AArtículo RALL

Propuesta para el Diseño y Control en Campo de las Mezclas Asfálticas Normales de Granulometría Densa o Semidensa

Ing. Rafael A. Limón Limón PACCSA

rafael.limon@paccsa.com.mx

I. ANTECEDENTES

En los años 1938 y 1940 llegaron las primeras plantas de asfalto a la República Mexicana siendo estas dos plantas de producción continua; y traídas de Estados Unidos, llegaron a nuestro país las dos primeras plantas de producción intermitente (bachas) una de ellas para el Distrito Federal, usadas en los primeros años de la década de los cuarenta. En esa época se trabajaba con normas extranjeras en virtud de que la Secretaría de Comunicaciones y Obras Públicas editó sus primeras normas (especificaciones) hasta el año de 1957, que eran una traducción de ASTM de 1953. En ese tiempo se fijaron como normas de diseño para las mezclas asfálticas, los métodos Hveen y Marshall y se empezó a contar con equipo de diseño (Marshall únicamente) en el año 1960, en los laboratorios instalados en las Jefaturas Regionales de la Dirección General de Proyectos y Laboratorios. En esa época estudiaba el que esto escribe, tocándome participar en la instalación del equipo Marshall y algunos equipos para pruebas de asfalto en el laboratorio de la Ciudad de Guadalajara, de la S.C.O.P. Aun cuando se especificaba cualquiera de los métodos Hveen y Marshall, lo que llegó fueron equipos Marshall y prácticamente todos los diseños se efectuaron con este equipo por ser el método más sencillo y que además era con el que se contaba, dado que los equipos Hveen únicamente se tuvieron en empresas privadas 2 ó 3 y uno por la S.C.O.P. en la ciudad de México.

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En esos tiempos el diseño marshall contemplaba las siguientes características: VAM, vacíos en la mezcla, contenido de asfalto, valores de estabilidad y flujo dando limites de los mismos; en cuanto al material pétreo daba tolerancias en los valores de granulometria y fijaba como clasificación SUCS que la granulometria de la mezcla fuese un GW y se fijaban valores de plasticidad, así como desgaste y afinidad entre el pétreo y el asfalto. En el transcurso de los últimos 40 años únicamente se le adicionó la prueba del valor de equivalente de arena y algunos ajustes a otras pruebas. Para todo este tipo de diseño y producción se utilizaba el cemento asfáltico número 6 que se producía en las refinerías de Salamanca y ciudad Madero; de estas dos, el último era de mejor calidad y el que más sé utilizaba para las obras era el de Salamanca por la distancias de acarreo, a pesar de ser de menor calidad y de características muy variables. En las décadas del 50 al 70 se utilizaban primordialmente, materiales cribados generalmente de los ríos y en algunos casos conglomerados y llegaba a triturarse parcialmente sobre todo cuando se trataba de trabajos nuevos o de reconstrucciones importantes. Utilizándose trituración total en muy pocos casos, principalmente en el Centro de la República. En general los materiales de río y conglomerados que se utilizaron mucho en este período, carecían de buena adherencia empezando a emplearse aditivos anti-desprendimiento, pero casi no se utilizó la cal hidratada que también pudo haber sido efectiva. A finales de los ochenta casi no se utilizaba el aditivo, quizá en un 10 ó 15%. DE TODO ESTO SE CONSIDERA QUE NO SE TUVIERAN MEZCLAS DE CALIDAD ADECUADA POR LAS SIGUIENTES CAUSAS: 1. Aun cuando se empezó a depender de la trituración, los equipos utilizados eran muy

rudimentarios y dependían de un sistema de cribado y uno o dos equipos de trituración normalmente primarios de rodillos y secundarios de cono, habiéndose incorporado a finales de los sesenta, los primarios de quijados.

2. Lo anterior generaba que la granulometria de los triturados fuese muy deficiente y normalmente

para librar este problema, se recurría a arenas naturales de minas o de depósitos lacustres con

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materiales redondeados y sin adherencia, pero también se empleaban bancos de “limos” que en la mayor de las veces eran arenas limo-arcillosas que tenían un equivalente de arena pobre y en algunos casos eran plásticos.

