METODOS Y TIPOS DE MEZCLAS ASFALTICAS

7/23/2019 METODOS Y TIPOS DE MEZCLAS ASFALTICAS

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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

Ao de la Diversificacin Productiva y Fortalecimiento de la Educacin

CURSO :LABORATORIO DE PAVIMENTOS

ALUMNO : ESTRADA ESCALANTE, VCTOR RAFAEL

DOCENTE : ASCUE ESCALANTE, KILDARE

GRUPO : A

SEMESTRE :2015-III

CUSCO-PER2015

TIPOS Y METODOS DE MEZCLAS ASFALTICAS

Y ENSAYOS A REALIZAR


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FACULTAD DE INGENIERAS - ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

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INDICE

1.

INTRODUCCION

03

2. OBJETIVOS 04

2.1. OBJETIVO GENERAL 04

2.2. OBJETIVO ESPECIFICO 04

3. FUNDAMENTO TEORICO 05

3.1. DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE 05

3.2. DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS METODO HVEEM 08

3.3.

DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS SUPERPAVE

10

3.4. MEZCLA ASFALTICA DENSA CON ASFALTO

ANTICARBURANTE. 12

3.5. MEZCLA ASFALTICA DENSA CON ASFALTO

MULTIGRADO 12

3.6. SMA CON ASFALTO ANTICARBURANTE 12

3.7. SMA CON ASFALTO MODIFICADO 13

3.8.

SMA CON ASFALTO MULTIGRADO

13

3.9. MEZLCA CON ASFALTO DRENANTE 13

3.10. MEZCLAS ASFALTICAS EN FRIO 14

3.11. ENSAYOS DINAMICOS EN MEZCLAS ASFALTICAS 15

4. CONCLUSIONES18

5. BIBLIOGRAFIA 19


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1. INTRODUCCIN

El siguiente trabajo lleva de contenido los mtodos y tipos por los cualesse realizan las mezclas asflticas y los ensayos necesarios para garantizarel buen proceso de realizacin del mismo.

Tendremos segn los mtodos de realizacin las mezclas en caliente (mtodoMarshall, mtodo de Hveem y superpave), as como tambin tendremosmtodos tradicionales mediante los cuales se producen estas mezclas,mezclas realizadas en frio, mezclas drenantes, mezclas resistentes a lasdeformaciones plsticas, as como tambin tendremos mezclas asflticas noconvencionales con asfalto anticarburante, con asfalto multigrado as comomezclas SMA (stone mastic asphalt) con asfalto anticarburante, modificado,multigrado y as como tambin los ensayos en laboratorio que se debe haceral suelo y ya los ensayos en campo (in situ) a la carpeta asfltica yaestablecida en nuestra va.


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2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Conocer a cabalidad todas las definiciones de la totalidad o mayorade las mezclas asflticas que se puedan producir por los ingenierosciviles.

2.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Conocer el uso de los mtodos de produccin de las mezclas asflticasms representativas de nuestro medio.

Conocer que tipos de mezclas asflticas son las que existen y seproducen en nuestro medio, as como tambin ya saber optar por lamejor opcin a la hora de la eleccin de alguna para algn tipo deobra civil.

Tener el conocimiento de los ensayos necesarios que deben pasar, enprimer lugar, los agregados que usan en la composicin de la mezclay luego, in situ, conocer que pruebas debe pasar y que parmetrosdebe cumplir nuestra mezcla asfltica producida.


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3. FUNDAMENTO TERICO

3.1. DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE:

Los ensayos empricos usados hasta ahora fueron concebidos en el siglopasado (1939), con base en el trfico y materiales existentes en la poca.

Mtodo Marshall

El mtodo Marshall fue desarrollado en 1942 por Bruce Marshall siendo elcuerpo de ingenieros de los EEUU quien adiciono y depuro ciertos aspectosal punto de normalizarlo.

Se desarroll para ser sencillo, rpido y suficientemente preciso.

