técnico, mediante el método Marshall se diseñó mezclas

asfálticas tradicionales y porosas para trafico liviano , en donde se realizó la comparación de

los resultados obtenidos en los ensayos realizados en el laboratorio de la Unidad Académica

de Ingeniería Civil, verificando las propiedades físicas y mecánicas de los materiales, para

llevar a cabo este proceso se obtuvo los resultados de la abrasión de los materiales gruesos

mediante la normativa AASHTO T96, la granulometría mediante la norma AASHTO T27 y

para su diseño se utilizó el AASHTO T245 en donde se encontró su resistencia a la fluencia

plástica.

Después de varias dosificaciones realizadas en el laboratorio de la Unidad Académica de

Ingeniería Civil y bajo la tutoría del Ing. Jorge Paul Cabrera Gordillo se determinó mediante

las Gráficas y se concluye que el diseño de mezcla asfáltica porosa cumple con el criterio de

diseño MARSHALL con una estabilidad de 1475 libras, valor dentro del rango mínimo de

1000 libras, y una fluidez de 9.25/100 pulg. valor dentro del parámetro de (8/100 a

16/100)pulg. , vacíos en la mezcla de 23.10% debiendo estar en un rango del 15% al 25%,

para un porcentaje de asfalto óptimo de 6.1%, con 35% de agregado grueso 3/4,con un 60 %

del agregado 3/8, y con un 5% de arena pero obteniendo menor capacidad que el diseño de

mezclas asfáltica tradicional, con una estabilidad de 2460 libras, fluidez de 12.10/100,

vacíos en la mezcla de 3.75% debiendo estar del 3% al 5%, para un porcentaje de asfalto

óptimo de 6.4%, con 30% de agregado grueso 3/4,con un 30 % del agregado 3/8, con un

VII

25% de arena y un 15 % de polvo de roca , este diseño tiene una alta permeabilidad. Se

determinó la consistencia del cemento asfáltico que estuvo dentro del parámetro de 60 a 70

según el grado de cemento asfáltico dando como resultado 64,5.

Las dimensiones de las briquetas fueron de 4 pulgadas de diámetro y una altura promedio de

2,6 pulgadas.

Estos diseños de mezclas asfálticas porosas tienen ventajas y desventajas, entre estas se

destaca las ventajas ambientales, de las cuales se resalta su principal función es la filtración

evitando las inundaciones y la capacidad de reutilizar sus escorrentías, otra de las ventajas

es la adherencia del mezclas asfáltica porosa hacia el neumático evitando los frecuentes

accidentes de tránsito debido a las lluvias consecutivas considerado muy importante para el

bienestar de la sociedad. En las desventajas se resalta la razón económica de estos proyectos,

en donde su mantenimiento operativo es superior al mantenimiento que se le debería dar a

las vías que contienen las mezclas asfálticas tradicionales, otra desventaja se considera al

tiempo de vida que manifiesta estos tipos de mezclas asfálticas, debido al desprendimiento

de sus partículas en el transcurso del tiempo causado por las escorrentías.

Palabras Claves: Mezclas Asfálticas, Escorrentías, Permeabilidad.

VIII

COMPARATIVE ANALYSIS DESIGN OF ASPHALTIC MIXES METÓDO

MARSHALL TRADITIONAL VS PERMEABLE WITH AGGREGATE OF THE

QUARRY OF SAN LUIS RIVER.

AUTOR: LUIS MIGUEL REYES RIVERA

TUTOR: JORGE PAUL CABRERA GORDILLO

ABSTRACT

In the realization of this technical project on porous asphalt mixtures, stone materials from

the quarry of the San Luis river, located in the Victoria parish, Santa Rosa Canton, and the

asphalt bitumen of the asphalt plant of the Decentralized Autonomous Government of

Machala were used.

In the development of the technical project, using the Marshall method, traditional and

porous asphalt mixtures were designed for light traffic, where the results obtained in the tests

carried out in the laboratory of the Academic Unit of Civil Engineering were verified,

verifying the properties physical and mechanical materials, to carry out this process we

obtained the results of the abrasion of the coarse materials through the AASHTO T96

standard, the granulometry through the AASHTO T27 standard and for its design the

AASHTO T245 was used where it was found its resistance to plastic creep.

After several dosages carried out in the laboratory of the Academic Unit of Civil Engineering

and under the tutorship of Ing. Jorge Paul Cabrera Gordillo, it was determined by the Graphs

and it is concluded that the porous asphalt mix design meets the MARSHALL design criteria

with a stability of 1475 pounds, value within the minimum range of 1000 pounds, and a

fluidity of 9.25 / 100 in. value within the parameter of (8/100 to 16/100) in. , voids in the

mixture of 23.10% should be in a range of 15% to 25%, for an optimum asphalt percentage

of 6.1%, with 35% of coarse aggregate 3/4, with 60% of the aggregate 3/8, and with 5% of

sand but obtaining less capacity than the traditional asphalt mix design, with a stability of

2460 pounds, fluidity of 12.10 / 100, gaps in the mixture of 3.75% having to be from 3% to

5%, for a optimal asphalt percentage of 6.4%, with 30% of coarse aggregate 3/4, with 30%

of aggregate 3/8, with 25% of sand and 15% of rock dust, this design has a high permeability.

IX

The consistency of the asphalt cement that was within the parameter of 60 to 70 was

determined according to the degree of asphalt cement resulting in 64.5.

The dimensions of the briquettes were 4 inches in diameter and an average height of 2.6

inches.

These designs of porous asphalt mixtures have advantages and disadvantages, among which

the environmental advantages stand out, of which its main function is the filtration avoiding

the floods and the capacity to reuse its run-off, another of the advantages is the adherence of

the mixtures porous asphalt towards the tire avoiding frequent traffic accidents due to

consecutive rains considered very important for the welfare of society. The disadvantages

highlight the economic reason for these projects, where their operational maintenance is

greater than the maintenance that should be given to the roads containing traditional asphalt

mixtures, another disadvantage is considered to the time of life that manifests these types of

mixtures asphalt, due to the detachment of its particles in the course of time caused by runoff

Key Words: Asphalt Mixtures, Runoff, Permeability.

X

Índice

DEDICATORIA ................................................................................................................ IV

AGRADECIMIENTO ........................................................................................................ V

RESUMEN ......................................................................................................................... VI

ABSTRACT .................................................................................................................... VIII

GLOSARIO .......................................................................................................................... 1

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 2

CAPÍTULO I........................................................................................................................ 4

1 DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA .......................................................................... 4

1.1 CONCEPTUALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA OBJETO DE INTERVENCIÓN 4

1.1.1 Conceptualización. ............................................................................................... 4

1.1.1.1 La sustentabilidad vista desde la ciudad. .......................................................... 4

1.1.1.2 Plan de Sustentabilidad. .................................................................................... 4

1.1.1.3 Los pavimentos flexibles. .................................................................................. 5

1.1.2 Descripción del Problema Objeto de Intervención. ............................................ 5

1.1.2.1 Materiales. ......................................................................................................... 6

1.1.2.1.1 Agregado Grueso. ........................................................................................... 6

1.1.2.1.2 Agregado Fino. ............................................................................................... 6

1.1.2.2 Comportamiento de los materiales.................................................................... 7

1.1.2.2.1 Características Físicas del Asfalto. ................................................................ 7

1.1.2.2.2 El Ligante Asfáltico. ....................................................................................... 7

1.1.2.2.3 Viscosidad. ...................................................................................................... 7

1.1.2.2.4 Ductilidad........................................................................................................ 7

1.1.2.2.5 Fatiga en la mezcla asfáltica.......................................................................... 8

1.1.2.2.6 Adhesividad. .................................................................................................... 8

1.1.2.2.7. Fragilidad. ..................................................................................................... 8

1.1.2.2.8 Peso específico de los agregados. ................................................................... 8

1.1.2.2.9 El peso específico Bulk................................................................................... 8

1.1.2.2.10 Impermeabilidad. .......................................................................................... 8

1.1.2.2.11 Durabilidad. .................................................................................................. 8

1.1.2.2.12 Absorción de Agregados. .............................................................................. 9

XI

1.1.2.2.13 Permeabilidad. .............................................................................................. 9

1.1.3 Identificación morfológica de los agregados. ..................................................... 9

1.1.4 Formulación del problema. .................................................................................. 9

1.2. OBJETIVOS. ................................................................................................................. 9

1.2.1. Objetivo general. ............................................................................................. 9

1.2.2. Objetivos específicos ..................................................................................... 10

1.3 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA. ............................................................................. 10

CAPÍTULO II .................................................................................................................... 12

2. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN

ADOPTADA....................................................................................................................... 12

2.1. ESTUDIO DE INGENIERÍA PARA LA DEFINICIÓN DE ALTERNATIVAS Y

SOLUCIONES TÉCNICAS Y SUS ESCENARIOS. .................................................. 12

2.1.1Ensayos realizados en laboratorio ...................................................................... 14

2.1.1.1 Análisis de las propiedades físicas y mecánicos de los agregados. ............... 14

2.1.1.2 Análisis granulométrico. ............................................................................... 14

2.1.1.3 Ensayo de Abrasión. ........................................................................................ 16

2.1.1.4 Densidad y absorción de agua en los agregados gruesos 3/4 y 3/8 (AASHTO

T142) ............................................................................................................................ 17

2.1.1.6 Gravedad especifica del asfalto (AASHTO T228).......................................... 20

2.1.1.7 Consistencia del asfalto (AASHTO T59). ....................................................... 22

2.1.1.8 Gravedad específica RICE-AASHTO T209. .................................................. 23

2.1.1.9 Diseño de briquetas. ........................................................................................ 24

2.1.1.10 Porcentaje de asfalto. ................................................................................... 24

2.1.1.11 Determinación del peso específico bulk de las briquetas compactadas

(AASHTO T166). (Ver anexo 9) ................................................................................. 25

2.1.1.12. Determinación de la permeabilidad con carga hidráulica variable.

(AASHTO T215). ......................................................................................................... 26

2.1.1.13 Estabilidad y fluidez (AASHTO T245). ...................................................... 27

2.2 PREFACTIBILIDAD. ............................................................................................. 29

2.2.1 Ventaja y desventajas de mezclas permeable..................................................... 29

2.2.1.1 Ventajas. .......................................................................................................... 29

2.2.1.1.1 Ventajas de carácter ambiental. ................................................................... 29

2.2.1.1.2 Ventajas de carácter social.......................................................................... 30

XII

2.2.1.1.3 Ventajas de carácter económico. ................................................................ 30

2.2.1.2 Desventajas. .................................................................................................... 30

2.2.1.2.1 Desventajas de carácter ambiental. ............................................................ 30

2.2.1.2.2 Desventajas de carácter social. ................................................................... 31

2.2.1.2.3 Desventajas de carácter económico. ............................................................ 31

2.3 FACTIBILIDAD. ........................................................................................................... 31

2.4 IDENTIFICACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN VIABLE PARA EL DISEÑO. ..... 32

CAPÍTULO III .................................................................................................................. 33

3. DISEÑO DEFINITIVO DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN. ..................... 33

3.1. CONCEPCIÓN DE PROTOTIPO.................................................................................... 33

3.1.1. Desarrollo práctico y su propuesta. .................................................................. 33

3.1.1.1 Método de diseño Marshall. ............................................................................ 33

3.1.1.2 Elaboración de briquetas asfálticas. ............................................................... 33

3.1.1.2.1 La preparación de las muestras tiene la siguiente metodología. ................ 33

3.2 MEMORIA TÉCNICA ............................................................................................ 34

3.2.1 Resultados de los primeros ensayos y su respectiva dosificación. .................... 34

3.2.2 Porcentaje y Dosificación de la mezcla tradicional y permeable. .................... 35

3.3 PRESUPUESTO ....................................................................................................... 37

3.4 PROGRAMACIÓN DE OBRAS. ........................................................................... 38

4. CONCLUSIONES. ..................................................................................................... 40

5. RECOMENDACIONES. ........................................................................................... 41

6. BIBLIOGRAFÍA. ....................................................................................................... 42

XIII

ÍNDICE DE TABLA.

Tabla 1. Criterios de Diseño Marshall. Tabla 405.54 ......................................................... 12

Tabla 2. Especificaciones de porcentajes de vacíos de agregado mineral (VAM).............. 13

Tabla 3. Resultados de diseño Marshall Tradicional y Poroso............................................ 34

Tabla 4. Factores de corrección para la Estabilidad Marshall ............................................. 35

Tabla 5. Porcentaje de agregados para el diseño de Briquetas Tradicional ....................... 36

Tabla 6. Porcentaje de agregado para el diseño de briquetas porosas. ............................... 36

Tabla 7. Comparación de valores de la Metodología Diseño Tradicional y Poroso ........... 37

Tabla 8. Cantidad de material para 1 metro cúbico de mezcla tradicional. ......................... 37

Tabla 9. Cantidad de material para 1 metro cúbico de mezcla permeable. ......................... 38

Tabla 10. Programación de Obra de una mezcla Asfáltica.................................................. 38

Tabla 11. Diagrama de Barras ............................................................................................. 39

XIV

ÍNDICE DE FIGURAS.

