Prueba Marshall

DESGASTE LOS ANGELES

OBJETIVO

El objetivo de la prueba es determinar  la resistencia a la trituración y desgaste de los materiales pétreos  utilizados en las capas de pavimento.

 Así como encontrar planos de debilitamiento o cristalización que provocan una desintegración de la partícula  y de la capa donde se emplee:

EQUIPO:

• Máquina de abrasión de los ángeles que gire con una velocidad de 30 – 33 R.P.M.
• Esferas de hierro fundido, con diámetro promedio de 47 mm y un peso de 390-445 gr.
• Charolas de lamina
• Balanza con capacidad adecuada (20.0 kg.)
• Maquina agitadora para mallas(ro-tap)
• Cucharon

Procedimiento:

• Se criban por las mallas descritas en la tabla 2 para conocer su graduación y se forma una granulometría como lo indica la tabla 1, del rango que más se asemeje a la propuesta para la carpeta asfáltica o para las bases
• de la muestra ya pesada (pi) se coloca junto con las esferas (el peso de la muestra y el numero de esferas dependerá de la variante seleccionada) en la máquina de desgaste, la cual se hace girar hasta que cumpla con un ciclo de 500 revoluciones, se saca la muestra y se criba en la malla No 12. el retenido se seca al horno, se pesa y se anota como peso final (PF).
• La perdida de desgaste se calcula utilizando la formula siguiente :

[pic 3]

Composición de la muestra de prueba y carga abrasivas

Tabla No 1

[pic 4]

La composición de la prueba realizada en laboratorio fue la tipo B

Después de realizada la prueba el material retenido por la malla No. 12, obteniendo como resultado un peso de material retenido de 3830 gr.

Por lo que nuestra pérdida de desgaste fue de:

[pic 5]

[pic 6]

Es pertinente hacer la comparación del porcentaje de desgaste obtenido con los porcentajes mínimos que están establecidos en las normas, pues de él depende la valoración para ser, o no, utilizado en la elaboración de una mezcla asfáltica.

En la N-CMT-4/04-08 se muestran los siguientes valores mínimos/máximos de calidad de los materiales utilizados en mezclas asfálticas de granulometría densa:

[pic 7]

Podemos observar que nuestro material de prueba cumple sin problemas con los valores, en este caso máximos, establecidos por el Instituto Mexicano del Transporte.

También se puede comparar con los valores establecidos para la calidad de las mezclas asfálticas de granulometría densa pero para cualquier valor de ∑L:

[pic 8]

Señalando que nuestro material sigue siendo de buena calidad en comparación con los valores establecidos por la norma.

Así como se comparó con los valores para la calidad de mezclas asfálticas de granulometría densa, también se puede hacer para mezclas de granulometría abierta, tal y como se muestra a continuación.

[pic 9]

Observando que nuestro material sigue cumpliendo sin problemas con dichos valores, sin embargo cuando se hace comparación con los valores para la calidad de mezclas asfálticas de granulometría discontinua podemos observar que nuestro material está cerca de llegar al máximo permitido por la norma, entonces sería pertinente la realización de una prueba extra para poder determinar si el material sigue siendo apto, o no, para la elaboración de tal mezcla.

[pic 10]

REPORTE FOTOGRFICO

[pic 11]

[pic 12][pic 13]

Prueba Marshall en mezclas asfálticas (M-MMP-4-05-034)

Objetivo

Conocer el porcentaje óptimo de asfalto, en mezclas de granulometría densa.

• Consiste en elaborar especímenes cilíndricos   a los cuales se les determina su peso específico, el flujo (deformación), la estabilidad (resistencia), porcentaje de vacios en la mezcla y en el agregado mineral, dichos especímenes se fallan axialmente a una temperatura de 60°C. Por medio de este ensaye se puede conocer o controlar las condiciones más favorables de durabilidad e impermeabilidad de la mezcla asfáltica, con lo cual se pueden fijar márgenes para evitar escasez o exceso de aglutinante.
• Requisitos de calidad para mezclas asfálticas basados en el  numero de ejes equivalentes de 8.2 toneladas

• ∑l¹ =número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas. esperadas en la vida útil del pavimento
• (2) = para tránsitos mayores de 10⁷ ejes equivalentes de 8.2 toneladas se requiere diseño especial

EQUIPO:

• molde con diámetro interior de 10.0 cm, con altura de 8.2 cm. base y extensión.

• Pedestal de compactación de madera con aditamento para sujetar el cilindro.
• Pisón metálico de compactación con superficie circular con un diámetro ligeramente menor que el molde, pesa deslizante con una masa de 4.5 Kg y altura de caída de 45.7 cm.
• Equipo para fallar con capacidad mínima de 3000 Kg (versa-tester) con una velocidad constante de 50.8 mm/min.(940 en la maquina)
• Baño de agua con temperatura de 20°C-120°C.
• Parrilla eléctrica ó de gas con temperatura hasta 150°C.
• Mallas de diferentes aberturas.
• Balanza con capacidad de 20.0 Kg y aproximación de 1.0 gr.
• Termómetro con cubierta de metal de 20°C-150°C.
• Extractor, charolas redondas, cuchara de jardinero, pinsas, guantes de asbesto, estearato de zinc, papel filtro, picnometro, probeta graduada.