El ensayo fue normalizado como ASTM D6927, est dirigido al diseo pormedio de anlisis de estabilidad, flujo, densidad y vacos

Estabilidad: carga mxima a compresin diametral de la muestra @60C

Flujo: deformacin de la muestra correspondiente a la estabilidad

Desafortunadamente una de sus grandes desventajas es el mtodo decompactacin de laboratorio por impacto, el cual no simula la densificacinreal de la mezcla que ocurre en el pavimento.

El propsito del mtodo Marshall es determinar el contenido ptimo deasfalto para una combinacin especfica de agregados. El mtodo tambin

provee informacin sobre propiedades de la mezcla asfltica en caliente, y


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establece densidades y contenidos ptimos de vaco que deben ser cumplidosdurante la construccin del pavimento.

Solo se aplica a mezclas asflticas en caliente y usan cemento asfaltico

clasificado con viscosidad o penetracin y que contiene agregados contamaos mximos de 25 mm o menos. El mtodo puede ser usado para eldiseo en laboratorio, como para el control de campo de mezclas asflticas.

El mtodo Marshall usa muestras normalizadas de pruebas de 64 mm (2.5 in)de espesor por 103 mm (4 in) de dimetro. Una serie de probetas, cada unacon la mima combinacin de agregados pero con diferentes tipos de asfaltos,es preparada usando un procedimiento especfico para calentar, mezclar y

compactar mezclas asflticas de agregado. Los 2 datos ms importantes deldiseo de mezclas del mtodo Marshall son: un anlisis de la relacin devacos densidad, y una prueba de estabilidad flujo de las muestrascompactadas.

3.1.1.

PROCEDIMIENTO:a)

DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO TOTAL (AASHTO T 166):Se toma este dato tan pronto como las probetas despus decompactadas tomen la temperatura ambiente, esta medida es

importante para el anlisis preciso de densidad vaco.b)

ENSAYOS DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA:El ensayo est dirigido a medir la resistencia a la deformacin demezcla. La fluencia mide la deformacin, bajo carga, que ocurre en lamezcla.

c) VALOR DE ESTABILIDAD MARSHALL:Es una medida bajo la cual una probeta cede o falla totalmente,durante un ensayo, cuando la carga es aplicada lentamente, los

cabezales superior e inferior del aparato se acercan, y la carga sobrela briqueta aumenta al igual que la lectura en el indicador decuadrante. Luego se suspende la carga una vez que se obtiene lacarga mxima indicada por el medidor es el valor de estabilidadMarshall, las estabilidades altas se obtienen a costa de durabilidad.

d)

VALOR DE FLUENCIA MARSHALL:Medida en centsimas de pulgada, representa la deformacin de labriqueta. La deformacin est indicada por la disminucin en el

dimetro vertical de la briqueta.


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Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altosde estabilidad Marshall son consideradas demasiado frgiles y rgidaspara n pavimento en servicio. Aquellas que tienen valores altos de

fluencia son consideradas demasiado plsticas, y tienen tendencia adeformarse fcilmente bajo las cargas del trnsito.e)

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE ASFALTO:El contenido de diseo de asfalto en la mezcla final de pavimentacinse determina a partir de los resultados descritos anteriormente.Primero, determine el contenido de asfalto para el cual el contenidode vacos es de 4%. Luego, evale todas las propiedades calculadasy medidas para este contenido de asfalto, y comprelas con los

criterios de diseo. Si se cumplen todos los criterios, es el contenidode diseo de asfalto. Si no se cumplen todos los criterios sernecesario hacer algunos ajustes y volver a disear la mezcla.

Hoy en da las cargas y el volumen de trfico se han incrementadoexponencialmente por lo tanto las solicitaciones a las que est sometida unpavimento son completamente diferentes a las que exista en la dcada delos 40s o 60s.

