Ensayo Marshall

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Universidad Centroccidental 
“Lisandro Alvarado” 
Decanato de Ingeniería Civil 
Departamento de Ingeniería Vial 
 Laboratorio de Pavimentos 
 
 
 
 
Ensayo 
Marshall 
Integrantes: 
Alejandro Alcalá C.I: 14.929.336 
Jesús Montes de Oca C.I: 17.344.699 
Cristian González C.I: 14.814.640 
Félix Rojas C.I: 17.726.697 
Carlos Darbis C.I: 15.586.194 
Pedro Arrieche C.I: 17.784.368 
Frermeld Rodríguez C.I: 18.301.217 
 
Sección: 91-C 
 
 
Barquisimeto, 27 de Octubre de 2010 
INTRODUCCION 
 
 En una mezcla asfáltica en caliente de pavimento, el asfalto y el agregado son 
combinados en proporciones exactas; las proporciones relativas de estos materiales 
determinan las propiedades físicas de la mezcla y representan un parámetro importante 
para el desempeño de la misma como pavimento terminado. Existen dos métodos de 
diseño comúnmente utilizados para determinar las proporciones optimas de agregado y 
cemento asfáltico ellos son el método marshall y el método Hveem, siendo el mas 
común el primero de ellos. 
 
 La mezcla asfáltica es un tipo de mezcla en caliente que debe cumplir con 
estrictos requisitos de control de calidad, resultando una carpeta de rodamiento de gran 
desempeño que sea capaz de resistir los factores reologicos así como las cargas a las 
cuales se verá expuesta durante su vida útil. 
 
 Por esta razón resulta de gran importancia el estudio del diseño de dicha mezcla 
que represente la opción más favorable y que a su vez cumpla con los principios de 
desarrollo sustentable, siendo este un diseño económicamente rentable, 
tecnológicamente viable y por sobre todas las cosas resistente. 
 
 El método marshall nos permite obtener el porcentaje óptimo de cemento 
asfáltico para el cual existe un comportamiento ideal, así como también nos proporciona 
información sobre las características físicas y mecánicas de la mezcla asfáltica en 
caliente, de tal manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al 
establecimiento de densidades y contenidos óptimos de vacíos (totales, llenados y de 
agregado mineral) durante la construcción de la capa de pavimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Objetivo general 
 
Obtener una mezcla y gradación de agregados tales que satisfagan las exigencias 
de las especificaciones, así como también un contenido de cemento asfáltico asfalto 
óptimo. 
 
 
Objetivos específicos 
 
 Determinar el porcentaje de cada agregado necesario para la mezcla. 
 Elaborar cada una de las briquetas con un porcentaje dado de cemento asfaltico. 
 Determinar la estabilidad y flujo de las briquetas compactadas 
 Determinar el contenido de asfalto óptimo para la combinación de agregados 
establecidos, de manera que resulte una mezcla con las características de 
estabilidad, durabilidad, resistencia a la fatiga, trabajabilidad y economía. 
 Analizar las relaciones entre estabilidad, porcentaje de vacios, flujo y contenido 
de cemento asfaltico óptimo y comparar con la norma COVENIN. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Método Marshall 
 
 El Método Marshall para el diseño de mezclas fue desarrollado por Bruce 
Marshall, del Mississipi Highway Department alrededor de 1939. Este método fue 
normalizado por la ASTM D-1559, denominado Resistencia al Flujo Plástico de 
Mezcla Bituminosa usando el equipo Marshall. 
 
Características de Mezcla 
 
Al realizar el diseño de mezclas asfálticas en caliente, se deben obtener las 
siguientes características: 
 
Resistencia a la Deformación Permanente 
 
La resistencia a la deformación permanente es crítica al elevarse la temperatura 
durante los meses de verano cuando la viscosidad del cemento asfáltico baja y la carga 
del tráfico es soportada por la estructura del agregado en mayor proporción esta se 
controla seleccionando la calidad de agregados con gradación apropiada y 
seleccionando el contenido asfáltico y vacío adecuado para la mezcla. 
 
Resistencia a la Fatiga 
 
Esta propiedad es importante en regiones frías que experimentan bajas 
temperaturas. Sin embargo, para ello se utilizan aditivos diversos. 
 
Durabilidad 
 
 La mezcla contiene suficiente cemento asfáltico asegurando una adecuada 
espesor de película rodeando las partículas de agregados, así se minimiza el 
endurecimiento del cemento asfáltico. El curado durante la producción y la puesta en 
servicio también contribuye a esta característica. Por otro lado, la mezcla compactada 
no debería tener altos porcentajes de vacíos que aceleren el proceso de curado. 
 
