Universidad de Colima

Facultad de Ingeniería Civil

Pavimentos

“REPORTE DE PRÁCTICA DE PRUEBA

MARSHALL”

Alumna:

Magaly Velazco Ochoa

Octubre del 2015

Introducción: El concepto del método Marshall en el diseño de mezclas para pavimentación fue formulado por

Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. El

Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos, a través de una extensiva investigación y estudios de

correlación, mejoró y adicionó ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall, a la vez que

desarrolló un criterio de diseño de mezclas.

El método original únicamente es aplicable a mezclas asfálticas en caliente para pavimentación, que

contengan agregados con un tamaño máximo de 25 mm (1”) o menor. El método Marshall

modificado se desarrolló para tamaños máximos arriba de 38 mm (1.5”), y está pensado para

diseño en laboratorio y control en campo de mezclas asfálticas en caliente, con graduación densa.

Debido a que la prueba de estabilidad es de naturaleza empírica, la importancia de los resultados

en términos de estimar el comportamiento en campo se pierde cuando se realizan modificaciones

a los procedimientos estándar.

El método Marshall utiliza especímenes de prueba estándar de 64 mm (2 ½”) de alto y 102 mm

(4”) de diámetro; se preparan mediante un procedimiento para calentar, combinar y compactar

mezclas de asfalto- agregado (ASTM D1559).

Objetivo:

Diseñar una mezcla asfáltica, obteniendo como resultado una granulometría idónea y el contenido

óptimo de asfalto.

Materiales y equipo El equipo para la ejecución de las pruebas estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y

completo en todas sus partes. Todos los materiales por emplear serán de alta calidad.

Material pétreo.

Cemento asfaltico.

Moldes metálicos para compactación.

Extensión o collarín y una placa de base.

Pedestal de compactación.

Sujetador metálico para los moldes de compactación.

Pisón de compactación con superficie circular.

Máquina prueba Marshall.

Extensómetro para medir la deformación vertical o flujo del espécimen.

Baño de agua o tanque de saturación con control termostático.

Parrilla eléctrica o de gas.

Balanza de 2 kgs. de capacidad y de 0.01) gramos de sensibilidad.

Balanza de 20 kgs. de capacidad y sensibilidad de 1 gramo.

Termómetro con cubierta de metal para registrar temperaturas de 10 a 200° C.

Vernier o flexometro

Equipo de uso general como charolas rectangulares, charolas redondas, cucharas de

albañil, cucharones, espátulas, pinzas para vasos, guantes de hule y guantes de asbesto.

Estearato de zinc, crayones.

Papel filtro de forma circular con diámetro ligeramente menor que el molde de

compactación.

Procedimiento 1) Primero se realizan las pruebas necesarias al material pétreo (grava y arena) para

determinar la curva granulométrica de cada uno.

2) Una vez obtenida la granulometría de cada material se realiza una combinación de

estos para obtener una mezcla que cumpla con los requisitos de granulometría del

material pétreo para mezclas asfálticas, descritos en la tabla 1 o 3 de la Norma N-

CMT-4-04/08.

Comparación de la curva de diseño con los parámetros de las especificaciones.

0.0

75

0.1

50

0.2

50

0.4

25

0.8

50

2.0

00

4.7

50

6.3

00

9.5

00

12.5

00

19.0

00

25.0

00

37.5

00

50.0

00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% Q

UE P

ASA

MALLAS

GRÁFICA DE COMPOSICION GRANULOMÉTRICA

3) El material de cada muestra tiene un peso aproximado de 1100gramos repartidas en

las siguientes cantidades de material de cada malla.

Para obtener el porcentaje de material asfaltico para cada una de las muestras se realiza una

estimación aproximada de ls superficie total del agregado petreo en función de la granulometría de

la curva de diseño. Para calcular la superficie total del agregado se enplearan constantes de área

que se dan en la siguiente tabla:

Material Constante de Área m2/kg

Pasa la malla Pasa la malla

1 ½” ¾” 0.27

¾” No. 4 0.41

No. 4 No. 40 2.05

No. 40 No. 200 15.38

No. 200 -- 53.3

Tabla 1. Constante de área

De la tabla mostrada se determina la cantidad de asfalto requerida para una mezcla de 1 kg el cual

se le agrega un 25% por el producto que queda adherido a la charola.

Los pesos son los siguientes:

MALLAS peso

1" Núm. 25.0 0

3/4 " " 19.0 100

1/2" " 12.5 140

3/8" " 9.5 200

1/4" " 6.3 190

No. 4 " 4.75 40

No. 10 " 2.00 140

No. 20 " 0.850 60

No. 40 " 0.425 50

No. 60 " 0.250 0

No. 100 " 0.150 40

No. 200 " 0.075 40

4) Para calcular la superficie total del agregado se multiplica el % de material que pasa de

cada tamaño por la constante de área correspondiente, como se muestra.

MATERIAL %en Peso Peso Constante de área m2/kg Superficie parcial m2/kg

PASA LA MALLA PASA LA MALLA

1 1/2" 100 3/4" 100 0 0 0.27 0

3/4" 100 4 37 63 0.63 0.41 0.26

No.4 37 40 13 24 0.24 2.05 0.49

No.40 13 200 4 9 0.09 15.38 1.38

No.200 4 _______ 0 4 0.04 53.3 2.13

Total= 100 4.27

5) Conocida la superficie parcial para 1 kg de material, se obtendrá el contenido mínimo

de asfalto multiplicando dicho valor por el índice asfáltico. El cual varía de acuerdo a la

absorción del agregado, por lo que se considera la tabla 4.

