ANÁLISIS DE LOS REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO, LA ...

ANÁLISIS DE LOS REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO, LA PRODUCCIÓNY UTILIZACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TIPO SMA, EN COLOMBIA 1

Análisis de los requerimientos para el diseño, la producción y puesta en obra

de mezclas asfálticas tipo SMA en Colombia

Juan Camilo Cruz Orozco

Monografía como proyecto de grado, para optar para el título Ingeniero Civil

Dirigido por:

Juan Miguel Sánchez Durán

Ingeniero Civil MIC

Universidad Santo Tomás

Facultad de Ingeniería Civil

Bogotá D.C.

2019


Resumen

La siguiente monografía tiene como finalidad analizar cuáles son los requerimientos para la

producción y la utilización de mezclas asfálticas tipo SMA en Colombia, debido a que este tipo

de mezcla no se ha fabricado en Colombia a pesar de sus ventajas comprobadas. Este tipo de

mezcla puede contribuir de manera positiva a las vías en Colombia, ya tiene una vida útil mucho

mayor que las mezclas asfálticas convencionales y es más resistente a la fatiga y el

ahuellamiento, gracias que su matriz que está compuesta por agregados gruesos.

Palabras Clave: Pavimentos, Mezclas asfálticas, SMA, Vías arteriales, Infraestructura

vial, Asfalto densamente graduado, Asfalto de larga duración.

Abstract

The following monograph aims to analyze what are the requirements for the production and useof asphalt mixes type SMA in Colombia, because this type of mixture has not been manufacturedin Colombia despite its proven advantages. This type of mixture can contribute positively to theroads in Colombia, already has a much longer life than conventional asphalt mixtures and ismore resistant to fatigue and rutting, thanks to its matrix that is composed of coarse aggregates.

Key Works: Pavements, Asphalt mixes, Main roads, SMA, Road infrastructure, Dense-graded asphalt, Long-lasting asphalt.


Tabla de Contenidos

Resumen 2

1. Introducción 5

2. Objetivos 7

2.1 Objetivo General 7

2.2 Objetivo Específicos 7

3. Justificación 8

4. Marco Teórico 12

5. Metodología 23

6. Composición de las mezclas SMA 26

7. Propiedades de las mezclas SMA 46

8. Aspectos Constructivos 50

9. Comparación entre las mezclas convencionales y las mezclas SMA 54

10. Desventajas y ventajas de las mezclas tipo SMA 57

11. Propuesta especificación técnica para el Diseño, producción y puesta en obra demezclas asfálticas tipo SMA 60

12. Conclusiones y recomendaciones 68

12.1 Conclusiones 68

12.2 Recomendaciones 71

13. Referencias Bibliográficas 72


Tabla de Ilustraciones

Ilustración 1 Muertes por accidentes de tránsito, casos y tasas por 100.000 habitantes,Colombia, 2008-2017..................................................................................................................... 8Ilustración 2 Análisis de resistencia la fatiga dela mezcla SMA vs mezclas convencionales . 9Ilustración 3 Esqueleto de las mezclas asfálticas SMA vs las mezclas convencionales ........ 10Ilustración 4 Compactación mezcla tipo SMA......................................................................... 11Ilustración 5 Flujograma de la metodología............................................................................. 23Ilustración 6 Mezcla asfáltica convencional tipo PMF............................................................ 29Ilustración 7 Mezcla asfáltica tipo SMA................................................................................... 30Ilustración 8 Comparación curva granulométrica de diferentes mezclas asfálticas ............ 30Ilustración 9. % VAM vs Material pasante Tamiz No.4 ......................................................... 33Ilustración 10 Escurrimiento en la superficie del pavimento ................................................. 41Ilustración 11 Fibras vs porcentaje de escurrimiento (Draindown) ...................................... 42

Listado de Tablas

Tabla 1 Materiales usados para el diseño de las mezclas tipo SMA ...................................... 27Tabla 2 Porcentajes para el diseño de las mezclas SMA, según especificaciones Alemanas........................................................................................................................................................ 28Tabla 3 Granulometría Mezcla SMA........................................................................................ 33Tabla 4 Rango granulométrico de SMA (% pasante por volumen) AASHTO MP8............ 34Tabla 5 Recomendaciones para la adición de fibras en mezclas asfálticas tipo SMA enrelación al peso total de la mezcla (asfalto – agregado)........................................................... 44Tabla 6 Cuadro comparativos entre las propiedades de las mezclas convencionales y lasmezclas tipo SMA........................................................................................................................ 56Tabla 7Agregado grueso cantidad y requerimientos............................................................... 62Tabla 8 Agregados finos cantidad y requerimientos ............................................................... 63Tabla 9 Recomendaciones para la adición de fibras en mezclas asfálticas tipo SMA enrelación al peso total de la mezcla (asfalto – agregado)........................................................... 65Tabla 10 Granulometría Mezcla SMA...................................................................................... 66Tabla 11 Rango granulométrico de SMA (% pasante por volumen) AASHTO MP8 ......... 66Tabla 12 Especificaciones de mezclas SMA para el Superpave Gyratory Compactor ........ 67


1. Introducción

Con el propósito de construir vías mucho más durables, más resistentes y con una vida útil más

larga, sin tener la necesidad de realizar una gran cantidad de reparaciones a corto plazo se

realizaron pruebas con una estructura de pavimento con un mayor contenido de gruesos para

evitar así el ahuellamiento y desgaste de las vías de alto tránsito. Desde 1968 la mezcla asfáltica

tipo SMA ha sido utilizada con gran éxito en vías de elevado tránsito. Debido a su excelente

desempeño en Alemania y otros países europeos, en Alemania se ha incorporado esta mezcla en

sus especificaciones convencionales. Este tipo de mezcla en los años 90 fue puesta a prueba en

Estados Unidos y varios países de Europa, efectuando tramos de ensayo en 23 estados,

especialmente en Maryland y Georgia. Este tipo de mezcla fue desarrollada principalmente en

Alemania a finales de los años 60. Se buscaba obtener un pavimento de máxima resistencia al

desgaste y deterioro causado por los neumáticos de clavos que se usaban en la época y de los

vehículos de gran tamaño que cuentan con varios ejes. Se verificó que el pavimento tipo SMA

aseguraba pavimentos mucho más durables que se comportaban con una elevada resistencia al

desgaste en las rutas de alto tránsito. La empresa STRABAG en colaboración con J.Rettenmaier

(líder en tecnología de fibras) desarrollaron este tipo de mezcla en Alemania. En 1984 se

normalizó el uso de mezcla asfáltica tipo SMA en Alemania y luego comenzó a ser utilizado en

otros países en Europa. La mezcla SMA (por sus siglas en Inglés Stone Matrix Asphalt en

EE.UU o Stone Mastic Asphalt en Europa) es una mezcla asfáltica en caliente de gradación

discontinua para capa de rodadura, esta tiene un bajo porcentaje de vacíos con aire, ya que estos

están llenos por bitumen de alta viscosidad, además el alto contenido de agregados gruesos de

mínimo el 70% asegura un contacto perfecto entre las partículas después de su compactación,


también por su alto contenido de asfalto en comparación con las mezclas convencionales, da

origen a una mezcla de asfalto mucho más dura y resistente. Este tipo de mezcla también

necesita fibras de celulosa como aditivo para estabilizarla, ya que sin estas fibras se presenta el

escurrimiento del asfalto. En el año 2005 en Colombia se realizó un estudio (Andrade, 2005) que

consistía en el diseño óptimo de una mezcla SMA para la ciudad de Bogotá. Cabe resaltar que

este tipo de mezclas han sido poco o nada utilizadas en vías del país. La implementación de este

tipo de mezcla puede contribuir de forma positiva a la construcción de vías en el país, ya que

estas mezclas son diseñadas para maximizar la resistencia al ahuellamiento, generando una

mayor durabilidad, por lo tanto podrían reducir significativamente los costos en reparaciones y

obtener vías de mejor calidad.


2. Objetivos

2.1 Objetivo General

Analizar los requerimientos de diferentes normativas internacionales para el diseño, la

producción y la puesta en obra de mezclas asfálticas tipo SMA en Colombia y su aplicación en

carreteras, autopistas y demás vías transporte de carga pesada y de alto tránsito.

2.2 Objetivo Específicos

1. Analizar los requerimientos de este tipo de mezcla para su producción a gran escala.

2. Presentar las metodologías y parámetros necesarios para el diseño óptimo de una mezcla

asfáltica SMA.

3. Exponer las ventajas en el comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas tipo SMA con

respecto a las mezclas asfálticas convencionales.

4. Determinar los beneficios de la implementación de mezclas SMA en Colombia.

5. Proponer una especificación para mezclas tipo SMA en Colombia, con base en la normativa

tipo AASHTO y la normativa ZTV, ya que INVIAS no incluye este tipo de mezcla en sus

especificaciones actuales.


3. Justificación

Por medio de la experiencia adquirida a lo largo de los semestres cursados, específicamente en

las asignaturas vistas como Pavimentos, Diseño avanzado de pavimentos y Materiales para

carreteras, es conveniente abordar este tema, analizando las normativas internacionales de países

como Alemania, España y Estados Unidos quienes demostraron que implementar este tipo de

mezcla asfáltica, trae consigo grandes beneficios para las carreteras, autopistas y demás vías de

alto tránsito y transporte de carga pesada.

En Colombia a las vías de alto tránsito y autopistas frecuentemente se les debe realizar

reparaciones, por ejemplo debido al desgaste, lo cual genera desprendimiento de los agregados

de la carpeta asfáltica haciendo que esta superficie pierda fricción al paso de las llantas de los

autos y esto termine lamentablemente ocasionado accidentes de tránsito. Según la Agencia

Nacional de Seguridad Vial en 2017 murieron 6.754 colombianos en accidentes viales, ya sea

debido a la falta de señalización o al mal estado de las vías (Ver Ilustración 1).