 
Resistencia a la Humedad 
 
 Algunas mezclas expuestas a humedad pierden adhesión entre el agregado y el 
cemento asfáltico. Las propiedades de los agregados son los primeros responsables de 
este fenómeno, aunque algunos cementos asfálticos son más propensos a separarse que 
otros. 
 
Trabajabilidad 
 
 La mezcla debe ser capaz de ser colocada y compactada con razonable esfuerzo. 
Los problemas de trabajabilidad se presentan frecuentemente durante los trabajos de 
pavimentación. 
 
 El objetivo principal del Método Marshall es determinar el contenido óptimo de 
asfalto para una mezcla específica de agregados; así como proporcionar información 
sobre las características físicas y mecánicas de mezcla asfáltica en caliente, de tal 
manera que sea posible establecer si cumple en lo referente al establecimiento de 
densidades y contenidos óptimos de vacío durante la construcción de la capa del 
pavimento. 
 
 El método consiste en ensayar una serie de probetas, cada una preparada con la 
misma granulometría y con diferentes contenidos de asfalto. Se prepararon probetas 
siguiendo un procedimiento específico para calentar el asfalto y los agregados, mezclar 
y compactar. 
 
 Las probetas preparadas con el método se rompen en la prensa Marshall, 
determinado su estabilidad (resistencia) y deformación. Si se desean conocer los 
porcentajes de vacíos de las mezclas así fabricadas, se determinarán previamente los 
pesos específicos de los materiales empleados y de las probetas compactadas, antes del 
ensayo de rotura. 
 
 
 
 
Agregados minerales 
Granulometría 
 Los tamaños usados en el análisis granulométrico para mezclas asfálticas en 
caliente fueron: 
1" 3/4" 1/2" 3/8” #4 #8 #16 #50 #200 
 
Especificaciones y Tolerancias 
 
Las especificaciones nos definen dos bandas dentro de las cuales se debe encontrar la 
dosificación de nuestros agregados. 
 
Combinación de agregados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Practica 2010-1 
 
M19 tamiz 1" 3/4" 1/2" 3/8" #4 #8 #16 #50 #200 
Agregado % A 
 
Piedra (A) 14 100 88.3 34.7 13 5.9 5.4 5.3 22.1 4.3 
Gravilla (B) 14 100 100 49 11.2 4.7 3.8 3.5 3 1.8 
Arrocillo (C ) 52 100 100 100 94.8 60 43.9 34.2 19.7 8.6 
Arena (D) 20 100 100 100 100 86.7 68.9 54.4 22.1 4.3 
 
A 14 14.0 12.4 4.9 1.8 0.8 0.8 0.7 3.1 0.6 
B 14 14.0 14.0 6.9 1.6 0.7 0.5 0.5 0.4 0.3 
C 52 52.0 52.0 52.0 49.3 31.2 22.8 17.8 10.2 4.5 
D 20 20.0 20.0 20.0 20.0 17.3 13.8 10.9 4.4 0.9 
TOTAL 
 
100.0 98.4 83.7 72.7 50.0 37.9 29.9 18.2 6.2 
 
 
Variación permisible por cedazo (+/-) 
Mayores de 3/8" 7 
#4 6 
#8 y #30 4 
#50 y #100 3 
#200 2 
 
 
Determinación de la cantidad de agregado: 
 
 
Para el diseño de nuestra mezcla asfáltica trabajamos con un porcentaje de 
cemento asfáltico de 4 %, lo que representa, tomando en cuenta que el peso aproximado 
de las briquetas a elaborar es de 1200 gr., unos 48 gr. cemento asfáltico, por lo tanto el 
peso de la combinación granulométrica será de 1152.0 gr, y un porcentaje de agregado 
de 96%. 
 
Para el agregado A (piedra), el peso requerido se calcula obteniendo el 14 % del peso 
total del agregado: 
 
Peso A = 1152gr.*0.14 = 161.28 gr. 
 
 
Para el agregado B (Gravilla), el peso requerido se calcula obteniendo el 14 % del peso 
total del agregado: 
 
Peso B = 1152gr.*0,14 = 161.28 gr. 
 
Para el agregado C (Arrocillo - polvillo), el peso requerido se calcula obteniendo el 
52 % del peso total del agregado: 
 
Peso C = 1152gr.*0,52 = 599.04 gr. 
 
Para el agregado D (Arena), el peso requerido se calcula obteniendo el 20% del peso 
total del agregado: 
 
Peso D = 1152gr.*0,20 = 230.4 gr. 
 