Figura 1.Curva de granulometría dentro de la franja........................................................... 13

Figura 2. Análisis granulométrico ....................................................................................... 15

Figura 3. Material tamizado................................................................................................. 16

Figura 4. Máquina de los Ángeles. ...................................................................................... 17

Figura 5. Secado superficial de material saturado ............................................................... 18

Figura 6 Peso sumergido de muestra y canastilla ............................................................... 18

Figura 7. Lectura del volumen final de agua más la arena en la probeta. ........................... 19

Figura 8. Estado de la arena saturado superficialmente seco. ............................................. 20

Figura 9. Calentando la muestra de cemento asfáltico a 110 °C. ....................................... 21

Figura 10.Pesar el Picnómetro con asfalto, más agua y tapa. .............................................. 21

Figura 11. Determinación de la consistencia del asfalto. .................................................... 22

Figura 12. Gravedad Específica RICE ................................................................................ 23

Figura 13 . Peso del recipiente con agua ............................................................................. 24

Figura 14. Elaborando la mezcla asfáltica y compactado de briquetas. ............................. 25

Figura 15. Determinación de gravedad especifica Bulk. ..................................................... 26

Figura 16. Lectura de la carga de agua hidráulica ............................................................... 27

Figura 17: Briquetas colocadas en Baño María a 60°C ....................................................... 28

Figura 18. Aparato de Estabilidad y Fluidez, (briquetas ensayadas) ................................... 28

Figura 19. Ubicación de la cantera del río San Luis. ........................................................... 29

XV

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1. Ensayo de Abrasión ............................................................................................. 47

Anexo 2. Análisis Granulométrico 3/4, 3/8 , Arena y Polvo de Roca ................................. 48

Anexo 3. Dosificación y Franja Granulométrica ................................................................. 52

Anexo 4. Gravedad Específica de Agregado Grueso 3/4 y 3/8 ........................................... 53

Anexo 5. Gravedad Específica de Agregado Fino, arena y polvo de roca .......................... 55

Anexo 6. Gravedad o peso Específico del Cemento Asfáltico ........................................... 57

Anexo 7 Consistencia del cemento asfáltico ....................................................................... 57

Anexo 8. Gravedad máxima medida (RICE)...................................................................... 58

Anexo 9. Diseño de la mezcla bituminosa y datos de la briquetas ...................................... 60

Anexo 10. Permeabilidad por carga hidráulica variable...................................................... 64

Anexo 11. Factores de Permeabilidad ( K )......................................................................... 66

Anexo 12. Curva Marshall Tradicional ............................................................................... 67

Anexo 13. Curva Marshall Porosa ....................................................................................... 68

1

GLOSARIO

CALZADA: es la vía por donde circulan los autos motores vehículos, también llamada calle,

carretera.

SUBRASANTE: es la línea de referencia la cual marca la cota del movimiento de tierra

terminado, en la cual se construye el pavimento.

PAVIMENTO: está conformado por un sistema de capas superpuestas, las cuales constan de

diferentes materiales, las mismas que están compactadas de una manera adecuada.

PAVIMENTOS RÍGIDOS: estos pavimentos están constituidos de hormigón el cual puede

ser armado o de concreto, el mismo que descansa sobre una capa de sub base granular, la

cual está sobre la subrasante.

PAVIMENTOS FLEXIBLES: están constituidos por un determinado número de capas, las

mismas que permiten transferir las cargas del peso vehicular hasta el terreno natural, sin

deformarse ni fisurarse.

PAVIMENTOS SEMIFLEXIBLES: estos pavimentos se caracterizan por tener una capa de

rodadura asfáltica, y de base grava estabilizada con cemento.

RIEGOS ASFÁLTICOS: esta técnica consiste en regar asfalto líquido, la cual puede ser

aplicada sobre una capa granular o capa asfáltica la misma que cumple un objetivo

específico.

RIEGO ASFALTO–AGREGADO: es la aplicación de un riego asfáltico cubierto por una o

varias capas de agregado la misma que puede ser arena fina (para preservar por un

determinado tiempo la base estabilizadora).

RASANTE: es la línea que marca la cota de la vía terminada.

2

INTRODUCCIÓN

Durante años hemos evidenciado que para el desarrollo de los países es de vital importancia

las vías de comunicación, especialmente como los países desarrollados de primer orden,

como Estados Unidos, China, Japón.

“Las vías de comunicación son esenciales para el desarrollo social y económico de los países,

pero su construcción, mantenimiento y uso, presentan un impacto negativo en el ambiente

por este motivo aparece el diseño de asfalto permeable, lo cual es amigable con el miedo

ambiente.” [1]

“Es fundamental una buena infraestructura vial, y su respectivo mantenimiento el cual,

evitaría su deterioro y sobre costo del 1 al 3% de su PIB.”[2]

“En Ecuador, al igual que gran parte de los países latinoamericanos, experimentó a lo largo

de la segunda mitad del siglo xx diversos fenómenos que determinaron la forma urbana, el

crecimiento y las densidades habitacionales de las ciudades.” [3]

El incremento poblacional es proporcional al aumento de áreas urbanas debido a esto, nace

la necesidad de crear nuevas alternativas de capas de rodadura permeables, debido a la falta

de un buen sistema de alcantarillado, y a las aguas lluvias que causan inundaciones.

Por lo general en la zonas urbanas los parqueaderos, poseen capa de rodadura, de hormigón

o asfalto convencional, en los cuales se tiene inconvenientes como la acumulación de aguas

lluvias, formando charcos, los mismos que generan problemas tanto estéticos, de sus usos e

inclusos disminuyen la capacidad de adherencia en las llantas del vehículo impidiendo su

frenado, para evitar esto múltiples problemas el presente trabajo técnico se plantea el diseño

de una mezcla asfáltica porosa.

3

La finalidad del diseño de mezcla asfáltico porosas es absorber un gran flujo de agua, de

forma que permite un rápido secado superficial evitando la mayoría de los problemas que

han surgido con la mezcla convencional, el cual permite el paso del agua que caen sobre el

mismo hacia una capa inferior de geotextil que recoge dichas aguas con pendiente hacia un

recolector.

La elaboración de las mezclas asfálticas porosas es más económico que las mezclas

tradicionales ya que están compuesto su estructura de menos agregados, obteniendo unos

mayores porcentajes de vacíos, cumpliendo con su principal función de ser filtrante.

4

CAPÍTULO I

1 Diagnóstico del problema

1.1 Conceptualización y descripción del problema objeto de intervención

1.1.1 Conceptualización. “La Ciudad es uno de los productos más extraordinarios que ha

creado la humanidad. Por definición es multifuncional, concentra la diversidad y está en

permanente construcción-reconstrucción, porque nunca se acaba; se trata de un ‘producto

social’ en proceso de cambio constante que tiene historia.” [4]

“El desordenado crecimiento urbano y la dispersión mayor de bienes o servicios, la

dependencia del vehículo a motor, la falta de infraestructura integrada y multimodal, la

congestión, los costos y el deterioro de la calidad de vida, revelaron la necesidad de un

concepto de movilidad basado en la eficiencia, el bajo impacto ambiental, con acceso

universal y equitativo”[5].

1.1.1.1 La sustentabilidad vista desde la ciudad. Ecuador por ser un país que siempre ha

sufrido de inundaciones, y pésimas vías de comunicación, se ve obligado a innovar en sus

estudios y adaptarse a métodos que solucionen los grandes problemas de inviernos que

padece.

Tomando en cuenta que estas mezclas asfálticas compactadas porosas son amigables con el

medio ambiente a diferencia con las mezclas asfálticas compactadas tradicionales, el tráfico

urbano en las ciudades aumentara con mejor calidad vial, incentivando al crecimiento

comercial.

1.1.1.2 Plan de Sustentabilidad. Son planes rotatorios que permiten realizar a las ciudades

una evaluación clara de los desafíos y oportunidades para obtener una sustentabilidad a largo

plazo y direccionar hacia los problemas ambientales.

“Se entiende por “desarrollo sustentable” lo que genera una calidad de vida, la cual asegura

un continuo acceso a los diferentes recursos naturales y evita el degradado del mismo.” [6]

https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5214013

5

El punto central del desarrollo sustentable es la gente, teniendo como objetivo principal el

constante mejoramiento de la calidad de vida del hombre. [7] desarrollando nuevas

alternativas de vías que sean permeables.

1.1.1.3 Los pavimentos flexibles. “Nacen como una forma alternativa de mitigación del

escurrimiento superficial y los caudales pico (generadores de inundaciones) en las zonas

urbanizadas, en las cuales la cuenca ha perdido su permeabilidad, el objetivo de estos

sistemas es generar zonas donde el agua se infiltre o se almacenar y se amortigüe la cantidad

de agua de lluvia precipitada aumentando sus tiempos de concentración. Se recomienda su

uso en zonas de baja pendiente tales como estacionamientos, vías con tráfico ligero u

ocasional y andenes, entre otros, en los que su nivel freático se encuentre muy por debajo

del fondo de la zona de almacenamiento para que este no interfiera ni disminuya el volumen

de acopio.” [8]

“Son básicamente un conjunto de agregados gruesos mezclados con materiales de asfalto

colocados en capas casi horizontales. Son responsables de distribuir todas las cargas de

tráfico de los vehículos hasta el sub grado, a lo largo de las capas de base y sub base. Deben

ser resistentes y estar hechos de materiales de alta calidad para soportar la severidad del

clima, el tráfico y la erosión.” [9]

El pavimento es una estructura realizada mediante ensayos de laboratorio encargada de

evaluar las propiedades de los agregados que se utilizaran en el diseño la cual deberá cumplir

con la normativa vigente. [10]

A pesar de su buen funcionamiento estructural los pavimentos flexibles convencionales es

necesario mejorar haciendo que la capa de rodadura sea drenante. Todos los pavimentos

flexibles gozan de pro y contras características, las características positivas podemos

interpretarlas como una mejora en su regularidad en toda su área, alto nivel de adherencia al

pavimento, contribuyendo al peralte de la vía y muy buena permeabilidad de los fluidos,

funcionan como acústicos y reducen la reflexión de la luz. Las características negativas para,

este tipo de diseño son de baja durabilidad y su mantenimiento es sumamente costoso.

1.1.2 Descripción del Problema Objeto de Intervención. Mediante ensayos en el laboratorio

plantear un diseño de mezcla asfáltica compactada porosa que cumpla con el criterio del

6

diseño MARSHALL para compararlos con el diseño MARSHALL tradicional cumpliendo

con una resistencia óptima, permeabilidad adecuada y porcentajes de asfaltos mínimos

establecidos por las normativas.

1.1.2.1 Materiales. Los materiales usados en proyectos de ingeniería siempre deben darse a

la tarea de presentar el mínimo de daño al medio ambiente y satisfacer tanto el diseño como

la parte económica. [11]

El agregado pétreo es un componente dinámico, aunque puede presentar variación en sus

características durante el proceso de explotación. [12]

“Los agregados están catalogados en 2 grupos, los agregados finos y gruesos, en primer lugar

están las arenas naturales con un tamaño que van desde los 5mm y el agregado grueso

mayores a 5mm y hasta los 125 mm.” [13]

El material pétreo utilizado en la investigación es correspondiente de la cantera rio San Luis.

[14]

Los materiales que conforman la mezcla asfáltica, están conformados por agregados grueso,

y cemento asfáltico, hay que tener en claro que dependiendo de la cantera pueden variar las

propiedades físicas del agregado grueso. [15]

1.1.2.1.1 Agregado Grueso. Definido como la unión inorgánica de diferentes tipos de

minerales originados naturalmente de un conjunto de fases geológicas. [16]

El agregado pétreo más utilizado y de fácil acceso a nivel mundial son los que se encuentran

en depósitos naturales como ríos los cuales son económicos. [17]

Definido como agregado grueso el material retenido en el tamiz 4.75 mm (N°4) procedente

de la desintegración natural o artificial, puede ser grava o piedra triturada.

1.1.2.1.2 Agregado Fino. Considerado agregado fino a la arena o piedra natural finamente

triturada, de tamaño reducido, que pasan el tamiz numero 9.5 mm o 3/8.

7

1.1.2.2 Comportamiento de los materiales. Son de suma importancia para la elaboración de

las mezclas asfálticas.

1.1.2.2.1 Características Físicas del Asfalto. Son importantes en el diseño de mezclas

asfálticas, las propiedades son la durabilidad, adhesión, susceptibilidad a la temperatura. ,

endurecimiento y envejecimiento, viscosidad.

"La mayor parte de las vías de comunicación en nuestro país, están compuestas de mezclas

asfálticas, las mismas que se conforman de cemento asfáltico y materiales pétreos, regidas

por normas técnicas.” [18]

La tecnología de las mezclas asfálticas, han sido técnicas ampliamente estudiadas a nivel

mundial. [19]

1.1.2.2.2 El Ligante Asfáltico. “Es una mezcla compleja de una gran variedad de moléculas

que difieren en su forma, tamaño y composición química. Estas moléculas cambian con las

condiciones de edad, de temperatura y de carga. El ligante asfáltico es un material de color

negro a marrón, sólido o semisólido según la temperatura ambiente de los constituyentes

predominantes, proveniente de la naturaleza o del procesamiento del petróleo.” [20]

El ligante asfáltico es un tratamiento superficial simple, consiste en una irrigación de un

ligante asfáltico (se presenta en forma de emulsión), seguido de la expansión y compactación

de un agregado uniforme, con la rigidez de una lechada asfáltica. [21]

1.1.2.2.3 Viscosidad. La viscosidad es una propiedad importante desde el punto práctico y

teórico. [22]

Es la resistencia de los cuerpos a la deformación, debido al rozamiento interno molecular; la

viscosidad es una medida de la resistencia al flujo.

1.1.2.2.4 Ductilidad. Es la capacidad de un material de sufrir alargamientos sin disgregación

de su masa; debido a la ductilidad el asfalto puede ser sometido a la acción de continuas

fuerzas de tracción y compresión; que las resiste-deformándose, pero sin romperse.

8

1.1.2.2.5 Fatiga en la mezcla asfáltica. “La fatiga es uno de los modos de falla más comunes

en los pavimentos flexibles, la cual es caracterizada por la interconexión de grietas

longitudinales provocadas por los esfuerzos de tensión que se generan en la base de la carpeta

asfáltica, debido al tránsito pesado.”[23]

1.1.2.2.6 Adhesividad. Es la resistencia opuesta por el asfalto a despegarse del material con

el que ha entrado en contacto.

1.1.2.2.7. Fragilidad. Es la propiedad de los materiales a romperse frente a la presencia de

determinados esfuerzos.

1.1.2.2.8 Peso específico de los agregados. Este ensayo nos indica la calidad del agregado,

los valores altos están entre 2.2 a 2.4 gr/cm3y los agregados porosos están por debajo de

estos valores.

1.1.2.2.9 El peso específico Bulk. Es la relación que hay entre el peso en el aire y el volumen

del mismo con sus vacíos permeables.

Los ensayos correspondientes a peso específico y absorción de los agregados pétreos aportan

a la estimación de la cantidad de material para su debida preparación y mezcla. [24]

1.1.2.2.10 Impermeabilidad. Capacidad de un material de no poder ser atravesado por agua

u otro líquido; el asfalto además de actuar como ligante de moderada resistencia. Debe ser a

la vez altamente impermeable.

