Rosa Ziga C. Jefa SubDepartamento Tecnolgico y Materiales

Curso Laboratorista Vial C Junio 2015

LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD

Mezcla Asfltica en caliente.

1.1. Pavimento y Calzada

Calzada: Camino o parte de una calle o carretera reservada a los vehculos.

Pavimento: Sistema de capas superpuestas, de diferentes materiales, y compactadas en forma adecuada.

1.2 Rasante: Lnea que marca la cota del camino terminado. 1.3 Subrasante: Lnea que marca la cota del movimiento de

tierra terminado sobre el cual se construye el pavimento.

2.1. Pavimentos Rgidos (Concreto u Hormign) 2.2. Pavimentos Flexibles (Mezcla Asfltica) 2.3. Pavimentos Semiflexibles

Caracterstica de un Pavimento Flexible

2.1. Pavimentos Rgidos

Constituido por una losa de hormign con o sin armadura apoyada sobre una capa de Subbase granular, colocada directamente sobre la subrasante.

Est constituido por una serie de capas que permiten transmitir las cargas de trnsito hasta el terreno natural sin que este se deforme. No siempre es necesario colocar todas las capas sealadas (depende del trnsito, tipo de suelo, etc.)

Capa Asfltica

La calidad estructural de estas capas varia con la profundidad. En un pavimento flexible, las diferentes capas pueden ser granulares y asflticas El pavimento flexible no slo est formado por la capa de rodado sino por todas las que conforman la estructura.

Se caracterizan por usar una carpeta de rodado asfltica y como base una grava cemento (estabilizada con cemento).

El siguiente esquema muestra un diseo tpico de pavimento semiflexible:

Corresponde a todas aquellas capas que no aportan estructura al pavimento y en general a aplicaciones cuyo espesor final no sobrepasan los 3 cm. Dentro de esta clasificacin tenemos:

a)Riegos asflticos b)Riegos asfalto agregado c)Sellos de mezcla c)Sellos de friccin d)Lechadas

Consiste en la aplicacin de un asfalto lquido, ya sea sobreuna capa granular o sobre una capa asfltica, el cual cumpleun objetivo especfico.

3.-Pavimentos y Revestimientos Asflticos

Estos corresponden a riegos asflticos cubiertos por una o ms capas de agregado ya sea arena fina (para preservar por corto tiempo bases estabilizadas) o grava (para tratamiento superficial simple o doble). El espesor del tratamiento lo da el tamao del agregado ptreo de la primera capa, por cuanto las capas sucesivas de agregados ptreos, slo llenan huecos de la capa anterior.

3.-Pavimentos y Revestimientos Asflticos

Corresponde a una mezcla de ligante asfltico cubierto con capa(s) de agregado colocado sobre un pavimento existente. Dependiendo del tamao del agregado ser la funcin u objetivo de cada sello.

3.-Pavimentos y Revestimientos Asflticos

Es cualquier tipo de mezcla colocada en espesores delgados para corregir fallas funcionales.

Agregado fino ms filler, ms agua y ms emulsin.

3.-Pavimentos y Revestimientos Asflticos

Mezclas abiertas colocadas en espesores delgados para mejorar el drenaje superficial.

Mezclas abiertas colocadas en espesores delgados para mejorar el drenaje superficial.

Las capas asflticas estructurales son aquellas que, por condiciones de mezcla y espesor, forman una estructura resistente en el diseo de un pavimento flexible. Las capas asflticas estructurales se pueden clasificar de acuerdo a los siguientes parmetros: - Posicin relativa dentro de la estructura - Por su Granulometra, - Huecos en la mezcla, - Segn el proceso constructivo (esto ltimo se ver en el captulo de mezclas en caliente).

3.-Pavimentos y Revestimientos Asflticos

MEZCLAS ASFLTICAS EN CALIENTE

Se define como mezcla asfltica (o bituminosa) en caliente a la combinacin de ridos (incluido el polvo mineral) con un ligante. Las cantidades relativas de ligante y ridos determinan las propiedades fsicas de la mezcla.

El proceso de fabricacin implica calentar el agregado ptreo y el ligante a alta temperatura, muy superior a la ambiental. Enseguida esta mezcla es colocada en la obra.

Existen diferentes mtodos de diseo. En Chile oficialmente se usa el Mtodo Marshall.

Mtodo Marshall: Basado en estabilidad y contenido de vacos.

Mtodo Superpave: Basado en el contenido de vacos.