3. Al introducirse en 1980 las plantas de tambor mezclador de producción continua el problema

continuó, dado que se trabajaba con el mismo equipo de trituración, sin separar materiales adecuadamente y empleándose en muchas ocasiones plantas de asfalto de una o dos tolvas, por lo que la situación se agravó debido a que la granulometria resultante era aún más deficiente.

4. Por otra parte en la construcción de pavimentos de nuevas carreteras y autopistas se tenía un

gran desfasamiento entre la terminación de la base hidráulica y la carpeta, llegando a tener 20 ó 30 km de base hidráulica terminada que se impregnaba y se transitaba, cuando apenas se estaba instalando la planta de asfalto, a pesar de que la norma especificaba que no se podía tener una distancia mayor de 2.0 km entre la base impregnada y la colocación de la carpeta la que propiciaba la formación de baches en la base. Además por la deficiente trituración se tenían materiales que normalmente les faltaba finos entre la malla No. 10 y No. 200, lo que propiciaba que se le adicionara alguna toba en ocasiones arcillosas (tepetate) lo que propiciaba que un triturado de una roca excelente (basaltos, reolitas, andesitas o calizas) se transformara en un material de base hidráulica pobre.

5. La zona granulometrica de la especificación era para que dentro de ella estuviese el diseño y

una vez que este fuera dado, respetar las tolerancias de granulometria, que iba de 1% en las mallas finas a ± 5% en las mallas gruesas, sin embargo, esto nunca se respetó sino que se seguía aceptando todo el material que pasaba por la zona granulometrica y en ocasiones se permitía el que ésta se saliera en dos o tres de los tamaños especificados.

6. Lo anterior propiciaba variaciones en la malla No. 200 de 4 a 10%, en la malla No. 40 de 13 a

25% y en la malla No. 4 de 48 a 70%, sin embargo a toda la carpeta se le juzgaba igual con el mismo óptimo de asfalto, lo que redundaba en que las cartas de control de estabilidad, flujo, vacíos, contenido de asfalto y VAM fuesen verdaderos electrocardiogramas, y que los encargados u operadores de las plantas fuesen un “Mr. Marshall” en potencia dado que agregaban asfalto o lo quitaban según el color de la mezcla o la apreciación personal de cada uno.

7. Los proyectos que se elaboraban en la Dirección de Proyectos de la Dirección General de

Carreteras Federales, consideraban 5 cm de carpeta para caminos principales y 7 cm para autopistas sin importar qué existía en las capas de abajo o el tipo de tránsito que iba a circular por esa vía. Esto ocasionó que las carpetas de ese espesor trabajaran a la tensión de una manera muy pobre o de plano no trabajaran y todos estos esfuerzos se los pasaran a la capa de base y que por sus características arcillosas tuviesen módulos elásticos muy pobres y no pudiese responder a este tipo de esfuerzos, máxime que los vehículos pesados en nuestro país no se tenía control y que circulan con un 40 a 60% mas de la carga permitida y con presiones de inflado de más de 200 libras/pulgada2 (14kgs/cm2).

8. El criterio general en los diseños Marshall, era que con los materiales que se tuviese se viera la manera que el diseño cumpliera los requisitos del proyecto y que después la mezcla producida diese cuando menos el mínimo de estabilidad, aun cuando tuviese variaciones importantes y fuera de límite en otros parámetros de control. Por otra parte, como el precio del asfalto por años se mantuvo en veinticuatro centavos el kilogramo esto hasta los años setenta, no importaba mucho el costo del asfalto y además existían problemas en el transporte como era

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venta, robo, substitución de producto así como contaminación por transporte de diferentes tipos de producto en el mismo autotanque sin limpieza adecuada.

9. Como el organismo que suministra el asfalto en nuestro país “Pemex”

es una empresa que en esa época tenía grandes variaciones en la calidad y hacía oídos sordos a los reclamos de contratistas y de las Dependencias finales de consumo como SOP, SAHOP, SCT, CAPUFE, ASA, Juntas Locales de Caminos, así como Direcciones de Obras Públicas Estatales y Municipales. Se aprovechó esta circunstancia para escudar todas las fallas anteriormente mencionadas a la mala calidad del asfalto de Pemex.

10. En los diseños de mezclas asfálticas se tenía un solo tipo de material para la construcción de carpetas asfálticas, siendo este con un tamaño máximo de 1.91 cm (¾”) de tamaño máximo con una tolerancia de 5% siempre y cuando se tuviese un 100% pasando la malla de 2.54 cm (1”), sin importar que el espesor de la capa a colocar fuese de 3 o 12 centímetros, y aún mayores.

