Protocolo AMAACPara Diseño de

Mezclas Asfálticas (M/A)

Un pavimento es una estructura compuesta de diferentes capas de material seleccionado que dan soporte a las cargas generadas por el paso de los vehículos, estos se dividen por el tipo de capa de rodamiento en rígidos y flexibles

Antecedentes

Tipos De

Pavimentos

Rígidos

Flexibles

Capa de rodadurade concreto hidráulico

Capa de rodadurade mezcla asfaltica

Para el diseño y control de la mezcla asfáltica se ha recurrido a diferentes métodos para establecer un diseño óptimo en laboratorio, en México el método comúnmente utilizado es el Marshall.

El método Marshall fue desarrollado para tránsito y cargas diferentes a las condiciones actuales, además no considera el comportamiento de la mezcla asfáltica a lo largo del tiempo, y tampoco el efecto de diferentes aspectos en su desempeño.

Desventajas???

Consecuencias

Se inicia desarrolla de un nuevo metodo para la selección de materiales asfálticos, el cual es conocido como Superpave (Superior Performing Asphalt Pavement), el cual es un método con una tecnología provista de tal manera que pueda especificar cemento asfáltico y agregado mineral; desarrollar diseños de mezclas asfálticas; ademas de analizar y establecer predicciones del desempeño del pavimento.

El Ing. Oscar de Buen se reúne con la AMAAC, y le propone:

•Una Alternativa para mejorar la Calidad en las Mezclas Asfálticas.

•Elabora Especificaciones para M.A que incluyan ensaye de desempeño.

En México…

Antecedentes

Derivado de esta propuesta la AMAAC, convoca a formar lo que se denomina como :

Comité Técnico sobre Desempeño de Mezclas Asfálticas

El cual tiene como objetivo hacer especificaciones para las mezclas asfálticas que incluyan ensayes de desempeño

Antecedentes

Visitaron varias Autoridades de España, Francia y EU, para discutir sobre las metodologías empleadas para:

•Diseño,•Control de Calidad, •Ensayos en los Materiales y• Mezclas Asfálticas

Terminados los Documentos para la propuesta:

Se realizó la Revisión del Documento

Participaron diversas Instituciones de carácter gubernamental (Servicios Técnicos, CAPUFE, Instituto Mexicano del Transporte, etc

Sector privado

Académico (diversas universidades)

Antecedentes

Y finalmente el protocolo AMAAC es presentado de manera oficial en el año 2008

OBJETIVO DEL PROTOCOLO

Proveer una nueva metodología para el Diseño, Fabricación, Colocación y Control de Calidad de mezclas asfálticas densas de alto desempeño, considerando los mas recientes avances tecnológicos en la materia.

Las mezclas asfálticas diseñadas con el Protocolo AMAAC tienen un Comportamiento superior a las construidas tradicionalmente y diseñadas con el método Marshall.

El Protocolo AMAAC es un sucesor del SUPERPAVE que se desarrolla en Estados Unidos, pero adaptado para las características particulares de nuestro país.

Mezclas asfálticas en caliente de granulometría densa de alto desempeño

PROTOCOLO AMAAC

SOPORTE TÉCNICO NIVELES DE DISEÑO

MÉTODO DE DISEÑO DE MEZCLAS DENSAS DE

ALTO DESEMPEÑO

El método de diseño propuesto por AMAAC, establece diferentes niveles de diseño para una mezcla asfáltica densa en función de la importancia de la carretera determinada por el nivel de tránsito esperado en el carril de diseño

Criterios de selección del nivel de diseño requerido

Niveles de Diseño

Niveles de diseño en función del número de ejes equivalentes y/o el tipo de proyecto

Designación del nivel de tránsito

Número de ejes Equivalentes

Tipo de Carreteras Usuales Ensayes recomendados

Nivel ITránsito bajo

Menor a 1,000,000

Carreteras Federales tipo DCarreteras Alimentadoras Carreteras estatales y municipalesCalles urbanas

-Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad

Nivel IITránsito demedio

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 IIITránsito alto

De 10,000,000 a 30,000000

-Carreteras Federales tipo A -Autopistas de Cuota

-Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad-Susceptibilidad a la deformación permanente-Módulo dinámico

Nivel IVTránsito muy alto

más de 30,000,000

Carreteras Federales Troncales-Autopistas de cuota importantes-Vialidades suburbanas en ciudades grandessusceptibilidad a la humedad•Susceptibilidad a la deformaciónpermanente

-Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad-Susceptibilidad a la deformación permanente •Módulo dinámico-Fatiga

CALIDAD DE LOS

AGREGADOS

Las propiedades de los materiales pétreos representan un factor crítico en el diseño de las mezclas asfálticas, ya que una mala selección de éstos puede ser la diferencia entre el éxito y el fracaso de un proyecto.

SELECCIÓN Y ANALISIS DE LOS MATERIALES PETREOS

Pruebas para los agregados finos:

Absorción y densidad.