Como se puede observar en la siguiente imagen, claramente hoy en da lacarga en nuestras vas increment, esto a su vez exige un mejor desempeode nuestro pavimento y as una mayor tecnologa y control en su produccin.


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3.2. DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS METODO HVEEM:

Estas tcnicas fueron desarrolladas por Francis N. Hveem, anteriormenteingeniero de materiales e investigacin con la divisin de carreteras decalifornia.

Actualmente surge de investigaciones indicadas por el departamento decarreteras de california en 1940. El mtodo abarca la determinacin de uncontenido aproximado de asfalto por medio del ensayo Equivalente Centrifugode Kerosene, y luego el sometimiento de probetas con este contenido deasfalto, y con contenidos mayores y menores, a un ensayo de estabilidad.Tambin se efectan un ensayo de expansin sobre una probeta que ha sidoexpuesta al agua.

Este mtodo sigue siendo el ms usado en california y en algunos otrosestados de los Estados Unidos.

El propsito de este mtodo es el determinar el contenido ptimo de asfaltopara una combinacin especfica de agregados. El mtodo tambin proveeinformacin sobre las propiedades de la mezcla asfltica final.

Este mtodo solo se aplica a mezclas asflticas en caliente de pavimentacinque usan cemento asfaltico clasificado por viscosidad o penetracin, y quecontienen agregados con tamaos mximos de 25 mm o menos. El mtodopuede ser usado para el diseo en laboratorio, como para el control decampo de mezclas asflticas (en caliente) de pavimentacin.

Este mtodo usa una serie de pruebas para determinar el contenido ptimode asfalto. Los procedimientos que el mtodo incluye son:

1.

Ensayo equivalente centrifugo de kerosene (CKE) para determinar uncontenido aproximado de asfalto.

2.

Preparacin de probetas de prueba con el contenido aproximado deasfalto, y con contenidos mayores y menores que el aproximado.

3.

Ensayo de estabilidad para evaluar la resistencia a la deformacin.4.

Ensayo de expansin para determinar el efecto del agua en el cambiode volumen y en permeabilidad de la briqueta.


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3.2.1.

PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO HVEEM:Existen 3 procedimientos en el mtodo del ensayo Hveem, estos son:

a)

UN ENSAYO DE ESTABILOMETRIA:Este ensayo fue diseado para determinar la estabilidad de una mezclade prueba bajo esfuerzos especficos, la probeta compactada espuesta dentro del estabilometro, en donde est rodeada por unamembrana de caucho. Una carga vertical es impuesta sobre la probeta,simulando los efectos de la repeticin de las cargas de ruedasneumticas bajo un periodo largo, y la presin lateral (horizontal)resultante es medida.

Lo resultados del estabilometro dependen de la friccin interna(resistencia) de los agregados, y es un menor grado, de la consistenciadel asfalto. Dicho ensayo se efecta de la siguiente manera:

1)

La probeta es calentada a 60C.2)

La probeta es colocada en el estabilometro.3) La presin en el estabilometro es elevada a 34.5KPa (5 psi).4) Una carga vertical es aplicada a una velocidad de 0.02 mm/s

(0.05 in7min) hasta lograr una carga de 26.7 KN (6000 lbf).

5)

Las lecturas de presin lateral son medidas y registradas bajocargas verticales especficas.6)

La carga vertical es disminuida a 4.45 KN (1000 lbf) y se mideel desplazamiento usando la bomba de desplazamiento.