11. Los resultados que se obtenían en la misma planta y con la misma producción en lo que se

refiere a valores de estabilidad, oscilaban hasta en 2 veces del valor máximo al mínimo y los valores de flujo tenían variaciones de más de un milímetro. Si dividimos el valor de estabilidad (esfuerzo) entre el valor de flujo (deformación) nos daría un módulo que denominaremos Marshall y que presentaba resultados de los valores más altos a los valores más bajos en más de tres veces.

12. Por otra parte se utilizaba el método Marshall para todo tipo de mezclas asfálticas. Cuando

empezaron a utilizarse las carpetas de graduación abierta o intermitentes (Open y Gap Graded), se utilizó el mismo diseño Marshall lo que se tradujo en pavimentos que tuvieran menos de un mes de duración ej. México-Toluca y Laterales del Periférico en el Estado de México (de Arboledas a las Torres), también cuando se le incorporaba hule de neumáticos o algún polímero se diseñaba con asfalto sin este producto y luego sé elaboraba la mezcla con el aditivo, con los consiguientes problemas.

II. SITUACION ACTUAL.

1. Actualmente, sé ha diversificado las opciones de mezclas asfálticas. Se cuenta con mezclas de granulometria densa, abierta o intermedia, así como morteros o micro-concretos asfálticos en frío o caliente, se tienen diferentes tipos de tamaño máximo que van de 9.5 mm (3/8”) hasta 37.5 mm (1 ½”) de tamaño máximo, que dependerá su uso del espesor de la carpeta que se quiera construir.

2. Se cuenta con métodos de diseño como son Marshall y Hveen para mezclas densas, Cantabro

para mezclas abiertas y semi abiertas, y para mezclas de arena asfáltica, el método Hubbard Field.

3. Sin embargo para el control y aseguramiento de calidad, los Organismos como SCT

(Organismo Rector del Sector), CAPUFE, así como ASA e Infraestructura Carretera de los Estados tienen que depender de la supervisión contratada, dado que en la mayoría de los casos no cuentan con personal para realizar la verificación. El sistema actual de contratación de la

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supervisión y control de calidad, básicamente se basa en otorgarla a la postura más baja, dado que los requisitos técnicos no sirven más que como información a cumplir, que en la mayoría de las propuestas no se toman en cuenta, teniéndose los siguientes riesgos.

3.1 En la mayoría de los casos, en las propuestas de los ponentes a los que se le otorga la

supervisión lo que corresponde al control de calidad, es una propuesta que no es solvente, ni técnica, ni económicamente.

3.2 Por ahorrarse unos pesos en el concepto de supervisión y control de calidad (menos del

1% del valor total de la obra), se pone en riesgo la calidad y aseguramiento de la misma. 3.3 No se pide a los ponentes que demuestren que son aptos para efectuar el trabajo, ya que

en la mayoría de los casos no tienen la capacidad técnica de efectuar la labor de supervisión y no se valora esto para tomar una decisión.

3.4 Los supervisores de control de la calidad no hacen el trabajo, sino que únicamente hacen

los reportes y en muchas ocasiones no cuentan con el equipo respectivo y sin embargo aceptan su propuesta en la parte técnica.

3.5 Se ha llegado a encontrar asfaltos muestreados sin analizar; pastillas Marshall que no se

ensayaron, equipos que no funcionan o hechizos, así como incompletos y sin embargo, los informes van completos y con todos los valores de los resultados de control. He visto y he tenido información de reportes de control de calidad de asfalto modificado supuestamente “firmados” por el que esto escribe y sin embargo no se tiene en los archivos de nuestro laboratorio que esa muestra la hubiésemos analizado.

4. Actualmente existen Organismos rectores como son los que otorgan las Certificaciones “E.M.A.

y de Calibración CENEAM” que hacen de acuerdo a sus requisitos, que casi nadie se acredite y por esto los Organismos Oficiales aceptan los laboratorios no acreditados.

5. El objeto de tener una Supervisión parece que es con el objeto de cumplir un requisito

principalmente para las contralorías, dado que las fianzas de vicios ocultos tanto de la Contratista o de la Supervisora tienen validez de un año, siendo que los pavimentos no deben durar solamente este tiempo (una garantía de un año solo sería adecuada para un producto perecedero y no para una carpeta) y sin embargo, se han dado casos de pavimentos que antes de un mes empiezan a presentar problemas.