 
Se procedió a pesar cada uno de los retenidos en los tamices de los 4 agregados 
usados, y luego se obtuvo el peso de los pasantes de cada tamiz (1”, ¾”, ½”, 3/8”, #4 y 
#8) 
 
 
Briquetas 
peso de briqueta 
(gr) 1200 
%cemento 
asfaltico 
peso del c. 
asf % A 
peso del 
A A B C D TOTAL 
3 36.0 97.0 1164.0 163.0 163.0 605.3 232.8 1164.0 
3,5 42.0 96.5 1158.0 162.1 162.1 602.2 231.6 1158.0 
4 48.0 96.0 1152.0 161.3 161.3 599.0 230.4 1152.0 
4,5 54.0 95.5 1146.0 160.4 160.4 595.9 229.2 1146.0 
5 60.0 95.0 1140.0 159.6 159.6 592.8 228.0 1140.0 
5,5 66.0 94.5 1134.0 158.8 158.8 589.7 226.8 1134.0 
6 72.0 94.0 1128.0 157.9 157.9 586.6 225.6 1128.0 
 
 
 
AGREGADO A: Piedra 
 
 
Agregado A 
piedra 
 
 
% cemento asfaltico 
 
tamiz %pasante 
% ret 
parcial 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 
1" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
3/4" 88.3 11.7 19.1 19.0 18.9 18.8 18.7 18.6 18.5 
1/2" 34.7 53.6 87.3 86.9 86.4 86.0 85.5 85.1 84.6 
3/8" 13.0 21.7 35.4 35.2 35.0 34.8 34.6 34.5 34.3 
#4 5.9 7.1 11.6 11.5 11.5 11.4 11.3 11.3 11.2 
#8 5.4 0.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 
pasa #8 
 
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
Total 
 
163.0 162.1 161.3 160.4 159.6 158.8 157.9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGREGADO B: Gravilla 
 
 
Agregado B 
Gravilla 
 
 
% cemento asfaltico 
 
tamiz %pasante 
% ret 
parcial 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 
1" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
3/4" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
1/2" 49.0 51.0 83.1 82.7 82.3 81.8 81.4 81.0 80.5 
3/8" 11.2 37.8 61.6 61.3 61.0 60.6 60.3 60.0 59.7 
#4 4.7 6.5 10.6 10.5 10.5 10.4 10.4 10.3 10.3 
#8 3.8 0.9 1.5 1.5 1.5 1.4 1.4 1.4 1.4 
pasa #8 
 
3.8 6.2 6.2 6.1 6.1 6.1 6.0 6.0 
Total 
 
163.0 162.1 161.3 160.4 159.6 158.8 157.9 
 
 
 
 
 
AGREGADO C: Arrocillo 
 
 
 
Agregado C 
Arrocillo 
 
 
% cemento asfaltico 
 
tamiz %pasante 
% ret 
parcial 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 
1" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
3/4" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
1/2" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
3/8" 94.8 5.2 31.5 31.3 31.2 31.0 30.8 30.7 30.5 
#4 60.0 34.8 210.6 209.6 208.5 207.4 206.3 205.2 204.1 
#8 100.0 16.1 97.5 96.9 96.4 95.9 95.4 94.9 94.4 
pasa #8 
 
43.9 265.7 264.3 263.0 261.6 260.2 258.9 257.5 
Total 
 
605.3 602.2 599.0 595.9 592.8 589.7 586.6 
 
 
 
 
AGREGADO D: Arena 
 
Agregado D 
Arena 
 
 
% cemento asfaltico 
 
tamiz %pasante 
% ret 
parcial 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 
1" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
3/4" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
1/2" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
3/8" 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 
#4 86.7 13.3 31.0 30.8 30.6 30.5 30.3 30.2 30.0 
#8 68.9 17.8 41.4 41.2 41.0 40.8 40.6 40.4 40.2 
pasa #8 
 
68.9 160.4 159.6 158.7 157.9 157.1 156.3 155.4 
Total 
 
232.8 231.6 230.4 229.2 228.0 226.8 225.6 
 
 
 
 
Preparación de las Briquetas. 
 
Para determinar el contenido óptimo de asfalto correspondiente a una mezcla, se 
preparan una serie de briquetas con diferentes contenidos de asfalto, de forma que las 
curvas muestren un valor óptimo del mismo. 
 
Estos ensayos se realizaron variando el contenido de asfalto en 0.5% y deben 
emplearse al menos dos contenidos de asfalto por encima y por debajo del valor optimo. 
 
Numero de briquetas: 
 
Se emplearan tres (3) briquetas por cada contenido (%) de asfalto. 
 
