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    1. PASOS EN EL DISEÑO DE UNA MEZCLAASFÁLTICA

    Diseñar una mezcla asfáltica comprende tres pasos:

    1.1. Seleccionar el ligante y los agregados (selecciónde los materiales).

    1.2. Hacer el análisis volumétrico y finalmente,

    1.3. Medir el desempeño.

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    1.1. SELECCIÓN DEL LIGANTE Y LOS AGREGADOS(SELECCIÓN DE LOS MATERIALES).

    Es importante reunir muestras de cemento asfaltico y del agregado quevan a ser usados en la carpeta asfáltica de la pavimentación : ya que losdatos extraídos de los diferentes métodos de diseño de mezclasdeterminan la fórmula para la mezcla optima; por lo tanto los datos seránexactos solamente si los materiales ensayados en el laboratorio tienencaracterísticas idénticas a los materiales usados en la preparación de lamezcla asfáltica usada en la pavimentación.La variación ocurrida entre los materiales ensayados en el laboratorio ylos materiales usados en la realidad, conllevan a una amplia variedad deproblemas graves, que van desde una mala trabajabilidad de la mezcla

    hasta una falla prematura del pavimento.

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    1.2. SELECCIÓN DEL TIPO DE CEMENTO ASFALTICO(LIGANTE)

    Los de más baja penetración (duros: PEN 40/50, PEN 60/70) se empleanprincipalmente en zonas calurosas.

    Los de alta penetración (más blandos: PEN 85/100 y PEN 120/150) enzonas frías o de baja temperatura.

    Para el particular, el criterio recomendado para la selección del ligantedebe primar el parámetro de susceptibilidad térmica antes que lapenetración.

    Definimos la susceptibilidad térmica o curva reológica de los asfaltos,como el grado de variación de la viscosidad en función de la temperaturao el parámetro que describe el estado de consistencia del asfalto para unacondición específica de temperatura.

    Ó

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    Cálido Cálido Moderado FrioAeropistas:Pistas de Aterrizaje 60/70 85/100 85/100 120/150Pistas de Taxeo 60/70 60/70 85/100 85/100Plataformas de estación 60/70 60/70 60/70 85/100

    Carreteras:Tráfico pesado y muy pesado 60/70 60/70 85/100 85/100Tráfico medio a ligero 85/100 85/100 85/100 120/150

    Calles:Tráfico pesado y muy pesado 60/70 60/70 85/100* 85/100Tráfico medio a ligero 85/100 85/100 85/100 85/100

    Accesos:Industriales 60/70 60/70 85/100 85/100Estaciones de servicio 60/70 60/70 85/100 85/100Residenciales 85/100 85/100 85/100 85/100

    Estacionamientos:Playas industriales 60/70 60/70 85/100 85/100Playas comerciales 60/70 60/70 85/100 85/100

    Canchas Deportivas:Canchas de Tenis 85/100 85/100 85/100 85/100Parques Deportivos 85/100 85/100 85/100 85/100

    Sardineles 60/70 60/70 60/70 60/70

    * En el caso de "Sheet Asphalt" (capa asfáltica delgada), generalmente se utilizael grado PEN 60/70.

    CLIMASELECCIÓN DEL GRADO DE CEMENTO ASFALTICO

    APLICACIÓN EN

    Asfalto PEN 40-50 Zonas calida Caso: Iquitos Asfalto PEN 60-70 Zonas calida Caso: Lima Asfalto PEN 85-100 Zonas templadas Caso: Cusco Asfalto PEN 120-150 Zonas Frigidas Caso: Puno

    USOCEMENTO ASFALTICO

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    1.3. SELECCIÓN DEL TIPO DE AGREGADO.

    Deberán conocerse las características delagregado, es decir aplicar todo lo señalado enel capítulo AGREGADOS EN VÍAS.

    Sin embargo, no cualquier tipo de agregadopuede emplearse de la manera adecuada paraformar mezclas asfálticas; de ahí la necesidad

    de conocer sus características físicas para sabersi es apto o no.

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    2. MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLAASFÁLTICA

    Existen dos métodos de diseño comúnmente utilizadospara determinar las proporciones apropiadas de asfaltoy agregados en una mezcla. Ellos son el método Marshally el Método Hveem.