7)

El valor Hveem de estabilidad para la probeta se calcula usandola informacin obtenida del ensayo de estabilometro. El valorresultante del estabilometro est basado en la idea de que unamezcla asfltica tiene propiedades que oscilan entre un lquido

y un slido rgido. El valor de estabilidad se obtiene de unaescala arbitraria que va de 0 a 100: el 0 corresponde a unlquido que no presenta resistencia interna a cargas lentamenteaplicadas, el 100 corresponde a un slido hipottico quetransmite, bajo cierta carga vertical, una presin lateral que nopuede registrarse.

b) UNA DETERMINACIN DE DENSIDAD:O anlisis de vacos, los vacos son las pequeas bolsas de aire que

encuentran entre las partculas de agregado revestidas de asfalto.El porcentaje de vacos se calcula a partir del peso especfico


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revestidas de asfalto. El porcentaje de vacos se calcula a partir delpeso especfico total de cada probeta compactada y del pesoespecfico terico de la mezcla de pavimentacin (sin vacos). Este

ltimo puede ser calculado a partir de los pesos especficos de asfaltoy el agregado de la mezcla, con un margen apropiado para tener encuenta la cantidad de asfalto absorbido por el agregado; odirectamente mediante un ensayo normalizado (AASHTO T 209)efectuado sobre la muestra de mezcla sin compactar.

c) UN ENSAYO DE EXPANSIN:Es el principal enemigo de todas las estructuras de pavimento,entonces un diseo debe estar dirigido a proporcionarle al pavimento

una adecuada resistencia al agua para garantizar su durabilidad. Elensayo de expansin mide la cantidad de agua que se filtra dentro oa travs de una probeta, y la cantidad de expansin que el aguacausa. Tambin mide la permeabilidad de la mezcla.

3.3. DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS SUPERPAVE:

En 1987, el SHRP (Strategic Highway Researh Program) comenz el desarrollode un nuevo sistema para la especificacin de materiales asfalticos. Elproducto final de programa de investigacin sobre asfaltos de SHRP es un

nuevo sistema conocido como SUPERPAVE (Superior Performing AsphaltPavement). El software de superpave es un programa de computacin queauxilia a los ingenieros en la seleccin de materiales asfalticos y el diseode la mezcla. No obstante, superpave es ms que un programa decomputacin. Fundamentalmente, representa de los pavimentos, incluyendoequipos de ensayo, mtodos de ensayo y criterios.

El sistema superpave proporciona un medio completo y muy amplio para

disear mezclas con base en los requerimientos especficos decomportamiento definidos por el trnsito, el clima y la seccin estructuraldel pavimento en una cierta localizacin. Se facilita con este sistema laseleccin y combinacin de asfalto agregado y, de ser necesario, de unaditivo, para alcanzar el nivel requerido de comportamiento en el pavimento.El sistema es aplicable tanto para mezclas densas en caliente vrgenes orecicladas.

Se rige a la siguiente correlacin de pasos:

Seleccin del agregado.


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Seleccin del ligante asfaltico PG. Preparacin de las muestras (compactacin en el Compactador

giratorio).

Densidad y volumen de vacos. Seleccin de contenido ptimo de ligante asfaltico. Ensayos de desempeo (tomando en cuenta variacin de la temperatura

y condiciones de carga).

Evaluacin de la susceptibilidad a la humedad.

El mtodo ya expuesto, usa un compactador giratorio, esta propuesta depreparacin de mezcla asfltica es reciente y nos proporciona las siguientesventajas:

La doble accin de compactacin simula el efecto de la compactacinreal.

Medida contina de las propiedades volumtricas de la mezcla.

Resultados del diseo superpave, obtenidos de la siguiente manera:


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El Superpave presenta el sistema ms avanzado de especificacin demateriales, diseo de mezclas asflticas y su anlisis, as como la prediccindel desempeo de los pavimentos, incluyendo equipos de ensayo, mtodos de

ensayo y criterios.3.4. MEZCLA DENSA CON ASFALTO ANTICARBURANTE TMAX

19mm):

Las caractersticas principales de la mezcla son las siguientes:

1.

Bajos contenidos de vacios (%V = 2%)2.

Alta resistencia al efecto destructivo de los combustibles.3.

Menor desprendimiento de agregados.

3.5. MEZCLA DENSA CON ASFALTO MULTIGRADO:

Las caractersticas principales de la mezcla son las siguientes:1.