Preparación de los agregados: 
 
Se utilizan cuatro tipos de agregados: 
 
 Agregado A (Piedra) 
 
 Agregado B (Gravilla) 
 
 Agregado C (Arrocillo – Polvillo) 
 
 Agregado D (Arena) 
 
 
Procedimiento: 
 
Se secaron los agregados a una temperatura constante de (100-110) ºC y se separaron 
por tamizado. 
 
Tamices usados: 
 
1" 3/4" 3/8” #4 #8 Nº 8 (fondo) 
 
 
Se pesan en recipientes separados para cada briqueta, la cantidad de agregado de 
requerida para producirse la mezcla. Generalmente 1200gr. 
 
Se colocan las porciones de agregado en la plancha a una temperatura de 135ºC. 
 
 
Preparación del molde y martillo 
 
Ambos se limpian cuidadosamente y se calientan a una temperatura entre 90ºC y 150ºC 
para que no haya choque térmico al momento de compactar y verter la muestra. 
 
 
 
 
Preparación de la mezcla: 
 
 Al mantener los agregados una temperatura constante de 135ºC se procede 
agregar la cantidad de cemento asfáltico requerida para cada mezcla. El cemento 
asfáltico debe estar calentado previamente a 135ºC. 
 
 Se calienta el conjunto agregado-asfalto hasta que los agregados estén cubiertos 
totalmente con el cemento asfáltico y tratando de no sobrepasar los 135ºC. 
 
 
Compactación de las briquetas: 
 
 Se coloca el molde caliente sobre el pedestal de compactación. 
 
 Se vierte la mezcla en el molde y se golpea con la espátula 15 en el exterior y 10 
veces en el centro. 
 
 Se quita el collar de la extensión y se enrasa la superficie de la muestra. Se 
coloca nuevamente el collar de la extensión. 
 
 Se coloca el martillo manteniendo el eje de este lo mas perpendicular posible a 
la base del molde. 
 
 La cara del martillo se calienta sobre la plancha a una temperatura de entre 90º a 
150ºC. 
 
 El numero de golpes que se aplica sobre cada cara, depende del trafico esperado 
(en este caso se trabajo para trafico pesado aplicando 75 golpes). 
 
 Finalizada la compactación se remueve la placa base y se deja enfriar las 
briquetas hasta que no se produzca deformación al sacarlas del molde. 
 
 Se saca la muestra del molde con la ayuda de un gato de expulsión o cualquier 
otro aparato de compresión. 
 
 Se identifica y enumeran las briquetas. 
 
Propiedades volumétricas de mezclas compactadas 
 
 Las propiedades volumétricas de las mezclas compactadas proporcionan algún 
indicativo del probable comportamiento del pavimento en servicio, estas propiedades 
volumétricas son vacíos totales (Vt), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos 
llenos con asfalto (Vll), y contenido de asfalto efectivo. 
 
 
 
Vacíos en el Agregado Mineral (VMA) 
 
Es el volumen ocupado por el asfalto efectivo y los vacíos atrapados entre los agregados 
recubiertos, se expresa como un porcentaje del volumen total de la muestra. 
 
Asfalto efectivo 
 
Es el contenido de asfalto total de la mezcla menos la porción de asfalto que se pierde 
por absorción dentro de la partícula de agregado. 
 
Vacíos Totales (Vt) 
 
Es el volumen de aire atrapado, entre las partículas de agregado recubierto por asfalto, 
luego de la compactación. 
 
Vacíos llenos con asfalto (Vll) 
Es el volumen ocupado por el asfalto efectivo ó el porcentaje de vacíos en el agregado 
mineral, VMA, ocupado por asfalto. 
 
Gravedad específica BULK de la combinación de agregados (Gsb) 
 
Cuando la muestra se ensaya en fracciones separadas (por ejemplo, grueso y fino), el 
valor de la gravedad específica promedio se calcula con la siguiente ecuación: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La gravedad específica bulk del filler mineral es difícil de determinar. Sin embargo, si 
se sustituye por la gravedad específica aparente del filler, el error es despreciable. Esta 
ecuación se puede aplicar para determinar la gravedad específica bulk y aparente de la 
combinación de agregados. 
 