Ilustración 1 Muertes por accidentes de tránsito, casos y tasas por 100.000 habitantes, Colombia, 2008-2017

Fuente: INMLCF/Grupo centro de referencia nacional sobre violencia sistema de información de desaparecidos tasas calculadascon base en las proyecciones de población DANE 2005-2020


En los países donde se ha implementado este tipo de mezcla asfáltica, principalmente en Europa,

esta ha garantizado carreteras y autopistas con una mayor vida útil, en comparación con las vías

hechas con asfaltos convencionales.

Ilustración 2 Análisis de resistencia la fatiga dela mezcla SMA vs mezclas convencionales

Fuente: ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO MECÁNICO DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS TIPO STONE MASTIC(SMA) PARA APLICACIÓN COMO CAPA DE RODADURA EN PAVIMENTOS DE ALTO VOLUMEN DE

TRÁNSITO EN COLOMBIA. Universidad Católica (DIAZ, BETANCOUR, & ZORRO, 2019)

Debido a que esta mezcla tiene un alto contenido de ligante asfáltico se reduce el envejecimiento

y agrietamiento evitando así posibles patologías del pavimento como baches, descascaramientos

o el “Alligator cracking”.


Ilustración 3 Esqueleto de las mezclas asfálticas SMA vs las mezclas convencionales

Fuente: Tomado de http://www.e-asfalto.com/sma/

Estas patologías implican realizar reparaciones como reparcheos, sellos asfálticos,

levantamiento y reconformación de la carpeta asfáltica o en el peor de los casos levantamiento y

reconstrucción de la estructura de pavimento. Estos tratamientos deben realizarse frecuentemente

si la estructura de pavimento no es la adecuada o si la carpeta asfáltica se encuentra desgastada,

los costos de estas reparaciones son altos y más aún si estas se realizan frecuentemente.

Una de las ventajas de la mezcla asfáltica tipo SMA es que por su alta durabilidad y resistencia,

las reparaciones se realizan con poca frecuencia, lo cual disminuye los costos de mantenimiento

a largo plazo. Por consiguiente la presente monografía busca analizar los requerimientos para el

diseño, producción y puesta en obra de este tipo de mezcla, para su aplicación en vías y


autopistas en el territorio colombiano, teniendo como criterio la normativa utilizada en Estados

Unidos y varios países en Europa, garantizando así vías y autopistas más resistentes y durables.

Ilustración 4 Compactación mezcla tipo SMA

Fuente: Tomado de http://www.e-asfalto.com/sma/


4. Marco Teórico

En ese capítulo se muestra los antecedentes que dieron origen a las mezclas tipo SMA en

Alemania a finales de los años 60, la empresa que inició su producción. Además se exponen las

principales características que deben tener los asfalto para proporcionar vías seguras y

confortables, también se habla de los daños más comunes en los asfaltos y de los beneficios que

pueden llegar a tener las mezclas tipo SMA al momento de su puesta en obra.

4.1 Antecedentes de las mezclas SMA

Esta mezcla fue desarrollada en Alemania a finales de los años 60. Con la necesidad de obtener

un pavimento más resistente al desgaste y deterioro causado por los neumáticos de clavos que se

usaban en esa época en las carreteras europeas sobre todo los vehículos de carga.

La empresa STRABAG en colaboración de J. Rettenmaier (utilización de fibras) desarrollaron

las mezclas SMA. Después de la prohibición de los neumáticos de clavos, se verificó el

rendimiento de las mezclas SMA, esta aseguraba pavimentos y vías mucho más durables ya que

mostró una elevada resistencia la desgaste en rutas de alto tránsito. Por lo que en 1984 se

estandarizaron este tipo de mezclas en Alemania. Luego de esto comenzó a utilizarse en varios

países de Europa, Estados Unidos y Asía.


4.2 Tipos de mezclas asfálticas en caliente

Existen varios factores que influyen a que las mezclas asfálticas en caliente sean clasificadas de

diferentes formas de acuerdo a las propiedades que se les quiera dar, como las siguientes:

Tipo de tránsito.

Materiales.

Aspectos climáticos.

Seguridad vial, entre otros.

Normalmente las mezclas asfálticas en caliente se calsifican en tres tipos dependiendo de la

distribución granulométrica de los agregados que la componen (García y Simán, 1994)

Mezclas Densas de Granulometría continua (Dense Graded).

Mezclas de ganulometría abiert (Open Graded).

Mezclas de granulometría discontinua (Gap Graded).

4.3 Comportamiento de las mezclas asfálticas

El concreto asfáltico, mezcla en caliente o “HMA” “Hot Mix Asphalt”, está compuesto de asfalto

usado como ligante y agregado mineral. El asfalto que puede ser convencional o modificado con

aditivos, actúa como conector entre las partículas de los agregados e impermeabiliza la mezcla.


Los agregados, ligados por el asfalto, actúan como la estructura o esqueleto que aporta

resistencia y rigidez a la mezcla.

Las mezclas asfálticas pueden tener diferentes comportamientos debido a las propiedades

individuales de cada uno de los materiales que componen la mezcla y por la interrelación de

aquellos dentro de la mezcla.

Es de gran importancia las propiedades de cada uno de los materiales presentes en una mezcla

asfáltica ya que estos actúan como un conjunto o sistema. Para entender los comportamientos se

debe tener en cuenta cada una de las fallas que pueden llegar a presentar las mezclas como por

ejemplo: deformaciones permanentes, fisuración por fatiga y fisuraciones por baja temperatura.

4.4 Deformación permanente

Este deterioro se caracteriza por la existencia de una sección transversal de la superficie que ya

no tiene su posición original. Se denomina deformación permanente a la acumulación de

deformaciones producidas con cada aplicación de carga. Esta deformación es irrecuperable. El

ahuellamiento o deformación permanente es causado por varios factores: ( debilidad de la

Mezcla en caliente por humedad, abrasión o densificación del tránsito).

El ahuellamiento es causado por repetidas aplicaciones de carga a la sub-rasante, la subbase o la

base que está debajo de la carpeta asfáltica. Esto es considerado un problema estructural mas no

un problema de los materiales de construcción. Es el resultado de una sección de pavimento


demasiado delgada que no es capaz de soportar las tensiones sobre la sub-rasante al momento en

el que se aplican las cargas, también puede ser resultad de una sub-rasante debilitada por la

humedad, casi siempre las deformaciones ocurren en la estructura del pavimento (en la sub-

rasante) que en las capas asfálticas.

También se presentan deformaciones permanentes causadas por la acumulación de

deformaciones en las capas asfálticas. Este tipo de ahuellamiento es causado por una mezcla

asfáltica cuya resistencia al corte es muy baja para soportar las cargas pesadas repetidas a las

cuales está sometida constantemente.

4.5 Fisuración por fatiga

La fisuración por fatiga es un tipo de deterioro que se presenta con mucha frecuencia donde las

cargas son aplicadas- Las fisuras longitudinales intermitentes a lo largo de la huella (en dirección

del tránsito) . Es un deterioro de tipo progresivo porque en algún momento las fisuras iniciales se

juntaran con otras, causando más fisuras o una fisura mucho más grande. Se presenta el conocido

“Alligator Cracking” así llamado por porque su forma se asemeja a la piel de un cocodrilo. En

casos extremos esta fisuración progresa hasta convertirse en baches debido a la desintegración

del pavimento. Los baches se originan cuando varias piezas comienzan a desprenderse bajo la

acción del tránsito.

Las mezclas no deben ser del todo rígidas ya que una mezcla muy rígida tiende a tener una baja

resistencia a la fatiga cuando la estructura hace que la capa asfáltica se deflecte. Este no es un

problema únicamente de los materiales utilizados para la conformación de la estructura de


pavimento, este deterioro es causado por un número de factores que deben producirse

simultáneamente obviamente bajo cargas pesadas repetidas.

El drenaje en la estructura de pavimento es de gran importancia ya que esto puede llegar a

producir pavimentos blandos con altas deflexiones, está es la principal causa de fisuramiento por

fatiga En resumen las capas de pavimento muy delgas, muy rígidas y sujetas a altas deflexiones,

son propensas a sufrir fisuramiento por fatiga.

El fisuramiento por fatiga en muchos casos es la muestra de que el pavimento ya ha cumplido su

vida útil porque este ya ha sido transitado por el número de cargas para el cual fue diseñado. Lo

cual requiere de una rehabilitación. En caso de que esta fisuración suceda antes de concluido el

periodo de diseño, esto se debe a que el pavimento recibió más cargas pesadas antes de lo

previsto. (FHWA, 1995)

4.6 Fisuración por baja temperatura

Es un deterioro causado por las condiciones ambientales más que por las cargas de tránsito. Se

caracteriza por fisuras transversales ( es decir perpendiculares a la dirección del tránsito) , se

producen casi siempre con un espaciamiento uniforme.

Se originan las fisuras por baja temperatura cuando la capa de pavimento se contrae en climas

fríos. Cuando el pavimento se contrae, se originan tensiones de tracción dentro de la capa lo cual

da lugar a la fisuras. Es un fenómeno de fatiga debido a la acumulación de varios ciclos

climáticos fríos. En general los ligantes asfalticos más duros son los más propensos a la

fisuración por baja temperatura que los blandos. Los ligantes asfalticos excesivamente oxidados ,


sea por excesiva propensión a la oxidación o por ser mezclas con un alto porcentaje de vacíos, o

por ambas causas son más susceptibles al fisuramiento por baja temperatura. Por lo que debe

usarse un ligante blando, no muy propenso a la oxidación y además debe controlarse in situ el

contenido de vacíos de aire de forma que este no resulte envejecido.