PROCEDIMIENTO:

• Se efectúa la granulometría de acuerdo a lo que marca el proyecto(norma N-CMT—4-04/08 TABLA 3),cuando se tenga la muestra con un peso de 1100 gr, se pone a calentar hasta una temperatura de 130°-140°C para que pierda la humedad, igualmente se calienta el asfalto hasta que tenga una viscosidad adecuada (110°-130°C.), se agrega el porcentaje de asfalto correspondiente al material pétreo, dicho porcentaje se tomara con respecto del peso del agregado(por ejemplo si la granulometría peso 1100 gr, y le adicionaremos el 5% de asfalto el peso del mismo será de 55.0 gr,) para esto se recomienda pesar la charola con el material pétreo y al peso que se tiene correr el fiel de la balanza 55 unidades y cuando se vuelva a nivelar es indicio de que se tiene la cantidad adecuada de asfalto.
• Los dos elementos de la charola se colocan en la estufa para homogeneizarlos, hasta obtener una distribución uniforme de la mezcla, esto a una temperatura de 110°-120°C. cuidando no se queme  ya que esto provoca resultados erróneos y en ningún caso se debe recalentar la mezcla pues provoca un cambio en sus propiedades.
• Se elaboran como mínimo seis mezclas con diferentes contenidos de asfalto (en nuestro caso para fines didácticos y de tiempo se recomienda realizar solo tres muestra con porcentajes de asfalto del 5,6 y 7% con respecto del peso del pétreo, pues comúnmente en ese rango encontraremos el porcentaje óptimo) variando en 0.5% cada una, partiendo de una cantidad de 0.5% por debajo del mínimo calculado y por lo menos de 2% arriba de este mínimo. Por cada contenido de asfalto se elaboran tres (3) pastillas (se efectúan tres pastillas con el fin de revelar errores y se recomienda empezar con un porcentaje mínimo de 4%).
• Después del mezclado se procede a compactar la mezcla con el siguiente proceso: el pisón, el molde, la base y la extensión se calentaran en el baño de agua a 90°C. por un tiempo mínimo de 10.0 minutos.se arma el molde con la base y la extensión colocándolos sobre la base para compactar , se le pone en el fondo una hoja de papel filtro con un diámetro ligeramente menor que el del molde, se coloca la mezcla dentro del molde y se le da un ligero picado con una espátula para evitar segregación de material, se pone encima otra hoja de papel filtro, se apoya el pisón sobre la mezcla y se le aplica el numero de golpes de acuerdo a lo que marque la norma (50-75 golpes por cara) debiendo mantener la cara de la maza paralela a la base del molde durante la compactación. Después de aplicarle el número de golpes correspondiente se quita el collarín y se voltea la muestra para darle una cantidad similar de golpes.

• Esta operación conviene efectuarla lo más rápido posible para evitar que la mezcla se enfrié y esto provoque no se acomode de manera adecuada el material (aproximadamente de 3 a 4 minutos).Se recomienda aplicar los golpes lo más horizontal posible para que las caras queden planas.
• El espécimen ya compactado deberá tener una altura  de aproximadamente 63.5mm. Para tener una relación alto ancho adecuada.
• Se deja enfriar la mezcla por lo menos 24.0 horas ó bien si se requiere el resultado más rápidamente se puede colocar dentro de una bolsa impermeable en agua con hielo.
• Se extrae,  se mide su altura compacta y se pesa anotándose como peso de la muestra (Wm) en gr, se impermeabilizan empleando para ello estearato de zinc (talco), se llena el picnómetro hasta el derrame, se le coloca la probeta graduada en la nariz y se sumerge la pastilla para que por su volumen desaloje una cierta cantidad de agua la cual se medirá en la probeta, se anota como volumen de la muestra en cm³. (Vm).
• Se calcula su peso volumétrico (Pvm) con la siguiente expresión:

[pic 14]

• Se grafica en las ordenadas el peso volumétrico y en las abscisas el % de asfalto.
• Se coloca la muestra en un baño de agua que se encuentre a 60°C. junto con las mordazas por un tiempo de 30 min.
• Después de este tiempo se coloca el espécimen entre las mordazas de manera transversal, el equipo para fallarlo debe tener la velocidad adecuada 50.8mm/min.(940 unidades en el versa-tester) ,en la pantalla del digimax  se busca con el cursor la prueba Marshall , nos da la opción de inicio de ensaye y aparece una pantalla donde nos marcara valores de resistencia y deformación
• Se saca la pastilla del baño junto con las mordazas secándola superficialmente y se lleva a la máquina para fallarla en el menor tiempo posible (máximo 60 segundos)
• Se sube el botón del lado izquierdo del versa-tester y en la grafica nos marca inicio de ensaye y cuando la muestra falla nos indica fin del ensaye, bajamos el control del lado izquierdo  y se anotan los valores de la pantalla del digimax, que son en la parte superior su resistencia en Kilonewtons (estabilidad) y su deformación (flujo) en mm. con estos valores se realizan las graficas correspondientes, en las que tendremos como ordenadas la estabilidad y el flujo y siempre como abscisas el porcentaje de asfalto.
• De acuerdo con las normas la estabilidad mínima mas no la óptima es de 700 kg y el flujo adecuado se encuentra entre 2.0 a 4.0 mm (tabla 1 de la normas de la S.C.T N-CMT-4-05-003/08)

Para encontrar el porcentaje óptimo de asfalto se recomienda considerar lo siguiente: comúnmente son poco deseables las mezclas con valores de estabilidad altos y valores de flujo bajos, pues los pavimentos tienden a volverse rígidos ó quebradizos agrietándose bajo cargas pesadas. Se ha observado en la práctica que elaborando las mezclas con un contenido de asfalto en una cantidad menor en 0.5%-1.0 % con respecto del óptimo de la prueba Marshall se obtienen resultados que satisfacen las especificaciones, pero esto ya es cuestión del criterio del diseñador.

...