Gsb fue un dato cuyos valores de los diferentes agregados son: 
 
 Gsb=2,520 
 Gsb=2,515 
 Gsb=2,532 
 Gsb=2,505 
 
Obteniendo como valor promedio: 
 
Gsb=2,518 
 
 
 
Pesos específicos de los agregados individuales 
Peso especifico Bulk 
AgregadoRetenido en 8 Pasa 8- Ret 200 Pasa 200 Total 
piedra < 1" 2,516 2,558 2,652 
2,520 
Granulometría 94,6 2,9 2,5 
 
 
 
Gravilla < 3/4" 2,512 2,558 2,652 
2,515 
Granulometría 96,2 2 1,8 
 
 
 
Arrocillo 2,499 2,558 2,652 
2,532 
Granulometría 56,1 35,3 8,6 
 
 
 
Arena 2,454 2,519 2,688 
2,505 
Granulometría 31,1 64,4 4,3 
 
 
 
Peso especifico aparente 
Agregado Retenido en 8 Pasa 8- Ret 200 Pasa 200 Total 
piedra < 1" 2,611 2,664 2,652 
2,614 
Granulometría 94,6 2,9 2,5 
 
 Gravilla < 3/4" 2,617 2,664 2,652 
2,619 
Granulometría 96,2 2 1,8 
 
 Arrocillo 2,620 2,664 2,652 
2,638 
Granulometría 56,1 35,3 8,6 
 
 Arena 2,613 2,649 2,688 
2,639 
Granulometría 31,1 64,6 4,3 
 
 
Gravedad Específica Teórica Máxima de la mezcla para otros contenidos de 
asfalto (Gmm) 
 
 En el diseño de mezclas con un agregado dado, se requiere conocer la gravedad 
específica teórica máxima, para cada contenido de asfalto, y de esta manera calcular el 
porcentaje de vacíos de aire para cada contenido de asfalto. Aunque la gravedad 
específica teórica máxima se puede determinar para cada contenido de asfalto 
empleando la norma, la precisión del ensayo es mejor cuando la mezcla es cerrada. 
Para la práctica la gravedad específica efectiva del agregado es constante porque el 
asfalto absorbido no varía apreciablemente con las variaciones del contenido de asfalto. 
 
Gravedad Específica Efectiva del Agregado (Gse) 
 
El procedimiento para determinar la gravedad específica efectiva no está normado por 
AASHTO o ASTM. Los valores se obtienen a partir del cálculo de la gravedad 
específica teórica máxima de mezclas asfálticas (Gmm) ASTM D-2041. 
 
En general: 
 
El volumen efectivo es el volumen del agregado mas los vacíos permeables al agua que 
no se llenaron de asfalto. 
 
En el ensayo de gravedad específica teórica máxima (Gmm), se mide el volumen de la 
mezcla suelta y el volumen del cemento asfáltico se calcula con su peso y su gravedad 
específica. 
 
El volumen efectivo del agregado se determina sustrayendo el volumen del cemento 
asfáltico del volumen total. 
 
Gb
Pb
Gmm
Pb
Gse



100
100
 
 Donde: 
Pb=% Cemento Asfaltico (4.5%) 
Gmm= densidad rice obtenida para nuestro % de Ca. 
Gb = peso especifico del Ca. 
 
El peso especifico del cemento asfaltico: 
Gb = 1.02 Kg/m³ 
Chequeado: 
 
 S cumple 
A partir del calculo del peso especifico efectivo Gse podemos obtener la densidad rice 
(Gmm) para cada porcentaje de cemento asfáltico. 
 
 
Gb
Pb
Gse
Ps
Gmm


100
 
Donde: 
Ps= % de agregado 
Gb=peso especifico del C.A. 
Pb=% Cemento Asfáltico 
Gse=peso especifico del agregado 
 
Para cada agregado tenemos: 
 
Pb Ps Gb Gse Gmm 
3,5 96.5 1,02 2,59 2,457 
4 96.0 1,02 2,59 2,439 
4,5 95.5 1,02 2,59 2,422 
5 95.0 1,02 2,59 2,404 
5,5 94.5 1,02 2,59 2,387 
6 94.0 1,02 2,59 2,371 
6,5 93.5 1,02 2,59 2,422 
 
 
Densidad de la Briqueta: 
 
 
volumen
ePesodelair
Gmb  Volumen=Peso seco-Peso agua 
 
Para 4% de cemento asfáltico: 
 
Volumen 1= 1173.30 – 656.1 = 517.2cm³ Densidad 1 = 1170.9 /517.2=2.264gr/cm
3 
 
Estos cálculos se realizaran para cada briqueta en cada porcentaje de cemento asfáltico 
y se obtendrá un promedio para cada porcentaje. (TABLA Nº1) 
 
 
 
 
 
Estabilidad y flujo 
 
 
 La muestra antes de ser ensayada, deberá sumergirse en un baño María calentado 
a 60 ± 0,5 ºC, durante un tiempo de 30 minutos; inmediatamente después de 
retirar la muestra del baño de maría se seca su superficie cuidadosamente y se 
coloca dentro del dispositivo para la prueba de estabilidad, y éste a su vez en la 
maquina o prensa de ensayo, de manera que se produzca una deformación a una 
velocidad constante de 5,08 cm por minuto o hasta que se produzca la rotura y 
se anota este valor como Estabilidad Marshall. 
 