4.7 Diseño de mezclas asfálticas en caliente

Las mezclas asfálticas en caliente según García y Simán, en su manual de diseño de mezclas

asfálticas en caliente (1995) las funciones de una capa asfáltica pueden ser analizadas desde dos

puntos de vista:

1. Punto de vista del usuario:

a. Ser antideslizante bajo cualquier condición ambiental

b. Tener un buen drenaje cuando llueve para minimizar el hidroplaneo y salpicamiento a

otros vehículos en movimiento.

c. Proveer una buena visibilidad en condiciones húmedas

d. Proveer una confortabilidad a la hora del manejo.

e. Que esta no presente ruido a velocidades altas.

f. Buen coeficiente de fricción.


2. Punto de vista del Ingeniero o constructor:

a. Proteger las capas estructurales inferiores de la infiltración de agua y de las fuerzas

abrasivas del tráfico.

b. Proveer un comportamiento que minimice las operaciones de mantenimiento.

c. Definir espesores que permitan un apropiado proceso constructivo.

4.8 Exigencias de Diseño

Las capas asfálticas se comportan dependiendo de un grupo de factores:

1. La composición de la mezcla asfáltica.

2. Las propiedades mecánicas de la mezcla compactada.

3. El control de calidad que se lleve a cabo durante la producción y puesta en obra.

4. Las propiedades de soporte entre las capas.

5. La cantidad y tipo de tráfico.

6. Las condiciones ambientales y de drenaje.

Las mezclas HMA tienen un buen comportamiento en servicio al momento de ser proyectadas,

elaboradas, colocadas y al momento de su puesta en obra. Se deben tener en cuenta las siguientes

exigencias de servicio.

1. Durabilidad: Las mezclas HMA debe ser resistentes a los factores climáticos,

particularmente a la acción del aguay al alto efecto abrasivo del tránsito. La resistencia de

las mezclas asfálticas depende de la utilización de agregados pétreos poco fracturados,


con figuras medianamente regulares y con un bajo porcentaje de vacíos de aire, de un

adecuado contenido de asfalto, de la compactación relativa de la mezcla del contenido de

vacíos de aire del ligante y de la calidad del filler en caso de usarse y de que el material

que pasa el tamiz N. 30 no tenga plasticidad.

2. Resistencia al deslizamiento: Es importante contar con un porcentaje de asfalto óptimo

así como un porcentaje de vacíos adecuado. Un exceso de cemento asfaltico en la carpeta

de rodadura es la causa más común de los deslizamientos ya que estos cubren casi en su

totalidad los agregados lo que origina una baja fricción asfalto-neumáticos; un bajo

contenido de asfalto y agregados propensos a él pulimiento originan también una falta de

fricción sobre todo en los periodos de lluvias. Es necesario que la mezcla contenga un

porcentaje considerable de vacíos como para que el aumento de la densidad de la mezcla

por la reiteración de cargas o por temperaturas elevadas, no sea motivo de exudación del

asfalto.

3. Flexibilidad: Es la capacidad para que la mezcla se deforme elásticamente sin presentar

deformaciones permanentes ni agrietamientos o roturas. Las mezclas deben tener cierto

carácter plástico que les permita soportar las tensiones provocadas por los cambios

bruscos de temperatura y adaptarse a los movimientos de las estructuras viales,

manteniendo un movimiento uniforme entre las capas de apoyo no asfálticas. La

flexibilidad se genera por la dureza del asfalto, por el contenido en porcentaje de este y

por las relaciones relleno mineral-ligante y estabilidad- fluencia.


4. Estabilidad en Servicio: Es la resistencia a la deformación plástica bajo la acción del

tránsito. La mezcla asfáltica compactada es sometida a esfuerzos de corte de una gran

magnitud. Su comportamiento depende de la forma, tamaño y textura superficial de los

áridos; dureza y cubicidad de los mismos; características del asfalto y porcentaje del

mismo; relación filler-bitumen y el grado de compactación.

5. Compactibilidad: Las mezclas deben permitir una fácil distribución y una correcta

densificación. Los factores más influyentes para que esto se presente son: tipo de asfalto,

y porcentaje óptimo del mismo; granulometría, textura y rugosidad de los agregados, la

forma de los agregados y la relación filler-betún.

4.9 SMA (Stone Matrix Asphalt)

Porque (García, 1995) a diferencia de las mezclas asfálticas convencionales cumple lo anterior y

por su excelente desempeño el uso de este tipo de mezcla asfáltica se ha extendido por varios

países a lo largo del mundo sobre todo en países europeos donde prefieren esta tecnología. Los

pavimentos SMA se usan debido a sus ventajas en carreteras y autopistas de tránsito elevado.

Los primero trabajos para desarrollar una mezcla SMA para pavimentos se realizaron en 1968,

en Alemania. Con esta mezcla se buscaba obtener un pavimento con la mayor resistencia al

desgaste, así como también obtener un alto desempeño en las rutas de Europa. Tras la

prohibición del uso de neumáticos con clavos, se demostró que las carreteras con SMA

proporcionaban pavimentos de altísima durabilidad y con una enorme resistencia al desgaste en

vías de alto tránsito.


En 1984 se estandarizó en Alemania, luego comenzó a ser utilizado en otros países de Europa, en

Estados Unidos y Asia. A finales de los 90 se empezó a utilizar en el Reino Unido, siendo la

solución a problemas de deformación permanente causados por las altas temperaturas, el SMA

está ganando rápidamente la aceptación de las autoridades viales y la industria del asfalto.

El SMA se desarrolló con objetivos claros y bien definidos: Incrementar la durabilidad de las

vías y autopistas, dar seguridad y estabilidad, así como generar ahorros en su construcción y

futuro mantenimiento. Las mezclas SMA son mezclas asfálticas en caliente y se caracterizan por

ser impermeables y resistentes al ahuellamiento.

Las características de las mezclas SMA se logran formando una estructura granular con contacto

entre sus agregados gruesos, rellena con una matriz rica en ligante y estabilizado con fibras de

celulosa. Estos pavimentos son altamente resistentes a deformaciones permanentes, fisuras por

fatiga, al envejecimiento y son menos susceptibles a la acción del agua.

Las mezclas SMA tienen un mayor rendimiento y una mejor calidad en vías de alto tránsito en

comparación con las mezclas de asfalto convencionales. Algunas de las principales ventajas del

SMA son:

Elevado índice de fricción/seguridad. Debido a los agregados gruesos se genera una

superficie mucho más rugosa, lo cual tiene el efecto de una mayor fricción entre la capa

de rodadura y las llantas de los vehículos proporcionando mayor seguridad.

Disminución de acumulación de agua. Cuando los autos circulan sobre superficies

mojadas, en los neumáticos se genera una aglomeración de líquido. Las mezclas SMA

capturan una cierta cantidad de agua en pequeñas grietas de la superficie, lo cual

garantiza un mejor drenaje superficial. Esto hace que no se extienda el agua a lo largo de


la superficie, evitando así fenómenos como el “hidroplaneo” el cual puede terminar en un

accidente de tránsito.

Impermeabilidad. El agua causa un gran daño en los pavimentos, ya que su infiltración

genera daños en la base y en la subbase de la estructura del pavimento. Las mezclas SMA

actúan de manera profunda, impidiendo la entrada de agua.

Mayor durabilidad. Debido a una mayor cohesión, a su impermeabilidad y su alto

contenido de asfalto, la mezcla SMA es mucho más durable, no sufre desprendimientos

de agregado grueso.

Bajo mantenimiento. Una mezcla de asfalto convencional requiere una rehabilitación

cada 8 años, una mezcla SMA puede alcanzar hasta 20 años sin necesidad de tratamiento

alguno. Esto significa una vida útil hasta 150% más larga.

Resistencia al ahuellamiento. Gracias a la granulometría con alto contenido de agregado

grueso, se logra el denominado contacto roca contra roca, lo cual hace que las mezclas

SMA sean sumamente estables.


5. Metodología

A continuación se muestra mediante un flujograma la metodología planteada para dar respuesta a

los objetivos planteados en esta monografía (Ver Ilustración 5)

Ilustración 5 Flujograma de la metodología

La metodología planteada tiene como objetivo presentar los parámetros necesarios para el diseño

óptimo de una mezcla asfáltica SMA. Además realizar la comparación entre las mezclas tipo

Análisis de losrequerimientos para

el diseño, laproducción y puesta

en obrade mezclas

asfálticas tipo SMAen Colombia

Revisión bibliográfica ycompilación de

investigaciones ynormativas relacionadascon el uso de mezclasasfálticas tipo SMA.

Análisis de lainformación consultadade diferentes normativas

internacionales y casos deéxito de obras en las quese hayan implementadomezclas asfálticas tipo

SMA.

Determinación de lasmetodologías y

parámetros para el diseñoóptimo de la mezcla

asfáltica SMA que puedaser aplicable en Colombia

basándose en labibliografía consultada.

Comparación delcomportamiento

mecánico de las mezclasasfálticas tipo SMA conrespecto a las mezclas

convencionales basándoseen la bibliografía

consultada.

Comparación de lasventajas y desventajas

entre las mezclasconvencionales y las

mezclas asfálticas tipoSMA en Colombia.

Elaboración de lapropuesta de

especificación de mezclastipo SMA para Colombia.

Formulación deconclusiones y

recomendaciones para laimplementación de

mezclas tipo SMA enColombia.


SMA (Stone Mastic Asphalt) y las mezclas asfálticas convencionales, exponiendo así las

ventajas de las mezclas asfálticas tipo SMA, comparando el desempeño entre estos tipos de

mezclas en superficies de rodadura en pavimentos de alto volumen de tránsito, para así valorar

los beneficios de la implementación de este tipo de mezclas en Colombia.

Para esto se realizó un análisis bibliográfico de especificaciones, obras y casos de éxito a nivel

internacional que permitieron entender las ventajas y desventajas , los procedimientos para el

diseño, requerimientos y producto final.

