DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS

DEFINICIÓN DE MEZCLA ASFÁLTICA

Es una mezcla homogénea de agregados pétreos y un ligante asfáltico, para ser empleados en la conformación de la capa de rodadura de los pavimentos flexibles, previo transporte, extensión y compactación consiguientes.

COMPOSICION DE LA MEZCLA ASFALTICA

• Las mezclas asfálticas están constituidas por: Aproximadamente por un 90 % de agregados de piedra y arena gruesa, un 5% de polvo mineral (filler que pasa la malla # 200) y otro 5% de ligante asfáltico.

• 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.

TIPOS DE MEZCLA ASFALTICA

• Mezclas asfálticas en Caliente: Las que se fabrican en plantas especiales, donde el cemento asfáltico es calentados a temperaturas elevadas, en el rango de 150 a 180 °C. Los agregados se calientan a más de 100°C.

• La puesta en obra se realiza a una temperatura no menor de 110°C. A una temperatura menor la mezcla se endura y en esa condición, ella no pueden extenderse y menos aún compactarse adecuadamente.

• Mezclas asfálticas en Frío rebajados: El ligante es asfalto con

adición de gasolina, kerosene o petroleo diesel, los cuales calentados a una temperatura no menor a 60°C se mezcla con los agregados (Piedra y arena gruesa).

TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

• Mezcla asfáltica en frío con emulsión asfáltica.

• La misma que viene a ser el cemento asfáltico residual, al cual se le adiciona cierta cantidad de agua y un emulsivo químico, mezclados mediante un agitador especial, en su conjunto.

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS

• Seguridad• Resistencia al deslizamiento• Regularidad transversal• Visibilidad (marcas viales)• Comodidad• Regularidad longitudinal• Regularidad transversal• Visibilidad • Ruido

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS

• Durabilidad• Capacidad soporte• Resistencia a la desintegración superficial• Medio ambiente• Mitigación del Ruido• Capacidad de ser reciclado• Trabajabilidad

PLANTA MOVIL DE MEZCLA ASFALTICA

ComponentesTolva de recepciónDe agregadosHornos giratorios donde

Se calientan los agregadosMezcladora

Tubería de alimentaciónDe cemento asfáltico Calentado a > 150°C

Lanzallamas

FUNDAMENTOS BASICOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS

• 1.- El deseo principal de lograr un adecuado diseño, consiste fundamentalmente, en lograr la máxima densidad posible de la mezcla.

• Para ello un factor determinante es la granulometría del agregado a emplear, tamaño máximo del A.G. ¾».

• También el contenido de asfalto a utilizar. Ideal de 5 a 6 %

• Porcentaje de vacios.- ideal 3.5 %• Estabilidad Marshall.- Estabilidad media o promedio

85%

FORMULAS EMPRIRICAS

• Del Instituto del asfalto.• P = 4 R + 7S + 12F• Donde: • P = Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total

de la mezcla.• R= % del agregado que pasa la # ¾ y retenida en la # 8.• S= % del agregado que pasa la # 8 y retenida en la

malla 200.• F= Porcentaje del agregado que pasa la malla 200

EJEMPLO DE MEZCLA ASFALTICA EN FRIO

• Determinar la cantidad de asfalto en galones que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente garanulometría.

• Malla % que Pasa % que retiene.• ¾» 100• ½» 82 18• 3/8» 69 13• N° 4 55 14• N° 8 42 13 56%(R)• N° 30 29 13• N° 50 21 8• N° 100 15 6• N° 200 8(F) 7 34%(S)

• Consecuentemente: P= 4x0.56+7x.34+12x.08 = 5.48%

DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE ASFALTO RC-250 EN GALONES

• Cantidad de asfalto necesario: 5.48% de peso sobre el peso total de la mezcla.