Angularidad

Equivalente de arena.

Azul de metileno.

Granulometría.

Pruebas para los agregados gruesos:

Absorción y densidad.

Angularidad.

Desgaste de los Ángeles.

Desgaste Microdeval

Adherencia con el asfalto.

Tamaño nominal del material pétreo mm (pulg)

DesignaciónAbertura

(mm)37.5

(1-1/2’’)

25

(1’’)

19

(3/4’’)

12,5

(1/2’’)

9,5

(3/8’’)

2’’ 50 100-100 - - - -

1 ½” 37,5 90–100 100–100 - - -

1” 25 - 90 90–100 100–100 - -

¾” 19 – -90 90– 100 100-100 1/2” 12,5 - - -90 90-100 100-1003/8” 9,5 - - - -90 90-100

4 4,75 - - - - 90

8 2,36 15– 41 19 – 45 23 – 49 28 – 58 32 – 6716 1.18 - - - - -

30 0,60 - - - - -

50 0,30 - - - - -

100 0,15

200 0,075 0 - 6 1 - 7 2 - 8 2 - 10 2 - 10

Requisitos de Granulometría del material pétreo para carpetasasfálticas de granulometría densa (puntos de control)

CARACTERISTICA DE LA FRACCION GRUESACaracterística Norma Especificación

Desgaste Los Ángeles (%) ASTM C13130 máx. (capas estructurales)

25 máx. (capas de rodadura)

Desgaste Microdeval, %AASHTO TP 58-99

18 máx. (capas estructurales)

15 máx. (capas de rodadura)

Intemperismo Acelerado, %

AASHTO T 10415 máx. para Sulfato de Sodio

20 máx. para Sulfato de Magnesio

Caras Fracturadas, % (2 ó más caras)

ASTM D 5821 90 mín.

Partículas Alargadas, % ASTM D 4 791 3:1 %, 15 máx.

Partículas Lajeadas, % ASTM D 4791 3:1 %, 15 máx.

Adherencia con el Asfalto, % de cubrimiento

Recomendación AMAAC

RA-08/2008 90 mín.

CARACTERISTICAS DE LA FRACCION FINA

Característica Norma Especificación

Equivalente de arena % ASTM D 2419 50 min. (capas estructurales)

55 min. (capas de rodadura)

Angularidad, % AASHTO T 304 40 min

Azul de Metileno (mg/g)Recomendación AMAAC

RA-05/2008

15 máx (capas estructurales)

12 máx. (capas de rodadura)

En general las propiedades de los materiales pétreos que propone el Protocolo AMAAC se basan en usar materiales limpios y con excelente angularidad, para que estén orientados hacia la prevención de problemas de adherencia y la formación de deformaciones permanentes.

DISEÑO VOLUMETRICOSUCEPTIBILIDAD A LA

HUMEDADSELECCIÓN DEL

ASFALTO

NIVEL I

El cemento asfáltico se debe seleccionar en función de la temperatura máxima y mínima que se esperan en el lugar de aplicación, de acuerdo a la Norma de la SCT N-CMT-4-05-004/05 Calidad de materiales Asfálticos Grado PG.

AC-20 ≈ PG 64-16

(Norma SCT)

[1ΣL10 ] = numero de ejes equivalentes 8.2 t (ESAL), esperando durante un periodo de

servicio del pavimento de 10 años]

Grado PG México AC-20 ≈ PG 64-16http://gradopgmexico.com/

Rangos de Viscosidades para seleccionar las temperaturas de mezclado y compactación entre el agregado pétreo y cemento asfáltico convencional.

TEMPERATURAS DE MEZCLADO YCOMPACTACIÓN

Característica Rango de Viscosidad, Pa.s

Temperatura de Mezclado 0,15 a 0,19

Temperatura de Compactación 0,25 a 0,31

NOTA:Para asfaltos modificados estas temperaturas las debe proporcionar el proveedor

Pruebas para el cemento asfaltico:

Viscosidad Rotacional.

Densidad especifica

Punto de inflamación cleveland.

Ensayo reológico de corte dinámico.

Ensayo de pelicula delgada (RTFO)

Pruebas para el cemento asfaltico:

Ensayo de envejecimiento en olla de presión (PAV).

Ensayo con reómetro de viga a flexión (BBR).

DISEÑO VOLUMETRICO

Aquí se establecen los parámetros volumétricos de la mezcla asfáltica, el contenido de cemento asfáltico óptimo el cual deberá ser el necesario para obtener un % de vacíos en la mezcla de 4%.

DISEÑO VOLUMETRICO

El diseño volumétrico se realiza mediante la fabricación de especímenes que se elaboran en el Compactador Giratorio.