1.1.2.2.11 Durabilidad. El asfalto debe mantenerse plástico, para cumplir su función de

ligante, por diversos factores atmosféricos el asfalto pierde su plasticidad formándose

quebradizo, causado por el endurecimiento progresivo, generando la destrucción del

pavimento.

“Sin embargo, el mejor comportamiento a fatiga no se debe solamente al tipo de la

granulometría; las mezclas son susceptibles al tipo de asfalto utilizado.” [25]

9

1.1.2.2.12 Absorción de Agregados. Es la característica del agregado para absorber por

medio de los poros un determinado porcentaje de agua, este fenómeno es producido por

capilaridad al quedar aire atrapado.

Esta característica del agregado influye en su resistencia y trabajabilidad, por ende, es

sumamente idóneo hacer las correcciones adecuadas.

1.1.2.2.13 Permeabilidad. “La permeabilidad se refiere a la cantidad de agua filtrada por la

estructura del material asfáltico en un tiempo determinado.” [26]

1.1.3 Identificación morfológica de los agregados. “En cada rango de tamaño de agregados

obtenidos del tamizado de las muestras se definieron las morfologías predominantes.” [27]

Para los ensayos “se empleó agregado grueso (grava) de origen calizo en dos tamaños

máximos, 19.0 y 9.5 mm (3/4"y 3/8"). Por su parte, como agregado fino (arena) se empleó

agregado de origen andesítico, el cual es usual que tenga exceso de finos que pasan la malla

200 (75 μm). Para subsanar esta deficiencia se lavó parte de la arena empleada para dejarla

en condiciones aceptables.”[28]

1.1.4 Formulación del problema. La falta de infraestructura permeables en vías, aceras y

parqueaderos en la zona urbana de la Ciudades han provocado la acumulación e

inundaciones con las aguas lluvias en épocas de invierno.

Debido al pésimo sistema de redes de alcantarillado que existe, nace la necesidad de

implementar estos diseño de mezclas asfálticas porosas.

1.2. Objetivos.

1.2.1. Objetivo general.

Diseñar una mezcla asfáltica porosa, utilizando la metodología MARSHALL con

material de la Cantera del Río San Luis, para comparar resultados con el diseño

MARSHALL tradicional.

10

1.2.2. Objetivos específicos

Conocer mediante ensayos las propiedades mecánicas de los materiales para el

diseño de mezclas asfálticas.

Comparar resultados de mezcla asfáltica tradicional y porosa, su estabilidad y

fluidez, porcentajes de vacíos en la mezcla y vacíos de agregado mineral, por la

metodología Marshall.

Proponer una dosificación para la elaboración de mezclas asfáltico poroso o

permeable, con los materiales de la cantera del Río San Luis.

1.3 Justificación e importancia.

Las ciudades por ser un referente de desarrollo y su crecimiento amplio en áreas urbano, el

pavimento convencional es una estructura más utilizada en sus vías de circulación, el mismo

que ha acarreado a largo plazo la disminución de áreas permeables, dada estas circunstancias

en las ciudades es necesario crear una nueva alternativa, como son los pavimentos

permeables.

El pavimento permeable mejora las condiciones de rozamiento en los vehículos cuando se

produzca lluvias. [29]

Los pavimentos permeables, son estructuras de asfalto, diseñados con agregados gruesos, lo

que permite una fácil filtración de las aguas lluvias, para lo cual este diseño de asfalto debe

tener un contenido de vacíos del 15% al 25%. [30]

“Realizados y ensayados en laboratorios, el cual permite el paso del agua por medio de su

estructura permeable.” [31]

“Todas estas ventajas contribuyen a soportar los tres pilares de la sostenibilidad; economía,

protección del medio ambiente y beneficios sociales logrando una infraestructura vial

sostenible.” [32]

“Las vías mueven los bienes y servicios de un país, por ende, son el motor de la economía.

Las mayoría de las vías en nuestro país están construidas con mezclas asfálticas, las cuales

11

son el producto de la unión del cemento asfáltico con materiales pétreos según

especificaciones técnicas.” [33]

“Nacen como una forma alternativa de mitigación del escurrimiento superficial y los

caudales pico (generadores de inundaciones) en las zonas urbanizadas, en las cuales la

cuenca ha perdido su permeabilidad, el objetivo de estos sistemas es generar zonas donde el

agua se infiltre o se almacenar y se amortigüe la cantidad de agua de lluvia precipitada

aumentando sus tiempos de concentración. Se recomienda su uso en zonas de baja pendiente

tales como estacionamientos, vías con tráfico ligero u ocasional y andenes, entre otros, en

los que su nivel freático se encuentre muy por debajo del fondo de la zona de

almacenamiento para que este no interfiera ni disminuya el volumen de acopio” .[8]

“La estabilidad y la durabilidad de la vida estructural de las mezclas de pavimentos

asfálticos porosos se basa en las propiedades de aglutinante de asfalto (es decir, propiedades

geológicas y la calidad de la adhesión en la interfaz de agregado asfáltico, o más

específicamente en la interface masilla-agregado) y el contacto stoneon-piedra completa

logrado por la fracción de agregado grueso en la mezcla compactada.” [34]

12

CAPÍTULO II

2. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN

ADOPTADA.

2.1. ESTUDIO DE INGENIERÍA PARA LA DEFINICIÓN DE ALTERNATIVAS Y

SOLUCIONES TÉCNICAS Y SUS ESCENARIOS.

En el presente diseño se realizaron diferentes ensayos para determinar las características de

los materiales , los cuales cumplieron con las normativas siendo eficiente , para la

elaboración de las mezclas asfálticas , cuyos ensayos fueron: Ensayo de Abrasión con la

Máquina de los Ángeles, Ensayo de la Granulometría, Ensayo Gravedad Especifica del

Cemento Asfáltico, Ensayo Grado de la Consistencia del Cemento Asfáltico, densidad del

Agregado grueso y fino, Ensayo Rice, Ensayo Gravedad Especifica Bulk, Ensayo de

Permeabilidad por Carga Hidráulica Variable y Diseño de Briquetas-Metodología del

Método Marshall.

Para el diseño de mezclas asfálticas utilizamos la Metodología MARSHALL, debe de

contener la estabilidad un rango de ≥ 1000 lb, flujo (1/100pulg.) debe estar entre 8 a 16 pulg.,

% de vacíos con aire en la mezcla en el tradicional debe estar de 3% a 5% y para el estudio

poroso debe comprender en el rango de 15% a 25%.

Tabla 1. Criterios de Diseño Marshall. Tabla 405.54

Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas

13

Tabla 2. Especificaciones de porcentajes de vacíos de agregado mineral (VAM)

Fuente: Ministerio de Transporte y Obras Públicas

De acuerdo a los ensayos realizados en laboratorio hemos obtenidos resultados que están

dentro del criterio Marshall, demostrando la durabilidad y estabilidad de la mezcla asfáltica

compactada porosa.

El diseño de mezclas asfáltica permeables , constituido por cemento asfáltico y agregado

pétreo deben presentar características bien definidas y enmarcados dentro de las normativas

que rigen a estos elementos el cual debe cumplir las pruebas mínimas al estar expuestos a la

intemperie .

Figura 1.Curva de granulometría dentro de la franja

Fuente: Creada por el Autor

14

Mediante el ensayo de abrasión con la máquina de los ángeles se obtuvo un resultado del

desgaste a la abrasión de un 23.72%, valor que cumple con la norma ASSTHO T96. (Ver

anexo 1).

De acuerdo a los resultados de la granulometría obtenidos de los ensayos en el laboratorio y

mediante los parámetro de dosificación que nos determina la norma técnica del Instituto del

asfalto podemos determinar que la curva MARSHALL está dentro de la franja desde el tamiz

3/4 pulg. hasta el tamiz No. 100 y presenta en el rango del tamiz No.100 al Tamiz No. 200

una disminución de limos.

“El contacto entre agregado gruesos es responsables de la resistencia a la desintegración

mezcla y deformación permanente. Los agregados finos llenan parcialmente los espacios de

los volúmenes de vacíos (AV) creado por el esqueleto granular grueso en la mezcla

permeable.” [35]

2.1.1Ensayos realizados en laboratorio

2.1.1.1 Análisis de las propiedades físicas y mecánicos de los agregados. De acuerdo al

análisis granulométrico de los agregados, en la etapa de dosificación de los agregados y del

cemento asfáltico obtuvimos como resultado que el porcentaje óptimo para sus mejores

condiciones fue el de 6,4% en el tradicional y en el poroso de 6,1%.

Se presenta una breve descripción de los agregados empleados en los diferentes ensayos.

[36]

“La caracterización de los áridos está definida por normativas como la ASTM, la cual

específica, densidades, absorción en gravas, módulo de finura etc.” [37]

A continuación, se presentan los ensayos de los materiales empleados para diseño de las

mezclas. [38]

2.1.1.2 Análisis granulométrico. Este ensayo determina el porcentaje del agregado grueso

y fino, aplicando la normativa AASHTO T 27. (Ver anexo 2) y curva de la granulometría

con su dosificación (Ver anexo 3)

15

“En cada rango de tamaño de agregados obtenidos del tamizado de las muestras se

definieron las morfologías predominantes” [19].Para de los ensayos “se empleó agregado

grueso (grava) de origen calizo en dos tamaños máximos, 19.0 y 9.5 mm (3/4" y 3/8"). Por

su parte, como agregado fino (arena) se empleó agregado de origen andesítico, el cual es

usual que tenga exceso de finos que pasan la malla 200 (75 μm). Para subsanar esta

deficiencia se lavó parte de la arena empleada para dejarla en condiciones aceptables” [28].

En el análisis granulométrico de los agregados se manifestó poca presencia agregados finos

(limos).

Procedimiento:

1. Una vez que el material se encuentre completamente seco, procedemos a cuartear la

muestra a ensayar.

2. Colocamos la muestra en los tamices previamente ordenados de mayor a menor

abertura, con su respectivo fondo y tapa.

3. Se coloca en el equipo mecánico (tamizado), debe estar bien ajustado para evitar

movimiento.

4. Luego se enciende el equipo mecánico de 5 a 10 minutos.

5. Pesamos la masa retenidas en cada tamiz.

Figura 2. Análisis granulométrico

.

Fuente: Creado por el Autor

16

Figura 3. Material tamizado


2.1.1.3 Ensayo de Abrasión. Verificamos con este ensayo el desgaste del agregado grueso

mediante el uso de máquina de los ángeles de acuerdo a las normas AASHTO T96.

Mediante el ensayo de abrasión con la máquina de los ángeles se obtuvo un resultado del

desgaste a la abrasión de un 23,72 %, valor que cumple con la norma ASSTHO T96. (Ver

anexo 1).

Procedimiento:

1. Lavamos una muestra de material de ⅜ y ¾ con la finalidad de eliminar las impurezas

y luego la secamos al horno a una temperatura de 105°C

2. Mediante la granulometría determinamos la degradación tipo B.

3. Se procede a tamizar en los varios tamices requeridos en el ensayo para gradar, tabla

de especificaciones de las gradaciones

4. Colocamos 2500gr de los materiales de ¾ y ⅜ en la máquina de los ángeles y las 11

esferas, encendemos la máquina la que rota a una velocidad de 30 a 33 rpm, se hacer

rotar a 100 revoluciones

5. se retira el material del cilindro y se hace pasar por el tamiz N°12

6. se pesa el material y el retenido se lo vuelve a colocar en el cilindro dándole un valor

de 400 revoluciones

17

7. luego se hace pasar por el tamiz N°12 y el pasante se lo deja

8. calculamos el porcentaje de desgaste a las 500 revoluciones.

Figura 4. Máquina de los Ángeles.


2.1.1.4 Densidad y absorción de agua en los agregados gruesos 3/4 y 3/8 (AASHTO T142).

La densidad una de las propiedades físicas de tiene los agregados, puede haber aquellos que

tengan poros saturables como no saturables, estos depende de su grado de permeabilidad

puede estar, los vacíos parcialmente saturados o totalmente llenos de agua.

La finalidad de este ensayo es conocer la densidad de volumen de los agregados en estado

seco, estado saturado superficialmente seco y porcentaje de absorción de agua. (Ver anexo

4)

AGREGADO 3/4

DENSIDAD ESPECIFICA DE MASA= 2,702 gr/cm3

CAPACIDAD DE ABSORCIÓN= 0.832%

AGREGADO 3/8



Procedimiento:

1. Lavamos la muestra hasta eliminar todas las impurezas.

2. Se deja sumergida la muestra durante 24 horas.

18

3. Se saca el material del agua y con una franela retiramos la capa visible de agua,

obteniendo la masa de la muestra en estado saturado superficialmente seco.

4. Luego pesamos la canastilla y el material sumergido en agua.

5. Se determina la masa de la canastilla sumergida en agua.

6. La muestra de la canastilla la colocamos en un recipiente y se pone a secar en el

horno a 105°C por periodo de 24 horas, para determinar su masa seca.

Figura 5. Secado superficial de material saturado


Figura 6 Peso sumergido de muestra y canastilla


19

2.1.1.5 Densidad y absorción de los agregados finos (AASHTO T85). La finalidad de este

ensayo es conocer la densidad de volumen de los agregados en estado seco, estado saturado

superficialmente seco y porcentaje de absorción de agua. (Ver anexo 5)

AGREGADO FINO-ARENA



AGREGADO FINO-POLVO DE ROCA

DENSIDAD ESPECIFICA DE MASA= 2.594 gr/cm3


Procedimiento:

1. Pesamos una muestra determinada de agregado fino y se deja sumergida en agua

durante 24 horas.

2. Retiramos la muestra sumergida en agua y se seca superficialmente la capa de agua.

3. Colocamos en el cono la muestra poco a poco y se va dando 25 con golpes uniformes

con el Pisón.

4. Al retirar el cono la muestra debe generar un ligero derrumbamiento, eso quiere decir

que está en estado saturado superficialmente seco.

5. Ponemos en una probeta un volumen de agua determinado, denominado volumen

inicial.