 La deformación que sufre el cuerpo de prueba durante la aplicación de la carga 
hasta su valor máxima, es medida por un medidor de fluencia, y deberá anotarse 
como valor de fluencia de la muestra. Las unidades marcadas para fluencia son 
de 0,01" (0.254 mm.) 
Calculo de los vacíos: 
Vacíos Totales 
 
Gmm
GmbGmm
Vt
)(*100 
 
 
Vacíos de asfalto Mineral 
 
Gsb
PsGmb
VAM
*
100  
 
 
Vacíos Llenados 
 
100*
VAM
VTVAM
VLL

 
 
 
 
 
TABLA Nº 1 
Tabla de resultados 
 
 
PORCENTAJE DE VACIOS 
 CEMENTO 
ASFALTICO 
DENSIDAD 
VACIOS 
TOTALES 
AGREGADO 
MINERAL 
LLENADOS 
TOTALES 
ESTABILIDAD FLUJO 
E% VT VAM VLL 
3.5 2.212 9.972 15.23 34.52 2868.23 8.7 
4.0 2.264 7.175 13.68 47.55 3356.60 7.1 
4.5 2.259 6.730 14.62 53.00 3098.16 8.3 
5.0 2.216 7.820 16.39 52.29 2426.43 9.3 
5.5 2.284 4.315 14.28 69.78 3136.48 9.7 
6.0 2.305 2.784 13.95 80.04 3365.73 8.1 
6.5 2.294 5.285 14.82 64.34 2567.39 11.3 
 
 
 
 
 Determinación del Óptimo Contenido de Asfalto 
 
Existen dos métodos los cuales son empleados para determinar el óptimo contenido de 
asfalto de los gráficos: 
 
Método 1: 
 Según el IAA, el porcentaje óptimo de vacios totales debe estar entre 3 y 5 %. 
Para este caso se ha seleccionado un porcentaje del 5 % para el que por grafica “vacios 
totales vs cemento asfaltico” se obtiene un porcentaje óptimo de cemento asfaltico. 
Luego se determina las siguientes propiedades que deben tener la mezcla para este 
óptimo contenido de asfalto de los gráficos: Estabilidad Marshall, Flujo, porcentaje de 
vacíos del agregado mineral, porcentaje de vacíos llenos de asfalto, y finalmente se 
compara cada uno de estos valores con los límites establecidos en la norma COVENIN 
recientemente modificada. Todos cumplen con las especificaciones a excepción del 
VAM el cual está por debajo del rango especificado. 
 
Procedimiento: según IAA 
 
1. Con Vt=5% → Entramos a la gráfica de Vt vs CA y leemos % Ca: 
 
 y = 0.565x
2
 - 7.456x + 28.88 
 
Para Y=5 → X=5.5% Ca óptimo 
 
2. Con Ca=5.5% entramos en el resto de las gráficas: 
 
 Densidad: 
 
y = 0,0018x
2
 + 0,0076x + 2,1782 
 
Con X=5.5 → Y= densidad= 2.19 
 
 Estabilidad: 
 
 y = -58.64x
2
 + 526.0x + 1868 
 
Con X=5.5 → Y= 2987.14 
 
 Flujo: 
 y = 0.419x
2
 - 3.390x + 14.98 
 
Con X=5.5 → Y= 9 
 VAM: 
 
 y = -0.095x
2
 + 0.883x + 12.78 
 
Con X=5.5 → Y= 14.76 
 
 VLL: 
 
 y = 9.156x
1.134
 
 
Con X=5.5 → Y= 63.28 
 
 
 
 Según la norma COVENIN 2008: Artículo 12-10.12 Mezcla asfáltica y 12-10.13 
Propiedades Marshall, con el porcentaje óptimo seleccionado, la mezcla asfáltica debe 
cumplir: 
 Estabilidad Marshall (mínima) para tránsito alto=2200lb; para nuestro 
ensayo la estabilidad Marshall=2987.14 lb, por lo tanto cumple. 
 
 Flujo: para tránsito alto debe estar entre 8-14; nuestro flujo = 9 
 
 
 VAM: el tamaño máximo para la mezcla es 19 mm, con ello, en la tabla 
12-10.13b y con él %Ca óptimo=5.5%; se interpola el VAM; para los 
ensayos realizados resulta 14.76. 
 