Esta monografía se basa en especificaciones internacionales tales como: la norma AASHTO M

325-08 (2019) “Standard Specificaction for Stone Matriz Aspahalt”, la norma Europea UNE -

13108-5 “Especificaciones de materiales. Parte 5: Mezclas bituminosas tipo SMA”, la norma

alemana (ZTV Asphalt –StB 01), la Norma AASHTO R 46-08 “Designing Stone Matrix Asphalt

(SMA)” y otros países que han aplicado la técnica con éxito como Estados Unidos, España,

Australia, Argentina, México y Chile, entre otros.

El análisis de especificaciones y experiencias en otros países permitió identificar parámetros y

cantidades utilizadas con éxito, lo cual facilita la elección de los requerimientos para la

formulación de la mezcla tipo SMA, para así proponer una mezcla con un alto grado de

desempeño.


Las mezclas asfálticas SMA se caracterizan por contener un mayor volumen de asfalto en pro de

obtener un mayor desempeño .Es de vital importancia tener en cuenta el escurrimiento del asfalto

debido a la gran cantidad de asfalto que requiere este tipo de mezcla, ya que esta podría perder

asfalto dada una separación con la matriz de agregado, evidenciado como un drenaje de asfalto

durante su producción, transporte y colocación a altas temperaturas.

Debido a estas experiencias, se debe utilizar una fibra de celulosa que permite retener el asfalto

entre la matriz de agregado, ya que estas absorben el asfalto dentro del mastic ya que generan

consistencia evitando así el drenaje.

Las principales características de las mezclas tipo SMA son:

(a) Una adecuada capacidad mecánica que distribuya los esfuerzos a través de la estructural del

pavimento.

(b) Una mezcla de larga durabilidad enfocada a la resistencia al daño por infiltraciones y

envejecimiento por oxidación de la mezcla asfáltica.

(c) Baja suceptibilidad a la deformación permanente o ahuellamiento que evite empozamientos

de agua mejorando la seguridad de los vehículos que transitan por la vía.

(d) Resistencia al fisuramiento por fatiga por presencia de porcentajes altos de vehículos pesados

(pavimentos de alto volumen de tránsito).

(e) Mayor fricción superficial debido a que este tipo de mezclas cuentan con una matriz

compuesta de agregado grueso que favorece la fricción llanta-pavimento, reduciendo así el

hidroplaneo al momento de presentarse lluvia sobre la vía.


6. Composición de las mezclas SMA

Los materiales para este tipo de mezcla deben ser seleccionados de manera que cumplan con

ciertas características para que la mezcla tenga un buen desempeño. Los agregados gruesos tiene

que ser durables y tener una forma cubica (máximo 20% de agregado alargado o achatado).

Deben tener el 100% de partículas con una o más caras fracturadas.(Paredes,2009)

La forma de los agregados debe ser de forma angular de manera que tengan una buena

adherencia con los demás materiales de la mezcla, también tienen que tener un alto valor al

deslizamiento.

El agregado fino tiene que tener por lo menos 50% de partículas fracturadas, no se debe usar

arena natural.

La interacción entre arena, filler y fibra forman una mezcla rígida y esto es esencial para evitar la

deformación permanente. El filler y las fibras actúan en el asfalto reduciendo el escurrimiento

durante la puesta en obras. La adición de estos materiales incrementa la cantidad de asfalto que

se debe usar para la mezcla pero así mismo mejora la durabilidad de la carpeta asfáltica. El filler

puede ser piedra caliza o cal hidratada.


En la siguiente tabla se puede apreciar los parámetros generales para los materiales usados en las

mezclas tipo SMA:

Tabla 1 Materiales usados para el diseño de las mezclas tipo SMA

Fuente: (Viatop, 2001)

La mezclas de asfalto, filler arena y fibra se denomina Mastic o Matrix, la cual es parte

fundamental de las mezclas tipo SMA como sus siglas en inglés lo indican (Stone Matrix

Asphalt), porque es la que le proporciona consistencia a la misma. El equilibrio entre la matriz y

el agregado es importante ya que cualquier exceso por parte de uno de estos componentes podría

perjudicar la estructura de la mezcla, es por ello que al momento de diseñar la mezcla se tienen

en cuenta factores como una buena dosificación de asfalto, la buena gradación de los agregados

la óptima adición de filler y fibra.

El porcentaje que se utiliza en el diseño de estas mezclas, se basa en las especificaciones

Alemanas ya que es la más aceptable para ese tipo de mezclas debido a que en Alemania dieron


origen a este tipo de mezcla. Para el porcentaje de cada uno de los materiales se tiene en cuenta

la siguiente tabla:

Tabla 2 Porcentajes para el diseño de las mezclas SMA, según especificaciones Alemanas.

Fuente: (Viatop, 2001)

A continuación se muestran cada uno de los componentes de la mezcla detallando las

características de cada uno de ellos:

6.1 Agregados

Las mezclas SMA se caracterizan por poseer una granulometría discontinua o semi abierta

denominada gap-graded, es decir es la clasificación en la que falta una o más fracciones de

tamaño intermedio como se muestra en la siguiente Ilustración 6


Ilustración 6 Mezcla asfáltica convencional tipo PMF

(MERIGHI et al.,2001) Universidad de Río de Janeiro, Brasil

Esta granulometría está conformada por agregado grueso y agregado fino. El agregado grueso, se

tiene en cuenta el material que pasa por el tamiz No.8 y retenido en el tamiz No.4, para el

agregado fino se toma el material que pasa por el tamiz No.4 y retenido en el N.200.

A diferencia de las mezclas convencionales, esta mezcla posee un esqueleto pétreo teniendo

como principal característica el contacto roca-roca que esta tiene, proporcionando así resistencia

a la mezcla.


Ilustración 7 Mezcla asfáltica tipo SMA

(MERIGHI et al.,2001)) Universidad de Río de Janeiro,Brasil.

A continuación se muestra una comparación de las curvas granulométricas de las diferentes

mezclas asfálticas.

Ilustración 8 Comparación curva granulométrica de diferentes mezclas asfálticas

(TECHNICAL NOTE 16 STONE MASTIC ASPHALT,AUSTROADS 2004)


Realizando una revisión de los estudios de la National Center for Asphalt Technology (NCAT

92), estos han manifestado la importancia del contacto roca-roca en la estructura de las mezclas

asfálticas tipo SMA.

Se determinó en estos estudios que a menor cantidad en porcentaje de material que pasa por el

tamiz No.4 mayor era la cantidad de Vacíos en el agregado mineral (VAM) Ilustración 9 dando

así lugar a ensayos como AASHTO T19 o ASTM D29 (peso unitario del agregado o Weight and

Voids in Aggregate), en donde se calcula la cantidad de vacíos de agregado grueso, mediante la

siguiente formula:


Ilustración 9. % VAM vs Material pasante Tamiz No.4

Tabla 3 Granulometría Mezcla SMA

(Fabricio Lago, Universidad de Río de Janeiro, Brasil)


Tabla 4 Rango granulométrico de SMA (% pasante por volumen) AASHTO MP8

Un factor importante en las mezclas SMA es el no fracturamiento de los agregados en el proceso

de compactación, ya que al fracturarse podría variar su estructura y con ello su resistencia y

estabilidad causado por el contacto roca.roca. Para este tipo de mezcla al realizar el ensayo

Marshall sólo se compacta con 50 golpes por cada de cada probeta, según las normas

consultadas, ya que al aumentar la cantidad de golpes, puede que los agregados se fracturen más

de lo necesario.

Por lo anterior se puede deducir que el agregado grueso es el componente que hace que las

mezclas tipo SMA, sean fuertes, duras y resistentes. Pero de igual manera también es importante

la cantidad de agregados finos, el cual requiere el 50% de triturado y 50% de arena, aunque en la

actualidad muchas mezclas se realizan con el 75% de triturado y el 25% de arena.


6.2 Contenido de asfalto

El contenido de asfalto de las mezclas asfálticas tipo SMA es el responsable de la buen cohesión

que existe entre sus componente, el elevado porcentaje de asfalto, hace que la mezcla presente un

bajo índice de vacíos, lo cual causa que el pavimento no se oxide o envejezca de manera rápida,

además aumenta la resistencia de la mezcla.

La utilización de asfaltos convencionales en las mezclas tipo SMA según estudios no aportan la

misma capacidad funcional a la mezcla. Por lo que los asfaltos modificados, dan buenos

resultados en cuando a la resistencia de la mezcla, es por ello que es recomendable utilizar

asfaltos modificados para la elaboración de mezclas tipo SMA, sin desmeritar el asfalto

convencional.

Las mezclas asfálticas en su mayoría tienden a la exudación al ser sometidas a altas

temperaturas, por lo general durante el proceso de ejecución, en la compactación excesiva de la

mezcla, al momento de presentar exceso del ligante en la mezcla, al ligante de baja viscosidad a

altas temperaturas y a la baja adhesión del ligante asfaltico, esto en cuanto a las mezclas

asfálticas convencionales.


La exudación también puede presentarse en las mezclas tipo SMA, como consecuencia de la

mala distribución homogénea de las fibras o el contenido inapropiado de filler en la mezcla,

exceso de humedad en el filler o pérdida de temperatura en la mezcla asfáltica al momento de su

puesta en obra.

El asfalto modificado se utiliza para que sea más efectivo al momento de pavimentar una vía.

Desde hace un tiempo, muchas modificaciones han sido desarrolladas para mejorar las

propiedades de fluencia y adhesión de los asfaltos para aplicaciones específicas. Para que las

cualidades de los asfaltos modificados sean efectivas, es importante la adición del polímero cuya

proporción debe ser entre 3% a 4% del asfalto líquido de la mezcla,

Estas son las principales características de los asfaltos modificados los cuales ayudan a que los

pavimentos tengan una mayor duración:

Aumento de la resistencia a la deformación permanente.

