Este documento describe el método Marshall para el diseño de mezclas asfálticas. Explica que el método Marshall determina la proporción óptima de cemento asfáltico en la mezcla mediante pruebas de estabilidad, flujo y densidad. También describe el equipo necesario como moldes de compactación, martillos y prensas, y los pasos para preparar y probar las muestras de mezcla. Finalmente, presenta los resultados de un análisis granulométrico y cálculos para determinar los espesores ó

1. DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA MÉTODO MARSHALL
En la metodología AASHTO-93 [1] para diseño de estructuras de pavimento
flexible, se presenta un modelo o ecuación a través de la cual se obtiene el
parámetro llamado número estructural (SN) cuyo valor además de ser un
indicativo del espesor total requerido del pavimento [2], es función del tránsito y
la confiabilidad entre otros. Para la determinación de este parámetro se utiliza
normalmente un ábaco en el cual se ingresa con el valor de la confiabilidad y
conociendo los valores de los demás parámetros como son el tránsito, la
desviación estándar, la confiabilidad y el índice de serviciabilidad, se obtiene el
SN el cual es un valor fundamental para la determinación de los espesores
finales de las diferentes capas que conforman la estructura de pavimento. Para
la obtención del SN, generalmente se usan ábacos en los cuales las escalas no
corresponden debido a que han sido reproducidos o fotocopiados muchas veces
a tamaños de acuerdo a la necesidad de cada usuario, lo que conlleva a la
obtención de valores con desviaciones importantes. De igual manera se hace
tedioso realizar los cálculos propios del método por lo que surge la necesidad de
emplear algún tipo de herramienta computacional para agilizar dichos cálculos y
obtener una mayor precisión y agilidad.
Metodologia .-
El método original de Marshall busca:
 Determinar la proporción adecuada de cemento asfáltico en la mezcla
hecha en el laboratorio.
 Medir la estabilidad y flujo de las muestras.
 Determinar la cantidad de asfalto suficiente para recubrir completamente
los agregados.
 Realizar un análisis de estabilidad – contenido de asfalto.
 Realizar un análisis de fluencia – contenido de asfalto.
 Realizar un análisis de porcentaje de huecos de la mezcla total–
contenido de asfalto.
 Realizar un análisis de porcentaje de los huecos de los aridos llenos de
asfalto – contenido de asfalto.
 Realizar un análisis de densidad – contenido de asfalto.

2. Equipo para el ensayo .-
Juego de elementos para ensayo Marshall, que incluye molde de compactación
especial de 4 pulgadas de diámetro y 3 de altura con su collar de extensión,
martillo de compactación con una zapata circular de 3 y 7/8 pulgadas de
diámetro, peso de 10 libras y altura de caída de 18 pulgadas, pedestal de
compactación firmemente anclado al piso, prensa de ensayo y mordazas para
ensayo con sus guías.
Otros elementos tales como calentadores, termómetros, estufa, bandejas
metálicas, baño María, extractores de muestras, etc.
Granulometría de proyecto.-
Para el proyecto adoptamos la siguiente granulometría que está basada en las
especificaciones de la ABC (Administradora Boliviana de Carreteras), la cual
indica que la composición de la mezcla asfáltica debe satisfacer los requisitos
de granulometría mostrados en la siguiente tabla.
_____________________________________________________
Análisis de la curva granulométrica
Bajo las condiciones ya mencionadas, se procede a la combinación de
agregados de manera que éstos cumplan con las especificaciones de la Tabla,
en la columna C.

3. Contando para cada combinación con cuatro tipos de agregados de diferente
granulometría las cuales se combinan por tanteos.
Figura 1. Combinación de agregados No 1
Figura 2. Combinación de agregados No 2-agregados gruesos calzos
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - REPRESENTACIÓN GRÁFICA
Tamiz de la Serie Standard Americana Nº (AASTHO - ASTM)
1/2" 3/8" N° 4 N° 8 N° 40 N° 200
25,000
19,000
12,500
9,500
4,750 2,360 0,430 0,075
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
Porcientoretenido
Porcientopasa
G R A V A L I M OA R E N A S
GRUESA FINA
3/4"1"
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - REPRESENTACIÓN GRÁFICA
Tamiz de la Serie Standard Americana Nº (AASTHO - ASTM)
1/2" 3/8" N° 4 N° 8 N° 40 N° 200
25,000
19,000
12,500
9,500
4,750 2,360 0,430 0,075
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
Porcientoretenido
Porcientopasa
G R A V A L I M OA R E N A S
GRUESA FINA
3/4"1"