Carpeta de Rodadura Capa Intermedia Base Asfltica

Carpeta de Rodadura: Es una capa aglomerada de agregados

ptreos y asfalto, generalmente semi cerrada o cerrada diseada para

resistir la abrasin y desintegracin por efectos ambientales.

Capa Intermedia: Mezcla generalmente abierta y graduada

densa o gruesa, colocada sobre la base.

Base Asfltica: Mezcla generalmente abierta colocada sobre la

base granular o subrasante, a la cual se le superpone la capa

intermedia o rodadura.

Se definen de acuerdo a la cantidad de material que pasa el tamiz N 8

Mezcla abierta Huecos > 6%

Mezcla semi densa o densa Huecos 6%

En caliente En fro

En caliente

Especificaciones Manual de Carreteras: Volumen N 5 5.408.201: Agregados Ptreos 5.408.203: Mezcla asfltica Volumen N 8 8.302.40: Mtodo para determinar la resistencia a

la deformacin plstica de mezclas bituminosas utilizando el Equipo Marshall.

8.302.47: Mtodo de diseo Marshall

Es importante que la mezcla sea diseada de tal forma que pueda ser colocada con facilidad, evitando segregaciones. Previo al diseo de la mezcla se deben analizar tanto el agregados como el asfalto para decidir si son aptos para la construccin del pavimento.

Los agregados deben ser limpios, tenaces y durables y lo ms importante deben tener una granulometra de acuerdo a especificacin.

Las especificaciones generales que deben cumplir son:

Granulometra

Resistencia al Desgaste

Solidez

Limpieza y pureza

Rozamiento Interno

Propiedades superficiales

Granulometra Indica la distribucin de los diferentes tamaos de las partculas. De la granulometra se desprenden los diferentes tipos de graduaciones:

SemiDensas o Densas (carpetas de rodado / ciclovas)

Semiabiertas (binder y bases) y

Abiertas (bases).

Resistencia al Desgaste Los agregados deben ser resistentes para poder soportar el rodillado durante el proceso constructivo y enseguida la accin del trfico. Para ello se debe realizar el mtodo de ensaye de los .

Ensaye de los sulfatos (Solidez) Los agregados usados en los pavimentos asflticos no se deben disgregar bajo la accin de los agentes atmosfricos. Limpieza y pureza Se determina en forma visual, pero en el caso de dudas se recomienda efectuar un tamizado por va hmeda.

Rozamiento Interno Es una propiedad muy importante de los ridos, ya que los ridos chancados tienden a impedir el desplazamiento de las partculas bajo la accin de una carga; debido al roce y trabazn entre partculas de agregado. Su influencia se refleja en los valores obtenidos en el Ensaye de Estabilidad Marshall

GRAVA GRAVILLA

Propiedades superficiales Para que un pavimento asfltico resulte resistente y durable es necesario que los asfaltos adhieran bien a los agregados ptreos. Para ello, se realizan diferentes Ensayes de Adherencia agregado - bitumen. stos sirven para evaluar la capacidad de adherencia y despegue entre ridos y ligante empleados en la mezcla.

El agregado ptreo debe encontrarse recubierto con una pelcula de asfalto lo suficientemente conveniente para ser sometida al proceso de compactacin sin ser alterada. El espesor de pelcula de asfalto que recubre el agregado ptreo es un factor importante que regula el comportamiento de las mezclas a travs de los parmetros de estabilidad y durabilidad.

Es importante considerar en el diseo de una mezcla la trabajabilidad e impermeabilidad. Una mezcla deber ser totalmente impermeable para no permitir el paso del agua hacia las capas inferiores y de esta forma evitar la perdida de capacidad de soporte . Sin embargo = =

No se puede tener una mezcla 100% impermeable. La falta de huecos al interior de sta, no permite absorber la consolidacin de la mezcla por amasado del trnsito; desplazando el asfalto hacia la superficie, tornndolo resbaladizo.

min max min max1 1/2

1 100 1003/4 100 100 80 1001/2 80 1003/8 70 90 60 80N4 50 70 48 65N 8 35 50 35 50N 30 18 29 19 30N 50 13 23 13 23

N 100 8 16 7 15N 200 4 10 0 8

Banda IV-12Tamiz Banda IV-20

Referido a porcentaje pasante en cada tamiz

min max min max

100 100100 100 80 9580 95 65 8070 85 57 7343 58 40 5528 42 28 4213 24 13 248 17 8 176 12 6 124 8 4 8