Según la norma, el VAM debe estar comprendido entre 13 y 14, lo que 
significa que no cumple con lo necesario. Se Califica la diferencia como 
un error operativo a la hora de realizar el ensayo, ya que para ajustar la 
gráfica incluso se debió descartar 2 puntos que no permitían una buena 
correlación. Sin embargo, el valor obtenido no se aleja mucho al máximo 
necesario, por lo que aun no podríamos descartar la mezcla. 
 
 VLL: la norma 2008 no toma en limites para los vacíos llenados, 
recurrimos a la norma vigente (1997) tabla N°4 para tráfico alto, deberá 
estar entre 65-75, para el ensayo se ha obtenido VLL=63.28, por lo tanto 
no cumple.No entra en el rango establecido. 
 
Método 2: 
 Método COVENIN 
 Determinando contenido de asfalto en la estabilidad máxima, contenido de asfalto en la 
densidad máxima, contenido de asfalto en el punto medio del rango de volúmenes de 
aire especificado (5%). Luego se promedian los tres contenidos de asfaltos 
seleccionados, Para el promedio del contenido de asfalto, se verifican las curvas y se 
determinan las siguientes propiedades: Estabilidad Marshall, Flujo, Porcentaje de 
vacíos del agregado mineral, Porcentaje de vacíos llenos de asfalto. 
 
 Al emplear el método 2 se obtuvo que: 
 
 Estabilidad máx.= 3365.73 lb 
 
 % C.A.= 6,0% 
 
 Densidad máx.= 2,305 gr/cm³ 
 
 %C.A.= 6,0% 
 
 Vt= 5% 
 
 % C.A.= 5,5 
 
Dando como resultado un %optimo de Ca = (6,0+6,0+5,5)/3 = 5.8% 
 
 
Con este valor se va a las graficas y se obtiene: 
 
 
 
 Densidad: 
 
y = 0.0018x
2
 + 0.0076x + 2.1782 
 
Con X=5.8 → Y= densidad= 2.19 
 
 Estabilidad: 
 
 y = -58.64x
2
 + 526.0x + 1868 
 
Con X=5.8 → Y= 2946.15 
 
 Flujo: 
 y = 0.419x
2
 - 3.390x + 14.98 
 
Con X=5.8 → Y= 9.4 
 
 VAM: 
 
 y = -0.095x
2
 + 0.883x + 12.78 
 
Con X=5.8 → Y= 14.71 
 
 VLL: 
 
 y = 9.156x
1.134
 
 
Con X=5.8 → Y= 67.21 
 
 
Según la norma COVENIN 2008: Artículo 12-10.12 Mezcla asfáltica y 12-10.13 
Propiedades Marshall, con el porcentaje óptimo seleccionado, la mezcla asfáltica debe 
cumplir: 
 Estabilidad Marshall (mínima) para tránsito alto=2200lb; la calculada 
para 5,8% está dentro de los limites. 
 
 Flujo: para tránsito alto debe estar entre 8-14; nuestro flujo = 9.4. La 
fluencia de la mezcla es apta. 
 
 VAM: el tamaño máximo para la mezcla es 19 mm, con ello, en la tabla 12-
10.13b y con él %Ca óptimo=5.8%; se ha obtenido por grafico 14.71. 
 
 VLL: la norma 2008 no toma en limites para los vacíos llenados, 
recurrimos a la norma vigente (1997) tabla N°4 para tráfico alto, deberá 
estar entre 65-75, para el ensayo se ha obtenido VLL=67.21, por lo tanto 
cumple. 
VALORES SIN CORRECIÓN 
 
 
 
PORCENTAJE DE VACIOS 
 CEMENTO 
ASFALTICO 
DENSIDAD 
VACIOS 
TOTALES 
AGREGADO 
MINERAL 
LLENADOS 
TOTALES 
ESTABILIDAD FLUJO 
E% VT VAM VLL 
3.5 2.212 9.972 15.23 34.52 2868.23 8.7 
4.0 2.264 7.175 13.68 47.55 3356.60 7.1 
4.5 2.259 6.730 14.62 53.00 3098.16 8.3 
5.0 2.216 7.820 16.39 52.29 2426.43 9.3 
5.5 2.284 4.315 14.28 69.78 3136.48 9.7 
6.0 2.305 2.784 13.95 80.04 3365.73 8.1 
6.5 2.294 5.285 14.82 64.34 2567.39 11.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRAFICAS SIN CORRECCION: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VALORES CORREGIDOS (PRIMER AJUSTE): 
 