6. La muestra saturada parcialmente seca la colocamos en la probeta y determinamos

el volumen final. y procedemos a determinamos la densidad especifica.

Figura 7. Lectura del volumen final de agua más la arena en la probeta.


20

Figura 8. Estado de la arena saturado superficialmente seco.


2.1.1.6 Gravedad especifica del asfalto (AASHTO T228). El propósito de la gravedad

específica es conocer su densidad, parámetros necesarios para la elaboración de mezclas de

agregados.

Se utiliza como un factor para poder determinar los huecos en las mezclas asfálticas para

mezclas compactadas.

GRAVEDAD ESPECIFICA DEL CEMENTO ASFÁLTICO = 1.007gr/cm3

(Ver Anexo 6)

Procedimiento:

1. Pesamos el picnómetro con la tapa y el agua.

2. Ponemos una muestra de cemento asfáltico en recipiente a disolver a una temperatura

de 110°C.

3. Se coloca una cantidad de cemento asfáltico llenándolo a ¾ del l picnómetro con la

ayuda de un cono para no embarrar las paredes del mismo.

4. se deja enfriar el picnómetro con el cemento asfáltico hasta llegar a la temperatura

ambiente.

5. Luego pesamos el picnómetro con asfalto, la tapa y agua.

21

Figura 9. Calentando la muestra de cemento asfáltico a 110 °C.


Figura 10.Pesar el Picnómetro con asfalto, más agua y tapa.

Fuente: Creada por el Autor.

22

2.1.1.7 Consistencia del asfalto (AASHTO T59). Con esto se obtiene el grado de fluidez o

plasticidad que puede obtener el asfalto a diferente temperatura.

Este determina la dureza o la consistencia (fluidez) que tiene el cemento asfáltico, ya que

con esto podemos saber el comportamiento, que tiene y podemos revenir el agrietamiento

del mismo.

GRADO DE CONSISTENCIA DEL CEMENTO ASFÁLTICO= 67,50

(Ver anexo 7).

Procedimiento:

1. Calentar una muestra asfáltica a una temperatura de 110° luego colocamos en la caja

metálica.

2. La muestra de asfalto dejamos enfriar a una temperatura ambiente y luego en baño

de agua a 25°C en un tiempo de 1 hora y media, de modo que quede completamente

sumergido en él.

3. En el aparato de penetración se lleva la caja con la muestra y se coloca dentro de otro

recipiente con agua a 25 grados centígrados.

4. La superficie de la muestra se pone en contacto con la punta de la aguja y regula la

escala del aparato.

5. Se quita el seguro de la aguja para poder penetrar la muestra durante 5 segundos.

luego determinamos la distancia que ha penetrado en milímetros.

Figura 11. Determinación de la consistencia del asfalto.


23

2.1.1.8 Gravedad específica RICE-AASHTO T209. Son primordiales para elaboración de

mezclas asfálticas tomando en cuenta que los agregados y el asfalto son directamente

proporcionales al peso para su diseño. (Ver anexo 8)

Procedimiento:

1. Separamos el material verificando que no haya grumos en la muestra.

2. Cogemos una muestra de la mezcla asfáltica y la pesamos una cantidad determinada.

3. Pesamos el recipiente lleno de agua y la placa de vidrio.

4. En la bomba de vacíos colocamos el recipiente de vidrio y encendemos en un lapso

de 10 minutos y luego lo apagamos. removemos con una espátula el material que se

encuentra en el recipiente con el agua y lo ponemos nuevamente en la bomba de

vacíos durante 5 minutos.

5. Luego pesamos el recipiente más cemento asfáltico, más agua y más placa de vidrio.

6. Se determina la gravedad específica RICE aplicando la fórmula.

Figura 12. Gravedad Específica RICE


24

Figura 13 . Peso del recipiente con agua

Fuente: Creada por el autor

2.1.1.9 Diseño de briquetas. “La fabricación de briquetas asfálticas, necesitan prepararse a

temperaturas elevadas, las cuales oscilan entre (140°C) energía requerida para la adherencia

entre el cemento asfáltico y el agregado.” [39]

2.1.1.10 Porcentaje de asfalto. Para el diseño de estas mezclas asfálticas se las elaboraron

con porcentajes de asfaltos de 5.5, 6.0, 6,5, 7.0 . (Ver anexo 9)

Procedimiento:

1. Pesar la cantidad de material de acuerdo a la dosificación.

2. Calentamos el cemento asfáltico a una temperatura de 140°C. luego se agrega la

porción de las muestras anteriormente pesada para proceder a mezclar y que queden

completamente revestidas.

3. Colocamos las mezclas asfálticas en los recipientes precalentados (Marshall).

preparación para la compactación usando el martillo Marshall de compactación.

4. Las briquetas son compactadas, los números de golpes dependen del tipo de tráfico

(50 golpes para tráfico liviano y 75 golpes para tráfico pesado), en ambas caras.

5. Una vez finalizada la compactación, dejamos enfriar las probetas y extraemos las

briquetas.

25

Figura 14. Elaborando la mezcla asfáltica y compactado de briquetas.

Fuente: Creado por el Autor.

2.1.1.11 Determinación del peso específico bulk de las briquetas compactadas (AASHTO

T166). (Ver anexo 9)

Gravedad especifica Bulk= ( Wseco / Wsss - Wagua)

Wseco =peso seco al aire

Wsss =peso saturado superficialmente seco

Wagua =peso saturado en agua

Procedimiento:

1. Las briquetas al aire libre las pesamos y luego tomamos las medidas de su espesor.

2. Dejamos sumergidas en agua las briquetas durante 24 horas a una temperatura

ambiente.

3. Culminado las 24 horas retiramos la briqueta, las secamos superficialmente y

pesamos al aire libre.

4. Luego pesamos las briquetas sumergidas.

5. Por medio de las formulas determinamos el peso específico bulk.

26

Figura 15. Determinación de gravedad especifica Bulk.


2.1.1.12. Determinación de la permeabilidad con carga hidráulica variable. (AASHTO

T215). Verificamos si el material es filtrante obteniendo un factor k, en este diseño las

mezcla asfáltica poroso, se obtuvo un factor k , que representa una alta permeabilidad

características de los agregados gruesos. (Ver anexo 10), rangos de factores de k, (Ver anexo

11)

Procedimiento:

1. Se determina el diámetro interior y sección transversal del permeámetro-muestra.

2. La muestra ponemos en el permeámetro.

3. Determinamos la longitud de la muestra.

4. Un tubo fino capilar es la alimentación de agua, nivel aguas arriba formando un

menisco.

5. Determinamos los valores de carga Hidráulica de h1 y h2, y el tiempo que pasa para

que el nivel de agua cambie de una altura a otra.

6. Hacemos este procedimiento 4 veces y tomamos la temperatura del agua

7. Se determina el factor de permeabilidad de la briqueta.

27

Figura 16. Lectura de la carga de agua hidráulica

Fuente. Creado por el Autor

2.1.1.13 Estabilidad y fluidez (AASHTO T245). Estabilidad, es el valor que representa la

resistencia de la estructura de una mezcla compactada, debido a que por el contenido de

asfalto influye su afectación. Fluidez es la medida de deformación de la muestra antes de

llegar a la rotura. (Ver anexo 9).

Procedimiento:

1. Colocamos la briqueta en baño maría durante 30 minutos a una temperatura de 60ºC.

2. Retiramos las briquetas y las colocamos en las mordazas del equipo de estabilidad y

flujo, colocando papel en las mordazas del equipo.

3. Ajustamos la briqueta en el equipo.

4. Obtenemos los resultados de estabilidad y fluidez.

28

Figura 17: Briquetas colocadas en Baño María a 60°C


Figura 18. Aparato de Estabilidad y Fluidez, (briquetas ensayadas)


29

2.2 PREFACTIBILIDAD.

El presente proyecto técnico presenta la necesidad de normas AASHTO T27, T245 los

cuales están relacionados directamente al estudio de ensayos y comprobaciones que

demuestren su veracidad ante la demanda de alternativas amigables con el medio ambiente

aplicado al estudio de Ingeniería Civil.

El material pétreo recolectado de la cantera rio San Luis ubicado en el cantón santa rosa,

presento propiedades físicas y mecánicas contundentes a la normativa que rigüe la calidad

de este material como es la ASTM C331-C332, ideal para diseñar las mezclas asfálticas

porosas.

Figura 19. Ubicación de la cantera del río San Luis.


2.2.1 Ventaja y desventajas de mezclas permeable. A continuación, se presenta el diseño de

mezclas permeable aplicado a vías de comunicación de trafico liviano y sus ventajas a nivel

Ambiental, Social, y Económico

2.2.1.1 Ventajas. Las mezclas asfálticas porosas ofrecen una excelente filtración.

2.2.1.1.1 Ventajas de carácter ambiental. Una de las ventajas principales es la reutilización

de las escorrentías filtradas por la mezcla permeable, para usos futuros, donde la demanda

de líquido vital seria alta.

30

Estas mezclas permeables evitan el riesgo de inundaciones, puesto que tienen una estructura

porosa, el cual permite la filtración de escorrentías producto de las precipitaciones pluviales.

Este diseño presenta la ventaja de proporcionar ventilación, a través de su estructura porosa

evitando que se presenten concentraciones de calor las cuales son efectos de la acumulación

de altas temperaturas producto del calor.

2.2.1.1.2 Ventajas de carácter social. Aumenta significativamente el agarre entre rueda y

asfalto evitando deslizamientos producto de precipitaciones fluviales.

Presenta un aumento de comodidad y reducción de ruido de los neumáticos al momento de

la circulación vehicular.

Presentan a nivel estético una mejor imagen panorámica, en los cuales se presentan mejor

acabado.

2.2.1.1.3 Ventajas de carácter económico. Al ser una mezcla permeable, presenta filtración

de las aguas lluvias, evitando grandes volúmenes de agua en la red pública evitando la

saturación de la misma.

La aplicación de mezclas permeables y aspectos técnicos presentan menor costo de ejecución

por metro cuadrado.

2.2.1.2 Desventajas. En todo proyecto es natural que se presenten, ventajas y desventajas a

continuación se presenta las desventajas que presenta el diseño de pavimento permeable en

obra.

2.2.1.2.1 Desventajas de carácter ambiental. Al contener una estructura porosa presenta la

desventaja de filtración de fluidos contaminantes como son aceites, los cuales contaminarían

los acuíferos que se encuentra en el subsuelo.

En lugares donde la superficie del terreno no permite la filtración con la capa asfáltica

permeable, se debería tener presente un adecuado drenaje

31

2.2.1.2.2 Desventajas de carácter social. En el aspecto social no contempla perjuicios ante

la sociedad, ya que mejora la calidad de vida entre los moradores al ser amigable al medio

ambiente.

2.2.1.2.3 Desventajas de carácter económico. Las desventajas que se presenta con respecto

al pavimento permeable es su elevado costo de mantenimiento de la permeabilidad, en

condiciones adversas como es la acumulación de sedimentos.

La colocación de mezclas permeable tiene un costo adicional, puesto que necesita un

personal calificado y un mantenimiento constante del proyecto ejecutado.

2.3 Factibilidad.

El estudio de factibilidad está enfocado en las condiciones básicas las cuales direccionan la

correcta toma de decisiones, programas, y proyectos

La alternativa de solución que hemos propuesto para el diseño de mezclas permeables, viene

estructurada por los ensayos y propiedades físicas de los agregados recolectados del

almacenamiento del material del consejo provincial, extraído del río San Luis, el mismo que

presento las características idóneas establecidas por la normativa que rige estos materiales,

datos necesarios para determinar una dosificación adecuada de mezcla asfáltica porosa que

cumpla los criterios de diseño Marshall.

El diseño de la mezcla asfáltica permeable presenta aspectos relevantes como son:

Costo

Trabajabilidad

El costo está por debajo del pavimento tradicional, al contener un porcentaje menos de

agregados finos

Con respecto a la trabajabilidad, se debe tener en cuenta una mano de obra especializada

para su elaboración y su colocación es rápida en comparación a las mezclas tradicionales.

32

2.4 Identificación de la alternativa de solución viable para el diseño.

2.5.1 Mezclas asfálticas permeables. Considerando los cambios climáticos que padece las

ciudades y las características que presenta las mezclas asfálticas tradicionales producen

diversos problemas no amigables al medio ambiente, limitando la circulación de vehículo en

áreas de cotas bajas de las ciudades costeras debido a las inundaciones, congestionamientos

fluviales, surge la necesidad de adoptar la alternativa del uso de mezclas asfálticas porosas

para vías, parqueaderos, etc. Esta alternativa de solución satisface la necesidad de drenaje

urbano mejorando la calidad de vida y bienestar de la sociedad.

La mezcla asfáltica porosa es un componente de mayor agregado grueso, menor agregado

fino combinado con el betún. Esta dosificación en sus proporciones correctas dan como

resultado un asfalto de mayor volumen de porosidad haciéndolo permeable y con un sistema

adecuado de estructura vial se puede generar un sistema de drenaje que contribuya a la

evacuación de los aguas fluviales.

Están conformados por una estructura de agregados, usualmente donde su estructura interna

permite la filtración de las aguas lluvias al subsuelo, puede estar diseñada con una red de

orificios para la evacuación de las aguas fluviales rápidamente. [40]

33

CAPÍTULO III

3. DISEÑO DEFINITIVO DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN.

3.1. Concepción de prototipo.

La metodología experimental en cuanto al diseño de mezclas permeables se enfocó en la

selección de una cantera, y mediante ensayos determinar sus propiedades mecánicas, las

mismas que se encontraron dentro de la normativa de los agregados, también se detalla el

porcentaje óptimo de cemento asfaltico de las briquetas asfálticas.

3.1.1. Desarrollo práctico y su propuesta.

3.1.1.1 Método de diseño Marshall. Solo es aplicable para mezclas asfálticas en caliente para

pavimentación que contengan agregados con un tamaño máx. de 25 mm. Este método

modificado está desarrollado para tamaños máx. arriba de 38 mm. Esta desarrollado para

laboratorios y control de campo de mezclas asfálticas en caliente o también conocido

graduación densa.

