INTRODUCCIÓN (MEZCLAS ASFÁLTICAS)

• Por Fracciones de agregado pétreo empleado.

• Por la Temperatura de puesta en obra.

• Por la proporción de Vacíos en la mezcla asfáltica.

• Por el Tamaño máximo del agregado pétreo.

• Por la Estructura del agregado pétreo.

• Por la Granulometría.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas.

a) Por Fracciones de agregado pétreo empleado.

- Masilla asfáltica: Polvo mineral más ligante.

- Mortero asfáltico: Agregado fino más masilla.

- Concreto asfáltico: Agregado grueso más mortero.

- Macadam asfáltico: Agregado grueso más ligante asfáltico.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas.

b) Por la Temperatura de puesta en obra.

Mezclas asfálticas en Caliente: Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150 grados centígrados, según la viscosidad del ligante, se calientan también los agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en contacto con ellos. La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en caso contrario, estos materiales no pueden extenderse y menos aún compactarse adecuadamente.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas. c) Por la proporción de Vacíos en la mezcla

asfáltica. Este parámetro suele ser imprescindible para que no se

produzcan deformaciones plásticas como consecuencia del paso de las cargas y de las variaciones térmicas.

- Mezclas Cerradas o Densas: La proporción de vacíos no supera el 6 %.

- Mezclas Semi–cerradas o Semi–densas: La proporción de vacíos está entre el 6 % y el 10 %.

- Mezclas Abiertas: La proporción de vacíos supera el 12 %.

- Mezclas Porosas o Drenantes: La proporción de vacíos es superior al 20 %.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas. d) Por el Tamaño máximo del agregado pétreo.

l-Mezclas Gruesas: Donde el tamaño máximo del agregado pétreo excede los 10 mm.

-Mezclas Finas: También llamadas micro aglomerados, pueden denominarse también morteros asfálticos, pues se trata de mezclas formadas básicamente por un árido fino incluyendo el polvo mineral y un ligante asfáltico. El tamaño máximo del agregado pétreo determina el espesor mínimo con el que ha de extenderse una mezcla que vendría a ser del doble al triple del tamaño máximo.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas. e) Por la Estructura del agregado pétreo.

- Mezclas con Esqueleto mineral: Poseen un esqueleto mineral resistente, su componente de resistencia debida al rozamiento interno de los agregados es notable. Ejemplo, las mezclas abiertas y los que genéricamente se denominan concretos asfálticos, aunque también una parte de la resistencia de estos últimos, se debe a la masilla.

- Mezclas sin Esqueleto mineral: No poseen un esqueleto mineral resistente, la resistencia es debida exclusivamente a la cohesión de la masilla. Ejemplo, los diferentes tipos de masillas asfálticas.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas.

f) Por la Granulometría.

- Mezclas Continuas: Una cantidad muy distribuida de diferentes tamaños de agregado pétreo en el huso granulométrico.

- Mezclas Discontinuas: Una cantidad muy limitada de tamaños de agregado pétreo en el huso granulométrico.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas.

• Por la Granulometría

MEZCLAS DENSAS EN CALIENTE

RICARDO ANDRES REINA

Tipología de las Mezclas Asfálticas

Mezcla Asfáltica en Caliente. • Constituye el tipo más generalizado de

mezcla asfáltica y se define como mezcla asfáltica en caliente la combinación de un ligante hidrocarbonado, agregados incluyendo el polvo mineral y, eventualmente, aditivos, de manera que todas las partículas del agregado queden muy bien recubiertas por una película homogénea de ligante.

MEZCLAS DENSAS EN CALIENTE

Consiste en la elaboración, transporte, colocación y compactación, de una o más capas de mezcla asfáltica, preparada y colocada en caliente, de acuerdo con esta especificación y de conformidad con los alineamientos, cotas, secciones y espesores indicados en los planos o determinados por el Interventor.

MATERIALESAgregados pétreos y llenante mineral

• Los agregados pétreos y el llenante mineral para la elaboración de mezclas densas en caliente (concreto asfáltico) deberán satisfacer los requisitos de calidad impuestos para ellos por el aparte 400.2.1 del Artículo 400.

MATERIALESAgregados pétreos y llenante mineral

• El conjunto de agregado grueso, agregado fino y llenante mineral deberá ajustarse a alguna de las siguientes gradaciones:

MATERIALESMaterial bituminoso

• El material bituminoso para elaborar la mezcla densa en caliente será cemento asfáltico del grado de penetración que corresponda, de acuerdo a las recomendaciones de la Tabla No.400.2 del Artículo 400. Su calidad deberá estar conforme a lo establecido en la Tabla No.400.3 del mismo Artículo.