Material Índice

Asfaltico

Gravas o arenas de rio o materiales redondeados, de baja absorción 0.0055

Gravas angulosas o redondeadas, trituradas, de baja absorción 0.0060

Gravas angulosas o redondeadas, de alta absorción y rocas trituradas de

absorción media 0.0070

Rocas trituradas de alta absorción 0.0080

Tabla 4. Índice asfaltico

Para considerar que tipo de absorción, a continuación se muestra la tabla donde se clasifica la

absorción del agregado dado en porcentaje.

Clasificación de la Absorción

Baja Menor de 2%

Media De 2% a 4%

Alta Mayor de 4%

Procedimiento para la elaboración - ensaye de pastillas Marshall, para la obtención del %

c.a. óptimo de una mezcla asfáltica

PREPARACIÓN DE LAS MEZCLAS:

1) El agregado pétreo se calienta, a la vez que se calienta el C.A. (120 a 160 °C) Se mezcla

del agregado con el producto asfaltico completamente para su homogenización. (120 a 150

°C).

2) Se coloca el molde con su base y collarín montados precalentados, conteniendo la mezcla

de prueba, son compactadas mediante golpes del martillo Marshall (50, 75 golpes) en

ambas caras dependiendo de lo que especifique el proyecto para el tipo de tránsito

considerando (100 a 110 °C). No se bebe olvidar poner los papeles filtros en la base del

molde para después vaciar la mezcla.

La siguiente imagen muestra el pisón y la base que del molde.

3) Una vez compactado se determina la altura del espécimen con el calibrador. Si dicha altura

no es (63 ± 3) milímetros la cantidad de mezcla empleada en la elaboración del siguiente

espécimen deberá corregirse aplicando la siguiente fórmula:

Dónde:

P´e = Es el peso corregido de la mezcla, para elaborar uno de los nuevos especímenes, en

gramos.

Pe = Es el peso del espécimen, elaborado, en gramos.

He = Es la altura del espécimen elaborado, en milímetros

4) Después de compactadas se dejan enfriar y son extraídas de los moldes Marshall.

5) Enseguida se toman las dimensiones de las pastillas, como son: altura, diámetro y masa.

Además se recubren con parafina o con Esterato de Zinc. Y se vuelven a tomar las

dimensiones antes mencionadas.

6) Enseguida las probetas son calentadas en un baño de agua a 60 ºC por 20 minutos.

7) La probeta es removida del baño, secada, y colocada rápidamente en el

aparato Marshall.

8) La carga del ensayo es aplicada a la probeta a una velocidad constante

de 50.8 mm/minuto hasta que la muestra falle.

9) Se registran los datos obtenidos. En el micrómetro del anillo se mide la

Estabilidad que es la carga máxima obtenida, dada en Kg.

10) En el micrómetro de las mordazas se registra el Flujo que es la

deformación en mm.

11) Una vez ensayado y registrado la totalidad de las probetas, calculamos

los valores especificados de la tabla 1 y 2 en la norma N-CMT-4-05-

003/08. Calidad de Mezclas Asfálticas Para Carreteras.

Formulas: Volumen en cm3:

P. Saturado en aire - p.saturado en agua

Densidad G/Cm3:

P. Aire seca / volumen

Volumen de aridos :

100- % betun sobre mezcla / p. Especifico conjunto de aridos

Volumen de betún :

% Betún sobre mezcla / peso especifico betún

Densidad teórica maxima (g/cm3):

100-(v.aridos + v. Betún)

Huecos en los aridos % :

100- ( d. Mezcla * v.aridos)

Huecos en la mezcla % :

100- (100* densidad mezcla / densidad teórica máx)

Cada una de las muestras a partir del porcentaje de material asfaltico de cada muestra se aumenta

y disminuye un 0.5% arriba y abajo del porcentaje obtenido para obtener cual es el porcentaje

óptimo de asfalto.

Los datos de cada uno de los porcentajes obtenidos se muestran en la página siguiente:

Observaciones y conclusiones La prueba Marshall es una prueba de gran utilidad puesto que con ella es posible

determinar el contenido de cemento asfaltico óptimo para preparar una mezcla asfáltica.

Esta como todas las demás pruebas de laboratorio se debe de hacer cuidando a detalle

cada paso de su realización para que la prueba se desarrolle de la mejor manera posible

y se obtengan buenos resultados, más que nada que se obtenga el contenido óptimo de

asfalto que es lo que se busca con esta prueba. Observando la gráfica de resultados me

pude dar cuenta de que la práctica no se hizo correctamente ya que las gráficas que se

tienen no van de acuerdo a las teóricas. Además de que a unos equipos no nos sirvió una

pastilla y eso contribuyo a no obtener buenos resultados.

Bibliografía: N-CMT-4-05-003/02. Parte 4. Materiales para pavimentos. SCT, 2002.

CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS. Paul Garnica Anguas, Horacio Delgado Alamilla, Carlos

Daniel Sandoval Sandoval. Publicación Técnica No 267 Sanfandila, Qro, 2005.

http://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt246.pdf http://es.scribd.com/doc/27731971/METODO-MARSHALL-PARA-DISENO-DE-MEZCLAS-DE-AGREGADOS-CON-CEMENTO-ASFALTICO#scribd