6. El promedio de vida de las mezclas asfálticas en nuestro país es inferior al 60% de lo que duran

los pavimentos en los países de Europa y Estados Unidos, sobre todo en las mezclas densas (de las otras no se tienen datos, dado que son de reciente creación), sin embargo seguimos usando el mismo método de diseño (Marshall) argumentando que los equipos para otro tipo de diseño (Superpave) son caros. “Cuánto puede ser caro un diseño Superpave para una planta de asfalto de instalación fija en una ciudad, que tiene una producción de más de 200,000 toneladas anuales o cuánto se incrementa el costo de una mezcla con un diseño racional para una planta en una carretera donde se producirán 20,000 metros cúbicos o más de mezcla de asfalto o 8,000 a 10,000 metros cúbicos para un aeropuerto”.

7. Los agregados de trituración siguen siendo los mismos con un máximo de dos conjuntos de

trituración (primario quijadas y secundario de cono - cabeza corta o estándar), aun cuando se han mejorado, dado que actualmente se ha normado que la planta de asfalto se le exige un mínimo de tres tolvas en frío, pero será necesario que las usen con tres materiales de diferentes tamaños y no para poner otros materiales no adecuados (limos o arena de minas).

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8. En los diseños de mezcla asfáltica de pavimento no se han contemplado que el 94 a 95% en peso de la mezcla asfáltica y el 85% en volumen es el material pétreo y que en buena parte de éste, depende que se tenga una mezcla adecuada tomando en cuenta que para una mezcla de tránsito pesado se requiere un buen esqueleto mineral formado por gravas de buena calidad, con un buen coeficiente de forma y resistente al desgaste, al intemperismo y que la arena y los finos, no son más que rellenos del esqueleto mineral.

9. Los métodos de diseño Marhsall y Hveen contemplan una buena calidad de una mezcla

asfáltica en el momento que se pone en servicio esa carpeta, pero nunca se ha contemplado lo que va a pasar al transcurso del tiempo hasta que esta llegue a su vida útil. No es lo mismo diseñar una mezcla para 1, 10 ó 100 millones de ejes equivalentes, así como tampoco diseñar para un clima frío a templado o caliente, con tránsito lento o velocidades altas, para una duración de 5, 10, 15 o más años, debido que dichos métodos no contemplan estas variantes.

III. CAUSAS.

Lo anterior ha sido causado por lo siguiente: 1. Falta de un organismo rector en el cual, la calidad de la obra sea una actividad independiente

a la ejecución de la obra. Fue cuando a partir de que el control de calidad empezó a depender de la Dirección de Obra, lo que sujetó a ésta, a intereses de programas de avances, costos, etcétera, y además se recurrió a que el avance en calidad no era primordial, así como que para tener una buena calidad no basta en ocasiones con cumplir las normas.

2. El sistema de contratación de obra publica. En la inmersa mayoría de los casos no se otorga el

contrato a la propuesta más solvente, sino a la más económica. Esto ha ocasionado que por equis circunstancia esta propuesta en condiciones normales no es económica y si se ejecuta de acuerdo a especificaciones, no es rentable y contando con que la supervisión en muchos casos tiene deficiencias, algunos contratistas tratarán por todos los medios de hacer la obra con todas las economías posibles en detrimento de la calidad.

3. Lo anterior ha propiciado que se generalice lo que se ha denominado “La Cultura de

Construcción de Porquería”. Esto se debe a que los ingenieros nuevos que ingresan a la construcción, se les enseña a ejecutar la obra en estas condiciones, pero como en las universidades no aprenden más que los lineamientos de construcción, en el campo aprenden a construir con mala o nula calidad y después la harán igual, pensando en términos generales a ejecutar las obras baratas y como sea.

4. Los precios de los conceptos de obra cuando no son remunerativos hacen que no se tenga cuidado en las modificaciones y selección de agregados con más o mejor equipo, falla en los

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diseños de mezclas asfálticas, cementos asfálticos, cuidado en el control volumétrico y de calidad en la explotación de bancos en general.

