PRO

TOC

OLO

AM

AA

C

Agenda

• Antecedentes

• Asfaltos

• Agregados

• Diseño de mezclas de alto desempeño

• Niveles de evaluación de la mezcla asfáltica

• Proyectos

PRO

TOC

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AM

AA

C

Antecedentes, Diseño Marshall

PRO

TOC

OLO

AM

AA

C

Diseño Marshall

PRO

TOC

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AA

C

Carpeta asfáltica en un pavimento

sometida a cargas repetidas

PRO

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AA

C

Mezcla asfáltica de Alto Desempeño

• Resistente a las roderas

• Resistencia a la fatiga

• Resistencia al agrietamiento térmico

PRO

TOC

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AA

C Propuesta

Proveer una metodología para mezclas asfálticas en función del desempeño esperado, por los diversos factores que afectan su

comportamiento

PRO

TOC

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AA

C

¿Cómo lograrlo?

• Selección del asfalto

• Selección del agregado

• Diseño de la mezcla asfáltica

• Pruebas de desempeño

• Control de calidad

PRO

TOC

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AA

C

Determinar las condiciones climáticas

Conocer latitud • Determinar las

temperaturas de diseño

Nivel de tránsito y velocidad operación

• Verificar el grado del asfalto

1. Selección del asfalto

29°01’28.45”

28°59’55.80”

PRO

TOC

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C

Clasificación PG

Viscosidad rotacional

• Copa de Cleveland

• RTFO

• DSR

• PAV

• BBR

• DT

2. Calidad de los asfaltos

PRO

TOC

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AM

AA

C

PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82

(Viscosidad Rotational) RV

90 90 100 100 100 (110) 100 (110) 110 (110)

(Punto de inflamación) FP

46 52 58 64 70 76 82

46 52 58 64 70 76 82

(Envejecimiento con el horno rotatorio de la película delgada) RTFO Mass Loss < 1.00 %

(Tension Directa) DT

(Reómetro de viga de flexión) BBR Physical Hardening

28

-34 -40 -46 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -46 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -10 -16 -22

-28 -34

Prom 7-dias Max, oC

1-día Min, oC

(OLLA DE PRESION PARA ENVEJECIMIENTO) PAV

ORIGINAL

> 1.00 kPa

< 5000 kPa

> 2.20 kPa

S < 300 MPa m > 0.300

Report e Valor

> 1.00 %

20 Horas, 2.07 MPa

10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31

(Reómetro de corte dinámico) DSR G* sin

(Reómetro de viga de flexión) BBR “S” Rigidez y valor de “m”

-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -

18 -24

-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12

-18 -24

Grados de desempeño

(Reómetro de corte dinámico) DSR G*/sin

(Reómetro de corte dinámico) DSR G*/sin

< 3 Pa.s @ 135 oC

> 230 oC

CEC

PRO

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C

VR DSR BBR

DTT

Roderas

Agrietamiento

por fatiga Agrietamiento

térmico Producción

Original

RTFO

Envej. Corto plazo

PAV

Envej.Largo Plazo

135°C 60°C 20°C - 20°C

CC

PRO

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C

Esp

ecif

icac

ión

N

CM

T 4

05

04

/08

PRO

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C

3. Calidad de agregados

PRO

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AM

AA

C

3. Calidad de agregados

PRO

TOC

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AM

AA

C

3. Calidad de agregados

PRO

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AM

AA

C

Especificación PA MA 01 F

racció

n g

ruesa

Fracción fina

PRO

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AM

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C

3. Calidad de agregados

PRO

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C

4. Selección de la granulometría

• Combinación de materiales y cumplir con las especificaciones (fórmula de trabajo)

PRO

TOC

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C

Granulometría

• Puntos de control (Protocolo: PA MA 01/11)

PRO

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C

Establecer límites granulométrico Protocolo: PA MA 02/11

PRO

TOC

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C

5. Estimar Pb con:

• Metodología Superpave (Descrito en Protocolo)

• Polígono de vacíos

• Método que juzgue el ingeniero conveniente

Pb = X ± 0.5 y ± 1%

PRO

TOC

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C

6. Cantidades de materiales y proporciones

• Calcular las cantidades de cada material retenido para generar los especímenes de acuerdo con la granulometría combinada, seleccionada.

