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METODO DE MARSHALL

ANTECEDENTES

Con el acontecimiento de la segunda guerra mundial, el Cuerpo de Ingenieros delejército de los Estados Unidos de Norteamérica vio como un importante problema deproyecto y construcción de aeropuertos militares en todos los frentes de batalla.

En ese momento el Cuerpo de ingenieros tenía un tipo de ensayos simples, yes uemas de trabajo para los proyectos y el control de calidad de campo parapavimentos asf!lticos.

Carecían también, de un criterio racional para la determinación del contenido optimode asfalto en me"clas ue serian sometidas a enormes cargas por los aviones yve#ículos militares.

$eniendo en cuenta estos problemas, el Cuerpo de Ingenieros inicio un estudio para

seleccionar aparatos de ensayo simples y de f!cil transporte ue podría ser usado encampo como control de calidad.

%a segunda fase de este estudio era determinar un método de compactar cuerpos deprueba en laboratorio, cuyos valores de densidad fueran comparables y compatiblescon a uellos obtenidos en campo.

%a tercera fase de esa b&s ueda era naturalmente el establecimiento de un criterio deproyecto racional de ensayos previos de control.

'sí fue ue el cuerpo de ingenieros adopto un aparato y método de proyecto deme"clas asf!lticas, concebido por (ruce ). *ars#all del +epartamento de Caminos

del estado de *ississipi.

' fin de determinar un método de laboratorio para la compactación de los cuerpossometidos a prueba y para un criterio de seguridad de las propiedades de ciertasme"clas con el ensayo de *ars#all, fue necesario construir un gran n&mero de pistase perimentales, en las cuales se variaban el porcentaje de asfalto y la granulometríade los agregados. $renes tipo fueron aplicados a estas pistas e perimentales un grannumero de veces, para determinar el efecto de compactación por el propio trafico. +edic#o estudio el Cuerpo de Ingenieros estableció el siguiente criterio, basado en losresultados obtenidos con el ensayo de *ars#all- %a utili"ación de este criterio debe ser limitado a las me"clas asf!lticas, utili"!ndosecementos asf!lticos de penetración usual, y contenido de agregados con di!metrom! imo de una pulgada /,01 cm.2 o menos.

El Cuerpo de Ingenieros de la 'rmada de los Estados Unidos establecio ue para ue#aya e uilibrio entre la estabilidad y la durabilidad los vacios ocupados por aire en lame"cla total serian limitados entre 3 y 04.

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EQUIPO EMPLEADO

5Una ma uina para la aplicación de la carga vertical, especialmente dise6ada paraesta clase de prueba, cuya capacidad es de /7/1 8g. 9::: %b.2.

5*oldes para la preparación de muestras de ;: cm. 1

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En la preparación de los cuerpos de prueba o bri uetas el agregado y el asfalto soncalentados separadamente a temperaturas especificadas, y entonces me"clados ycompactados.

El ensayo es reali"ado con bri uetas o cuerpos de prueba cilíndricos de 1< ;:,;9 cm.2de di!metro, apro imadamente / > < 9,30 cm.2 de altura. En cada molde, se colocaran entre ;::: y ;0:: gramos de me"cla. or lo general elpeso de material para elaborar una bri ueta es de ;/:: gramos

BRIQUETA DE TANTEO

Estando determinadas las cantidades en proporción de los agregados, se elabora unabri ueta de tanteo. esando la cantidad de material con las proporciones predefinidas.%uego debe agregarse asfalto en un porcentaje determinado asumido, para asíobtener una me"cla ue ser! tomada como el ;:: 4= por ejemplo-

i tenemos el peso del material F ;/:: gr. G encontramos porcentajes de-

5 *aterial triturado 30 42 F 1/: gr. 5'rena 90 42 F 7@: gr.

G tenemos asumido el porcentaje de asfalto F 7,: 4, entonces- 'sfalto H agregado F ;:: 47,: 4 H ?3,: 4 F ;:: 4

ara obtener estos porcentajes en peso-

eso asfalto 4 de asfaltoeso agregado 4 de agregado

'sí obtenemos- eso asfalto F ;/:: 7,: A ?3,: F ?:,3 gr.

i la altura de la bri ueta no es de /,0

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porosa, esto aumenta la posibilidad de o idación y envejecimiento prematuro delconcreto asfaltico.

COMPACTACION DE LAS MUESTRAS O BRIQUETAS

5%impiar el molde de ensamblaje de la muestra y la cara del martinete decompactación, y calentarlos en agua #irviendo, o en un #orno a una temperaturacomprendida entre ?3.3 MC y ;1@.? MC.

5Colocar una pie"a de papel filtro cortada a justo tama6o en el fondo o base del moldeantes de introducir la me"cla.

5 ituar la muestra en el molde en su totalidad, golpear la me"cla vigorosamente conuna esp!tula caliente paleteando ;0 veces alrededor del perímetro y ;: veces sobre elinterior.

5Kemover el collar y alisar la superficie de la me"cla con una paleta para una ligeraforma redondeada.

5%as temperaturas de las me"clas inmediatamente anteriores a la compactacióndeber!n estar dentro de los límites de la temperatura de compactación establecidasanteriormente.

5Keponer el collar, colocar entonces una pie"a de papel filtro cortado e actamente altama6o, y colocarlo en la parte superior de la me"cla y colocar el molde ensambladoen el pedestal de compactación, en el sujetador de molde.