5. La falta de personal y sobre todo calificado y en muchos casos muy mal remunerado, tanto de

la supervisión como del organismo contratante y de la constructora, ya sea en la interpretación de las especificaciones de construcción como en el control de calidad. Esto, en muchas ocasiones, ha propiciado que los informes de obra, los de avance y control de calidad sea un requisito que cumplir y al final no sirve más que para llenar un archivero y nadie los lee ni mucho menos la sabe interpretar.

IV. DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA.

1. Debido a que el diseño de mezcla asfáltica, aún tratándose de un país que tiene carencias pero que de ninguna manera estas deben ser causa de que se olvide la calidad, ni mucho menos que se siga llevando por métodos que han demostrado ser obsoletos y que han llevado a una durabilidad de la mezcla muy pobre, se propone realizar el diseño por métodos más modernos que nos garanticen un buen comportamiento.

2. Para la propuesta de diseño, debemos considerar que se deberá contar con un agregado pétreo

de calidad adecuada y una granulometria que permita que la mezcla se mantenga estable dependiendo del tipo de transito, clima y la vida útil que se pretende de la mezcla en el pavimento.

2.1 Para lograr una calidad adecuada de los materiales pétreos se considera que lo más

importante es lo siguiente:

a) Angularidad del agregado grueso, que corresponde al porcentaje de partícula triturada en una o dos caras que dependerá del tipo de transito, la vida útil y la profundidad de la capa pudiendo, tener de 60% de dos caras y hasta 100% triturado con dos caras nuevas en donde en el periodo de diseño se tendrán más de 30 millones de ejes equivalentes.

b) Angularidad del agregado fino que se mide por los vacíos que se tienen en la arena y

será de 40 para poco transito y de 45 para alto tránsito; “a mayor angularidad, mayor porcentaje a vacíos”.

c) El porcentaje de partículas alargadas o lajeadas es importante, sobre todo en alto

transito, dado que se pueden romper estar partículas y modificar el valor del VAM por lo que se recomienda que el valor máximo de la que sea mayor no rebase el 15% (esto ayudaría a mejorar los conjuntos de trituración).

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d) Porcentaje de arcilla en el agregado fino, que se determina por la prueba del equivalente de arena, cuyo valor mínimo será de 50 a 60%, dependiendo del tipo de mezcla asfáltica a elaborar.

e) Dureza del material pétreo, determinado por medio de la prueba de desgaste a la

máquina de los Ángeles, con valores de 30% para carpetas, 40% para bases asfálticas y 25% para carpetas delgadas, abiertas y tratamientos superficiales.

f) La prueba de durabilidad o sanidad por medio del intemperismo acelerado con valores

de perdida máximas de 12%.

g) Por último, el contenido de materiales deletéreos o contaminantes como madera, mica, carbón con valores de 0% para capas de rodamiento y 1% para bases asfálticas.

2.2 La graduación o granulometria del agregado pétreo en el cual se busca que se tenga la

graduación adecuada de acuerdo al tipo de pavimento a utilizar ya sea de graduación abierta o cerrada, así como intermitente con el objeto de que el material tenga un buen esqueleto mineral. De acuerdo a la estructura que busca el SHRP tiene unos puntos de control que corresponde a las mallas No. 200 (0.075), No. 8 (2.36 mm) y el del tamaño nominal. Para efectos de control de la curva, se tiene manejo promedio de tamices con una malla elevada al 0.45. Es importante incorporar la prueba de azul de metileno, maxime en aquellas muestras que tienen un alto contenido de arcillas. Para efectos de tener un buen esqueleto mineral se requiere que la parte de grava sea la más importante por lo que se requiere que su clasificación SUCS empiece por la letra G (grava) “Gravel” y que la arena ocupe los huecos dejados por la grava.

También es importante tomar en cuenta lo que corresponde a tratar de evitar que la curva granulométrica pase por lo que se ha dado en llamar la zona restringida, debido a que forman una joroba (curva de la felicidad) en los agregados producto de cribados o triturados parciales, principalmente de ríos. Las curvas que pasan por la zona restringida, indica la presencia de un alto contenido de arena que desemboca en mezclas débiles con una difícil compactación y resistencia baja a la deformación (formación de roderas y corrimientos) durante la vida de servicio, siendo inestables y con tendencias a perder fácilmente los vacíos; este tipo de mezclas difícilmente pueden cumplir con la norma de que al fin de la vida útil conserven algún porcentaje de vacíos, las granulometrías también son variables de 9.5 a 37.5 mm (3/8” a 1 ½”) y su elección deberá depender del espesor de la capa a colocar.