• Agregar el asfalto al material considerando su porcentaje (Pb) estimado con respecto a la mezcla

PRO

TOC

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C

7. Determinar la gravedad específica máxima en laboratorio

)BC(A

AG mm

EDA

AG mm

Tazón sumergido:

donde Gmm Gravedad especifica máxima de la mezcla A Masa de la muestra seca al aire, g B Masa del tazón sumergido, g C Masa del tazón y muestra sumergida, g Tazón al aire

donde Gmm Gravedad especifica máxima de la mezcla A Masa de la muestra seca al aire, g D Masa del tazón y tapa con agua a 25ºC (77ºF), g E Masa del tazón, tapa, muestra y agua a 25ºC (77ºF), g

Elaborar una mezcla para cada Gmm analizado según el Pb y los cambios de granulometría

PRO

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C

Selección del nivel según tipo de carretera y/o #EE:

(1) Designación del nivel de tránsito

(2) Número de

ejes equivalentes

(3) Tipo de carreteras usuales

(4) Ensayes recomendados

Nivel I Tránsito bajo

menor a 1,000,000

Carreteras federales tipo D

Carreteras alimentadoras

Carreteras estatales y municipales

Calles urbanas

Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad

Nivel II Tránsito medio

de 1,000,000 a 10,000,000

Carreteras estatales

Carreteras federales tipo B y C

Vialidades urbanas

Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad

Susceptibilidad a la deformación permanente

Nivel III Tránsito alto

de 10,000,000 a 30,000,000

Carreteras federales tipo A

Autopistas de cuota

Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad

Susceptibilidad a la deformación permanente

Módulo dinámico

Nivel IV Tránsito muy alto

más de 30,000,000

Carreteras federales troncales

Autopistas de cuota importantes

Vialidades suburbanas en ciudades muy grandes

Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad

Susceptibilidad a la deformación permanente

Módulo dinámico

Fatiga

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C

4º Nivel

Nivel III +

Diseño por fatiga

3er. Nivel

Nivel II + Módulo Dinámico

2º. Nivel

Nivel I + Susceptibilidad a la deformación permanente

1er. Nivel

Diseño volumétrico, susceptibilidad a la humedad, selección Grado PG

Selección del nivel de

evaluación

PRO

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C

8. Determine el número de giros

Ejes

equivalentes

(millones)

Parámetros de

compactación Aplicaciones típicas

Nini Ndis Nmax

< 0.3 6 50 75 Transito muy ligero (caminos locales, calles

de ciudad, donde los camiones están

prohibidos

0.3 a < 3 7 75 115 Tránsito medio (carreteras alimentadoras,

libramientos)

3 a < 30 8 100 160 Tránsito medio a alto (calles de ciudades,

caminos estatales, interestatales)

≥ 30 9 125 205 Alto tránsito (intersecciones, subidas,

estacionamiento de camiones)

Fuente: superpave número 2 (SP-2)

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C Protocolo (PA MA 01/08)

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C

9. Determinar la gravedad específica neta de la mezcla compacta

• Según condición de absorción:

– Menor de 2%, sin parafina ASTM

D2726

Gmb = Sin parafina )CB(

A

Donde: A = Masa en el aire del espécimen seco, g (B-C) = Masa del volumen de agua para el volumen del espécimen a 25ºC. B = Masa saturada y superficialmente seca al aire, g C = Masa del espécimen sumergido en agua, g

Gmb = parafina

Donde: A = Masa en el aire del espécimen seco, g D = Masa del especímen seco cubierto C = Masa del espécimen cubierto sumergido en agua, g F =gravedad específica del material de cubrimiento determinado a 25°C

–Mayor de 2%, con parafina ASTM D1188

–Mayor de 2%, al vacío ver

ASTM D 6752

PRO

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C

10. Calcular gravedad específica efectiva del agregado

Cuando se basa en la gravedad específica máxima de

una mezcla de pavimento, Gmm, la gravedad específica

efectiva del agregado, Gse, incluye todos los espacios

de vacíos en las partículas del agregado, excepto

aquellos que absorben el asfalto.