3.1.1.2 Elaboración de briquetas asfálticas. La elaboración de briquetas asfálticas, son

elaboradas cada una de ellas con una ligera cantidad diferente de asfalto.

La elaboración de mezclas asfálticas en caliente necesita estar a altas temperaturas para una

adecuada compactación (140°C), temperatura utilizada en evaporar agua que presente el

agregado y crear una viscosidad adecuada en el asfalto. [39]

La temperatura de mezclar el asfalto y el agregado pétreo modificados, influyen sus

propiedades mecánicas en la mezcla drénante. [41]

3.1.1.2.1 La preparación de las muestras tiene la siguiente metodología.

Los materiales pétreos fueron adquiridos del Río San Luis

Los ensayos fueron realizados dentro del laboratorio de la UAIC, con la guía del tutor

Ing. Paul Cabrera Gordillo.

34

Se procede al cuarteo de las muestras para sus correspondientes ensayos.

Ensayo de Abrasión, con la máquina de los ángeles.

Ensayo del Análisis Granulométrico de Agregados gruesos 3/4, 3/8 y agregados

finos (arena y polvo de roca).

Ensayo de Grado de Consistencia del Cemento Asfáltico.

Ensayo de Densidades de Agregados Gruesos y Finos.

Ensayo Rice .(Mezcla asfáltica suela)

Ensayo de la gravedad específica Bulk. (Mezcla compactada Asfáltica Porosa).

El diseño de Briquetas (Metodología de Diseño Marshall).

El asfalto y agregado se calienta a una temperatura de 140° C, temperatura

adecuada para que todas las partículas queden revestidas de cemento asfáltico.

Una vez obtenida la mezcla asfáltica, se pasa a colocar en los moldes

precalentados, para su respectiva compactación utilizando un martillo Marshall

Las diferentes briquetas son compactadas mediante golpes de martillo Marshall,

el número de golpes está en un rango (35, 50, o 75) esto dependerá de la cantidad

de tránsito para el cual se está realizando el diseño.

Las probetas compactadas con 50 golpes en ambos lados de la cara son enfriadas

y extraídas mediante una pequeña gata hidráulica evitando imperfecciones.

Realizamos el ensayo de permeabilidad con carga hidráulica variable

Ensayo de estabilidad y fluidez

3.2 MEMORIA TÉCNICA

3.2.1 Resultados de los primeros ensayos y su respectiva dosificación. En las siguientes

tablas se presentan los resultados de la elaboración de briquetas, realizados en el laboratorio

de la U.A I.C

Tabla 3. Resultados de diseño Marshall Tradicional y Poroso


ASFALTO%

TRADICIONAL POROSO TRADICIONAL POROSO TRADICIONAL POROSO TRADICIONAL POROSO

ESTABILIDAD(LBS) 1964,05 1356,74 2368,07 1373,09 2465,21 1411,93 2342,44 1140,28

FLUIDES 10,49 9,32 11,78 10,64 12,53 10,08 13,89 11,03

GMB 2,348 1,95 2,350 1,95 2,363 1,95 2,359178488 1,88

Vv(%) 4,74 23,76 4,60 23,05 3,72 22,66 3,908 23,31

VAM(%) 14,08 30,70 14,45 30,96 14,44 31,26 15,03 34,19

COMPARACION DE RESULTADOS OBTENIDOS POR LA METODOLOGIA

MARSHALL DISEÑO TRACIONAL Y POROSO

5.5 6.0 6,5 7

35

Todas las briquetas ensayadas a los resultados de la estabilidad se le hiso la corrección con

el factor correspondiente de acuerdo al espesor.

Tabla 4. Factores de corrección para la Estabilidad Marshall


3.2.2 Porcentaje y Dosificación de la mezcla tradicional y permeable.

Se presenta el porcentaje de cemento asfáltico y agregado pétreo, porcentajes de C.A (5.5,

6.0, 6.5, 7.0), mezcla tradicional agregado grueso ¾ (30%) y 3/8(30%), arena (25%), polvo

de roca-fino (15%), mezcla permeable agregado grueso 3/8 (35%) y 3/8(60%), arena (5.0%).

( cm ) ( Pulg )

5,40 2,126 1,32

5,56 2,189 1,25

5,72 2,252 1,19

5,87 2,311 1,14

6,03 2,374 1,09

6,19 2,437 1,04

6,35 2,500 1,00

6,51 2,563 0,96

6,67 2,626 0,93

6,83 2,689 0,89

6,99 2,752 0,86

7,14 2,811 0,83

7,30 2,874 0,81

7,46 2,937 0,78

7,62 3,000 0,76

FACTORES DE CORRECCION PARA

ESTABILIDAD MARSHALL

Espesor de la

Briqueta

Factor de

Correcciòn

36

Tabla 5. Porcentaje de agregados para el diseño de Briquetas Tradicional


Tabla 6. Porcentaje de agregado para el diseño de briquetas porosas.


MATERIAL PORCENTAJE PORCENTAJE CANTIDAD NÚMERO DE

UTILIZADO REQUERIDO DEL AGREGADO DE MATERIAL BRIQUETAS

3/4" 0,35 0,945 1500 3 1488,375

3/8" 0,6 0,945 1500 3 2551,5

ARENA 0,05 0,945 1500 3 212,625

FINOS 0 0,945 1500 0 0

C.A. 0,055 1500 3 247,5

4500



3/4" 0,35 0,94 1500 3 1480,5

3/8" 0,6 0,94 1500 3 2538

ARENA 0,05 0,94 1500 3 211,5

FINOS 0 0,94 1500 0 0

C.A. 0,06 1500 3 270

4500



3/4" 0,35 0,935 1500 3 1472,625

3/8" 0,6 0,935 1500 3 2524,5

ARENA 0,05 0,935 1500 3 210,375

FINOS 0 0,935 1500 0 0

C.A. 0,065 1500 3 292,5

4500



3/4" 0,35 0,93 1500 3 1464,75

3/8" 0,6 0,93 1500 3 2511

ARENA 0,05 0,93 1500 3 209,25

FINOS 0 0,93 1500 0 0

C.A. 0,07 1500 3 315

4500

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

REARACION DE MEZCLA POROSA



3/4" 0,3 0,945 1500 3 1275,75

3/8" 0,3 0,945 1500 3 1275,75

ARENA 0,25 0,945 1500 3 1063,125

FINOS 0,15 0,945 1500 3 637,875

C.A. 0,055 1500 3 247,5

4500



3/4" 0,3 0,94 1500 3 1269

3/8" 0,3 0,94 1500 3 1269

ARENA 0,25 0,94 1500 3 1057,5

FINOS 0,15 0,94 1500 3 634,5

C.A. 0,06 1500 3 270

4500



3/4" 0,3 0,935 1500 3 1262,25

3/8" 0,3 0,935 1500 3 1262,25

ARENA 0,25 0,935 1500 3 1051,875

FINOS 0,15 0,935 1500 3 631,125

C.A. 0,065 1500 3 292,5

4500



3/4" 0,3 0,93 1500 3 1255,5

3/8" 0,3 0,93 1500 3 1255,5

ARENA 0,25 0,93 1500 3 1046,25

FINOS 0,15 0,93 1500 3 627,75

C.A. 0,07 1500 3 315

4500

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

PREPARACION DE MEZCLA TRADICIONAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

TOTAL

37

En las tablas siguientes se presentan los siguientes valores, obtenidos mediante ensayos

realizado a los agregados y cemento asfáltico, para la elaboración de mezclas asfálticas. [42]

(Ver anexo 9)

Las mezclas asfálticas porosas en este diseño fueron de alta permeabilidad siendo una de las

características de los agregados gruesos. (Ver anexo 10),(Ver anexo 11)

Después de los cálculos se grafican las curvas Marshall tanto de la mezcla tradicional como

la porosa, se presentan 5 curvas que fueron analizadas, para la máxima densidad, máxima

estabilidad y porcentaje de vacíos en la mezcla, luego se promedió estos porcentajes

obteniendo el porcentaje optimo del asfalto, la estabilidad, el flujo, vacíos en los agregados

minerales (VAM) y vacíos en mezcla. (Ver anexo 12) , (Ver anexo 13)

Tabla 7. Comparación de valores de la Metodología Diseño Tradicional y Poroso

Fuente: Creada por el Autor.

3.3 PRESUPUESTO

Se presenta el respectivo presupuesto para la elaboración de un metro cúbico de pavimento

permeable con su respectiva cantidad y valor.

Tabla 8. Cantidad de material para 1 metro cúbico de mezcla tradicional.

Fuente: Creado por el autor

N° Rubros Unidad Cantidad Precio U. total %

1 Agregado 3/4 m3 0,59 12 7,13 6,73

2 Agregado 3/8 m3 0,64 12 7,66 7,23

3 Arena m3 0,72 8 5,78 5,45

4 Polvo de roca m3 0,27 8 2,15 2,02

5 cemento asfaltico galon 69,43 1,2 83,32 78,57

TOTAL 106,04 100

38

Tabla 9. Cantidad de material para 1 metro cúbico de mezcla permeable.


3.4 PROGRAMACIÓN DE OBRAS.

“Una buena programación de obras facilita un control eficiente para ejecutar el proyecto

dentro de un margen aceptable de tiempo y costo.” [43]

Se presenta el desarrollo de las briquetas en cada una de sus fases de elaboración durante

todo su proceso.

Tabla 10. Programación de Obra de una mezcla Asfáltica

Fuente: Creada por el autor

N° Rubros Unidad Cantidad Precio U. Total %

1 Agregado 3/4 m3 0,69 12 8,32 7,70

2 Agregado 3/8 m3 1,28 12 15,33 14,18

3 Arena m3 0,14 8 1,16 1,07

4 cemento asfaltico galon 69,43 1,2 83,32 77,06

TOTAL 108,12 100,00

39

Tabla 11. Diagrama de Barras


40

4. CONCLUSIONES.

El porcentaje de desgaste del agregado grueso es de 23,72%, la gravedad específica

del cemento asfáltico de 1,007 gr/cm3, y la consistencia del cemento asfáltico de

64,50 dentro del rango de (60-70), cumpliendo los materiales con las especificación

técnicas vigentes.

La mezcla asfáltica tradicional tienes una estabilidad de 2460 libras, fluidez de 12,10

/100 pulg. , vacíos en mezcla de 3,75% y vacíos en agregado mineral de 14,44% a

comparación de la mezcla porosa tiene estabilidad de 1475 libras, fluidez de 9,25/100

pulg. y un porcentaje de vacíos en mezcla de 23,10% y vacíos en agregado mineral

de 30,10% y tiene una permeabilidad muy alta.

Se determinó para mezclas asfáltica poroso, una dosificación de 35 % de agregado

grueso 3/4 y 60 % de agregado grueso 3/8 y 5 % de agregado fino (arena) y 6,1 %

de cemento asfáltico.

41

5. RECOMENDACIONES.

Plantear dosificaciones de mezclas asfálticas porosas solo con agregado grueso que

cumplan con los criterios del diseño Marshall.

Al momento de realizar las mezclas asfálticas se debe constatar que la temperatura

sea la idónea, la cual está en 140°C de esta manera se adhiera el cemento asfáltico al

agregado, de acuerdo al procedimiento ND T245.

Al realizar el ensayo para obtener la estabilidad y la fluidez en las briquetas hay que

colocarlas en baño de María durante un tiempo estimado de 30 minutos si se excede

el tiempo presentaría una variación de resultados los cuales no cumplirían con los

criterios de diseño.

42

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47

Anexo 1. Ensayo de Abrasión

MÉTODO B = 11 esferas

según norma

PASA RETIENE+-+-+-

Pasante del tamiz N° 12 a las 100 Revoluciones = 240,00 gr

Pasante del tamiz N° 12 a las 500 Revoluciones = 1186,00 gr

Cálculo del desgaste a las 100 Revoluciones:

Cálculo del desgaste a las 500 Revoluciones:

D5 00 ≤40% para agregado grueso OK

Cálculo de la Consistencia Uniforme:

4,80

23,72

Consistencia Uniforme ≤ 0,20 OK

Este material es de consistencia uniforme.