Menor susceptibilidad trmica.2.

Mayor resistencia a las deformaciones plsticas.3.

Mayor resistencia a la fatiga.4.

Mayor adherencia rido - ligante.

3.6.

SMA STONE MATIC ASPHATL) CON ASFALTO

ANTICARBURANTE:


1.

Bajos contenidos de vacos tendiente a impedir el ingreso decombustible al interior de la mezcla (V% = 3%).

2.

Alta resistencia a las deformaciones plsticas.


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3.

Alta durabilidad.4.

Menor desprendimiento de los agregados.

3.7. SMA STONE MATIC ASPHATL) CON ASFALTO MODIFICADO:


1.

Alta resistencia a las deformaciones plsticas.

2.

Alta durabilidad.3.

Menor desprendimiento de agregados.4.

Propiedades fonoabsorbentes.5.

Textura inicial: SMA10 entre 1 y 1,2 mm. SMA19 entre 1,5 y 1,9 mm.3.8. SMA STONE MATIC ASPHATL) CON ASFALTO MULTIGRADO:


1.

Adecuada transmisin de altas solicitaciones.

2.

Alta resistencia a las deformaciones plsticas.3.

Alta durabilidad.4.


Buenas caractersticas friccionales.6.

Textura inicial: SMA10 entre 1 y 1,2 mm. SMA19 entre 1,5 y 1,9 mm.3.9. MEZCLA ASFALTICA DRENANTE:


1.

Resistencia mecnica.2.

Alta macro textura.3.

Mayor resistencia aldeslizamiento.

4.


Disminucin del fenmeno dehidroplaneo.


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3.10. MEZCLA ASFALTICA EN FRIO:

Son mezclas cuidadosamente elaboradas y compactadas para lograr unaelevada densificacin y bajo porcentaje de vacos, consideradas como las demejor calidad entre las mezclas asflticas el caliente, con excelentespropiedades de estabilidad. Durabilidad y flexibilidad. Basados en esteconcepto y dada su similitud, definimos las mezclas asflticas en fro tipoconcreto, como las constituidas por la combinacin de uno o ms agregadosptreos y un relleno mineral (filler), de ser necesario, con un asfaltoemulsionado catinico o diluido con solvente, cuya mezcla, aplicacin ycompactacin se realizan en fro (condiciones ambientales).

Si bien el ligante puede ser precalentado hasta no ms de 60C, el resto de

las operaciones, como queda expresado, se llevan a cabo a temperaturaambiente. Los agregados ptreos no requieren secado ni calentamiento, esdecir, que se los emplea tal como se presentan en el acopio, con su humedadnatural. Estas mezclas tambin pueden ser elaboradas en la misma plantacentral destinada a la elaboracin de las mezclas caliente, prescindiendopara ello del sistema de calefaccin para el secado de los ridos y elcalentamiento y circulacin del asfalto.

Igualmente es posible la preparacin in situ, es decir, sobre la misma calzada

donde va a ser aplicada, para lo cual se utilizarn maquinarias y equiposms simples como son las moto niveladoras y mezcladoras livianas de unasola pasada, tipo moto pavimentadora, etc. Las mezclas en fro conemulsiones catinicas o con asfaltos diluidos al solvente presentan un ampliomargen para su elaboracin en relacin con las mezclas convencionales encaliente.

Estas mezclas en fro son utilizadas, generalmente como capas de

rodamiento, de base o sub.-base.


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3.11. ENSAYOS DINAMICOS EN MEZCLAS ASFALTICAS:

Los ensayos dinmicos han sido desarrollados para simular condiciones detensin-deformacin en el laboratorio con mezclas compactadas, similares alas que sucede en el pavimento:

n un corto tiempo es posible simular la vida de la carretera

Los ensayos que normalmente se realizan son:

Mdulo de resiliencia (AASHTO TP31, ASTM D4123). Mdulo Dinmico (AASTHO TP 79, AASTHO T342 (TP 62)).

