DISEÑO_MEZCLA

TECNOLOGIA DEL ASFALTO

Pgina 1

DISEO DE MEZCLAS ASFLTICA

Previamente al desarrollo del presente capitulo debemos realizar un repaso de los elementos que conforman una mezcla asfltica a fin de disear mezclas en forma econmica y funcional.


Pgina 2

1. MEZCLAS ASFLTICAS EN FRO:

El ligante suele ser una emulsin asfltica, y la puesta en obra se realiza a temperatura ambiente.

2. MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE:

Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150 C segn la viscosidad del ligante. La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en caso contrario, estos materiales no pueden extenderse y menos an compactarse adecuadamente.


Pgina 3

3. PRINCIPALES REFINERAS QUE ABASTECEN CEMENTOS ASFALTICOS EN EL PER 3.1. REPSOL PRODUCE ASFALTOS DE PAVIMENTACIN

EN:

REFINERA LA PAMPILLA: Ubicado en el Distrito de Ventanilla, Provincia del Callao, Departamento de Lima. Cementos asflticos graduados por Penetracin: PEN 60/70, PEN 85/100 y PEN 120/150.


Pgina 4

3.2. PETROPER PRODUCE ASFALTOS DE PAVIMENTACIN EN:

REFINERA TALARA: Ubicado en el Distrito de Parias, Provincia del Talara, Departamento de Piura. Cementos asflticos graduados por Penetracin: PEN 40/50, PEN 60/70 y PEN 85/100.


Pgina 5

REFINERA CONCHN: Ubicado en el Distrito de Lurn, Provincia del Lima, Departamento de Lima. Cementos asflticos graduados por Penetracin: PEN 40/50, PEN 60/70, PEN 85/100 y PEN 120/150.


Pgina 6

DISEO DE MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE

Una mezcla asfltica en caliente consiste en una combinacin de agregados mezclados con el cemento asfaltico en una proporcin exacta. Para obtener suficiente fluidez del cemento asfaltico as como para lograr adecuada trabajabilidad y mezclado, tanto el agregado como el asfalto deben ser calentados antes del mezclado; de ah el trmino mezcla en caliente.


Pgina 7

1. PASOS EN EL DISEO DE UNA MEZCLA ASFLTICA

Disear una mezcla asfltica comprende tres pasos:

1.1. Seleccionar el ligante y los agregados (seleccin de los materiales).

1.2. Hacer el anlisis volumtrico y, finalmente,

1.3. Medir el desempeo.


Pgina 8

1.1. SELECCIN DEL LIGANTE Y LOS AGREGADOS (SELECCIN DE LOS MATERIALES).

Es importante reunir muestras de cemento asfaltico y del agregado que van a ser usados en la carpeta asfltica de la pavimentacin: ya que los datos extrados de los diferentes mtodos de diseo de mezclas determinan la frmula para la mezcla optima; por lo tanto los datos sern exactos solamente si los materiales ensayados en el laboratorio tienen caractersticas idnticas a los


Pgina 9

materiales usados en la preparacin de la mezcla asfltica usada en la pavimentacin. La variacin ocurrida entre los materiales ensayados en el laboratorio y los materiales usados en la realidad, conllevan a una amplia variedad de problemas graves, que van desde una mala trabajabilidad de la mezcla hasta una falla prematura del pavimento.


Pgina 10

1.2. SELECCIN DEL TIPO DE CEMENTO ASFALTICO (LIGANTE)

Los de ms baja penetracin (duros: PEN 40/50, PEN 60/70) se emplean principalmente en zonas calurosas. Los de alta penetracin (ms blandos: PEN 85/100 y PEN 120/150) en zonas fras o de baja temperatura.


Pgina 11

Para el particular, el criterio recomendado para la seleccin del ligante debe primar el parmetro de susceptibilidad trmica antes que la penetracin.