MATERIALES

Aditivos mejoradores de adherencia• Cuando se requieran, deberán ajustarse a

lo descrito en el aparte 400.2.4 del Artículo 400 y en el Artículo 412 de las presentes especificaciones.

EQUIPO

• Al respecto, se aplica lo indicado en el numeral 400.3 del Artículo 400. En relación con el detalle del equipo necesario para la ejecución de los trabajos, se tendrá en cuenta lo que se indica a continuación.

EQUIPO

• Equipo para la elaboración de los agregados triturados (Rige lo indicado en el numeral 440.3.1 del Artículo 440.)

• Planta mezcladora (Deben cumplir ciertos requisitos todas las plantas de tipo discontinuo, plantas de tambor secador-mezclador)

EQUIPO

• Equipo para el transporte de agregados y mezclas.

• Equipo para la transferencia de la mezcla (Shuttle buggy). Reducir la segregación y transferir la mezcla.

• Equipo para la extensión de la mezcla.

• Equipo de compactación.

• Equipo accesorio

EJECUCION DE LOS TRABAJOS

• Explotación de materiales y elaboración de agregados.

• Diseño de la mezcla y obtención de la fórmula de trabajo.

• Preparación de la superficie existente.

• Fase de experimentación.

• Aprovisionamiento de los agregados.

• Fabricación de la mezcla asfáltica

• Transporte de la mezcla.

EJECUCION DE LOS TRABAJOS

• Transferencia de la mezcla.

• Compactación de la mezcla

• Juntas de trabajo

• Pavimento sobre puentes y viaductos

• Bacheos

• Apertura al tránsito

• Limitaciones en la ejecución

• Manejo ambiental

• Reparaciones

Diseño• Las mezclas en caliente se diseñarán, salvo

justificación en contrario, por el método Marshall, efectuando el ensayo de estabilidad y flujo en acuerdo con la norma de ensayo INV E–748 y utilizando los procedimientos de cálculo establecidos en la norma de ensayo INV E-799. En todos los casos, se evaluarán las propiedades de empaquetamiento de los agregados en la mezcla, mediante el método Bailey.

Criterios de diseño de la mezcla asfáltica en caliente por el método Marshall

• Los criterios para la definición preliminar del porcentaje óptimo de asfalto de la mezcla, son los indicados en la Tabla 450.4

* Para bacheos en capas de 50 a 75 mm de espesor se exigirán los requisitos de vacíos con aire de “intermedia” y para los de capas de más de 75 mm se exigirán los requisitos para “base”. Si se llegase a efectuar un bacheo con mezcla asfáltica en caliente en espesor mayor de 75 mm en una vía cuyo tránsito de proyecto es NT1, se aplicará el criterio de vacíos con aire para las capas de “base” con tránsito NT2 (5%-9%).

Criterios de comprobación del diseño volumétrico de la fórmula de trabajo

• Satisfechos los requisitos establecidos en las Tablas 450.4 y 450.5, se deberá comprobar la adhesividad entre el agregado pétreo y el ligante asfáltico, caracterizando la mezcla con el contenido óptimo de ligante mediante el ensayo descrito en la norma INV E-725, para verificar su sensibilidad al agua.

Fabricación de la mezcla asfáltica• La carga de las tolvas en frío se realizará de forma que éstas

contengan más del cincuenta por ciento (50%) de su capacidad, pero sin rebosar.

• Las aberturas de salida de las tolvas en frío se regularán en forma tal, que la mezcla de todos los agregados se ajuste a la fórmula de obra de la alimentación en frío.

• Los agregados se calentarán antes de su mezcla con el asfalto.

• En las plantas de tipo discontinuo, se deberá comprobar que la unidad clasificadora en caliente proporcione a las tolvas en caliente agregados homogéneos; en caso contrario, se tomarán las medidas necesarias para corregir la heterogeneidad.

• En caso de utilizar adiciones al ligante o a la mezcla, se cuidará su correcta dosificación y su distribución homogénea, así como la conservación de sus características iniciales durante el proceso de fabricación.

Calidad de los agregados pétreos y del llenante mineral

• De cada procedencia de los agregados pétreos y para cualquier volumen previsto, se tomarán cuatro (4) muestras y a cada fracción de ellas se le deberán realizar los ensayos que sean pertinentes de aquellos que se encuentran indicados en la Tabla 400.1 del Artículo 400 de estas especificaciones.