Aumento de la vida útil de la superficie de pavimento.

Reducción de la reparación y daños.

Reducción del escurrimiento durante la colocación de la mezcla.


La aplicación del asfalto sirve tanto como para el sellado de fisuras, como para el sellado de

juntas en pavimento rígido y la reparación de baches. Por lo que es más recomendable la

utilización de mezclas asfálticas tipo SMA.

Las mezclas tipo SMA contienen más asfalto que las mezclas convencionales con porcentajes

entre 6% y 7,5% generalmente.

Debido a la acción de las fibras, estas ayudan a proporcionarle a la mezcla la consistencia

apropiada que cubre los agregados, además de ayudar a la prevención del escurrimiento durante

el transporte y la puesta en obra.

Según las especificaciones europeas consultadas el porcentaje óptimo de asfalto para las mezclas

tipo SMA está entre 6% y 6,5%.

El costos de este tipo de asfalto es un poco más elevado que el asfalto convencional, debido a sus

componentes y la cantidad de asfalto que es mayor por eso su implementación es bastante escasa,

pero al compararlo a largo plazo con las mezclas convencionales, reduce el mantenimiento de las

vías, de los vehículos, reduce la cantidad de ruido y además reduce los accidentes.


6.3 Filler (material de relleno)

El filler es un material en relación con los demás componentes de la mezcla asfáltica finamente

dividido, es el material que pasa el tamiz No.200. Este material se denomina filler o polvo.

La función del filler dentro de las mezclas tipo SMA es fortalecer la matriz de la mezcla. Un alto

contenido de filler produciría un excesivo endurecimiento de la mezcla lo que hace que se

presenten grietas rápidamente en el asfalto.

“El filler puede ser polvo calcáreo, cal hidratada, cemento portland, etc., el cual se añade a la

mezcla asfáltica con el fin de mejorar su desempeño reologico, mecánico y térmico, cumpliendo

con las especificaciones en cuanto a los límites para la granulometría y la plasticidad”

(Santa 1995, Universidad de Sao Paulo).

Algunos agregados pueden presentar el llamado filler natural que se general del desprendimiento

de pequeñas partículas de los agregados, cuando el filler natural no es suficiente se debe usar

filler comercial o artificial. En algunos casos se usa el llamado polvo mineral.

“La adición de filler aumenta la viscosidad del ligante, lo cual genera resistencia a la

deformación. El filler actúa de dos formas en las mezclas asfálticas.” (MOTTA e Leite, 2000).


“Para determinar el tipo de filler que endurece menos la mezcla, se realizó la revisión de

ensayos realizados en Estados Unidos. Estos se regían de acuerdo al tamaño de la partícula que

conforma el filler, ya que este, al mezclarse con la matriz llena los vacíos de la mezcla. La

cantidad optima de filler puede comportarse de dos maneras.” (Motta e Leite,2000):

A mayor tamaño de la partícula, se llenan los vacíos que existen entre los agregados

gruesos, dando mayor resistencia a la estructura.

A menor tamaño de la partícula, esta se mezcla con el asfalto aumentando así su

consistencia, el llamado Mastic o Matrix.

“Si el porcentaje del material que pasa el tamiz No.200, es mayor, este, reduce los vacíos del

esqueleto mineral, mejorando la trabajabilidad de la mezcla asfáltica.” (Harris y Stuert,1995) ,

esta condición tiene un efecto positivo en el desempeño del pavimento. A mayor Filler en la

mezcla, es mayor el material mineral en el asfalto lo que aumenta la rigidez del pavimento.

Para obtener la rigidez optima del Mastic en la mezcla SMA, la razón en peso filler/asfalto es

típicamente 1.5, aunque este valor es más alto que el recomendado por la FHWA (FEDERAL

HIGHWAY ADMINISTRATION) cuanto más agregado fino sea el filler debe ser la relación

filler/asfalto.


Al igual que si el porcentaje retenido es más alto que el del material pasante, este perjudica la

estabilidad de la estructura del mastic, ya que disminuye el contacto entre las partículas

perjudicando así la capacidad de compactación de la mezcla. (Motta y Leite,2000).

El uso de filler es importante ya que este ayuda a la consistencia de la mezcla y a la

susceptibilidad térmica, proveniente de situaciones que puedan presentarse en la producción de

la mezcla asfáltica.

6.4 Fibra de celulosa

Las mezclas tipo SMA utilizan una gran cantidad de asfalto ya que gracias a esto y otros

componentes, la mezcla presenta un mejor desempeño en su funcionalidad, pero debido al gran

porcentaje de asfalto que requiere la mezcla se presenta un problema con mucha frecuencia el

cual es el escurrimiento del asfalto ya que no se adhiere en su totalidad a los agregados, como se

muestra en la siguiente Ilustración 10


Ilustración 10 Escurrimiento en la superficie del pavimento

A causa de este problema, se originó la utilización de la fibra, para evitar el escurrimiento del

asfalto. Al principio en Estados Unidos se utilizaban fibras de asbesto pero luego se demostró

que este material es perjudicial para la salud al ser inhalado, por ello se decretó la prohibición de

este material en las fibras.

La empresa J. Rettenmaier en Alemania desarrolló fibras celulosas en 1982 y a partir de 1983

estas fibras se han utilizado con gran éxito hasta la fecha actual.

Las fibras juegan un papel muy importante durante el proceso de diseño de las mezclas tipo

SMA ya que estas no modifican químicamente al asfalto, pero si interviene en las propiedades

físicas, aumentando el contenido del mismo ya que no se presentan perdidas de asfalto por

escurrimiento antes de la compactación.


También presentan mayor flexibilidad, evitando también la resequedad y la posible aparición de

fisuras que pueden presentar las mezclas convencionales comúnmente.

“Las fibras al ser utilizadas en una granulometría discontinua hace que aumente la

macrotextura de la mezcla, mejorando las propiedades mecánicas, el drenaje superficial y

reduciendo los efectos del hidroplaneo.” (BELIGNI, 2000).

Ilustración 11 Fibras vs porcentaje de escurrimiento (Draindown)

(D.R.Brown,Haddock,Mallick and Lynn,NCAT)

Se realizaron comparaciones en mezclas sin fibras, con SBS,Poliolefina,celulosa y fibra de

piedras finas, sometiéndolas a altas temperaturas para evidenciar el escurrimiento máximo con


cada una de ellas, dando como resultado la celulosa como la que menos presenta escurrimiento

(Draindown).

Existen varios tipos de fibras:

Fibras orgánicas, como la celulosa y el poliéster.

Fibras metálicas hechas de fibra de acero.

Fibras orgánicas, naturales como rocas minerales, fibra de carbón, asbesto, rocas finas y

basalto.

Las fibras de celulosa son fibras orgánicas que en su mayoría son hechas con papel reciclado lo

cual las hace más económicas y amigables con el medio ambiente. Debido a sus secciones

huecas, estas fibras actúan absorbiendo cantidades de asfalto, lo cual hace más rígida la mezcla y

evita que hayan perdidas por escurrimiento. A continuación se muestran las ventajas de las fibras

de celulosa:

Incrementan el espesor de la carpeta asfáltica, haciéndola más rígida y resistente.

Incrementa la estabilidad de la mezcla.

La interacción entre las fibras y los agregados le dan más rigidez a la mezcla a diferencia

de las mezclas convencionales.


Reduce el escurrimiento y pérdidas de asfalto durante el proceso de transporte y

colocación.

Mejora la consistencia del asfalto a altas o bajas temperaturas disminuyendo las

deformaciones permanentes.

“Generalmente el porcentaje de fibras que se adiciona a la mezcla esta entre 0.3% a 0.4%

del peso de la mezcla.” (WONSON,1996). Esta tiende a que la mezcla se haga más espesa o

robusta de modo que no se escurra antes de la compactación.

Según especificaciones internacionales, se recomienda para cada tipo de fibra cierto

porcentaje para las mezclas tipo SMA como se muestra en la siguiente

Tabla 5 Recomendaciones para la adición de fibras en mezclas asfálticas tipo SMA en relación al peso total de la mezcla(asfalto – agregado)

Las fibras le dan al asfalto una mayor viscosidad, impidiendo el escurrimiento durante el

almacenamiento, transporte y puesta en obra.


Hace que el asfalto quede más concentrado formando un ligante espeso envuelto entre los

agregados, lo cual protege a la mezcla de la oxidación, infiltraciones de agua y demás problemas

que originan la fisuración del pavimento.


7. Propiedades de las mezclas SMA

Las propiedades que poseen las mezclas SMA se deben a los componentes que conforman su

estructura y a la función que cumple cada uno y como conjunto desarrollan para poder dar una

mejor calidad a la carpeta asfáltica y un mejor servicio a los usuarios.

7.1 Resistencia a la deformación permanente

Las deformaciones permanentes son consecuencia de dos situaciones: El cambio de volumen y la

deformación cortante (flujo plástico sin cambio de volumen). Estos son producidos por el exceso

de carga transmitido a la carpeta asfáltica debido al paso constante de los vehículos.

La mayoría de las mezclas convencionales presentan este problema al ser colocadas, pero las

mezclas tipo SMA no presentan este problema ya que gracias al contacto roca-roca que estas

tienen, las cargas transmitidas son absorbidas por el material pétreo, distribuyendo así estas de

manera uniforme sin que se afecta directamente un sólo punto.

Su gruesa matriz, impide la formación de ahuellamiento, ya que los agregados y el gran volumen

de asfalto actúan de manera elástica regresando a su estado original una vez es trasmitida la


carga. Esta propiedad es la más característica ya que tienen mayor tiempo de vida, reduciendo la

deformación en un 30 – 40%.