4. Figura 3. Combinación de agregados No 3-agregados gruesos basálticos
Compactacion de la mezcla
a) Antes de colocar la mezcla dentro del molde, tanto éste como el pisón de
compactación deben limpiarse con gasolina o kerosene y colocarse a estufa
entre 100 y 150ºC por unos 30 minutos.
b) Al retirarlo de la estufa, se arma el molde, se le coloca su base y collar de
extensión y se le coloca un falso fondo, previamente untado con aceite,
colocando luego de manera rápida dentro de él, la mezcla, la cual debe
emparejarse con una espátula o palustre caliente.
c) A continuación, se sujeta el molde con el aro de ajuste que tiene para tal
efecto, se coloca en el pedestal de compactación, se apoya sobre la mezcla la
zapata del pisón y se aplican 75 golpes a caída libre y cuidado que el vástago
del pisón se mantenga siempre vertical.
d) Terminada la aplicación del numero de golpes requerido, se retira el molde
del dispositivo de ajuste, se le quita la placa de base y el collar de extensión, se
invierte el molde y se vuelve a montar el dispositivo, aplicando el mismo
número de golpes a la que ahora es la cara superior de la muestra.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - REPRESENTACIÓN GRÁFICA
Tamiz de la Serie Standard Americana Nº (AASTHO - ASTM)
1/2" 3/8" N° 4 N° 8 N° 40 N° 200
25,000
19,000
12,500
9,500
4,750 2,360 0,430 0,075
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
Porcientoretenido
Porcientopasa
G R A V A L I M OA R E N A S
GRUESA FINA
3/4"1"

5. e) Se retira el molde del pedestal, se le quita el collar y la base y se deja enfriar
a la temperatura ambiente.
f) Se le coloca al molde el collar de extensión y se saca de él la probeta
compactada, la cual debe identificarse marcándola en cada cara con una
crayola.
g) Se pesa las probetas y se mide su espesor.
h) Finalmente, se coloca la probeta sobre una superficie lisa y bien ventilada
durante toda la noche.
Las tablas obtenidas con el metodo marshall son las siguientes

6. Una vez obtenida estas tablas podemos determinar el contenido óptimo de
asfalto que sería el promedio de las gráficas tomadas. 6.22 %.
Este resultado del contenido optimo asfaltico se dio mediante los datos que
tomamos, el lugar donde se realizara el proyecto será en el área del altiplano
donde obtenemos bajos niveles de exposición a la humedad y donde el drenaje
debe ser bueno ya que al congelarse el agua esta tiende a expandirse y si no
tuviéramos un buen drenaje el pavimento llegaría a fracturarse y a fallar a poco
tiempo por ello el contenido óptimo de asfalto es elevado.
a) PAVIMENTO FLEXIBLE
Datos:
ESAL : 6,00 E+07

7. CBR del terreno de fundación 8%
CBR del Material de Sub Base 20%
CBR del Material de Base 60%
Módulo Elástico del Concreto Asfáltico: Eca = 25000 kg/cm2
=284460 psi
So= 0,45 (valor recomendado )
Zr=-1.881 (Tomando Nivel de confiabilidad R=97% por ser nuestro
proyecto en una zona urbana interestatal)
Psi=3 (Valor Promedio)
Mr2=17953.1 (Base) --> Mr(psi)= 4326*Ln(CBR)+241
Mr3=17380 (Sub Base)--> Mr=2555*CBR^0.64
Mr4= 13500(Fundacion)-->Mr=1500*CBR
CARPETA ASFALTICA.
SN1=8.2677 a1=0,36(coef. estructural a1 para sup. de concreto
asfaltico)
D1=22,96 ---> D1*=23 in
SN1*=8.28
CAPA BASE
SN2=8.694 a2= 0,125(tabla)
m=1,05(Coef. de drenaje regular 5%)
D2=3,15 in (valor insuficiente) ------> por la relacion 3D1*=D2* -->
D2*=69 in
CAPA SUB BASE
SN3=9.32 a3=0.095(tabla) m=1.05

8. D3=-80.36 ---> D3*=92 in----> por la relacion 4D1= D3*
SN3*= 9.177
DISEÑO EN PERFIL Y TABLAS ADJUNTAS.