1’ 1’ 5’ 1’ 5’ Prueba de azul de metileno

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2.3 Para determinar si la granulometría de la mezcla es de forma adecuada, se determina el agregado mineral, el valor del VAM (vacíos de aire en el material pétreo) cuyo porcentaje dependerá del tamaño nominal máximo del agregado y que luego parte de estos vacíos puedan ser ocupados por el asfalto en un porcentaje que dependerá del numero de ejes equivalente ESAL’s, durante la vida de diseño.

2.4 Otra condicionante de control es lo que se ha denominado como el porcentaje de

filler/asfalto que es una relación entre el por ciento en peso que pasa la malla No. 200 y el por ciento de asfalto efectivo en la mezcla, cuyo valor debe oscilar entre 0.6 y 1.2 para cualquier tipo de mezcla asfáltica.

2.5 Por ultimo, algo que puede ser muy importante, es la afinidad del material pétreo con el

asfalto en la mezcla para lo cual, si no tiene afinidad se deberá utilizar de algún agente externo para que no se desprenda la mezcla asfáltica. Pueden ser los aditivos contra la falta de adherencia que normalmente son aminas; también la cal hidratada, en ocasiones el uso de polímeros en el asfalto puede ayudar a la adherencia; esto es evaluado por medio de la prueba de “resistencia de las mezclas asfálticas a los daños producidos por la humedad”.

3. Para la decisión del ligante asfáltico SHRP se basa principalmente con relación a la temperatura

más baja y más alta del lugar donde se va a colocar el producto con las siguientes observaciones:

3.1 SHRP hace su clasificación de asfaltos por temperatura de 6 en 6°, anteponiendo el prefijo

PG seguido de la temperatura alta y luego de la baja con un guión intermedio. Para la alta, considera el promedio de los 7 días de máxima temperatura del año más caliente cuando menos en los últimos 20 años y la última se calcula por la más fría a 20 mm de profundidad, de los últimos 20 años.

Se calcula con unas formulas la temperatura del pavimento que se auxilia con las temperaturas del aire y se corrigen en la temperatura alta con la velocidad (+ 1 grado PG) y las lentas (hasta 2 grados más PG).

3.2 SHRP considera en temperaturas altas de 46 a 82°C. Para nuestro país, el de 64 a 82°C

es suficiente. 3.3 Para temperaturas bajas se tienen grados de –10 a –46°C. En nuestro caso, los rangos de

–10 a –22°C únicamente. 3.4 Se determinará la temperatura de elaboración y compactación (en laboratorio y en el

campo) de acuerdo a la viscosidad que será determinada por el viscocímentro rotacional del SHRP (Brookfield), cuyo rango oscilará del orden de 0.15 a 0.4 Pascales y que se adecuará en parámetros de trabajo en el campo.

4. Para el diseño de la mezcla se considera una serie de valores. Pero no considero que sea

pertinente dar una descripción total del método de diseño únicamente y considerando que hay otros trabajos que lo describen y lo comparan. Daré únicamente algunas ideas de la columna vertebral del SHRP.

4.1 SHRP considera que para el nivel de diseño del pavimento existan tres niveles de acuerdo

a lo siguiente:

Nivel Transito Requerimientos

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1 Tránsito hasta 1’ de ejes equivalentes

Diseño volumétrico

2 Tránsito hasta 10’ de ejes Equivalentes

Diseño Volumétrico + ensayes de predicción de comportamiento

3 Tránsito mayor de 10’ de ejes Equivalentes

Diseño Volumétrico + ensayes completos de predicción de comportamiento

Y esto dependerá también del periodo de diseño de pavimento: 10, 15 o más años; y para reconstrucción el nivel mayor será de 10 a 15 años.

4.2 Para nuestro país, se considera una tasa de retorno de 10 años para el diseño de un pavimento. Únicamente las autopistas que entrarían en el nivel 3 son la México-Querétaro- Monterrey, Guadalajara-Lagos de Moreno y México-Puebla, así como algunas carreteras federales, como la Querétaro-Irapuato, León-Irapuato, Zapotlanejo, Guadalajara-Tepic, Zapotlanejo-Lagos de Moreno, entre otras, y en el nivel 2 estarían la mayoría de autopistas de cuota faltantes y del orden de 20,000 km, de carreteras federales y falta ubicar periféricos y vías rápidas de las ciudades de Guadalajara, Monterrey y área metropolitana de la ciudad de México, principalmente.