Referencias.• Peso de la mezcla asfáltica aprox.= 2,000 Kg/ m3.• Densidad del asfalto: 1.10• Equivalencia 1 Galón = 3.785 litros• Cant. de asfalto en Kg=0.0548x2,000 = 109.60 Kg/m3• Cant. De asfalto en Litros= 109.6/1.1 = 99.64 Litros• Cant. de asfalto = 99.64/3.785= 26.33 Galones/m3• Cantidad de asfalto RC-250 = 26.33 x 1.30 = 34 Glns/m3

METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO MODERNO

P = 0.035 a + 0.045 b + Xc + F• Donde:• a.- es el porcentaje del agregado que pasa la # ¾» y es retenida en la #

8.• b.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 8 y es retenida en la #

200.• c.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 200

• Xc=0.18c, cuando 6 – 10% pasa Tamiz Nº 200• Xc=0.15c, cuando 11 – 15% pasa Tamiz Nº 200• Xc= 0.20c, cuando< 5% pasa Tamiz Nº 200 • • F = Factor de corrección por absorción. • El valor de F varía: Muy poroso= 2.0%. Muy liso= 0.7% . Mediano= 1%

Ejemplo de aplicación• Determinar la cantidad de asfalto en galones por m3 que es necesario

emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría. La textura del agregado grueso es bastante liso.

• Malla % que Pasa % que retiene.• ¾» 100• ½» 82 18• 3/8» 69 13• N° 4 55 14• N° 8 42 13 58% (a)• N° 30 29 13• N° 50 21 8• N° 100 15 6• N° 200 8(c) 7 34% (b)

Solución

• a= 56 % b=34% c=10%• P=0.035x58+0.045x34+10x0.18+0.7=• P= 2.03+1.53+1.8+0.7= 6.06%

METODO DE LAS AREAS SUPERFICIALESSe basa bajo el concepto de cada partícula que forma parte de los agregados de una mezcla asfáltica, esté recubierta por una película de asfalto de un espesor suficiente que permita una óptima adherencia.

P= 2.65 x Area superficial x Indice asfático

Peso especifico del agregadoDonde:P= Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla.Área superficial de la suma de todas las partículas, en pies cuadrados/ libra de peso.Indice Asfáltico, cantidad de asfalto de recubrimiento

AREA EQUIVALENTE DE LAS PARTICULAS EN P2/LIBRA

• TAMIZ AREA EQUIVALENTE• Pasa # 3/4» y retiene # 10………….4 p2/libra• Pasa #8 y retiene # 40 15 «• Pasa # 40 y retiene # 200 80 «• Pas # 200 260 «

Ejemplo de aplicación• Determinar la cantidad de asfalto en galones por m3 que es necesario emplear en una

mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría. La textura del agregado grueso es bastante es de tipo ordinario. Y el peso específico de los agregados es de 2.60

• Malla % que Pasa % que retiene.• ¾» 100• ½» 82 18• 3/8» 69 13• N° 4 55 14• N° 10 42 13 58 % x4 = 232 p2/libra• N° 40 29 13 13 %x15= 195• N° 50 21 8• N° 100 15 6• N° 200 8 % 7 21 %x80= 1680

8% x260= 20804187/100=41.87

Cálculo de aplicación

• Area superficial = 41.87• Indice asfáltico según Abaco 5.09 =0.00126• P=(2.65x41.87x0.00126)/2.60 =0.0537 = 5.37%

METODO MARSHALL para asfaltos en caliente

• Determinado el % de asfalto según Areas Superficiales 5.37 %

• Se diseñan mezclas inferiores y superiores en 0.5% al valor determinado y C/u de ellas se someten a determinar sus resistencias en la prensa hidráulica y sus porcentajes de vacíos, graficándolas en el esquema adjunto.

Metodo Marshall para asfaltos en caliente

• Según el ejemplo siguiente:• Porcentaje Resistencia % de vacios• P1 = 4.37 % 3,500 lbs 6%• P2= 4.87 % 4,600 « 5%• P3= 5.37 % 5,000 « 4%• P4 = 5.87 % 4,800 « 3 %• P5 = 6.37 % 4,200 « 2%• El porcentaje de asfalto ideal es aquel que tiene

un 3.5% de vacíos.