Resistencia a la fatiga bajo carga repetitiva (AASHTO T321).

Resistencia a la deformacin permanente (AASTHO T324). Tensin Trmica a baja temperatura TSRST (AASTHO TP 10).

Estos ensayos investigan las propiedades visco-elstico-plsticas de lasmezclas bituminosas compactadas.El nivel dinmico y la duracin simulan la vida de la carretera.

1.

EL MODULO DE RESILIENCIA (AASHTO TP31, ASTM D 4123):Se obtiene compactando las

probetas con 75 golpes porcara. Las probetas que sesometen a este ensayodeberan ser elaboradas conuna mezcla sometida aenvejecimiento previo, si esteno se cumple, sera necesarioredisear la mezcla hasta lograr su cumplimiento.

2.

EL MODULO DINAMICO (AASTHO TP 79, AASHTO T342):Normas usadas:

AASHTO TP79

AASHTO T342 (anteriormente AASHTO TP62)

Diferencias esenciales entre las normas: En AASHTO T342 latemperatura mnima es -10C, mientras que la temperatura mnima para

TP79 es 4.4C. Los resultados de esta prueba |E*| son utilizados paragenerar la curva maestra |E*| y sus parmetros son usados como


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datos de entrada para el diseo mecanstico de pavimentos (p.e.MEPDG). Tiene como objetivo encontrar el desempeo ptimo utilizandola seleccin del material adecuado.

3.

RESISTENCIA A LA FATIGA BAJO CARGA REPETITIVA (AASHTO T321):

Ensayo de Flexin Dinmica en 4 puntos AASHTO T321):

Nmero de ciclos para determinar la rotura de la muestra

(vida de la muestra).

Desfase entre carga y deformacin.

Traccin indirecta dinmica EN12697-24 Anexo E):

Nmero de ciclos para determinar la rotura de la muestra(vida de la muestra).


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4.

ENSAYO DE DEFORMACIN PERMANENTE (AASTHO T324):Se trabaja con la doble rueda de Hamburgo, para la prueba del

conocido ahuellamiento, fenmeno que se presenta en nuestra avenidade la cultura.

Probetas ensayadas en el hamburg double Wheel tracker:


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4. CONCLUSIONES

1)

El mtodo que hoy en da que ms se usa en todo el pas, son lasmezclas en caliente, ya que son ms seguras y la mano de obratambin conoce ms de este proceso, pero eso no quiere decir que sedejen de lado las mezclas asflticas fras y las mezclas en tibioproducidas ahora ultimo gracias al investigador Everett Crew.

2) As como se pueden producir mezclas para una pavimentacin, a modode obra nueva, tambin se pueden dar soluciones temporales anuestras carpetas asflticas daadas o ya envejecidas, como son los

tratamientos superficiales.3) Es necesario indicar que las mezclas denominadas SMA o Stone Mastic

Asphalt, son mezclas asflticas producidas en Alemania, para vas dealto trnsito, esto implica una mayor resistencia y mejor diseo demezclas, tambin producida en caliente.

4) Se vio que hay una buena cantidad de ensayos, indicados por laAAHSTO, los cuales se deben realizar para tener un buen producto ala hora de disear una mezcla asfltica, este es un gran impedimento

en el pas, ya que no hay ms que 2 o 3 laboratorios a nivel nacionalque cuenta con los equipos necesarios y ms preponderantes paraasegurar un buen pavimento asfaltico.


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5. BIBLIOGRAFIA

1.

J. AGNUSDEI, Asfaltos y emulsiones para pavimentos especiales,Lima, 2006.

2.

J. ESCALANTE, Estado del arte de las mezclas asflticas, Lima,

2014.3. C.A.B.A., Construccin de carpetas de rodamiento con mezclas

asflticas no convencionales, Mxico DF., 2008.4. P. BOLZAN, Mezclas Asfalticas, Espaa, 2003.

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