Cumpliendo con los requerimientos establecidos en la siguiente tabla:

Requerimientos para el Diseño Volumétrico de la Mezcla

Densidad requerida

(% de la Gravedad específica teórica máxima (Gmm)

Vacíos de agregado mineral

mínimo en % - VMA

Nivelde

tránsito

Nivel de compactación (mm)

Giratoria

Tamaño nominal (mm) Vacío llenos

de asfalto (%)

Relación

Filler asfalto

Nini Ndis

Nma 37.5 25 19 12 9,5

I Bajo ≤ 91,5 70-80

II Medio ≤ 90 5 65-

78III Alto ≤ 90,5 96 ≤ 98 11 12 13 14 15 65-78

IV Muy alto

≤ 89 65-

75

0.6-1.2

Nini – Número de giros inicialesNdis – Número de giros de diseñoNmax :Numero del contenido de asfalto óptimo

Parámetros volumétricos para el diseño óptimo

Parámetros volumétricos empleados en el diseño de mezclas asfálticas:

Gravedad especifica de la mezcla compacta.

Gravedad especifica teórica máxima de la mezcla.

Vacíos en el agregado mineral (VAM)

Parámetros volumétricos empleados en el diseño de mezclas asfálticas:

Vacíos de aire (Va).

Vacíos llenados con asfalto (VFA).

Asfalto absorbido (Pba)

Contenido de Asfalto efectivo (Pbe)

SUSCEPTIBILIDAD A LA HUMEDADINDUCIDA

Consiste en determinar en una mezcla asfáltica compacta el daño inducido por efectos de la humedad, comparando la resistencia a la tensión indirecta en una serie de especímenes acondicionados y no acondiconados

SUSCEPTIBILIDAD A LA HUMEDADINDUCIDA

Para todos los niveles de diseño,

el mínimo es 80 % de resistenciaconservada

SUCEPTIBILIDAD A LA DEFORMACION PERMANENTE

NIVEL II

Para revisar la susceptibilidad de la mezcla a la deformación permanente se podrán emplear los siguientes ensayes:

Rueda Cargada de Hamburgo

Deformación por rodera de una mezcla asfaltica, por medio del Analizador de Pavimentos Asfálticos (APA)

Ensaye de Pista Española.

RUEDA CARGADA DE HAMBURGO

Este ensayo tiene por objetivo medir la deformación permanente y la susceptibilidad a la humedad de una mezcla asfáltica provocada por el movimiento cíclico concentrado de una rueda metálica cargada

Las fallas que previene son deformaciones permanentes y baches.

SUSCEPTIBILIDAD A LA DEFORMACIONPERMANENTE Y DAÑOS POR HUMEDAD

Grado PG superior del asfalto

Mínimo de pasadas para la deformación máxima de 10 mm

PG 64 o inferior 10.000

PG 70 15.000

PG 76 o superior

20.000

MODULO DINAMICO

NIVEL III

El módulo dinámico de una mezcla asfáltica es un parámetro esencial para poder calcular los espesores de carpeta asfáltica.

MODULO DINAMICO

No hay especificaciones para este parámetro

Compressive Dynamic Modulus(|E*|) and Phase Angle (φ)

AASHTO TP-62

DISEÑOPOR

FATIGA

NIVEL IV

Se determina la resistencia a la fatiga de la mezcla asfáltica, empleando la viga de flexión de 4 puntos.

VIGA DE 4 PUNTOS

Se determina utilizando el promedio de mínimo tres especímenes de prueba.

AGRIETAMIENTO POR FATIGA

AASHTO T-321

Agrietamiento por Fatiga (TDC)

•Tensión Horizontal de arriba – abajo

• Desde la presión de inflado

• Las grietas inician a propagarse de arriba hacia abajo

• Relacionado con la energía de fractura

• Influye el envejecimiento y el gradiente de temperatura

Se debe verificar la calidad del material pétreo asegurarse que corresponda al material utilizado en el proceso de diseño, en función de lo establecido en la Normativa SCT.

Las características de el material pétreo deben verificarse cada mil metros cúbicos de material producido.

Las pruebas de campo básicas que deben realizarse son:

Punto de reblandecimiento.

Recuperación elástica por torsión.

Viscosidad rotacional tipo Haake

Para asegurar la calidad de la mezcla asfáltica tendida y compacta, se debe de realizar un tramo de prueba de 100m de longitud, donde se realizaran las siguientes evaluaciones:

Las pruebas de campo básicas que deben realizarse son:

Densidad compacta.

Ensaye de deformación permanente.

Ensaye de susceptibilidad a la húmedad.

TIPO DE PRUEBA

NIVEL I y II NIVEL III NIVEL IV

DENSIDAD COMPACTA

CADA 15 KM CADA 10 KM CADA 5 KM

ENSAYE DE DEFORMACION PERMANANTE

ENSAYE DE SUSCEPTIBILIDA

D A LA HUMEDAD

En caso de que no se cumplan los parámetros establecidos por el protocolo, se debe de construir un nuevo tramo de prueba, realizando los cambios necesarios de acuerdo al desempeño requerido