1/2" 3/8" 2500 10

ENSAYO DE ABRASION CON EL USO DE LA MÁQUINA DE LOS ANGELES

GRANULOMETRÍA MÉTODO

B

3/8" 1/4" 2500 10

TOTAL 5000 10

x 1005000,00 gr

D100 =Pasante del tamiz N° 12 a las 100 Revoluciones

x 1005000,00 gr

D100 =240,00 gr

x 1005000,00 gr

D500 = 23,72 %

D100 = 4,80 %

D500 =Pasante del tamiz N° 12 a las 500 Revoluciones

D500 =1186,00 gr

x 1005000,00 gr

100Desgaste a las 500 Revoluciones

Consistencia Uniforme = x 100

Consistencia Uniforme = 20,24 %

Consistencia Uniforme =Desgaste a las 100 Revoluciones

x

48

Anexo 2. Análisis Granulométrico 3/4, 3/8 , Arena y Polvo de Roca

REVISO:

FECHA:

Grava FUENTE:

CANTIDAD CANTIDAD CANTIDAD

RETENIDA RETENIDA QUE PASA RETENIDO PASANTE

Nº Pulg. mm PARCIAL ACUMULADA ACUMULADA ACUMULADO ACUMULADO

4 0

3 0

2 1/2 0

2 0

1 3/4 0

1 1/2 0

1 1/4 0

* 1 0 0,00 0,00 4993,56 0,00 % 100,00 %

* 3/4 19 72,00 72,00 4921,56 1,44 % 98,56 %

5/8 16

* 1/2 12,5

7/16 11,2

* 3/8 9,5 4564,00 4564,00 429,56 91,40 % 8,60 %

5/16 8

1/4 6,3

3 1/2 0,2230 0

*4 0,1870 0 275,00 4839,00 154,56 96,90 % 3,10 %

5 0,1570 0

6 0,1320 0

7 0,1110 0

*8 0,0937 0 49,58 4888,58 104,98 97,90 % 2,10 %

10 0,0787 0

12 0,0661 0

14 0,0555 0

*16 0,0469 0

18 0,0394 0

20 0,0331 850 micron

25 0,0280 710 micron

*30 0,0234 600 micron

35 0,0197 500 micron

40 0,0165 425 micron

45 0,0139 354 micron

*50 0,0117 300 micron 23,57 4912,15 81,41 98,37 % 1,63 %

60 0,0980 250 micron

70 0,0083 210 micron

80 0,0070 180 micron

*100 0,0059 150 micron

*200 0,0029 75 micron 3,79 4915,94 77,62 98,45 % 1,55 %

5,62 4921,56 72,00 98,56 % 1,44 %

4993,56

5000,00 g

4993,56 g

0,129 %

5,62 g

PESO DESPUÉS DEL TAMIZADO=

ERROR ( PAT - PDT ) / PAT *100 =

OBSERVACIÓN

PESO ANTES DEL TAMIZADO=

MATERIAL PASANTE DEL TAMIZ # 200 =

TOTAL

TAMIZPORCENTAJE

FONDO

Ing. Paul Cabrera Gordillo

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL:

MUESTRA:

OPERADOR:

Agregado Grueso 3/4

LABORATORIO DE SUELOS & PAVIMENTOS

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

ANÁLISIS COMPARATIVO DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICA MÉTODO MARSHALL TRADICIONAL VS

PERMEABLE CON AGREGADO DE LA CANTERA DEL RIO SAN LUIS

49

REVISO:

FECHA:

Grava FUENTE:




4 0

3 0

2 1/2 0

2 0

1 3/4 0

1 1/2 0

1 1/4 0

* 1 0 0,00 0,00 4999,30 0,00 % 100,00 %

* 3/4 19 0,00 0,00 4999,30 0,00 % 100,00 %

5/8 16

* 1/2 12,5

7/16 11,2

* 3/8 9,5 115,00 115,00 4884,30 2,30 % 97,70 %

5/16 8

1/4 6,3

3 1/2 0,2230 0

*4 0,1870 0 4727,05 4842,05 157,25 96,85 % 3,15 %

5 0,1570 0

6 0,1320 0

7 0,1110 0

*8 0,0937 0 147,03 4989,08 10,22 99,80 % 0,20 %

10 0,0787 0

12 0,0661 0

14 0,0555 0

*16 0,0469 0

18 0,0394 0

20 0,0331 850 micron

25 0,0280 710 micron

*30 0,0234 600 micron

35 0,0197 500 micron

*40 0,0165 425 micron

45 0,0139 354 micron

*50 0,0117 300 micron 2,66 4991,74 7,56 99,85 % 0,15 %

60 0,0980 250 micron

70 0,0083 210 micron

80 0,0070 180 micron

*100 0,0059 150 micron

*200 0,0029 75 micron 2,58 4994,32 4,98 99,90 % 0,10 %

4,98 4999,30 0,00 100,00 % 0,00 %

4999,30

5000,00 gr

4999,30 gr

0,014 %

4,98 gr







MUESTRA:



Ing. Paul Cabrera GordilloAgregado Grueso 3/8


TOTAL

FONDO

OBSERVACIÓNTAMIZ

PORCENTAJE

OPERADOR:

50

REVISO:

FECHA:

Arena FUENTE:




4 0

3 0

2 1/2 0

2 0

1 3/4 0

1 1/2 0

1 1/4 0

* 1 0 0,00 0,00 1999,75 0,00 % 100,00 %

* 3/4 19 0,00 0,00 1999,75 0,00 % 100,00 %

5/8 16

* 1/2 12,5

7/16 11,2

* 3/8 9,5 0,00 0,00 1999,75 0,00 % 100,00 %

5/16 8

1/4 6,3

3 1/2 0,2230 0

*4 0,1870 0 40,68 40,68 1959,07 2,03 % 97,97 %

5 0,1570 0

6 0,1320 0

7 0,1110 0

*8 0,0937 0 104,11 144,79 1854,96 7,24 % 92,76 %

10 0,0787 0

12 0,0661 0

14 0,0555 0

*16 0,0469 0 223,24 368,03 1631,72 18,40 % 81,60 %

18 0,0394 0

20 0,0331 850 micron

25 0,0280 710 micron

*30 0,0234 600 micron

35 0,0197 500 micron

40 0,0165 425 micron

45 0,0139 354 micron

*50 0,0117 300 micron 1366,57 1734,60 265,15 86,74 % 13,26 %

60 0,0980 250 micron

70 0,0083 210 micron

80 0,0070 180 micron

*100 0,0059 150 micron

*200 0,0029 75 micron 246,94 1981,54 18,21 99,09 % 0,91 %

18,21 1999,75 0,00 100,00 % 0,00 %

1999,75

2000,00 gr

1999,75 gr

0,013 %

18,21 grMATERIAL PASANTE DEL TAMIZ # 200 =




OBSERVACIÓN

TOTAL

OPERADOR:



Agregado Fino - arena



TAMIZPORCENTAJE

FONDO

MUESTRA:



51

REVISO:

FECHA:

Finos FUENTE:




4 0

3 0

2 1/2 0

2 0

1 3/4 0

1 1/2 0

1 1/4 0

* 1 0 0,00 0,00 1999,85 0,00 % 100,00 %

* 3/4 19 0,00 0,00 1999,85 0,00 % 100,00 %

5/8 16

* 1/2 12,5

7/16 11,2

* 3/8 9,5 0,00 0,00 1999,85 0,00 % 100,00 %

5/16 8

1/4 6,3

3 1/2 0,2230 0

*4 0,1870 0 0,95 0,95 1998,90 0,05 % 99,95 %

5 0,1570 0

6 0,1320 0

7 0,1110 0

*8 0,0937 0 788,50 789,45 1210,40 39,48 % 60,52 %

10 0,0787 0

12 0,0661 0

14 0,0555 0

*16 0,0469 0

18 0,0394 0

20 0,0331 850 micron

25 0,0280 710 micron

*30 0,0234 600 micron

35 0,0197 500 micron

40 0,0165 425 micron

45 0,0139 354 micron

*50 0,0117 300 micron 907,00 1696,45 303,40 84,83 % 15,17 %

60 0,0980 250 micron

70 0,0083 210 micron

80 0,0070 180 micron

*100 0,0059 150 micron

*200 0,0029 75 micron 201,40 1897,85 102,00 94,90 % 5,10 %

102 1999,85 0,00 100,00 % 0,00 %

1999,85

2000,00 gr

1999,85 gr

0,007 %

102,00 gr

TOTAL

FONDO

OBSERVACIÓNTAMIZ

PORCENTAJE





OPERADOR:


ANÁLISIS COMPARATIVO DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICA MÉTODO MARSHALL TRADICIONAL VS PERMEABLE

CON AGREGADO DE LA CANTERA DEL RIO SAN LUIS



Ing. Paul Cabrera GordilloMUESTRA: Agregado Fino-Polvo de roca

52

Anexo 3. Dosificación y Franja Granulométrica

1" 3/4" 3/8" # 4 # 8 # 30 # 50 # 100 # 200

MATERIAL 3/4 100,00 98,56 8,60 3,10 2,10 0,00 1,63 0,00 1,55

MATERIAL 3/8 100,00 100,00 97,70 3,15 0,20 0,00 0,15 0,00 0,10

ARENA 100,00 100,00 100,00 97,97 92,76 0,00 13,26 0,00 0,91

FINOS 100,00 100,00 100,00 99,95 60,52 0,00 15,17 0,00 5,10

100 90 56 35 23 5 2

100 80 65 49 19 8

100 90 56 35 23 5 2

100 80 65 49 19 8

100 80 60 48 35 18 13 7 2

100 80 65 50 30 23 15 8

* ESPECIFICACION DESEADA 100 95 68 50 36 12 5

(*) ESPECIFICACION DESEADA CONSIDERANDO LAS ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL INSTITUTO DEL ASFALTO.

%

USADO 1" 3/4" 3/8" # 4 # 8 # 30 # 50 # 100 # 200

MATERIAL 3/4 1 30 30,00 29,57 2,58 0,93 0,63 0,00 0,49 0,00 0,47

MATERIAL 3/8 2 30 30,00 30,00 29,31 0,94 0,06 0,00 0,05 0,00 0,03

ARENA 3 25 25,00 25,00 25,00 24,49 23,19 0,00 3,31 0,00 0,23

FINOS 4 15 15,00 15,00 15,00 14,99 9,08 0,00 2,28 0,00 0,77

100

DISEÑO Y PREPARACION DE MEZCLA BITUMINOSA POR EL METODO MARSHALL

DISEÑO DE LA MEZCLA BITUMINOSA (AGREGADOS)

GRADUACION DE MATERIALES

TOLVA

4

AGREGADOSPORCENTAJE QUE PASA EN PESO A TRAVÉS DE LOS TAMICES DE MALLA CUADRADA

1

2

3

CEMENTO ASFALTICO PORCENTAJE EN PESO TOTAL DE LA MEZCLA: 4 A 10

PORCENTAJE QUE PASA EN PESO A TRAVÉS DE LOS TAMICES DE MALLA CUADRADATOLVA

CEMENTO ASFALTICO PORCENTAJE EN PESO TOTAL DE LA MEZCLA: 4 A 10

SUMATORIA 3/4,3/8,ARENA.FINOS 100,00 99,57 71,89 41,36 1,496,12

AGREGADOS

32,96

ESPECIFICACIONES TECNICAS INSTITUTO DEL

ASFALTO

ESPECIFICACIONES TECNICAS MOP

ESPECIFICACIONES TECNICAS CORPECUADOR

("C")

GRADUACION COMBINADA PARA LA MEZCLA

MUESTRA :

FECHA : REVISO :

MILIMETROS MILIMETROS

PIEDRA BOLA

FINO MEDIO GRUESO FINA MEDIA GRUESA FINA MEDIA GRUESA

FAJA GRANULOMETRICA DEL INSTITUTO DEL ASFALTO


TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO 3/4

ARCILLA LIMO ARENA GRAVA

Agregado Grueso 3/4


DIÁMETROS (ESCALA LOGARÍTMICA)

OPERADOR:1

3/4

"

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

4"1 1

/4"

3"2 1

/2"

2"1 1

/2"

1 "

30

2535

40 1/2

"

3/4

"

5/8

"

7/1

6 "

4 4 1/4

"

3 1

/2 "

5/1

6 "

3/8

"

67 520

18

16 14

12

10 870

60

50

45

20

0

80

10

0

PO

RC

EN

TA

JE

RE

TE

NID

O A

CU

MU

LA

DO

( %

)

PO

RC

EN

TA

JE

PA

SA

NT

E A

CU

MU

LA

DO

( %

)

100

50

70

60

80

90

20

10

30

40

0

0.0

02

0.0

06

0.0

20

0.0

60

0.2

00

0.6

00

2.0

00

6.0

00

20

.00

0

60

.00

0

Curva de

Especificaciones

Curva de

Especificaciones

CURVA DE

DISEÑO

53

Anexo 4. Gravedad Específica de Agregado Grueso 3/4 y 3/8

MUESTRA: REVISO:

OPERADOR: FECHA:

Grava FUENTE:

1 2

( g ) 0,00

( g ) 2007,90

( g ) 1991,34

( g ) 1023,50

( g ) 2294,50

( g ) 2007,90

( g ) 1271,00

( cm3 ) 736,90

( g ) 1991,34

( g/cm3 ) 2,725

( g/cm3 ) 2,702

( g/cm3 ) 2,764

% 0,832

( g/cm3 )

( g/cm3 )

( g/cm3 )

%

P1

METODO DE LA CANASTILLA SUMERGIDA

Peso del recipiente

Rec + agregado sss P2


Gravedad Específica APARENTE

Porcentaje de Absorción

Peso del agregado sumergido

Peso del agregado sss

Peso de la canast.+agreg. Sumergido

PROMEDIO

PROMEDIO

PROMEDIO

PROMEDIO

Peso del agregado seco

Gravedad Específica SSS

% Abs = (( A - D ) / D ) * 100


GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS AGREGADOS

El agregado que se utiliza para el ensayo debe estar saturado por 24 horas.

OBSERVACIONES:

P3

P4

P5

A = P2 - P1

B = P5 - P4

G sss = A / C


G ap. = D / ( D - B )

Gravedad Específica MASA

Peso de la canastilla sumergida

2,702

2,764

0,832

C = A -B

D = P3 - P1

ANÁLISIS COMPARATIVO DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICA MÉTODO MARSHALL TRADICIONAL

VS PERMEABLE CON AGREGADO DE LA CANTERA DEL RIO SAN LUIS

MUESTRA Nº


G masa = D / C


2,725

Agregado Grueso 3/4

Rec + agregado seco



Volumen del agregado

54

MUESTRA: REVISO:

OPERADOR: FECHA:

Grava FUENTE:

1 2

( g ) 0,00

( g ) 2009,50

( g ) 1977,36

( g ) 1023,05

( g ) 2286,50

( g ) 2009,50

( g ) 1263,45

( cm3 ) 746,05

( g ) 1977,36

( g/cm3 ) 2,694

( g/cm3 ) 2,650

( g/cm3 ) 2,770

% 1,625

( g/cm3 )

( g/cm3 )

( g/cm3 )

%


OBSERVACIONES:






PROMEDIO


Peso del recipiente

Rec + agregado sss

Rec + agregado seco


Agregado Grueso 3/8 Ing. Paul Cabrera Gordillo




2,694

MUESTRA N°

P1

P2

P3

P4

Volumen del agregado





P5

G ap. = D / ( D - B )

% Abs = (( A - D ) / D ) * 100

C = A -B

D = P3 - P1

G masa = D / C

G sss = A / C

METODO DE LA CANASTILLA SUMERGIDA

Peso de la canastilla sumergida

Peso de la canast.+agreg. Sumergido


Peso del agregado sumergido

A = P2 - P1

B = P5 - P4

2,650

2,770

1,625

PROMEDIO

PROMEDIO

PROMEDIO

55

Anexo 5. Gravedad Específica de Agregado Fino, arena y polvo de roca.