Donde:

G se = gravedad específica efectiva del agregado

G mm = gravedad específica teórica máxima

P mm = porcentaje de masa del total de la mezcla

suelta = 100

P b = contenido de asfalto con respecto a la mezcla

G b = gravedad especifica del asfalto

b

b

mm

mm

bmmse

G

P

G

P

PPG

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C

11. Calcular la relación de vacíos de aire

Los vacíos de aire, Va, en la mezcla asfáltica

compactada consiste en los pequeños espacios de aire

entre las partículas de agregado.

Donde:

V a = vacíos de aire en la mezcla compactada

G mm = gravedad específica teórica máxima de la mezcla asfáltica

G mb =gravedad específica bruta de la mezcla asfáltica compactada

mm

mbmma

G

GG100V

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C

12. Seleccionar contenido óptimo teórico Curva Va vs. CA

Revisar curva contra vacíos de aire Va = 4%

2.0

4.0

6.0

8.0

3 4 5 6 7

PORCENTAJE DE ASFALTO

VA

CÍO

S

PRO

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C

13. Elaborar pastillas con el porcentaje estimado

• Calcular Gmb y Gmm, si fuese distinto a los previamente analizados

• Revisar nuevamente relación de vacíos

PRO

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C

14.Revisar la relación polvo-asfalto

Parámetro 0.6 – 1.2

Exceso de asfalto Exceso de finos

2.1_____%

075.0____%6.0

efectivoasfaltodelpesoen

mmmaterialdepesoen

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C

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C NIVEL I

Diseño volumétrico + susceptibilidad a la humedad

Tránsito bajo menos de 1 millón de ejes equivalentes

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C

Condiciones del compactador giratorio

1.25o

Presión

600 kPa % Gmm

Log giros

10 100 1000

Nini

Ndis

Nmax

PRO

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C

Requerimientos para el diseño volumétrico

PRO

TOC

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C

Susceptibilidad a la humedad

PRO

TOC

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C

Susceptibilidad a la humedad

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C NIVEL II

Diseño volumétrico + susceptibilidad a la humedad+ susceptibilidad a la

deformación permanente

Tránsito medio De 1 a 10 millones de ejes equivalentes

PRO

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C

Rueda cargada de Hamburgo

Categoría

Nivel I

Nivel II

Nivel III y IV

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C

Analizador de Pavimentos Asfálticos, APA AASHTO TP 63-03

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C

Tipos de ensayes en APA

Secos Sumergidos

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C

Ensaye de pista español

Categoría

Nivel I

Nivel II

Nivel III y IV

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C NIVEL III

Diseño volumétrico + susceptibilidad a la humedad+ susceptibilidad a la deformación

permanente + módulo dinámico

Tránsito alto De 10 a 30 millones de ejes equivalentes

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C

Módulo dinámico ASTM D3497

UNE EN 12697-25

0.1

1

10

100

0 20 40 60 80 100 120 140

E x

10

5p

si

Temperatura, °F

Ecuación de regresión del módulo dinámico

0.1

0.3

1

3

10

`

PRO

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C

NIVEL IV Diseño volumétrico + susceptibilidad a la

humedad+ susceptibilidad a la deformación permanente + módulo dinámico + fatiga

Tránsito muy alto Más de 30 millones de ejes equivalentes

PRO

TOC

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C

Fatiga

• Frecuencia: 10 Hz

• Va: 4±1%

•Temperatura: 20°C

•Ciclos de falla: 2000

Categoría

Nivel I

Nivel II, Nivel III y IV

PRO

TOC

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C

Punto de equilibrio

Roderas

PRO

TOC

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C

16. Ajustes en planta

PRO

TOC

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C

17. Tramo de prueba

PRO

TOC

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C

• CON MEZCLA CONVENCIONAL

CON MEZCLA DE ALTO DESEMPEÑO

Evolución típica de la

profundidad de rodera

en un pavimento

flexible. Comparación

entre carpetas asfálticas

convencional y de alto

desempeño