4.3 Como vemos para la inmersa mayoría de las mezclas asfálticas un diseño volumétrico es más que suficiente donde se tiene que tomar en cuenta la componente volumétrica, densidad, vacíos, vacíos con asfalto, densidad o gravedad especifica, absorción, absorción de asfalto, para determinar la consistencia de la mezcla.

4.4 La compactación del espécimen de diseño, un compactador giratorio que compacte con un

grado de ataque que permita analizar lo que sucede durante la compactación de campo, que deje que se compacte de manera similar en ataque y peso de compactación de campo, que permita que se le aplique carga de acomodo de compactación durante todo el periodo de diseño (vida útil) con los siguientes parámetros:

Acomodo Número inicial de giros (N inicial) Compactación Número de giros de diseño (N diseño) Vida útil Número máximo de giros (N máximo) Este número de giros dependerá del transito y la temperatura del aíre en el lugar de diseño y la carga total.

4.5 Con este sistema y las variaciones del asfalto (%) se van obteniendo los pesos volumétricos y los vacíos de la mezcla hasta llegar al optimo (4%) y el que se tenga con el nivel máximo de carga (ESAL’s a la vida útil); sin olvidar que la máxima carga se debe mantener cuando menos el 2% de vacíos.

5. Para el diseño volumétrico, una vez seleccionado el asfalto y los agregados, se pasará a la

selección de la estructura de los agregados; para esta etapa debemos considerar que mucho depende del transito esperado en la vida de diseño. Para esto, al inverso de otros métodos de diseño de inicio, se seleccionarán 3 granulométricas (gruesa, media y fina) que tienen las siguientes características:

a) Granulometría gruesa – grava retenida de ½” de 30 a 40%, gravilla de 3/8” de 15 a 30%,

arena de 25 a 30% y finos (pasa 200) de 3 a 4%.

b) Granulometría intermedia – grava de ½” de 25 a 35%, gravilla de 3/8” de 20 a 35%, arena de 30 a 35% y finos de 4 a 5%.

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c) Granulometría fina – grava de ½” de 20 a 30%, gravilla de 3/8” de 25 a 40%, arena de 35 a 40% y finos de 5 a 6%.

En cada una de las mezclas propuestas se determinan densidades y las propiedades de cada agregado fino y grueso.

6. Normalmente las mezclas finas son seleccionadas para menos tránsito y con más asfalto y las mezclas gruesas para mayor tránsito y con menos asfalto dado que tienen mejor esqueleto mineral y tardan más en obtener la compactación. En la mayoría de los diseños (gruesos, finos o intermedios) se pasa la zona restringida por la parte de abajo que, aún cuando no es obligatorio, da mejores características de la mezcla; eventualmente en la granulometría fina puede pasar la curva por la zona restringida.

7. Del diseño volumétrico se obtienen los siguientes datos:

Porcentaje óptimo de asfalto Contenido de finos, arena, gravilla y grava. Peso volumétrico y vacíos. Con los cuales podemos proceder a elaborar los especímenes Marshall para el control de campo, los cuales se elaboran seis con el optimo de asfalto, de los cuales 3 se ensayarán a valores Marshall y los otros 3 a tensión indirecta (a una temperatura que variará de acuerdo al clima del lugar, siendo 10° para clima frío, 25°C para climas templados y 40% para climas calientes), de lo anterior tenemos los siguientes datos que se enviarán para el control de campo.

1. Estabilidad Marshall 2. Flujo Marshall 3. Tensión indirecta (a temperatura de proyecto) a 25ºC (climas frios) o 40ºC (climas

calientes) 4. % del asfalto. 5. Peso volumétrico Marshall. 6. % de asfalto. 7. Todos los valores de la granulometría de diseño, así como la calidad de material pétreo

y sus proporciones para el trabajo de campo. Nota: No necesariamente se tendrá el mismo peso volumétrico del diseño porque el proceso de compactación es diferente (dinámica en Marshall y de amasado en giratorio), pero se puede homologar para seguir con la variante Marshall normal. V. CONTROL DE CALIDAD.