• Así mismo, para cada procedencia del llenante mineral y para cualquier volumen previsto, se tomarán dos (2) muestras y sobre ellas se determinará la densidad aparente, según la norma INV E-225.

Calidad de los agregados pétreos y del llenante mineral

• Ensayos de verificación sobre los agregados para mezclas en caliente

Nota 1:Si el resultado de la prueba de equivalente de arena no satisface la exigencia de la Tabla 400.1 del Artículo 400 de estas especificaciones, pero es igual o superior a 40%, se deberá determinar el valor de azul de metileno y este resultado deberá ser menor o igual a diez (10).

Composición de la mezcla

• Contenido de asfalto

• Granulometría de los agregadosSobre las muestras utilizadas para hallar el contenido de asfalto, se determinará la composición granulométrica de los agregados según la norma de ensayo INV E-782. La curva granulométrica de cada ensayo individual deberá ser sensiblemente paralela a los límites de la franja adoptada, ajustándose a la fórmula de trabajo con las tolerancias que se indican en la Tabla 450.7, pero sin permitir que la curva se salga de la franja.

Composición de la mezcla

Tolerancias granulométricas de los agregados para mezclas densas, demidensas y gruesas en caliente y mezclas de alto módulo

• Granulometría de los agregados

En caso de que los valores obtenidos excedan las tolerancias, pero no salgan de la franja, el Constructor deberá preparar en el laboratorio una mezcla con la gradación defectuosa y el porcentaje medio de asfalto de la mezcla elaborada con este agregado. Ella se someterá a todas las pruebas de valoración descritas en el numeral 450.4.2 de esta especificación. Si los requisitos allí indicados no se cumplen en su totalidad, se rechazará el lote.

Calidad de la mezcla

• Vacíos con aire de probetas compactadas

• Estabilidad

• Flujo

• Relación estabilidad / flujo

• Susceptibilidad a la humedad

• Contenido de agua

• Módulo resiliente

Calidad de la mezcla

Estabilidad

• La estabilidad media de las cuatro (4) probetas (Em) deberá ser, como mínimo, igual al noventa por ciento (90%) de la estabilidad de la mezcla de la fórmula de trabajo (Et).

Calidad del producto terminadoSe considerará como “lote” que se aceptará o rechazará en bloque, la menor área construida que resulte de los siguientes criterios, para una sola capa de mezcla asfáltica en caliente:

• - Quinientos metros lineales (500m) de mezcla en caliente colocada en todo el ancho de la calzada.

• - Tres mil quinientos metros cuadrados (3500 m2) de mezcla en caliente colocada.

• - La obra ejecutada en una jornada de trabajo.

Nota: La capa terminada de mezcla asfáltica en caliente deberá presentar una superficie uniforme y ajustarse a las rasantes y pendientes establecidas.

CONDICIONES PARA EL RECIBO DE LOS TRABAJOS

• Controles

• Condiciones específicas para el recibo y tolerancias

• Calidad del cemento asfáltico

• Calidad de los agregados pétreos y del llenante mineral

• Composición de la mezcla

• Calidad de la mezcla

CONDICIONES PARA EL RECIBO DE LOS TRABAJOS

• Controles

• Condiciones específicas para el recibo y tolerancias

• Calidad del cemento asfáltico

• Calidad de los agregados pétreos y del llenante mineral

• Composición de la mezcla

• Calidad de la mezcla

• Calidad del producto terminado

Evolución de los diseños de mezclas asfálticas en caliente

• The Hubbard-Field (1920´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, fue uno de los primeros métodos en evaluar contenidos devacíos en la mezcla y en el agregado mineral.

• Método Marshall (1930´s). Método de diseño demezclas asfálticas, desarrollado durante la 2da. Guerra Mundial y después fue adaptadopara su uso en carreteras.

• Método Hveem (1930´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, desarrollado casi en el mismo tiempo que el método Marshall. Evalua una estabilidad pseudotriaxial.

Evolución de los diseños de mezclas asfálticas en caliente

• Método de la Western Association of State Highway on Transportation Officials. WASHTO (1984). Este método de diseño de mezclas recomendó cambios en los requerimientos del material y especificaciones de diseño de mezclas para mejorar la resistencia a las roderas. Con FHWA.

• Método de la Western Association of State Highway on Transportation Officials. WASHTO (1984). Este método de diseño de mezclas recomendó cambios en los requerimientos del material y especificaciones de diseño de mezclas para mejorar la resistencia a las roderas. Con FHWA.