7.2 Estabilidad a altas temperaturas

La estructura que presenta este tipo de mezcla hace que tenga un incremento en la fricción

interna de sus partículas, debido al tamaño de estas y la resistencia al corte que estas poseen,

debido a que la cantidad de asfalto es mayor que la de los pavimentos convencionales, esto

proporciona una elevada estabilidad a altas temperaturas, impidiendo que se produzcan

ahuellamientos durante un largo tiempo, envejeciendo la mezcla de forma lenta.

7.3 Flexibilidad a bajas temperaturas

La mayoría de las mezclas tienden a fisurarse a bajas temperaturas debido a que estas contienen

mucho o poco volumen de vacíos en su interior haciendo que estos se enfríen y por consiguiente

enfriando toda la estructura de pavimento haciéndolo débil y frágil ante algún tipo de carga.

Las mezclas tipo SMA debido a su gran cantidad de agregado hace que su porcentaje de volumen

de vacíos sea ideal a altas temperaturas, presentando de esta manera flexibilidad, evitando así

fracturas en su superficie.


7.4 Resistencia a la fatiga

Este tipo de mezclas debido a su contenido de vacíos, hace que sea más resistente que las demás,

gracias a sus agregados pétreos. Esta mezcla no es sólo resistente a los cambios de temperatura y

a la deformación permanente sino que es impermeable, impidiendo la infiltración de agua que

deteriora la carpeta asfáltica y en consecuencia la estructura de pavimento.

En algunos países usan las mezclas tipo SMA como recubrimiento a una capa de pavimentos, en

capas delgadas de 12, 25 o hasta 40 mm, sin embargo también es utilizada como carpeta asfáltica

de 60 a 70 mm, de cualquier forma es una mezcla muy resistente en comparación con las

mezclas convencionales debido a su composición haciéndola más duradera.

7.5 Adherencia entre agregados y asfalto

Por la gran cantidad de asfalto que este tipo de mezclas contienen existe una adherencia muy

buena con los agregados. Sin embargo esta adherencia en gran parte se debe a las fibras de

celulosa que esta mezcla contiene, ya que esta absorbe el asfalto lo cual hace que la película

asfáltica tenga un mayor espesor. Ese material al ser viscoso tiende a endurecerse rápidamente

haciendo que los agregados queden incrustados con el mismo.


7.6 Reducción de bombeo en la vía.

Ante la existencia de agua en la superficie de las mezclas tipo SMA, estas canalizan esta

escorrentía hacia los laterales, llevando el agua hacia las cunetas. Estos canales se desarrollan

debido a la granulometría de la mezcla y por el contacto entre las rocas gruesas que se da en el

momento de la colocación de la mezcla, haciendo que la profundidad de la textura sea

considerable y por lo mismo evitando encharcamientos y salpicaduras ante el paso de los

vehículos.

7.7 Mayor fricción evitando el hidroplaneo

Debido al grosor de los agregados de las mezclas tipo SMA la superficie de la vía no presenta

encharcamientos, evitando así el fenómeno llamado hidroplaneo, este fenómeno es una de las

causas más comunes de los accidentes de tránsito.

7.8 Reducción de los niveles de ruido.

Las mezclas SMA presentan generalmente disminución de ruido debido a las propiedades de su

textura, ya que existe una mayor fricción entre los agregados pétreos de la superficie con las

llantas de los vehículos, además por el bajo porcentaje de volumen de vacíos que poseen estas

mezclas.


8. Aspectos Constructivos

El asfalto tipo SMA se mezcla en el mismo tipo de platas donde se elaboran las mezclas

asfálticas convencionales en caliente. El filler se añade directamente a la mezcla. Para añadir el

filler este debe estar cerca al ligante asfaltico, con la finalidad de impedir que los gases ingresen

al material produciendo bolsas de aire en la mezcla.

Las mezclas tipo SMA no deben ser calentadas a más de 180ºC, y tampoco debe ser

recalentadas, esto puede deteriorar las propiedades de la mezcla.

Es recomendable almacenar la mezcla, durante un periodo de 5 días a una temperatura entre

100ºC hasta 120ºC siendo la máxima recomendable para periodos de almacenamiento de 20 días

o más. La temperatura debe distribuirse de manera uniforme en la mezcla, mezclándola

constantemente en un tanque caliente y luego trasportarlo a una bomba de transferencia. Al

momento de calentar la mezcla no debe hacerse de forma directa, debe ponerse en tanques

especiales. Debido al elevado porcentaje de agregados gruesos, se impregna con fibra para

retener los finos, filler y asfalto.


Las fibras le dan viscosidad a la mezcla, debido a que tiene una gran cantidad de asfalto, hasta

diez veces más que los asfaltos convencionales. Las fibras evitan el escurrimiento o perdida de

asfalto durante la elaboración de la mezcla. Las fibras deben ser agregadas a la mezcla cuando

esta está en seco, libres de impurezas y añadidas a la mezcla con la ayuda de dispositivos

mecánicos que puedan medir volúmenes. Se añaden las fibras directamente pero no al

mezclador.

Esta debe estar entre dos a tres horas mezclándose a temperaturas elevadas, de manera que la

mezcla se espese y con ello se pueda evitar el escurrimiento del asfalto. Las temperaturas

inferiores a 145ºC pueden ser perjudiciales para las operaciones manuales de compactación. El

proceso de elaboración,. Transporte y colocación de las mezclas SMA se deben realizar de forma

integrada, evitando grandes intervalos de tiempo que puede deteriorar las propiedades

características de la mezcla.

La NAPA (1999) recomienda que la densidad de la mezcla SMA debe ser compactada mínimo al

94% de densidad teórica para garantizar la impermeabilidad de la mezcla. Las mezclas SMA al

momento de ser compactadas se debe reducir su espesor original en más o menos un 10% a 15%,

mucho menor que las mezclas convencionales que se reducen entre 20 y 25%.

Este tipo de mezcla presenta desventajas mínimas, ya que es la mezcla más durable en

comparación con las mezclas asfálticas convencionales, de igual manera a estas se les debe


realzar mantenimiento pero no frecuentemente como ocurre con las mezclas asfálticas

convencionales.

El SMA ha probado ser mejor en vías de alto tránsito y tráfico pesado, siendo apta para distintas

aplicaciones como se menciona a continuación:

Vías de alto tránsito.

Intersecciones

Áreas de carga y descarga de maquinaria pesada.

Puentes

Rampas.

Paradas de buses.

En pistas de aeropuertos.

En parqueaderos.

En puertos de carga y descarga.

En vías y autopistas.

En zonas de climas fríos y cálidos.


El costo de las mezclas SMA puede ser entre 20 y 40% mayor que el de las mezclas asfálticas

convencionales. Es difícil estimar el costo en forma general ya que esto depende del tamaño del

proyecto, disponibilidad de los materiales, espesores y ubicación.

La vida útil del pavimento hecho con mezcla tipo SMA ha sido entre el 50 al 100% mayor que

el de cualquier mezcla según experiencias con este tipo de mezcla en Europa.


9. Comparación entre las mezclas convencionales y las mezclas SMA

A continuación se muestra en la Tabla 6 una comparación sobre las propiedades de las mezclas

convencionales y las mezclas tipo SMA.

PROPIEDAD MEZCLA CONVENCIONAL MEZCLA TIPO SMA

RESISTENCIA A LADEFORMACIÓNPERMANENTE

Su resistencia a la deformación esconsiderable las cargas del pasoconstante de vehículos no son

distribuidas uniformemente sobre laestructura de pavimento, lo cual

puede causar ahuellamiento sobre lavía. Este es causado por muchas

aplicaciones repetidas de carga a lasub-rasante, la subbase,o la base por

debajo de la capa asfáltica. Elahuellamiento se debe a la

acumulación de deformaciones en lascapas asfálticas.

Tiene una alta resistencia a la deformaciónpermanente, debido a que el contacto entre

los agregados y la gran cantidad deagregados gruesos, hace que las cargas del

paso constante de vehículos seanabsorbidas por el material pétreo

distribuyendo así de manera uniforme sinque se afecte la capeta en un mismo punto.Impidiendo así el ahuellamiento. La mezclatipo SMA debido a los agregados gruesos yel gran volumen de asfalto hace que actúen

de manera elástica. Reduciendo ladeformación en un 30%-40%

ESTABILIDAD AALTAS

TEMPERATURAS

Debido a que tiene agregados pétreosde menor tamaño, la fricción entre laspartículas minerales es menor que las

de las mezclas tipo SMA, ademásestas mezclas presentan un menorvolumen de asfalto y una menor

cantidad de filler, lo cual hace que sumatriz no sea lo suficientemente

estable a altas temperaturas , por loque hay la posibilidad de que se

presenten deformaciones cuando elasfalto es sometido a altas

temperaturas.

Debido a que la cantidad de asfalto esmayor que la de las mezclas

convencionales, esto proporciona unaelevada estabilidad a altas temperaturas,

impidiendo que se produzcanahuellamiento en un largo tiempo,

envejeciendo la mezcla de forma lenta.

FLEXIBILIDAD ABAJAS

TEMPERATURAS

La mayoría de mezclas tienden afisurarse a bajas temperaturas debidoa que estas contienen mucho o poco

volumen de vacíos en su interior,haciendo que la carpeta asfáltica seenfrié, por consiguiente enfriandotoda la estructura de pavimento

haciéndolo débil y frágil ante lasrepeticiones de carga.

Debido al tamaño de sus agregados haceque el volumen de vacíos sea ideal a bajas

temperaturas, presentando flexibilidad,evitando fisuras o fracturas en su

superficie, debido a que su estructura esrígida y robusta.



