MEZCLAS ASFALTICAS

GEOGE ARIASWILSON GALVISLEONEL ORDUÑAJENNY RODRIGUEZGUSTAVO SANCHEZ

Una mezcla asfáltica en general es una combinación de asfalto y agregados minerales pétreos en proporciones exactas que se utiliza para construir firmes. Las proporciones relativas de estos minerales determinan las propiedades físicas de la mezcla y, eventualmente, el rendimiento de la misma como mezcla terminada para un determinado uso.

DEFINICION…

Empleo de las mezclas asfálticas en la construcción de firmes.

Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción de firmes, ya sea en capas de rodadura o en capas inferiores y su función es proporcionar una superficie de rodamiento cómoda, segura y económica a los usuarios de las vías de comunicación, facilitando la circulación de los vehículos, aparte de transmitir suficientemente las cargas debidas al tráfico a la explanada para que sean soportadas por ésta.

La mezcla asfáltica debe ser duradera, es decir, debe ser resistente a las acciones tales como el despegue de la película de asfalto del agregado por efectos del agua, abrasión del transito.

Debe ser resistente a las solicitaciones de transito a través de su estabilidad.

Debe ser impermeable para que sus componentes no estén bajo la acción directa de los agentes atmosféricos.

Debe ser trabajable para su fácil colocación y compactación en terreno.

1. La Función Resistente, que determina los materiales y los espesores de las capas que habremos de emplear en su construcción.

2. La Finalidad, que determina las condiciones de textura y acabado que se deben exigir a las capas superiores del firme, para que resulten seguras y confortables. A estas capas superiores de le denomina pavimento

Aspectos fundamentales en el diseño y proyecto de un firme:

Firmes Flexibles. (Base Granular)Constituidos por capas de sub–base y base de material granular, y por un tratamiento superficial o por una capa de mezcla asfáltica de espesores muy delgados que pueden ir hasta los 10 cm. regularmente, las capas granulares resisten fundamentalmente la acción del tráfico, la capa de rodadura sirve para impermeabilizar el firme, resistir los efectos abrasivos del tráfico y proporcionar una rodadura cómoda y segura.

Las tipologías de los firmes de acuerdo a su comportamiento y

respuesta se pueden dividir en los siguientes tipos:

Firmes Flexibles. (Base Asfáltica)Compuesto por una base y un pavimento asfáltico y el cual está constituido por una capa intermedia y otra de rodadura, la sub–base puede ser granular o bien tratada con un ligante hidráulico o hidrocarbonado.

Firmes Semi–rígidos . (Base tratada con ligantes hidráulicos).

Constituido por una capa de base tratada con ligantes hidráulicos, o de concreto, la sub–base suele ser de material granular, pudiendo ser estabilizada, el pavimento está formado por una o dos capas de mezcla asfáltica (rodadura e intermedia).

Firmes Rígidos. (Pavimentos de hormigón).Están formados por una losa de concreto colocada directamente sobre la explanada, o sobre una capa de base granular o estabilizada o un concreto pobre, la losa de concreto actúa como capa de rodadura.

Las mezclas asfálticas sirven para soportar directamente las acciones de los neumáticos y transmitir las cargas a las capas inferiores, proporcionando unas condiciones adecuadas de rodadura, cuando se emplean en capas superficiales; y como material con resistencia simplemente estructural o mecánica en las demás capas de los firmes.

Funcionalidad de las mezclas asfálticas en los firmes.

El comportamiento de la mezcla depende de circunstancias externas a ellas mismas, tales como son el tiempo de aplicación de la carga y de la temperatura.

Por esta causa su caracterización y propiedades tienen que estar vinculadas a estos factores, temperatura y duración de la carga, lo que implica la necesidad del conocimiento de la reología del material.

La adherencia del neumático al firme. Las proyecciones de agua en tiempo de

lluvia. El desgaste de los neumáticos. El ruido en el exterior y en el interior del

vehículo. La comodidad y estabilidad en marcha. Las cargas dinámicas del tráfico. La resistencia a la rodadura (consumo de

carburante). El envejecimiento de los vehículos. Las propiedades ópticas.

Aspectos tan interesantes y preocupantes para los usuarios

como:

Como resumen, se puede decir que en una mezcla asfáltica, en general, hay que optimizar las propiedades siguientes:

Estabilidad.

Durabilidad.

Resistencia a la fatiga.

Si la mezcla se usa como capa de rodadura hay que añadir las propiedades siguientes:

Resistencia al deslizamiento. Regularidad. Permeabilidad adecuada. Sonoridad. Color, entre otras.

Propiedades de las mezclas asfálticas para capas de rodaduraLa capa superior de un pavimento es la que debe proporcionar una superficie de rodadura segura, confortable y estética. Como todas las exigencias deseables para una superficie de rodadura no pueden optimizarse simultáneamente hay que equilibrar las propiedades contrapuestas para llegar a las soluciones más satisfactorias.