Definimos la susceptibilidad trmica o curva reolgica de los asfaltos, como el grado de variacin de la viscosidad en funcin de la temperatura o el parmetro que describe el estado de consistencia del asfalto para una condicin especfica de temperatura.


Pgina 12

Clido Clido Moderado Frio

Aeropistas:

Pistas de Aterrizaje 60/70 85/100 85/100 120/150

Pistas de Taxeo 60/70 60/70 85/100 85/100

Plataformas de estacin 60/70 60/70 60/70 85/100

Carreteras:

Trfico pesado y muy pesado 60/70 60/70 85/100 85/100

Trfico medio a ligero 85/100 85/100 85/100 120/150

Calles:

Trfico pesado y muy pesado 60/70 60/70 85/100* 85/100

Trfico medio a ligero 85/100 85/100 85/100 85/100

Accesos:

Industriales 60/70 60/70 85/100 85/100

Estaciones de servicio 60/70 60/70 85/100 85/100

Residenciales 85/100 85/100 85/100 85/100

Estacionamientos:

Playas industriales 60/70 60/70 85/100 85/100

Playas comerciales 60/70 60/70 85/100 85/100

Canchas Deportivas:

Canchas de Tenis 85/100 85/100 85/100 85/100

Parques Deportivos 85/100 85/100 85/100 85/100

Sardineles 60/70 60/70 60/70 60/70

* En el caso de "Sheet Asphalt" (capa asfltica delgada), generalmente se utiliza

el grado PEN 60/70.

CLIMA

SELECCIN DEL GRADO DE CEMENTO ASFALTICO

APLICACIN EN


Pgina 13

Recomendacin en infraestructura vial:

Usos del Cemento Asfaltico en las diferentes regiones del Per.


Pgina 14

1.3. SELECCIN DEL TIPO DE AGREGADO.

Debern conocerse las caractersticas del agregado, es decir aplicar todo lo sealado en el captulo AGREGADOS EN VAS. Sin embargo, no cualquier tipo de agregado puede emplearse de la manera adecuada para formar mezclas asflticas; de ah la necesidad de conocer sus caractersticas fsicas para saber si es apto o no.


Pgina 15

2. MTODOS DE DISEO DE MEZCLA ASFLTICA

Existen dos mtodos de diseo comnmente utilizados para determinar las proporciones apropiadas de asfalto y agregados en una mezcla. Ellos son el mtodo Marshall y el Mtodo Hveem.

2.1. Mtodo Marshall. 2.2. Hveen.


Pgina 16

Designacin ASTM de la mezcla* Marshall Hveem

37.5 mm (1 in.) No conveniente No conveniente

25.0 mm (1 in.) O O

19.0 mm ( in.) Conveniente Conveniente



4.75 mm (N 4) Conveniente Conveniente

2.36 mm (N 8) No conveniente No conveniente

1.18 mm (N 16) Conveniente Conveniente

O = Conveniente si el tamao mximo del agregado no supera los 25mm. (1")

* ASTM D 3515, Tabla 3

CONVENIENCIA DE LOS MTODOS DE DISEO DE LABORATORIO


Pgina 17

2.1. METODO DE MARSHALL

Este mtodo fue desarrollado por Bruce Marshall (Ingeniero del Departamento de Carreteras de Mississippi E.E.U.U.) y mejorado por Cuerpo de Ingenieros de las fuerzas armadas de los E.E.U.U. de Norte Amrica, es uno de los mtodos de diseo ms usados en la actualidad.

Esta normalizado como la norma ASTM 1559.

El propsito del mtodo de Marshall es determinar el contenido ptimo de asfalto para


Pgina 18

una combinacin especfica de agregados, para tener una resistencia, flexibilidad y durabilidad adecuada, sin sufrir deformaciones basados principalmente en cinco (05) grficos que se obtendrn de la prueba que se realiza.

El mtodo provee informacin sobre propiedades de la mezcla asfltica en caliente, establece densidades y contenidos ptimos de vaco que deben ser cumplidos durante la construccin del pavimento; razn por la cual este mtodo puede ser usado para el diseo en laboratorio, como


Pgina 19

para el control de campo de mezclas asflticas en caliente.