RESISTENCIA A LAFATIGA

La carpeta asfáltica es susceptible adiversas degradaciones visibles en la

superficie del pavimento. Las mezclasconvencionales presentan desgastepor la acción del tránsito, agentes

abrasivos o erosivos. Este daño puedeestar asociado a el endurecimiento

significativo del asfalto. Esto se debea la falta de adherencia del asfalto con

los agregados o la baja dosificaciónde asfalto en la mezcla o a la acción

de aguas superficiales u otros agentesabrasivos.

Debido a su contenido de vacíos, hace quesea más resistente que las demás, gracias asus agregados pétreos el tamaño de estos,

hace que sea rígida y fuerte. Esta mezcla esimpermeable, impidiendo la infiltración deagua que hace que se deteriore la carpeta

asfáltica y en consecuencia la estructura depavimento. La carpeta asfáltica es de 60 a

70 mm

ADHERENCIAENTRE

AGREGADOS YASFALTO

La adherencia entre los agregados yel asfalto en las mezclas

convencionales muchas veces no esóptima, se presenta desprendimiento

de los agregados. Haciendo lasuperficie más rugosa y exponiendo

de manera progresiva los materiales ala acción del tránsito y los agentes

climáticos. Esto puede causar dañoscomo baches.

El volumen de asfalto es mayor que el delas mezclas convencionales, por lo cual

existe una adherencia muy buena con losagregados. Sin embargo se debe usar fibras

de celulosa, ya que estas absorben elasfalto, evitando el escurrimiento del

mismo, además formando una películaasfáltica de un mayor espesor en

comparación con las mezclas asfálticasconvencionales. Las fibras tienden a

endurecerse rápidamente haciendo que losagregados queden incrustados en el asfaltoaportándole una mayor rigidez a la carpeta

asfáltica.

REDUCCION DELBOMBEO

Las mezclas asfálticas convencionalesalgunas presentan mucho o poco

volumen de vacíos. Las que presentanmuchos vacíos hace que se infiltre el

agua dañando así las capas de laestructura del pavimento. Las que

presentan pocos vacíos tienden a notener un buen drenaje ya que se

presenta empozamiento de agua en susuperficie si el bombeo de la vía no es

el adecuado.

Las mezclas tipo SMA canalizan laescorrentía hacia los laterales de la vía.Estos canales se desarrollan debido a la

granulometría de la mezcla y por elcontacto entre las rocas gruesas, haciendo

que la profundidad de la mezcla seamínima así como el volumen de vacíos,

evitando encharcamientos y salpicadurasante el paso de vehículos.

FRICCIÓN(LLANTA-ASFALTO)

Los agregados pétreos de las mezclasasfálticas convencionales son de

menor tamaño por lo que no existeuna buena fricción con las llantas de

los vehículos.

Debido al grosor de los agregados y a larigidez de su estructura, las mezclas tipo

SMA hace que la vía no presenteencharcamientos, evitando así el fenómeno

del hidroplaneo.Este es uno de losfenómenos que causa accidentes de

tránsito.



NIVELES DE RUIDO

Debido a que no se presenta una granfricción entre los agregados pétreos y

las llantas de los vehículos sepresentan ruidos al paso de los

vehículos.

Debido a la textura de las mezclas tipoSMA, existe una mayor fricción entre losagregados pétreos de la superficie con las

llantas de los vehículos, además por el bajoporcentaje de volumen de vacíos que

poseen estas mezclas , minimizan el ruidoya que existe una buena fricción al paso de

los vehículos.

Tabla 6 Cuadro comparativos entre las propiedades de las mezclas convencionales y las mezclas tipo SMA

Según la tabla anterior se observa que las mezclas asfálticas en caliente tipo SMA presentan un

gran número de ventajas en comparación con las mezclas convencionales, la mezcla SMA

presenta un mejor comportamiento a la deformación plástica, reduce los niveles de ruido que

podrían ser de gran importancia al momento de implementar este tipo de mezclas en autopistas

en la zona urbana.

Además las mezclas tipo SMA pueden implementarse y tener un buen desempeño en cualquier

tipo de ambiente climático. Reducirían el número de accidentes que se puedan presentar ya que

por su estructura rugosa generan una buena fricción entre los agregados y las llantas de los

vehículos, por esta misma razón también no se generan encharcamientos y/o películas de agua

sobre la capa de rodadura de la vía evitando así accidentes de tránsito por hidroplaneo

.


10. Desventajas y ventajas de las mezclas tipo SMA

10.1 DESVENTAJAS DE LAS MEZCLAS TIPO SMA

Las posibles desventajas de las mezclas tipo SMA son pocas en comparación con las mezclas

asfálticas convencionales. A continuación se muestran cuáles son las desventajas que pueden

tener este tipo de mezclas en situaciones críticas:

Aumento de la temperatura y del tiempo de mezcla.

Posible segregación y escurrimiento del ligante cuando la cantidad de fibras no es la

adecuada.

Altas temperaturas de almacenamiento y extendido para que no pierda sus características

y propiedades.

Costo elevado por la presencia de un alto contenido de asfalto y de filler.

10.2 VENTAJAS DE LAS MEZCLAS TIPO SMA

Las ventajas de las mezclas tipo SMA son mayores que las desventajas, además este tipo de

mezclas tienen muchas más ventajas y garantías en comparación con las mezclas asfálticas

convencionales. A continuación se enuncian las ventajas de las mezclas tipo SMA:


Buena estabilidad a altas temperaturas: El esqueleto o estructura de las mezclas tipo

SMA está formado por agregados gruesos de alta calidad, aumenta la fricción interna

(contacto roca-roca) haciendo así a la mezclas resistente al corte y dándole gran

estabilidad en ambientes a altas temperaturas.

Buena flexibilidad a bajas temperaturas: Las mezclas SMA tienen una estructura o

matriz con mayor contenido de ligante mediante el cual soportan mejor que las mezclas

convencionales a bajas temperaturas. Las mezclas convencionales a bajas temperaturas

tienden a enfriarse y por consiguiente a fisurarse.

Durabilidad: El bajo contenido de vacíos con aire hacen que las mezclas tipo SMA sean

impermeables, mejorando la resistencia a la oxidación o envejecimiento, a la humedad y

a la fatiga causada por el paso constante de vehículos. Además debido a que la capa

asfáltica es de mayor espesor esto aumenta su vida útil.

Adherencia entre los agregados y el asfalto: Debido a los altos contenidos de filler y de

fibras. La estructura de las fibras aumenta el espesor de la capa de asfalto, aumentando

así la viscosidad y mejora la adherencia entre el asfalto y los agregados. Por este motivo

no se presenta desprendimiento de agregados lo cual puede causar daños o baches sobre

las capas de rodadura del pavimento.

Reducción del hidroplaneo: Debido a que las mezclas asfálticas tipo SMA no tienen un

gran contenido de vacíos y por su estructura rígida, conducen las aguas superficiales

hacia los laterales de la vía, claro está con la ayuda de un buen porcentaje de bombeo de

la vía, lo cual evita que se formen charcos o películas de agua sobre la capa de rodadura,

estas capas de agua traen como consecuencia que no haya una buena fricción entre los


agregados del asfalto y las llantas de los vehículos, este fenómeno es conocido como

hidroplaneo,el terminar en un accidente de tránsito.

Bajo nivel de ruido: Las mezclas SMA ofrecen una buena absorción del ruido en la capa

de rodadura. Las mezclas convencionales al tener una textura más robusta esto supone un

aumento también en los niveles de ruido. Para las mezclas tipo SMA y las mezclas

discontinuas, a igual textura se produce un nivel inferior de ruido. Además por el tamaño

de los agregados y los bajos volúmenes de vacíos en la mezclas, la gran cantidad de

asfalto hace que esta genere un menor nivel de ruido.

Incremento de la vida útil del pavimento: Debido a sus propiedades y en comparación

con las mezclas asfálticas convencionales, las mezclas tipo SMA tienen una vida útil

entre el 20-30% mayor que el de las mezclas convencionales.

Las mezclas SMA se pueden producir y compactar con los mismos equipos que se usan

para las mezclas asfálticas convencionales independientemente que los materiales

utilizados para esta sean diferentes que el de las mezclas convencionales.


11. Propuesta especificación técnica para el Diseño, producción y puesta en obra de

mezclas asfálticas tipo SMA

11.1 ALCANCE

11.1.1 Esta propuesta de especificación para el diseño, la producción y puesta en obras

de mezclas tipo SMA se basa en las propiedades volumétricas de las mezclas SMA

en términos de vacíos con aire, vacíos en el agregado mineral y el contacto entre

roca-roca.

11.1.2 Especifica la cantidad mínima de ligante asfaltico, los agregados, el filler o

material llenante de origen mineral y aditivos estabilizadores para la mezcla.

11.2 DOCUMENTOS DE REFERENCIA

M 325, STONE MATRIX ASPHALT

R46, DESIGNING STONE MATRIX ASPHALT (SMA)

UNE -13108-5 “Especificaciones de materiales. Parte 5: Mezclas

bituminosas tipo SMA”,

La norma alemana (ZTV Asphalt –StB 01)

11.3 TERMINOLOGÍA

Stone Matrix Asphalt (SMA) es una (HMA) Hot Mix Asphalt que del inglés

traduce mezcla asfáltica en caliente y consta de dos partes un esqueleto de

agregados gruesos y una matriz rica en ligante asfaltico. La mezcla debe tener un


agregado que garantice el contacto roca-roca que es el agregado generalmente

retenido en el tamiz No.4.

En cuanto a los vacíos de aire se refiere al volumen total de pequeños vacíos de

aire entre los agregados de una mezcla de pavimento compactada.

Los vacíos en el agregado mineral (VAM) es el espacio intergranular entre las

partículas del agregado en una mezcla asfáltica compactada que incluye los vacíos

y el contenido efectivo de ligante asfaltico.