Los materiales asfálticos proporcionan superficies continuas y cómodas para la rodadura de los vehículos. No obstante, hay que establecer un balance entre la durabilidad, rugosidad, impermeabilidad, y otras características útiles o imprescindibles para el usuario.

En las capas de rodadura el uso de agregados de alta calidad y de aditivos se justifica por las solicitaciones a que están sometidas.

Propiedades de las mezclas asfálticas para capas inferiores.

Las capas de espesor apreciable de un firme tienen una misión estructural fundamental para absorber la mayor parte de las solicitaciones del tráfico, de forma que éstas lleguen convenientemente disminuidas a las capas inferiores, explanada o cimiento de la carretera.

Existen tendencias y países que llegan a utilizar paquetes asfálticos de gran espesor que forman la losa estructural fundamental del firme.

Propiedades Funcionales de las mezclas asfálticas

Propiedades técnicas de las mezclas asfálticas

Definición de Mezcla Asfáltica.

Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están formadas por una combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarbonato, de manera que aquellos quedan cubiertos por una película continua éste. Se fabrican en unas centrales fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se compactan.

Las mezclas asfálticas están constituidas aproximadamente por un 90 % de agregados pétreos grueso y fino, un 5% de polvo mineral (filler) y otro 5% de ligante asfáltico. Los componentes mencionados anteriormente son de gran importancia para el correcto funcionamiento del pavimento y la falta de calidad en alguno de ellos afecta el conjunto.

El ligante asfáltico y el polvo mineral son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total.

Clasificación de las Mezclas Asfálticas

Existen varios parámetros de clasificación para establecer las diferencias entre las distintas mezclas y las clasificaciones pueden ser diversas:

1. 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.

2. 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.

Mezclas asfálticas en Frío: El ligante suele ser una emulsión asfáltica (debido a que se sigue utilizando en algunos lugares los asfaltos fluidificados), y la puesta en obra se realiza a temperatura ambiente.

3. 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 %.

4. Por el Tamaño máximo del agregado pétreo.

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

Mezclas Finas: También llamadas 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.

5. 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.

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.

6. 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

Tipología de las Mezclas Asfálticas

Mezcla Asfáltica en Caliente 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

1. The Hubbard-Field (1920´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, fue uno de los primeros métodos en evaluar contenidos de vacíos en la mezcla y en el agregado mineral. Usaba una estabilidad como prueba para medir la deformación. Funcionó adecuadamente para evaluar mezclas con agregado pequeño o granulometrías finas, pero no también para mezclas con granulometrías que contenían agregados grandes.

Evolución de los diseños de mezclas asfálticas en caliente.

2. The Hubbard-Field (1920´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, fue uno de los primeros métodos en evaluar contenidos de vacíos en la mezcla y en el agregado mineral. Usaba una estabilidad como prueba para medir la deformación. Funcionó adecuadamente para evaluar mezclas con agregado pequeño o granulometrías finas, pero no también para mezclas con granulometrías que contenían agregados grandes.

3. 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.

5. Método de Asphalt Aggregate Mixture Analysis System. AAMAS (1987). La necesidad de cambios en el diseño de mezclas fue reconocida, tardaron 2 años para desarrollar un nuevo proyecto para el diseño de mezclas, que incluía un nuevo método de compactación en laboratorio y la evaluación de las propiedades volumétricas, desarrollo de pruebas para identificar las deformaciones permanentes, grietas de fatiga y resistencia a las grietas a baja temperatura.

6. 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. El diseño volumétrico de mezclas en el SUPERPAVE es actualmente implementado en varios estados de los EUA, debido a que ha sido reconocida una conexión entre las propiedades volumétricas de la mezcla asfáltica caliente y su correcto funcionamiento. Tiene su resultado, ahora la aceptación en el control de calidad ha sido cambiado a propiedades volumétricas.

Son las mezclas fabricadas con emulsiones asfálticas, y su principal campo de aplicación es en la construcción y en la conservación de carreteras secundarias. Para retrasar el envejecimiento de las mezclas abiertas en frío se suele recomendar el sellado por medio de lechadas asfálticas.

Mezcla Asfáltica en Frío.

• Se caracterizan por su trabajabilidad tras la fabricación incluso durante semanas, la cual se debe a que el ligante permanece un largo periodo de tiempo con una viscosidad baja debido a que se emplean emulsiones con asfalto fuidificado: el aumento de la viscosidad es muy lento en los acopios, haciendo viable el almacenamiento, pero después de la puesta en obra en una capa de espesor reducido, el endurecimiento es relativamente rápido en las capas ya extendidas debido a la evaporación del fluidificante

Se emplean en capas de rodadura, principalmente en las vías de circulación rápida, se fabrican con asfaltos modificados en proporciones que varían entre el 4.5 % y 5 % de la masa de agregados pétreos, con asfaltos normales, se aplican en vías secundarias, en vías urbanas o en capas de base bajo los pavimentos de hormigón.