 
 
PORCENTAJE DE VACIOS 
 CEMENTO 
ASFALTICO DENSIDAD 
VACIOS 
TOTALES 
AGREGADO 
MINERAL 
LLENADOS 
TOTALES ESTABILIDAD FLUJO 
E% VT VAM VLL 
3.5 2.251 9.972 15.23 34.52 2868.23 8.70 
4.0 2.264 7.175 14.79 47.55 3356.60 8.53 
4.5 2.259 7.023 14.62 53.00 3098.16 8.30 
5.0 2.285 7.820 14.25 36.39 3233.00 9.30 
5.5 2.284 4.315 14.28 69.78 3136.48 9.70 
6.0 2.305 5.186 13.95 80.04 2892.40 10.37 
6.5 2.294 5.285 14.82 49.17 2567.39 11.30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRAFICAS AJUSTADAS (PRIMER AJUSTE): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VALORES CORREGIDOS (SEGUNDO AJUSTE): 
 
 
 
PORCENTAJE DE VACIOS 
 
 
 
 CEMENTO 
ASFALTICO DENSIDAD 
VACIOS 
TOTALES 
AGREGADO 
MINERAL 
LLENADOS 
TOTALES ESTABILIDAD FLUJO 
E% VT VAM VLL 
 
3.5 2.273 9.972 15.23 34.52 2868.23 8.70 
4.0 2.264 7.175 14.81 47.55 3054.80 8.53 
4.5 2.259 5.644 14.62 53.00 3098.16 8.30 
5.0 2.263 4.560 14.37 36.39 3168.50 9.30 
5.5 2.284 4.315 14.28 69.78 3136.48 9.70 
6.0 2.299 4.394 14.49 80.04 2882.80 10.37 
6.5 2..330 5.285 14.82 49.17 2567.39 11.30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GRAFICAS AJUSTADAS (SEGUNDO AJUSTE): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSION 
 
 
 La mezcla realizada en laboratorio fue realizada mediante el método Marshall, 
en donde se ejecutaron y respetaron todos los pasos y normas preestablecidos por el 
mismo, aunque no indica la posibilidad de errores a nivel de trabajo en laboratorio, cabe 
destacar que se han presentado. 
 
 El método aplicado en la realización de la mezcla de cemento asfáltico en 
caliente se determino primeramente el valor del porcentaje de cemento asfáltico a usar 
para el diseño de la vía, el cual se ubico entre los valores establecidos por el método 
Marshall obtenidos de medición directa sobre los gráficos desarrollados a partir de la los 
diferentes ensayos realizados a lo largo de la practica. Según los métodos explicados 
anteriormente y los ensayos realizados sobre la muestra se determino que ambos 
métodos cumplen los reglamentos de diseño del método Marshall. 
 
 Los valores obtenidos según las diferentes tablas respecto al porcentaje de 
cemento asfáltico cumplen también los parámetros del método Marshall; entre los 
valores anteriormente expuestos resalta el valor del flujo debido a que el mismo se 
encuentra justamente en el límite de la norma, por lo cual se debe tener en consideración 
al momento de realizar la presentación final de la mezcla. 
 
 El porcentaje hallado tras cálculo refleja el necesario para alcanzar los valores 
deseados en campo, por lo cual se determina que este cumplirá además las 
características mencionadas anteriormente (trabajabilidad, resistencia, durabilidad, entre 
otros). 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECOMENDACIONES 
 
 A continuación se mencionaran algunas recomendaciones a seguir durante el 
proceso de un diseño de mezcla (tipo Marshall): 
 
 Al momento del pesaje de los agregados tener la mayor precisión posible para 
evitar cambios en la granulometría de la mezcla. 
 
 Chequear la temperatura de calentamiento de los agregados y el cemento 
asfáltico para evitar sobrecalentamiento del cemento asfáltico en donde el 
mismo pierde cualidades, lo cual perjudica directamente al diseño de la mezcla. 
 
 Realizar un buen proceso de mezclado al momento de la adición del cemento 
asfáltico caliente con los agregados. 
 
 Calentar previamente los envases en donde será vaciada la mezcla para evitar 
pérdidas de calor. 
 
 Antes de realizar el proceso de compactación según el método Marshall golpear 
la muestra aproximadamente 15 veces para distribuirla en todo el envase. 
 
 Dejar reposar la mezcla de cemento asfáltico hasta que este se encuentre 
totalmente fría. 
 
 Al momento del desmontaje del cemento asfáltico tener cuidado para evitar 
romper o penetrar la mezcla. 
 
 
 
 
Anexos