Los vacíos del agregado grueso por sus siglas en inglés (VCA) Voids in the Coarse

Aggregate, son el volumen de vacíos entre las partículas de agregado grueso. Este

volumen incluye el filler o material llenante, agregados fino, vacíos de aire, ligante

asfaltico y las fibras estabilizantes.

El mortero SMA es una mezcla de ligante asfaltico, filler que es el material que

pasa el tamiz No.200 y las fibras estabilizantes.

Las fibras o aditivos estabilizantes son fibras de celulosa o materia orgánica.


11.4 REQUERIMIENTOS DE LOS AGREGADOS

Los agregados usados en las mezclas SMA deben cumplir con los requisitos

mencionados a continuación:

Los agregados gruesos deben ser 100% triturados y conformes con los

requerimientos de la siguiente Tabla 7

Los agregados finos deben ser 100% material triturado y deben estar conforme a la

cantidad requerida que se muestra en la siguiente Tabla 8

ENSAYO MÉTODO MÍNIMO MÁXIMO

Porcentaje de pérdida,

Abrasión máquina de Los

Ángeles

T96 - 30%

Porcentaje de

alargamientoD 4791 - 20%

Porcentaje de absorción T85 - 2%

Porcentaje de solvencia (5

ciclos) en sulfato de sodio o

sulfato de magnesio.

T104 15-20%

Porcentaje de caras

fracturadasD 5821 100 -

Tabla 7Agregado grueso cantidad y requerimientos


ENSAYO MÉTODO MÍNIMO MÁXIMO

Porcentaje de solvencia (5

ciclos) en sulfato de sodio o

sulfato de magnesio.

T104 - 15-20%

Porcentaje límite líquido T89 - 25%

Índice de plasticidad T90 NO PLÁSTICO

Tabla 8 Agregados finos cantidad y requerimientos

11.5 FILLER O MATERIAL LLENANTE DE ORIGEN MINERAL

Es material mineral finamente dividido como finos triturados o del tamaño de cenizas

volantes. El material debe estar lo suficientemente seco y libre de impurezas. El filler debe

tener un índice de plasticidad no mayor a 4.

11.6 ADITIVO ESTABILIZANTE

A la mezcla se añadirá un estabilizador cmo fibra de celulosa o fibra mineral. La dosificación

de esta fibra será aproximadamente de 0.3 % o más de la masa total de la mezcla. Las fibras

que pueden ser utilizadas son las siguientes:

Fibras orgánicas, como la celulosa y el poliéster.

Fibras metálicas hechas de fibra de acero.


Fibras orgánicas, naturales como rocas minerales, fibra de carbón, asbesto, rocas finas y

basalto.

Las fibras de celulosa son fibras orgánicas que en su mayoría son hechas con papel reciclado lo

cual las hace más económicas y amigables con el medio ambiente. Debido a sus secciones

huecas, estas fibras actúan absorbiendo cantidades de asfalto, lo cual hace más rígida la mezcla y

evita que hayan perdidas por escurrimiento. A continuación se muestran las ventajas de las fibras

de celulosa:

Incrementan el espesor de la carpeta asfáltica, haciéndola más rígida y resistente.

Incrementa la estabilidad de la mezcla.

La interacción entre las fibras y los agregados le dan más rigidez a la mezcla a diferencia

de las mezclas convencionales.

Reduce el escurrimiento y pérdidas de asfalto durante el proceso de transporte y

colocación.

Mejora la consistencia del asfalto a altas o bajas temperaturas disminuyendo las

deformaciones permanentes.


“Generalmente el porcentaje de fibras que se adiciona a la mezcla esta entre 0.3% a 0.4%

del peso de la mezcla.” (WONSON,1996). Esta tiende a que la mezcla se haga más espesa o

robusta de modo que no se escurra antes de la compactación.

Según especificaciones internacionales, se recomienda para cada tipo de fibra cierto

porcentaje para las mezclas tipo SMA como se muestra en la siguiente Tabla 9

Tabla 9 Recomendaciones para la adición de fibras en mezclas asfálticas tipo SMA en relación al peso total de la mezcla(asfalto – agregado)

Las fibras le dan al asfalto una mayor viscosidad, impidiendo el escurrimiento durante el

almacenamiento, transporte y puesta en obra.

11.7 REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS SMA

La combinación de agregados debe estar conforme a la gradación de las siguientes tablas (Tabla

10 y Tabla 11)


Tabla 10 Granulometría Mezcla SMA

(Fabricio Lago, Universidad de Río de Janeiro, Brasil)

Tabla 11 Rango granulométrico de SMA (% pasante por volumen) AASHTO MP8

PROPIEDAD REQUERIMIENTO

Porcentaje de vacíos

con aire4%


en el agregado

mineral

17%


PROPIEDAD REQUERIMIENTO


en el agregado

grueso

Relación de

resistencia a la

tracción

0.8 mínimo

Porcentaje de

escurrimiento0.3% Máximo

Porcentaje de ligante

asfaltico6% mínimo

Tabla 12 Especificaciones de mezclas SMA para el Superpave Gyratory Compactor


12. Conclusiones y recomendaciones

12.1 Conclusiones

Mediante el análisis realizado a los documentos consultados se encontró que las mezclas

asfálticas tipo SMA, fueron utilizadas en Alemana desde el año 1968, y por su optimo

desempeño, se estandarizaron en el año 1984 lo que dio lugar a su implementación en

varios países en Europa. Este tipo de mezcla ha sido implementada a través de los años

hasta la actualidad con gran éxito en Alemania, Estados Unidos, varios países de Europa

y Asia. Para la producción de este tipo de mezclas es necesaria la utilización de cemento

asfaltico modificado SBS (Estireno-butadieno-Estireno), agregados 100% triturados en su

mayoría gruesos que corresponden al material retenido por el tamiz #4, además de las

fibras estabilizantes para evitar el escurrimiento de asfalto debido a que este tipo de

mezcla requiere un porcentaje mayor de asfalto a las mezclas convencionales.

Según la investigación realizada en esta monografía se encontró que los parámetros

necesarios para la producción de esta mezcla se debe utilizar un porcentaje de asfalto

mayor al de las mezclas convencionales que debe estar entre el 6,5% y el 7,5% del peso

total de la mezcla, los agregados gruesos deben ser entre el 70% y el 80% del peso total

de la mezcla, los agregados finos deben estar entre el 12% y el 17% del peso total de la

mezcla, el filler o material llénate debe estar entre el 8% y el 13% del peso total de la

mezcla. Cabe resaltar la importancia del uso de fibras estabilizantes que pueden ser de


celulosa o poliéster, de origen orgánico o mineral y debe implantarse en la mezcla en una

cantidad de 0,3% y 0.9% (según el material) del peso total de la mezcla.

Las mezclas asfálticas tipo SMA tienden a ser más costosas que las mezclas

convencionales, en cuanto a sus materiales ya que estas deben contener un mayor

volumen de asfalto y además deben ser mezcladas con fibras para evitar el escurrimiento

de la mezcla. La inversión inicial de las mezclas tipo SMA es mayor que el de las

mezclas convencionales, pero estas son más durables. Un pavimento flexible hecho con

mezcla convencional en promedio tiene una duración de ocho (8) años, eso sin tener en

cuenta las reparaciones y el mantenimiento que se le debe realizar periódicamente,

mientras que las mezclas tipo SMA no necesitan de reparaciones ni mantenimiento

constante debido al buen comportamiento de la mezcla que presenta una alta resistencia a

las deformaciones permanentes. Lo que económicamente equilibraría los gastos futuros,

además los pavimentos hechos con mezclas tipo SMA pueden llegar a tener una vida útil

hasta de treinta (30) años por lo que sería beneficioso para las vías de alto tránsito en

Colombia.

Aunque se ha evidenciado que esta mezcla trae grandes beneficios con su

implementación, se debe tener en cuenta y se debe realizar una investigación sobre el

impacto ambiental que genera la implementación de este tipo de mezcla, ya que esta

requiere de un proceso adicional de trituración del material, lo que genera desperdicios y

material sobrante que puede ser perjudicial para el medio ambiente sino se le da un

manejo adecuado, para esto se deben tener planes de contingencia

Las mezclas tipo SMA según la información consultada han demostrado tener una buena

capacidad y una buena resistencia ante la repetición de cargas por el paso constante de


vehículos, también se ha encontrado que las mezclas tipo SMA soportan y tiene un buen

comportamiento ante temperaturas extremas, tanto muy altas como bajas, por lo que sería

positiva su implementación en las vías en Colombia ya que hay regiones con diversidad

de climas y temperaturas.

A partir de esta monografía se elaboró una propuesta de especificación técnica de

carácter académico y de manera tentativa, con el fin de que se realicen más

investigaciones sobre el tema, se realicen ensayos a los materiales y tramos de prueba

para evaluar el comportamiento de estas mezclas y se pueda evidenciar los beneficios que

trae consigo la implementación de estas mezclas en el país.


12.2 Recomendaciones

Se recomienda realizar una mejor investigación a nivel nacional por parte de las

entidades estatales encargadas del diseño de la infraestructura vial, enfocado a la

implementación de las mezclas asfálticas tipo SMA, ya que las ventajas de este tipo de

mezclas son una buena alternativa para la durabilidad y calidad de las vías en Colombia.

En el anexo A se muestra una propuesta de especificación técnica para la producción e

implementación de las mezclas tipo SMA a gran escala en Colombia basada en la

documentación consultada, experiencias en otros países y las normas AASHTO M 325-

08 “Stone Matrix Asphalt (SMA)”, la norma Europea UNE -13108-5 “Especificaciones

de materiales. Parte 5: Mezclas bituminosas tipo SMA”, la norma alemana (ZTV Asphalt

–StB 01), la Norma AASHTO R 46-08 “Designing Stone Matrix Asphalt (SMA)”.


13. Referencias Bibliográficas

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