Mezcla Porosa o Drenante.

Utilizadas como mezclas en caliente para tráficos de elevada intensidad y como capas de rodadura en espesores de unos 4 cm., se consigue que el agua lluvia caída sobre la calzada se evacue rápidamente por infiltración.

Microaglomerados.Son mezclas con un tamaño máximo de agregado pétreo limitado inferior a 10 mm., lo que permite aplicarlas en capas de pequeño espesor. Tanto los microaglomerados en Frío (se le suele llamar a las lechadas asfálticas más gruesas) como los microaglomerados en Caliente son por su pequeño espesor (que es inferior a 3 cm.) tratamientos superficiales con una gran variedad de aplicaciones.

• Son unas mezclas con elevadas proporciones de polvo mineral y de ligante, de manera que si hay agregado grueso, se haya disperso en la masilla formada por aquellos, este tipo de mezcla no trabaja por rozamiento interno y su resistencia se debe a la cohesión que proporciona la viscosidad de la masilla.

Masillas

Las proporciones de asfalto son altas debido a la gran superficie específica de la materia mineral. Dada la sensibilidad a los cambios de temperatura que puede tener una estructura de este tipo, es necesario rigidizar la masilla y disminuir su susceptibilidad térmica mediante el empleo de asfaltos duros, cuidando la calidad del polvo mineral y mejorando el ligante con adiciones de fibras.

Fases para la elaboración de un proyectoa) Análisis de las condiciones en las que

va a trabajar la mezcla: tráfico, tipo de infraestructura (carretera, vía urbana,

aeropuerto, etc.)b) Determinación de las propiedades

fundamentales que ha de tener la mezcla, dadas las

condiciones en las que ha de trabajar.

c) Elección del tipo de mezcla que mejor se adapte a los requerimientos planteados.

d) Materiales disponibles, elección de los agregados pétreos, los cuales deben cumplir con determinadas especificaciones.

e) Elección del tipo de ligante

Tipo de mezclas asfálticas según su composición granulométrica

- La capa de firme a que se destine. - La categoría del tráfico. - La sección de firmes correspondiente.

Tipo de ligante asfáltico- La capa de firme a que se destine la

mezcla. - El tipo de mezcla. - La categoría del tráfico. - El clima de la zona en que se encuentre

la carretera.

Propiedades fundamentales de una mezcla asfáltica. Estabilidad Durabilidad Flexibilidad Resistencia a la fatiga Resistencia a la fractura Resistencia al deslizamiento Permeabilidad Trabajabilidad Estabilidad frente a cambios termicos

Estabilidad

Durabilidad

Resistencia a la fatiga

Definida como la competencia de la mezcla a deformarse repetidamente sin fracturarse

En el terreno las cargas del trafico producen tracciones y compresiones en forma consecutiva y alternada.

Resistencia a la fractura

Las mezclas asfálticas pueden romperse por la aplicación de cargas excesivas o por otros factores no asociados con cargas, como cambios volumétricos en la misma mezcla.

Permeabilidad

Trabajabilidad

Estabilidad frente a cambios térmicos

Tipologías de deterioros de los Pavimentos Asfálticos.

Los deterioros de los pavimentos asfálticos *medioambiente

*tráfico *materiales inadecuados *procesos de elaboración de las mezclas

inapropiados *técnicas de construcción deficientes (transporte,

extensión ,compactación)

La exudación se caracteriza por la presencia de ligante libre o polvo mineral incorporado en la superficie del pavimento.

Exudaciones

Es la separación de las partículas minerales de la superficie del pavimento. El agregado fino, se separa de las partículas de mayor tamaño, lo que da lugar a una apariencia de capa de pavimento erosionada y/o rugosa.

Segregaciones

Las segregaciones importantes pueden crear una dificultad al tráfico. Aparte de la incomodidad para los vehículos, estos suelen producir un incremento en el mismo deterioro.

La textura de la superficie de rodadura es una característica esencial para la seguridad de la rodadura de los vehículos.

Textura superficial inadecuada

Las causas de una textura inadecuada pueden ser las siguientes:

• granulometría con excesivos finos. • Exceso de ligante en superficie. • Segregaciones de la mezcla en la puesta en la

puesta en obra. • Contaminaciones de la superficie.

El agrietamiento ó fisuración es un mecanismo habitual de fallo mecánico por fatiga de una capa de pavimento. Aparte de ello, las grietas prematuras indican un problema de diseño o de construcción de la mezcla asfáltica.

Agrietamientos ó Fisuras

Son las variaciones permanentes del perfil superficial de la capa de mezcla asfáltica por acumulación de deformaciones permanentes y/o por desplazamiento de la masa de la misma.

Deformaciones plásticas

Ahuellamiento

http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3334/14/34065-14.pdf

BIBLIOGRAFIA