Para el control de calidad en el campo se deberá seguir con los siguientes lineamientos: 1. Se obtiene un diseño de mezcla asfáltica que se obtuvo de un diseño volumétrico de Superpave

(SHRP con compactador giratorio) en la mayoría de los casos y que con los datos de granulometría del material pétreo, el grado de compactación (peso volumétrico compacto), los vacíos y el contenido de asfalto de acuerdo al diseño, se puede transformar este a valores de Marshall para un control de campo:

1.1 Como se mencionó anteriormente, se tienen con esos valores datos que al llevarse a

cabo en el compactador Marshall nos van a dar un nuevo número de golpes por cara para tener la misma compactación y será la única variante con el diseño Marshall (que daba un

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total de 75 golpes por cara) y en este caso podrán ser más o menos, dependiendo del diseño del transito y lo inherente al diseño.

1.2 Se revisará que el peso volumétrico, contenido de asfalto, vacíos, flujo así como el VAM

que correspondan a las del diseño para tomar en cuenta que estamos cumpliendo con el mismo.

1.3 Independientemente, se tendrá en cuenta que la granulometría deberá cumplir con la del

diseño que fue determinada para las condiciones de cada pavimento en particular y permitiendo únicamente las tolerancias de la norma SCT.

2. Para poder cumplir lo anterior, se revisará que la calidad del asfalto sea la del diseño de

acuerdo con lo propuesto y lo solicitado.

3. El control de calidad de la mezcla asfáltica se lleva con los siguientes lineamientos:

3.1 La periodicidad del muestreo será determinado por la Dependencia, siendo estos los valores de mezcla asfáltica que se podrá llevar por separado, independientemente del muestreo, ensaye de la granulometría y contenido de asfalto.

3.2 El ensaye de los especímenes de la mezcla asfáltica (pastillas marshall), se hará de la

forma en que se establezca, ya sea por valores Marshall de estabilidad, flujo y vacíos o por el método de tensión indirecta, para obtener también vacíos, deformación a la falla con el aditamento del Lotman en la prensa Marshall y comparando estos datos con el diseño propuesto.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

1. Se debe pugnar porque el sistema de contratación de las obras cambie totalmente, dado que al

otorgar las licitaciones a quienes presentan la propuesta más económica es el principal enemigo de la calidad de la obra, si no se toma en cuenta la propuesta técnica y de calidad, así como buena experiencia y resultados de obras anteriores, tanto en los concursos de obras como en los de supervisión y control de calidad; primordialmente en estos últimos.

2. Pugnar porque en la contratación que viene derivada de la licitación, tenga todos los candados

necesarios para que no se pueda eludir la buena calidad y además, que la supervisión sea lo suficientemente estricta y que cuente con los conocimientos técnicos y equipos necesarios a este respecto.

3. Si en los Estados Unidos llevaron a cabo una inversión de más de 250 millones de dólares y

argumentaban que si los pavimentos duraran tan solo un 1% más, con eso quedaba pagada la inversión del programa del SHRP. ¿Qué podemos esperar de un país como el nuestro, en donde la mayoría de los pavimentos de mezclas asfálticas duran menos del 50% de los pavimentos de Europa y de Estados Unidos?

4. Estos pavimentos que con buena voluntad duran el 50%, de ninguna manera con todas estas

deficiencias tienen un costo mayor al 80% de los que se pueden construir con todos los requisitos de calidad y diseño.

5. Si se considera que las plantas de asfalto que están de manera estacionaria en lugares donde

se tienen producciones superiores a 100,000 toneladas anuales, que puede representar que un diseño cueste de 6 a 8 veces lo que cuesta un diseño por métodos actualmente utilizados y aún

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AArtículo RALL

para las obras de no-permanencia de las plantas, el incremento en el costo es justificado al aseguramiento de calidad y durabilidad.

6. Cuando se lleve a cabo el diseño de una mezcla asfáltica, debe tomarse en cuenta todo lo

relacionado a clima, transito, materiales, equipo y personal adecuado para que la calidad de la obra sea la requerida.

7. Implementar un método que sea lo suficientemente confiable de la durabilidad del pavimento,

máxime el pavimento es el espejo del camino y que deficiencias estructurales o de índice de perfil son las que hacen que el transporte se vuelva más lento y costoso en su operación.

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