Evolución de los diseños de mezclas asfálticas en caliente

• Método SUPERPAVE (1993) El método AAMAS, sirvió como punto de inicio del método SUPERPAVE, que contiene un nuevo diseño volumétrico completo de mezcla, con funcionamiento basado en predicción a través de modelos y métodos de ensayo en laboratorio, grietas por fatiga y grietas por baja temperatura. Los modelos de predicción de funcionamiento fueron completados satisfactoriamente hasta el año 2000.

ÍTEM DE PAGO• Mezcla densa en caliente tipo MDC-1

• Mezcla densa en caliente tipo MDC-2

• Mezcla densa en caliente tipo MDC-3

• Mezcla semidensa en caliente tipo MSC-1

• Mezcla semidensa en caliente tipo MSC-2

• Mezcla gruesa en caliente tipo MGC-0

• Mezcla gruesa en caliente tipo MGC-1

• Mezcla de alto módulo

• Mezcla en caliente para bacheo

Notas

Mezclas en caliente:

• Las temperaturas máxima y mínima de calentamiento previo de los agregados y el ligante. En ningún caso se introducirán en el mezclador agregados pétreos a una temperatura que sea superior a la del ligante en más de diez grados Celsius (10 ºC).

Notas• Las temperaturas máximas y mínimas al

salir del mezclador. La temperatura máxima no deberá exceder (180 °C).

METODO BRUCE MARSHALL PARA DISEÑO DE MEZCLAS

EN CALIENTE

Diseño de Mezclas AsfálticasObjetivo:

• Desarrollo de una mezcla económica de asfalto y agregados que cumpla ciertos requisitos de diseño.

Métodos tradicionales

• Marshall

• Hveem

Nuevo

• Compactador giratorio

Requisitos en común• Asfalto suficiente para pavimento

durables.

• Estabilidad suficiente ante transito vehicular.

• Suficiente contenido de aire.o Límite superior para prevenir daño de los

agentes ambientales.o Límite inferior para dar espacio suficiente a la

clasificación inicial por transito.

• Trabajabilidad suficiente.

Diseño Marshall

Diseño Marshall• Desarrollo por Bruce Marshall del Mississippi

Higway Departament en los años 30.• Se estudio en 1943

– Se evaluó el esfuerzo de compactación• Numero de golpes, diseño martillo, etc.• Se decidió un martillo de 10lb, 50 golpes por

cara.• 4% de vacíos después del transito.• Se estableció el criterio inicial y se actualizó

para presiones de inflado y cargas mayores.

Diseño Marshall

• Selección y pruebas de agregados

• Selección y pruebas del cemento asfáltico– Establecer temperaturas de mezcla y

compactación..

• Desarrollar mezclas de prueba– Calentar y mezclar el cemento asfáltico y

agregados.– Compactar espécimen (Diámetro, 100 mm)

Temperaturas óptimas de mezclado y compactación

Criterios del instituto del asfalto

Requisitos Mínimos de VAM

Análisis en el Diseño Marshall• Alturas

– Parra corregir la mediciones de estabilidad

• Densidad especifica de la muestra compactada.

• Densidad especifica máxima de la mezcla suelta.

• Estabilidad y flujo.– Baño maría 60ºC (30 a 40 minutos)– %0 mm/min velocidad de descarga– Carga Máxima = Estabilidad no corregida– Deformación vertical correspondiente = FLUJO

Flujo y Estabilidad Marshall

Método Marshall• Ventajas

– Atención a la resistencia, durabilidad y vacíos.

– Costo económico.– Fácil de usar en procesos de control de

calidad

• Desventajas– Compactación por impactos– No considera la resistencia al corte– Carga perpendicular al eje de compactación

Imágenes Ensayo Marshall

Imágenes Ensayo Marshall

Imágenes Ensayo Marshall

Informe Grafico

Informe Grafico

Informe Grafico

Selección del Porcentaje de Asfalto y Definición de la Formula de Trabajo

• Método 1: Determinar el contenido de ligante correspondiente al promedio de la especificación para vacíos. Chequeo con dicho porcentaje las propiedades. Si todas cumplen OK.

• Método 2: Determinar el % de ligante para máxima estabilidad. Maxima densidad, promedio de la especificación para vacios. Obtener el promedio. Chequeo con dicho porcentaje promedio de las otras propiedades. Si todas cumplen OK.