MUESTRA: REVISO:

OPERADOR: FECHA:

Arena FUENTE:

1

( g ) 0,00

( g ) 414,30

( g ) 414,30

( cm3 ) 500,00

( cm3 ) 669,00

( cm3 ) 169,00

( g ) 401,46

( g/cm3 ) 2,451

( g/cm3 ) 2,376

( g/cm3 ) 2,571

% 3,198

( g/cm3 )

( g/cm3 )

( g/cm3 )

%


Peso del recipiente

Rec + agregado sss


Volumen inicial del frasco

Volumen final del frasco

Volumen final del agregado


OBSERVACIONES:







G ap. = W / ( C - ( A - W ))

2,376

2,571

PROMEDIO

3,198

2,451

PROMEDIO

% Abs = (( A - W ) / W ) * 100



G masa = W / C

PROMEDIO

MUESTRA N°


C = Vf - Vo

METODO DEL FRASCO CHAPMAN

Vf

PROMEDIO

P2


Agregado Fino - arena Ing. Paul Cabrera Gordillo




P1

A = P2 - P1

G sss = A / C

W

Vo

56

MUESTRA: REVISO:

OPERADOR: FECHA:

Finos FUENTE:

1 2

( g ) 0,00

( g ) 430,00

( g ) 430,00

( cm3 ) 500,00

( cm3 ) 662,00

( cm3 ) 162,00

( g ) 420,24

( g/cm3 ) 2,654

( g/cm3 ) 2,594

( g/cm3 ) 2,760

% 2,322

( g/cm3 )

( g/cm3 )

( g/cm3 )

%

SIMBOLOGÍA

G1

G2

G3

G4




PORCENTAJES

OBSERVACIONES:


2,65

Gravedad Esp. de agregados ( gr/cm3 ) Gagr = 100/( 30/G1+35/G2+10/G3+25/G4 ) Gagr. = 2,58 gr/cm3

PESO ESPECÍFICO DE AGREGADOS PARA DISEÑO

MEZCLA DE AGREGADOS

MUESTRA

TOLVA 3/4"

2,594 gr/cm3

2,376 gr/cm3

TOLVA 3/8" 30 % 2,650 gr/cm3

FINOS 15%

2,702 gr/cm3

PROMEDIO

G sss = A / C

G masa = W / C

W

Abs % = (( A - W ) / W ) * 100

PROMEDIO

METODO DEL FRASCO CHAPMAN


MUESTRA N°

P1Peso del recipiente

Rec + agregado sss


Volumen inicial del frasco

Volumen final del frasco


Volumen final del agregado

2,594

ARENA 25 %

P2

A = P2 - P1

Vo

G ap. = W / ( C - ( A - W ))Gravedad Específica APARENTE

Vf

PROMEDIO 2,760

PROMEDIO 2,322

C = Vf - Vo

30 %

GRAVEDAD ESPECIFICA









Agregado Fino-Polvo de roca Ing. Paul Cabrera Gordillo

SIMBOLOGÍA

G1

G2

G3

2.520

Gravedad Esp. de agregados ( gr/cm3 ) Gagr = 100/( 30/G1+35/G2+10/G3+25/G4 ) Gagr. = 2,65 gr/cm3

TOLVA 3/8" 60 % 2,650 gr/cm3

ARENA 5 % 2,376 gr/cm3

MEZCLA DE AGREGADOS POROSA

MUESTRA PORCENTAJES GRAVEDAD ESPECIFICA

TOLVA 3/4" 35 % 2,702 gr/cm3

57

Anexo 6. Gravedad o peso Específico del Cemento Asfáltico

Anexo 7. Consistencia del cemento asfáltico

OPERADOR: REVISO:

AP-3 FUENTE:

Fórmula: C - A

B - A - D - C

" A " = 23,47 gr

" B " = 48,29 gr

" C " = 36,06 gr

" D " = 48,38 gr

36,06 gr - 23,47 gr

48,29 gr - 23,47 gr - 48,38 gr - 36,06 gr

G.ESP.C.A. = 1,007 gr/cm3

Peso del picnómetro + Asfalto + Tapa + Agua

Peso del picnómetro + Asfalto + Tapa

Peso del picnómetro + Tapa + Agua

G.ESP.C.A. =

G.ESP.C.A. =


Peso del picnómetro + Tapa



GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL CEMENTO ASFÁLTICO



OPERADOR: REVISO:

AP-3 FUENTE:

N°

( Rec. 1 ) ( Rec. 2 ) ( Rec. 3 )

1 62 67 65

2 62 67 65

3 65 62 60

4 68 64 67

PROMEDIO 64,25 65 64,25

PROMEDIO

TOTAL

60-70


GRADO DE CONSISTENCIA DEL CEMENTO ASFÁLTICO

64,5



GRADO DEL CEMENTO ASFÁLTICO:


MEDICIONES Y CÁLCULOS

LECTURAS


58

Anexo 8. Gravedad máxima medida (RICE)

MUESTRA: REVISO:

OPERADOR: FECHA:

FUENTE:

" A " Peso del recipiente + Agua + Placa de Vidrio = 2190 gr

" B " = 445 gr

" C " = 2455 gr


" B " = 503 gr

" C " = 2245 gr

" B " = 442 gr

" C " = 2452 gr


" B " = 502 gr

" C " = 2244 gr

CEMENTO ASFÁLTICO AL 6.50 %

Gmm ( RICE ) = 2,454 gr/cm3

Peso de muestra

Peso del recipiente + Placa de vidrio + Muestra + Agua


Gmm ( RICE ) =

Peso de muestra



GRAVEDAD MÁXIMA MEDIDA ( RICE )

ENSAYO N° 1

Sobrantes de Briquetas Ing. Paul Cabrera Gordillo

Gmm ( RICE ) = B / ( B + A - C )




DISEÑO TRADICIONAL

2,465 gr/cm3

ENSAYO N° 2..

Peso de muestra



Gmm ( RICE ) =



2,463 gr/cm3

Peso de muestra


ENSAYO N° 4..

ENSAYO N° 3

59

MUESTRA: REVISO:

OPERADOR: FECHA:

FUENTE:


" B " = 484 gr

" C " = 2241 gr

" B " = 499 gr

" C " = 2248 gr

" B " = 419 gr

" C " = 2199 gr

" B " = 480 gr

" C " = 2231 gr

ENSAYO N° 4


Peso de muestra



ENSAYO N° 3


Peso de muestra



ENSAYO N° 2


Peso de muestra




Peso de muestra




DISEÑO POROSO

Gmm ( RICE ) = B / ( B + A - C )

ENSAYO N° 1

Sobrantes de Briquetas Ing. Paul Cabrera Gordillo


GRAVEDAD MÁXIMA MEDIDA ( RICE )



60

Anexo 9. Diseño de la mezcla bituminosa y datos de la briquetas

Briquetas REVISO: FECHA:

MUESTRA ( gr ) ( cm ) ( Pulg ) ( cm ) ( cm3 ) ( gr/cm

3 )

1 1105,5 6,26 6,25 6,20 6,24 2,46 10,13 502,91 2,20

2 1146,6 6,66 6,57 6,47 6,57 2,59 10,13 529,51 2,17


3 )

1 1240 6,70 6,71 6,90 6,77 2,67 10,13 545,63 2,27

2 1230,2 6,65 6,80 6,90 6,78 2,67 10,13 546,43 2,25


3 )

1 1172,4 6,56 6,55 6,60 6,57 2,59 10,13 529,51 2,21

2 1285,1 7,00 6,97 7,00 6,99 2,75 10,13 563,36 2,28


3 )

1 1238,2 6,96 6,90 6,80 6,89 2,71 10,13 555,30 2,23

2 1180 6,57 6,40 6,45 6,47 2,55 10,13 521,45 2,26

LABORATORIO DE SUELOS & PAVIMENTOSALTURA - DIAMETRO - VOLUMEN Y PESO ESPECÍFICO DE LAS BRIQUETAS

H 3

PESO

MATERIAL:

OPERADOR:


VOLUMEN

ENSAYO N° 1


N°PESO

ESPECÍFICOH 1 H 2



DISEÑO TRADICIONAL

ALTURAS ( cm )DIÁMETRO

ALTURA

PROMEDIO

ALTURA

PROMEDIO

PESO

ESPECÍFICO

ENSAYO N° 2

PESO

VOLUMENALTURAS ( cm )

DIÁMETRO

ALTURA

PROMEDIO

PESO

ESPECÍFICO

ALTURA

PROMEDIOH 3

H 1

DIÁMETRO VOLUMEN

H 1 H 2

ALTURA

PROMEDIO

ALTURA

PROMEDIO

ALTURAS ( cm )

H 3

ALTURA

PROMEDIO

ALTURA

PROMEDIO



PESO

ESPECÍFICON° PESO

ENSAYO N° 3


N°

H 1 H 2

H 2 H 3

PESO

ENSAYO N° 4

N°ALTURAS ( cm )

DIÁMETRO VOLUMEN

61

Briquetas REVISO: FECHA:


3 )

1 1027,1 6,55 6,62 6,52 6,56 2,58 10,13 528,70 1,94

2 971,02 6,15 6,40 6,10 6,22 2,45 10,13 501,30 1,94


3 )

1 1056 6,90 6,80 6,65 6,78 2,67 10,13 546,43 1,93

2 1057,6 6,76 6,64 6,82 6,74 2,65 10,13 543,21 1,95


3 )

1 936,51 5,71 5,80 5,93 5,81 2,29 10,13 468,26 2,00

2 1008,8 6,54 6,56 6,56 6,55 2,58 10,13 527,90 1,91


3 )

1 1072,5 6,90 6,72 6,65 6,76 2,66 10,13 544,82 1,97

2 1034,7 6,52 6,35 6,36 6,41 2,52 10,13 516,61 2,00


ALTURA - DIAMETRO - VOLUMEN Y PESO ESPECÍFICO DE LAS BRIQUETAS


MATERIAL: Ing. Paul Cabrera Gordillo

OPERADOR:

DISEÑO POROSO

ENSAYO N° 1

CEMENTO ASFÁLTICO AL 5.50 % ----> xy

N° PESOALTURAS ( cm ) ALTURA

PROMEDIO

ALTURA

PROMEDIODIÁMETRO VOLUMEN

PESO

ESPECÍFICOH 1 H 2 H 3

ENSAYO N° 2

CEMENTO ASFÁLTICO AL 6.00 % ----> e


PROMEDIO

ALTURA


PESO


ENSAYO N° 3

CEMENTO ASFÁLTICO AL 6.5 % ----> f


PROMEDIO

ALTURA


PESO


ENSAYO N° 4

CEMENTO ASFÁLTICO AL 7.00 % ----> g


PROMEDIO

ALTURA


PESO


62

Form

ulas p

or letra o) % d

e asfalto efectivo Ae =

Aa * %

agreg

ados / 1

00 %

agreg

ado =

100 - %

asfalto(AS

F.)

g) B

ulk

= W

seco/( Wsss-W

agua ) h

) Gm

t = 1

00 / ((%

agreg

ados) / G

agr) +

(%cem

ento asf. / G

asf)) i) Gm

m ( R

ICE

) = B

/ ( B +

A - C

) j) % ab

sorsion d

e asfalto Aa =

(Gm

m - G

mt) * G

asf *100 / (G

mm

*Gm

t * %ag

regad

os)

k) V

agr =

% ag

regad

os * Bulk

/ Gag

r l) vacios con acire V

a = (1

- Bulk

/ Gm

m) * 1

00 m

)Volu

men

de asfalto efectivo V

ae = 1

00 - (V

agr +

Vv) n

) Volu

mnen

de ag

regad

o min

eral Vam

=100- V

agreg

p)P

eso unitario =

Bulk

*62.4

0

Fu

ente:

60

-70

Ga

gr. =

Peso

específico

de ag

regad

os p

ara diseñ

o

G a

sf. =P

eso esp

ecífico d

el cemen

to asfaltico

Fech

a:

%E

SP

ES

OR

%V

AC

ÍOS

EN

%P

ES

O

AS

F.

BR

IQU

ET

AS

Gm

tG

mm

- RIC

EA

SF

.V

AC

ÍOS

AS

FA

LT

OA

GR

EG

AD

OS

AS

FA

LT

OU

NIT

AR

IO

( Pulg

)M

AX

TE

OR

ICO

MA

X M

ED

IDO

AB

SO

R.