    2.1. Método Marshall.

    2.2. Hveen.

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    Designación ASTM de la mezcla* Marshall Hveem

    37.5 mm (1½ in.) No conveniente No conveniente

    25.0 mm (1 in.) O O

    19.0 mm (¾ in.) Conveniente Conveniente

    12.5 mm (½ in.) Conveniente Conveniente

    9.5 mm (⅜ in.) Conveniente Conveniente

    4.75 mm (Nº 4) Conveniente Conveniente

    2.36 mm (Nº 8) No conveniente No conveniente

    1.18 mm (Nº 16) Conveniente Conveniente

    O = Conveniente si el tamaño máximo del agregado no supera los 25mm . (1")

    * ASTM D 3515, Tabla 3

    CONVENIENCIA DE LOS MÉTODOS DE DISEÑO DE LABORATORIO

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    Este método fue desarrollado por Bruce Marshall (Ingeniero delDepartamento de Carreteras de Mississippi E.E.U.U.) y mejorado porCuerpo de Ingenieros de las fuerzas armadas de los E.E.U.U. de NorteAmérica, es uno de los métodos de diseño más usados en la actualidad.

    Esta normalizado como la norma ASTM 1559.

    El propósito del método de Marshall es determinar el contenido óptimode asfalto para una combinación específica de agregados, para teneruna resistencia, flexibilidad y durabilidad adecuada, sin sufrirdeformaciones basados principalmente en cinco (05) gráficos que seobtendrán de la prueba que se realiza.

    DISEÑO DE MAC – DESEÑO DE MARSHALL

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    El método provee información sobre propiedades de la mezcla asfálticaen caliente, establece densidades y contenidos óptimos de vacío quedeben ser cumplidos durante la construcción del pavimento; razón porla cual este método puede ser usado para el diseño en laboratorio,como para el control de campo de mezclas asfálticas en caliente.

    Asimismo, aplicamos este método para agregados con tamañosmáximos de 25.0 mm (1”) o menos.

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    PASO Nº 01:

    Esto consiste en ensayar una serie deprobetas normalizados (2.5” de espesory 4” de diámetro), cada una preparada

    con la misma granulometría y condiferentes contenidos de asfalto.

    D= 102

    E =

    6 3 . 5

    m m ≈

    2 . 5

    BRIQUETA (PASTILLA)

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    ¿Cómo obtengo la probeta en ellaboratorio?¿Cómo obtengo la probeta en campo?

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    a. El asfalto y el agregado se calientan y mezclancompletamente hasta que todas las partículas esténrevestidas. Esto simula los procesos de calentamiento ymezclado que ocurre en planta. Las temperaturasseleccionadas para el mezclado deben ser las que permitan

    una viscosidad de mezclado y una viscosidad decompactación.

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    b. Las mezclas asfálticascaliente se colocan enlos moldes pre-calentados Marshall,esto como

    preparación para lacompactación, el cualtambién es calentadopara que no enfrié lasuperficie de la

    mezcla al golpearla.Moldes Marshall

    Previamente a la colocación de la mescla, colocar papelde filtro absorbente cortado a la medida en el fondo delmolde.

    NORMA:i) ASTM D-1559, ii) D-6927, iii) INVIAS E-748ESPECIFICACIONES TECNICAS:- Construido en acero cincado.- Diámetro interior: 101,6 mm.

    - Altura: 76,2 mm.-Compuesto por placa base circular, molde ycollarín.-Peso aproximado 3,5 kg.

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    c. Las briquetas soncompactadas mediantegolpes de “martillosMarshall” decompactación. El número

    de golpes del martillo(30, 50 o 70) depende dela cantidad de tránsitopara la cual la mezclaasfáltica está siendo

    diseñada. Ambas carasde cada briqueta reciben

    MARTILLO MARSHALL.- Martillo de 10lb (4.54 kg), fabricado enacero zincado.

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    el mismo número degolpes. Así una probetaMarshall de 35 golpesrecibe, realmente, untotal de 70 golpes. Una

    probeta de 50 golpesrecibe 100. Después decompletar lacompactación lasprobetas son enfriadas y

    extraídas de los moldes.

    PRENSA MECÁNICA PARA LA ROTURA

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    d. Después de lacompactación se dejaenfriar la probeta atemperaturaambiente, para su

    posterior extraccióndel molde por mediode un gato extractor.

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    PASO Nº 02:Ensayo de estabilidad mide laresistencia a la deformación de lamezcla.El ensayo de fluencia mide la

    deformación, bajo carga, que ocurreen la mezcla.

    i. Las probetas (pastillas) preparadasse rompen en la prensa Marshall,determinando su estabilidad(resistencia) y deformación.

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    Las mezclas que obtienen valores bajos de fluencia y valoresaltos de estabilidad son consideradas demasiado frágiles yrígidas para un pavimento en servicio.

    Aquellas que tienen valores altos de fluencia son

    consideradas demasiado plásticas, y tienen tendencia adeformarse fácilmente bajo las cargas de tránsito.

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    GRAFICOS1. Peso volumétrico. Vs CA2. Estabilidad. Vs CA3. Flujo. Vs CA

    4. Porcentaje de vacíos en la mezcla. Vs CA5. Porcentaje de vacíos en agregado mineral. Vs CA