Ensayo De Estabilidad Y Fluencia Marshall

ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA POR EL MÉTODO MARSHALL

OBJETIVO

Determinación de la estabilidad y la fluencia de mezclas asfálticas por el método Marshall. Es aplicable únicamente a mezclas preparadas en caliente, utilizando cemento asfáltico como ligante y como inerte agregados pétreos de tamaño máximo 25 mm.o menor.

Estabilidad Marshall, de una mezcla asfáltica es la carga máxima en Kg. que soporta una probeta de 6,35 cm. de altura y 10,16 cm. de diámetro cuando se lo ensaya a una temperatura dada, cargándola en sentido diametral a una velocidad de 5,08 cm. / minuto.

Fluencia Marshall, es la deformación total expresada en mm. que experimenta la probeta desde el comienzo de la aplicación de carga en el ensayo de estabilidad, hasta el instante de producirse la falla.

APARATOS

Moldes de compactación: cilíndricos, de acero, de 101,6 mm. de diámetro interno y 76,2 mm. de altura, provistos de base y collar de prolongación adaptable a ambos extremos del molde.

Equipo compactador automático

Tamices: La serie completa de tamices de la Norma IRAM con su correspondiente tapa y fondo.

Balanza: De 2 Kg. de capacidad sensible al 0,1 gr.

Balanza: De 10 Kg. de capacidad sensible al gramo.

Bandejas: de chapa galvanizada, de fondo plano de 300 mm. x 300 mm. x 80 mm. para calentamiento de los agregados.

Recipiente: de cobre o chapa galvanizada de aproximadamente 800 cm3 de capacidad, de bordes altos con pico vertedero, para calentar el cemento asfáltico.

Recipiente: de cobre o hierro enlozado de fondo semiesférico de aproximadamente 24 cm. de diámetro y de 4 ó 5 litros de capacidad para mezclar los agregados con el cemento asfáltico.

Baño de agua caliente: Equipado con sistema de calentamiento termostáticamente controlado, que permita mantener el agua colocada a una temperatura de 60º C. ± 0,5º C. durante 24 horas.

Extractor de probetas: para retirarlas del molde de compactación.

Estufa: equipada con sistema de calentamiento termostáticamente controlado, que permita regular temperaturas entre 35º C. y 250º C. ± 2º C. para calentar y secar los agregados pétreos y los moldes de compactación.

Plancha de calentamiento: (tipo hotplate) equipada con sistema de calentamiento termostáticamente controlado, que permita regular temperaturas entre 35º C. y 250º C. ± 2º C. Para mantener la temperatura en la mezcla de los áridos con el cemento asfáltico.

Mordaza: de acero

Comparador extensométrico

Termómetro: con escala hasta 200º C. y sensibilidad de 1º C. para medir temperaturas de la mezcla asfáltica.

Prensa de ensayo: de accionamiento eléctrico o manual que permita aplicar cargas de hasta 3000 Kg

Elementos varios: de uso corriente, espátulas metálicas, cucharón de albañil, cuchara de almacenero, guantes de amianto, guantes de goma, pinzas, tiza, grasa para marcar probetas, calibre, etc.

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Se efectuaran para cada uno de los agregados que intervienen en la mezcla los ensayos de granulometría correspondiente por vía seca y vía húmeda de acuerdo a lo indicado en la Norma (VN-E7-65) determinando además el peso específico del agregado seco de cada agregado y el peso específico aparente del relleno mineral y según lo establecido en las Normas Nº 13, 14 y 15.

Los agregados a utilizar en la preparación de la mezcla, incluido el relleno mineral si fuera necesario, se secarán separadamente en estufa a una temperatura comprendida entre 105º - 110º C. hasta constancia de peso, necesitando tres horas como mínimo si el material no es poroso y 12 hs. como mínimo si el material es poroso.

Una vez secos los agregados, se separarán mediante tamizado cada uno de ellos en distintas fracciones granulométricas delimitadas por pares de tamices.

Agregado grueso

Agregado fino

Proporciones con que cada agregado intervenga en la mezcla final y las cantidades necesarias de las fracciones de cada agregado pétreo y del relleno mineral.

La probeta tendrá una vez compactada 101,6 mm. de diámetro y 63,5 mm. de altura con una tolerancia en la altura de ± 3 mm.El peso de agregado pétreo y relleno mineral será de 1140 gr.

PROCEDIMIENTO

Preparación del pastón

Se pesan las cantidades necesarias de las fracciones de cada agregado y del relleno mineral si fuera necesario para la ejecución de una probeta, se coloca en una bandeja o recipiente adecuado y se calientan en estufa hasta que la mezcla de ambos alcance una temperatura comprendida entre los límites establecidos para el asfalto, según indica el apartado siguiente, incrementados en 15º C, manteniéndose como mínimo en (2) horas a esta temperatura.