CO

N A

IRE

EF

EC

TIV

OM

INE

RA

LE

SE

FE

CT

IVO

Lb/p

ie3

ab

cd

ef

gh

ij

kl

mn

op

qr

s

15,5

02,4

60

1105,5

21117,5

2650,6

2,3

68

1906,8

41906,8

41,0

31964,0

59,7

4

2,5

90

1146,6

41160,0

6667,5

2,3

28

1951,7

11951,7

10,9

51854,1

211,2

5

PR

OM

ED

IO2,3

48

2,3

78

2,4

65

1,5

82

85,9

22

4,7

43

9,3

35

14,0

78

1,4

95

146,5

03

1929,2

81964,0

510,4

90

26,0

02,6

70

1240

1248,1

1722,6

2,3

60

2602,2

72602,2

70,9

12368,0

711,3

0

2,6

70

1230,2

41242,2

5716,6

2,3

40

2579,8

42579,8

40,9

02321,8

612,2

5

PR

OM

ED

IO2,3

50

2,3

61

2,4

63

1,8

92

85,5

48

4,6

01

9,8

50

14,4

52

1,7

78

146,6

41

2591,0

62368,0

711,7

80

36,5

02,5

90

1172,4

11181,8

6684,3

2,3

56

2692,0

12692,0

10,9

52557,4

112,5

3

2,7

50

1285,0

61291,3

1749

2,3

70

2759,3

12759,3

10,8

62373,0

113,3

0

PR

OM

ED

IO2,3

63

2,3

44

2,4

54

2,0

66

85,5

62

3,7

210,7

19

14,4

38

1,9

31

147,4

49

2725,6

62465,2

112,5

30

47,0

02,7

10

1238,2

1246,2

8725

2,3

75

2467,6

72467,6

70,8

82171,5

511,6

10

2,5

50

1179,9

61185,2

681,6

2,3

43

2591,0

62591,0

60,9

72513,3

316,1

63

PR

OM

ED

IO2,3

59

2,3

27

2,4

55

2,4

20

84,9

68

3,9

08

11,1

24

15,0

32

2,2

51

147,2

13

2529,3

72342,4

413,8

90

ME

DID

AF

AC

TO

R

CO

RR

EC

CIO

N

ME

ZC

LA

AG

UA

C

OR

RE

GID

AA

GR

EG

AD

OS

BU

LK

VO

LU

ME

N %

TO

TA

L

CO

RR

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IDA

DIS

EÑ

O T

RA

CIO

NA

L

D I S

E Ñ

O D

E M

E Z

C L

A B

I T U

M I N

O S

A P

O R

E L

M É

T O

D O

M A

R S

H A

L L

2,5

8 g

r/cm3

SS

SL

EID

A

PE

SO

EN

GR

AM

OS

SE

CO

1,0

07

gr/cm

3

LA

BO

RA

TO

RIO

DE

SU

EL

OS

& P

AV

IME

NT

OS

PE

SO

ES

PE

CÍF

ICO

( gr/cm

3 )

ES

TA

BIL

IDA

D ( L

BS

)

N° d

e Go

lpes:

Co

nsta

nte d

el An

illo:

Gra

do

del cem

ento

asfa

ltico:

AN

ÁL

ISIS

CO

MP

AR

AT

IVO

DIS

EÑ

O D

E M

EZ

CL

AS

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FÁ

LT

ICA

MÉ

TO

DO

MA

RS

HA

LL

TR

AD

ICIO

NA

L V

S P

ER

ME

AB

LE

CO

N

AG

RE

GA

DO

DE

LA

CA

NT

ER

A D

EL

RIO

SA

N L

UIS

05

0 g

olp

es po

r cara de b

riqu

eta

FL

UJO

0.0

1"

63

Form

ulas por letra o) % de asfalto efectivo A

e = A

a * % agregados / 100 %

agregado =100 - %

asfalto(AS

F.)

g) Bulk =

Wseco/( W

sss-Wagua ) h) G

mt =

100 / ((%agregados) / G

agr) + (%

cemento asf. / G

asf)) i) Gm

m ( R

ICE

) = B

/ ( B +

A - C

) j) % absorsion de asfalto A

a =(G

mm

- Gm

t) * G asf *100 / (G

mm

*Gm

t * %agregados)

k) Vagr =

% agregados * B

ulk / Gagr l) vacios con acire V

a = (1 - B

ulk / Gm

m) * 100 m

)Volum

en de asfalto efectivo Vae =

100 - (Vagr +

Vv) n) V

olumnen de agregado m

ineral Vam

=100- V

agreg p)Peso unitario =

Bulk*62.40

Fu

ente:

60

-70

Ga

gr. =

Peso

específico de agregado

s para diseño

G asf. =

Peso

específico del cem

ento asfaltico

Fech

a:

%E

SP

ES

OR

%V

AC

ÍOS

EN

%P

ES

O

AS

F.

BR

IQU

ET

AS

Gm

tG

mm

- RIC

EA

SF

.V

AC

ÍOS

AS

FA

LT

OA

GR

EG

AD

OS

AS

FA

LT

OU

NIT

AR

IO

( Pulg )

MA

X T

EO

RIC

OM

AX

ME

DID

OA

BS

OR

.C

ON

AIR

EE

FE

CT

IVO

MIN

ER

AL

ES

EF

EC

TIV

OL

b/pie3

ab

cd

ef

gh

ij

kl

mn

op

qr

s

15,50

2,5801027,07

1059,45546,2

2,0011324,31

1324,310,95

1258,098,768

2,450971,02

1001,57487,8

1,8901412,99

1412,991,03

1455,389,868

PR

OM

ED

IO1,946

2,3782,552

3,06069,303

23,7616,936

30,6972,892

121,4021368,65

1356,749,320

26,00

2,6701056

1088,6540

1,9251297,59

1297,590,90

1167,8310,640

2,6501057,62

1091,8555,5

1,9721734,44

1734,440,91

1578,3411,179

PR

OM

ED

IO516

1,9482,361

2,5323,072

69,04023,049

7,91130,960

2,888121,585

1516,021373,09

10,640

502

36,50

2,290936,51

961468,62

1,9021336,04

1336,041,16

1549,818,131

2,5801008,84

1032,7528

1,9991341,11

1341,110,95

1274,0510,080

PR

OM

ED

IO1,950

2,3442,522

3,24468,742

22,6628,596

31,2583,033

121,7081338,58

1411,9310,080

47,00

2,6601072,53

1100,4520,67

1,8501228,14

1228,140,91

1117,6110,933

2,5201034,70

1064,1520,89

1,9051174,70

1174,700,99

1162,9511,120

PR

OM

ED

IO1,877

2,3272,448

2,29665,814

23,31510,871

34,1862,135

117,1511201,42

1140,2811,030

FL

UJO

0.01"

SE

CO

SS

SA

GU

A

BU

LK

AG

RE

GA

DO

SL

EID

AM

ED

IDA

FA

CT

OR

CO

RR

EC

CIO

NC

OR

RE

GID

AC

OR

RE

GID

A

Pulg.

ME

ZC

LA

PE

SO

EN

GR

AM

OS

PE

SO

ES

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CÍF

ICO

( gr/cm3

)V

OL

UM

EN

% T

OT

AL

ES

TA

BIL

IDA

D ( L

b )

DIS

EÑ

O P

OR

OS

O

N° d

e Golp

es:50 go

lpes por cara de briqueta

Con

stante d

el An

illo:

0G

rado d

el cemen

to asfaltico:

2,65 gr/cm3

1,007 gr/cm3

D I S

E Ñ

O D

E M

E Z

C L

A B

I T U

M I N

O S

A P

O R

E L

M É

T O

D O

M A

R S

H A

L L

LA

BO

RA

TO

RIO

DE

SU

EL

OS

& P

AV

IME

NT

OS

64

Anexo 10. Permeabilidad por carga hidráulica variable

66

Anexo 11. Factores de Permeabilidad ( K )

67

Anexo 12. Curva Marshall Tradicional

%P

ES

O%

%%

DE

UN

ITA

RIO

DE

DE

VA

CIO

S D

ED

E

AS

FA

LT

O( L

b/P

ie3 )

AS

FA

LT

OA

GR

EG

AD

OS

AS

FA

LT

O( L

b )

5,5

0146,5

05,5

014,0

85,5

01964,0

5

6,5

0147,4

56,5

014,4

46,5

02465,2

1

7,0

0147,2

17,0

015,0

37,0

02342,4

4

%%

%

DE

DE

VA

CIO

SD

EF

LU

JO

AS

FA

LT

OC

ON

AIR

EA

SF

AL

TO

5,5

04,7

45,5

010,4

9

6,5

03,7

26,5

012,5

3

7,0

03,9

17,0

013,8

9a) E

stabilid

ad (L

ibras) =

24

60

,00

b) F

lujo

( 1/1

00 p

ulg

adas) =

12

,10

c) % d

e vacio

s con aire =

3,7

5

d) %

de vacio

s en lo

s agreg

ados m

inerales =

14

,44

SE

LE

CC

IÓN

DE

L C

ON

TE

NID

O O

PT

IMO

DE

AS

FA

LT

O E

N L

A M

EZ

CL

A

Con b

ase en las cu

rvas d

ibujad

as, el conten

ido o

ptim

o d

e asfalto se calcu

la

pro

med

iando lo

s siguien

te valo

res:

a) El q

ue co

rresponda a la d

ensid

ad m

axim

a.6

,4 %

b) E

l que co

rresponda a la estab

ilidad

max

ima.

6,5

%

c) El q

ue co

rresponda al v

alor m

edio

del p

orcen

taje de v

acios co

n aire

6,4

%

perm

itido p

or las esp

ecificaciones.

CO

NT

EN

IDO

PR

OM

ED

IO =

6,4

%

RE

VIS

Ó:

CÁ

LC

UL

O:

b) P

ara max

ima estab

ilidad

=

PA

RA

EL

6.4

% D

E C

EM

EN

TO

AS

FA

LT

ICO

, LA

S P

RO

PIE

DA

DE

S D

E L

A M

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CL

A

SO

N L

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SIG

UIE

NT

ES

:

ME

ZC

LA

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FA

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ICA

TR

AD

ICIO

NA

L

Ing

. Pau

l Cab

rera Go

rdillo

LA

BO

RA

TO

RIO

DE

SU

EL

OS

& P

AV

IME

NT

OS

AN

ÁL

ISIS

CO

MP

AR

AT

IVO

DIS

EÑ

O D

E M

EZ

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AS

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FÁ

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ICA

MÉ

TO

DO

MA

RS

HA

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TR

AD

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NA

L V

S P

ER

ME

AB

LE

CO

N A

GR

EG

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O D

E L

A C

AN

TE

RA

DE

L R

IO S

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LU

IS

D I S

E Ñ

O D

E M

E Z

C L

A B

I T U

M I N

O S

A P

O R

E L

M É

T O

D O

M A

R S

H A

L L

c) Para 3

% d

e vacio

s con =

con aire (v

alor en

tre 3 y 5

)

ES

TA

BIL

IDA

D

a) P

ara max

ima d

ensid

ad =

14

6,0

0

14

6,5

0

14

7,0

0

14

7,5

0

14

8,0

0

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

PESO UNITARIO ( Lb/Pie3 )

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

3,0

0

4,0

0

5,0

0

6,0

0

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

% DE VACIOS CON AIRE

EN LA MEZCLA TOTAL

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

13

,00

13

,50

14

,00

14

,50

15

,00

15

,50

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

% DE VACIOS DE

AGREGADOS

MINERALES

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

18

00

,00

19

00

,00

20

00

,00

21

00

,00

2200,0

0

23

00

,00

24

00

,00

25

00

,00

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

ESTABILIDAD ( Lb )

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

9,0

0

10

,50

12

,00

13

,50

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

FLUJO

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

68

Anexo 13. Curva Marshall Porosa

%P

ES

O%

%%

DE

UN

ITA

RIO

DE

DE

VA

CIO

S D

ED

E

AS

FA

LT

O( L

b/P

ie3 )

AS

FA

LT

OA

GR

EG

AD

OS

AS

FA

LT

O( L

b )

5,5

01

21

,40

5,5

03

0,7

05

,50

13

56

,74

6,5

01

21

,71

6,5

03

1,2

66

,50

14

11

,93

7,0

01

17

,15

7,0

03

4,1

97

,00

11

40

,28

%%

%

DE

DE

VA

CIO

SD

EF

LU

JO

AS

FA

LT

OC

ON

AIR

EA

SF

AL

TO

5,5

02

3,7

65

,50

9,3

2

6,5

02

2,6

66

,50

10

,08

7,0

02

3,3

17

,00

11

,03

a) E

stabilid

ad (L

ibras) =

14

75

,00

b) F

lujo

( 1/1

00

pu

lgad

as) =9

,25

c) %

de v

acios co

n aire =

23

,10

|

d) %

de v

acio

s en lo

s agreg

ad

os m

inera

les =3

0,1

0

SE

LE

CC

IÓN

DE

L C

ON

TE

NID

O O

PT

IMO

DE

AS

FA

LT

O E

N L

A M

EZ

CL

A

Con

base en

las curv

as dib

ujad

as, el con

tenid

o o

ptim

o d

e asfalto se calcu

la

pro

med

iand

o lo

s sigu

iente v

alores:

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ue co

rrespon

da a la d

ensid

ad m

axim

a.6

,0 %

b) E

l qu

e corresp

on

da a la estab

ilidad

max

ima.

6,1

%

c) El q

ue co

rrespon

da al v

alor m

edio

del p

orcen

taje de v

acios co

n aire

6,2

%

perm

itido p

or las esp

ecificacion

es.

CO

NT

EN

IDO

PR

OM

ED

IO =

6,1

%

RE

VIS

Ó:

a) P

ara max

ima d

ensid

ad =

LA

BO

RA

TO

RIO

DE

SU

EL

OS

& P

AV

IME

NT

OS

D I S

E Ñ

O D

E M

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C L

A B

I T U

M I N

O S

A P

O R

E L

M É

T O

D O

M A

R S

H A

L L

ES

TA

BIL

IDA

D

PA

RA

EL

6.1

% D

E C

EM

EN

TO

AS

FA

LT

ICO

, LA

S P

RO

PIE

DA

DE

S D

E L

A M

EZ

CL

A

SO

N L

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SIG

UIE

NT

ES

:

ME

ZC

LA

AS

FA

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ICA

PO

RO

SO

b) P

ara max

ima estab

ilidad

=

c) P

ara 15

a 25

% d

e vacio

s con

=

con

aire

AN

ÁL

ISIS

CO

MP

AR

AT

IVO

DIS

EÑ

O D

E M

EZ

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AS

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FÁ

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ICA

MÉ

TO

DO

MA

RS

HA

LL

TR

AD

ICIO

NA

L V

S P

ER

ME

AB

LE

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N A

GR

EG

AD

O D

E L

A C

AN

TE

RA

DE

L R

IO S

AN

LU

IS

Ing. P

aul C

abrera G

ord

illoC

ÁL

CU

LO

:

11

6,5

0

11

7,5

0

11

8,5

0

11

9,5

0

12

0,5

0

12

1,5

0

12

2,5

0

12

3,5

0

4,5

05

,00

5,5

06

,00

6,5

07

,00

7,5

0

PESO UNITARIO ( Lb/Pie3 )

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

21

,00

21

,50

22

,00

22

,50

23

,00

23

,50

24

,00

24

,50

25

,00

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

% DE VACIOS CON AIRE

EN LA MEZCLA TOTAL

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

29

,00

30

,00

31

,00

32

,00

33

,00

34

,00

35

,00

4,5

05

,00

5,5

06

,00

6,5

07

,00

7,5

0

% DE VACIOS DE

AGREGADOS

MINERALES

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

10

00

,00

11

00

,00

12

00

,00

13

00

,00

14

00

,00

15

00

,00

16

00

,00

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

ESTABILIDAD ( Lb )

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

9,0

0

11

,00

5,0

05

,50

6,0

06

,50

7,0

07

,50

FLUJO

PO

RC

EN

TA

JE

DE

AS

FA

LT

O ( %

)

unidad acadÉmica de ingenierÍa civil carrera de...

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