5'plicar 0: golpes con el martillo de compactación de ;: libras 1.01 8g.2 de peso concaída libre de ;@ pulgadas 107./mm.2. ostener el eje del martillo de compactaciónperpendicular a la base del molde ensamblado durante la compactación.

5Kemover el plato de base y el collar, invertir y reensamblar el molde. 'plicar el mismon&mero de golpes de compactación a la cara opuesta a la anterior.

5+espués de la compactación remover el plato de base y colocar el e tractor demuestras en la parte inferior de la me"cla.

5Ketirar el collar del espécimen o muestra. Cuidadosamente transferir la bri ueta auna superficie lisa, llana y dejarla durante una noc#e a temperatura ambiente.

PROCEDIMIENTO

Una ve" frías las bri uetas y e traídas del molde se pesan al aire, y se mide su altura,si esta es mayor ue /.0< debe #acerse una corrección. %uego se debe #acer lossiguientes ensayos a la bri ueta compactada-

5+ensidad (ul .Lpara determinar el volumen de la bri ueta incluyendo vacíos,par!metro fundamental del ensayo *ars#all para definir las propiedades de la me"clacon respecto al porcentaje de vacíos.

5'n!lisis de densidad y vacíos.L e determina el peso especifico de los materiales.

ara evitar discrepancias en la utili"ación del peso especifico aparente, y pesoespecifico (ula, la norma ;03L91 del *.O. .$. establece-

En suelos gruesos utili"ar peso especifico (ul8.

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ara suelos finos adoptar peso especifico aparente.

5 Estabilidad y flujo.L la muestra antes de ser ensayada, deber! sumergirse en unba6o *aria calentado a 9: J ; MC, durante un tiempo comprendido entre 3: y 1:minutos= inmediatamente después de retirada la muestra del ba6o caliente, se lacolocara dentro del dispositivo para la prueba de estabilidad, y éste en la ma uina oprensa de ensayo.

'l iniciarse la prueba, el gato de la prensa deber! moverse a una velocidad de /< 0:,@mm.2 por minuto, #asta ue la muestra falle. %a carga m! ima registrada se indicaracomo Pestabilidad< de la me"cla.

%a deformación sufrida por el cuerpo de prueba durante la aplicación de la carga #astasu valor m! ima, es medida por un medidor de fluencia, y deber! anotarse como valorde fluencia de la muestra. %as unidades marcadas para fluencia son de :,:;Q :./01mm.2

%os datos obtenidos nos permiten #acer las siguientes relaciones o confrontaciones-

+ensidadRRRRRRR.RR. orcentaje de asfalto )K'SIC' 1.1 (Estabilidad RRRRR..RR.. orcentaje de asfalto )K'SIC' 1.1 'Sluencia RRRRRRRRRR.. orcentaje de asfalto )K'SIC' 1.1 +orcentaje de vacíos R.. orcentaje de asfalto )K'SIC' 1.1 C

ara facilitar la determinación del contenido optimo de asfalto, es interesante alinearverticalmente los gr!ficos

ara determinarse el contenido optimo de cemento asf!ltico se elaboran las curvasconforme a lo citado, y el contenido a ser elegido debe satisfacer-

5 El punto de m! ima densidad. 5 El punto de m! ima estabilidad. 5 El punto de apro imadamente 14 de vacíos. 5 Un punto dentro los limites de fluencia.

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GRAFICOS

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Con el contenido optimo para cada relacion, lo ue ueda por #acer es sacar unpromedio.

%os valores de estabilidad, seg&n el método *ars#all, recomendados para algunostipos de pavimentos fle ibles son los siguientes-

101 8g. ;::: libras2 para capas de rodamiento ue soportan un transito livianoa mediano.

7@; 8g. ;0:: libras2 para capas de rodamiento ue soporten un transitomediano a pesado.

SELECCIÓN DEL GRADO DE CEMENTO ASFALTICO

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ESQUEMA DEL ENSAYO MARSHALL (RESUMEN)

'gregado H asfalto molde, 0: golpes cada lado se pesan lasbri uetas ba6o *aria 9: MC, /:L3: minutos

rensa del aparato *ars#all mediciones de carga de ruptura yde deformación pl!stica.

(ibliografía

5'' T$O E ECISIC'CIONE P tandard *et#od of test for Kesistance to lasticSlo of (ituminous *i tures Using *ars#all 'pparatus< g. 737 L71;.

5K'U% V'%%E KO+' PCarreteras y caminos< g. /3@ W /1:.

5< avimentacao< g. /@0 W /?:

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5 Kamón Oviedo (ellot P$e to, avimentos, *étodo *ars#all<

ANEXOS

Ensay !" "s#a$%&%!a! Ma's a&&An%&& !" *a'+a * n %n!%*a! ', -"!%! ' !".&/0 , - &!" !" "s#a$%&%!a!

P&a# *a&%"n#", -a'#%&& Ma's a&& !"* -1a*#a*%2n, - &!" 34 Ma's a&&

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E5/%1 Ma's a&&, 1'"nsa y* -1a*#a! '

C -1a*#a! ' -an/a& Ma's a&&,%n*&/y"n! -a'#%&& !" * -1a*#a*%2n

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3

6 6 Ma'#%&& Ma's a&&ara compactar las probetas se emplea un dispositivo de acero formado por

una

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base plana y circular de ?@.1 mm 3 7A@