Asimismo, aplicamos este mtodo para agregados con tamaos mximos de 25.0 mm (1) o menos.

2.1.1. PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO DE MARHALL

En el mtodo de Marshall se elaboran tres tipos de pruebas para conocer tanto sus caractersticas volumtricas como mecnicas. Estos son:


Pgina 20

a. Prueba para la determinacin de la

gravedad especfica (peso especfico bruto). b. Prueba de estabilidad y flujo. c. Anlisis de densidad y vacos.


Pgina 21

PASO N 01:

Esto consiste en ensayar una serie de probetas normalizados (2.5 de espesor y 4 de dimetro), cada una preparada con la misma granulometra y con diferentes contenidos de asfalto.

D= 102 mm4

E= 6

3.5

mm2.5

BRIQUETA (PASTILLA)


Pgina 22

Cmo obtengo la probeta en el laboratorio? Cmo obtengo la probeta en campo?


Pgina 23

a. El asfalto y el agregado se calientan y mezclan completamente hasta que todas las partculas estn revestidas. Esto simula los procesos de calentamiento y mezclado que ocurre en planta. Las temperaturas seleccionadas para el mezclado deben ser las que permitan una viscosidad de mezclado y una viscosidad de compactacin.


Pgina 24

b. Las mezclas asflticas caliente se colocan en los moldes pre-calentados Marshall, esto como preparacin para la compactacin, el cual tambin es calentado para que no enfri la superficie de la mezcla al golpearla.

Moldes Marshall

Previamente a la colocacin de la mescla, colocar papel

de filtro absorbente cortado a la medida en el fondo del

molde.

NORMA: i) ASTM D-1559, ii) D-6927, iii) INVIAS E-748 ESPECIFICACIONES TECNICAS: - Construido en acero cincado. - Dimetro interior: 101,6 mm. - Altura: 76,2 mm. -Compuesto por placa base circular, molde y collarn. -Peso aproximado 3,5 kg.


Pgina 25

c. Las briquetas son compactadas mediante golpes de martillos Marshall de compactacin. El nmero de golpes del martillo (30, 50 o 70) depende de la cantidad de trnsito para la cual la mezcla asfltica est siendo diseada. Ambas caras de cada briqueta

MARTILLO MARSHALL.- Martillo de 10lb (4.54 kg), fabricado en acero zincado.


Pgina 26

reciben el mismo nmero de golpes. As una probeta Marshall de 35 golpes recibe, realmente, un total de 70 golpes. Una probeta de 50 golpes recibe 100. Despus de completar la compactacin las probetas son enfriadas y extradas de los moldes.

PRENSA MECNICA PARA LA ROTURA


Pgina 27

d. Despus de la compactacin se deja enfriar la probeta a temperatura ambiente, para su posterior extraccin del molde por medio de un gato extractor.


Pgina 28


Pgina 29


Pgina 30

PASO N 02: Ensayo de estabilidad mide la resistencia a la deformacin de la mezcla. El ensayo de fluencia mide la deformacin, bajo carga, que ocurre en la mezcla. i. Las probetas (pastillas)

preparadas se rompen en la prensa Marshall,


Pgina 31

determinando su estabilidad (resistencia) y deformacin.

Las mezclas que obtienen valores bajos de fluencia y valores altos de estabilidad son consideradas demasiado frgiles y rgidas para un pavimento en servicio. Aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado plsticas, y tienen tendencia a deformarse fcilmente bajo las cargas de trnsito.


Pgina 32

GRAFICOS Peso volumtrico. Vs CA Estabilidad. Vs CA Flujo. Vs CA Porcentaje de vacos en la mezcla. Vs CA Porcentaje de vacos en agregado mineral. Vs CA

DISEÑO_MEZCLA

Documents

Transcript of DISEÑO_MEZCLA