Se llena hasta algo más de la mitad con el cemento asfáltico a utilizar el recipiente citado en (Aparatos g) y se calienta durante 30 o 40 minutos en estufa a una temperatura tal:

Mezclas gruesas con agregados no porosos.

Rango de penetración Proveedor YPF

40 – 50 155 – 160º C.

70 – 100 145 – 150º C.

150 - 200 130 – 145º C.

Se retira de la estufa la bandeja conteniendo los agregados y el relleno mineral y se vuelca rápidamente el contenido en el recipiente de fondo semiesférico (Aparato h) calentando previamente a la misma temperatura del agregado. Se mezcla íntimamente durante 1 minuto con un cucharón de albañil de tamaño adecuado, tratando de conseguir completa uniformidad y finalmente se forma un hoyo en el centro de la mezcla de áridos para recibir el cemento asfáltico.

Se vierte la cantidad calculada de cemento asfáltico 4% (48 gr), a la temperatura que resulte de acuerdo con lo indicado en b), en el hoyo formado a ese efecto con el total de agregados, dentro del recipiente semiesférico.

Se mezcla el contenido de C.A y agregados con el cucharón, lo más rápidamente posible y con la necesaria intensidad como para obtener una mezcla íntima y uniforme en un tiempo no mayor de dos minutos.

Moldeo de la probeta

Se arma el molde colocándole la base y el collar de extensión y se introduce un disco de papel de filtro u otro papel absorbente hasta el fondo del molde.

Se coloca rápidamente con la cuchara de almacenero el total de la mezcla en el interior del molde, se acomoda aplicando 15 golpes con una espátula caliente distribuidos alrededor del perímetro de la probeta y 10 golpes en su interior, y se nivela la superficie del material.

Se coloca el molde sobre el Equipo compactador automático y se aplican 75 golpes por cada cara del molde.

Terminada la compactación de la probeta se retira el molde y sin la base y el collar de extensión se coloca el molde en un recipiente con agua fría durante 3 ó 4 minutos. Se retira luego el agua, se le coloca nuevamente el collar de extensión y con el extractor se retira la probeta del molde.

Debe moldearse un mínimo de tres probetas por cada % de C. A. repitiendo exactamente las operaciones indicadas anteriormente. Se realizan probetas con 5% (60 gr) y 6% (72 gr) de CA.

Ejecución del ensayo

Las probetas se ensayarán recién el día siguiente de efectuada su elaboración.

Se determina la altura de cada probeta por medición directa mediante un calibre de 0,1 mm. de aproximación con el que se miden las alturas correspondiente a los extremos de dos diámetros perpendiculares entre si. El promedio aritmético de las cuatro lecturas da la altura de la probeta.

Se pesan las probetas y se determina a continuación el peso unitario de probetas de mezclas asfálticas compactadas siguiendo el método establecido en la Norma VN-E12-67.

Probetas moldeadas en el laboratorio

Después de 24 horas de haber sido moldeada, se determina el peso de la probeta seca, Ps, a la temperatura ambiente y con una aproximación de 0,1g.

Luego se la sumerge en agua limpia, a temperatura ambiente y durante un lapsono inferior a 1 hora, a fin de saturarla.

Extraída la probeta del agua se la suspende de la balanza colgándola del ganchodel platillo mediante un hilo fuerte pero liviano.

Se sumerge la probeta en el recipiente con agua, cuidando que nohaya rozamiento con las paredes del mismo. Se determina el peso de la probetaen agua, Pi, con la aproximación 0,1g.

Se retira de la probeta el agua, se le quita el hilo que la rodea dejándola escurrirdurante 10 segundos.

Se la lleva a la balanza, determinando su peso, Ph, con aproximación de 0,1g. Se determina el volumen de la probeta con: V=Ph-Pi

Peso unitario de la probeta de mezcla asfáltica compactada.

Se le determina utilizando la fórmula:

D = (Ps/V)

Ps: Peso Seco (gr)

V: Volumen del molde (cm3)

D: Densidad Seca (gr/cm3)

Se deja secar la probeta al aire, para completar los demás ensayos que se piensaejecutar con la probeta.

Se sumergen las probetas en el baño de agua caliente a la temperatura de 60º C ± 0,5º C, manteniéndolas sumergidas sobre un período de tiempo comprendido entre 30 y 40 minutos.

Las probetas se ensayan aplicando las cargas en sentido diametral por medio de un dispositivo compuesto

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