Banda IV-A-20Banda IV-A-12

min max min max1 1/2

13/4 100 100 100 1001/2 80 100 80 953/8 70 90 70 85N4 50 70 43 58N 8 35 50 28 42

N 30 18 29 13 24N 50 13 23 8 17N 100 8 16 6 12N 200 4 10 4 8

Banda IV-12Tamiz Banda IV-A-12 min max min max1 1/2

1 100 100 100 1003/4 80 100 80 951/2 - - 65 803/8 60 80 57 73N4 48 65 40 55N 8 35 50 28 42

N 30 19 30 13 24N 50 13 23 8 17N 100 7 15 6 12N 200 0 8 4 8

Banda IV-A-20Tamiz Banda IV-20

Ensaye Carpeta Binder Base

Gruesa Abierta

Desgaste de Los ngeles, Mx. (%) 25 35 35 30

Desintegracin por Sulfato, Mx. (%) 12 12 12 12

Partculas Lajeadas Mx. (%) 10 15 15 10 Partculas Chancadas min. (%) 90 70 60 90 Adherencia Mtodo Esttico min.(%) 95 95 95 95

Adherencia Mtodo Dinmico min.(%) 95 95 95 95

Ensaye Carpeta Binder Base

Gruesa Abierta

ndice de plasticidad NP NP NP NP

Adherencia Riedel-Weber, min. (1) 0-5 0-5 0-5 0-5

Desintegracin por Sulfato, Mx. (%) (2) 15 15 15 15

(1) Si no cumplen con esta exigencia, se podrn utilizar previa incorporacin de un aditivo mejorador de adherencia.

(2) Slo se exigir en Regiones XI y XII y en la alta cordillera o cuando lo indique el proyecto.

Tamices % Pasa en Peso (mm) (ASTM)

0.630 N 30 100

0.315 N 50 95-100

0.08 N 200 70-100

4. objetivo del Diseo de Mezcla

El objetivo principal es encontrar la combinacin ms econmica agregado-asfalto, que d a la mezcla las siguientes propiedades:

Estabilidad Propiedad Estructural Durabilidad Propiedad de Construccin y Servicio

Impermeabilidad Propiedad de Construccin y Servicio

Trabajabilidad Propiedad de Construccin y Servicio

Flexibilidad Propiedad Estructural

Resistencia a la Fatiga Propiedad Estructural

Resistencia al Deslizamiento

Propiedad Funcional

Estabilidad Es la capacidad de un pavimento asfltico para resistir las cargas de trnsito sin que se produzcan deformaciones. Depende de la y trabazn entre agregados. *Friccin Interna ( ) Depende de la de los

de la y de .

El conjunto de agregados ptreos se debe comportar como

una masa elstica uniforme en vez de un conjunto de partculas individuales.

Durabilidad Es la capacidad de un pavimento de resistir la desintegracin debido al trnsito, al clima y prdida de cohesin* al paso del tiempo. *Cohesin Es la fuerza aglomerante del ligante con el agregado; ayuda a aumentar la resistencia al corte de la mezcla; varia con la temperatura; y aumenta con la cantidad de asfalto hasta un mximo, para luego decrecer. Impermeabilidad Es la resistencia del pavimento a ser penetrado por el agua y el aire.

Trabajabilidad Es la facilidad que tiene una mezcla para ser colocada y compactada. Esta relacionado con el tipo y porcentaje de agregado, adems de la temperatura de mezclado y compactacin. Flexibilidad Es la capacidad de un pavimento asfltico para adaptarse a los movimientos y asentamientos de la base y subrasante sin agrietarse.

Resistencia a la Fatiga Es la capacidad de un pavimento para resistir los esfuerzos provocados por el trnsito en repetidas pasadas (Vida til). Resistencia al Deslizamiento Es una cualidad que debe presentar un pavimento especialmente mojado para ofrecer resistencia al patinaje o a la posibilidad de hidroplaneo.

(8.302.40 y 8.302.47 V.8 M.C.)

Este mtodo es aplicable slo a mezclas en caliente con

cementos asflticos que contengan agregados con tamao

mximo igual o inferior a 25 mm.

Este mtodo puede usarse tanto para el diseo en Laboratorio

como en el control de terreno.

Se confecciona una serie de probetas de 1100 gr de

agregado con distintos contenidos de asfalto con

incrementos de 0,5 %, las dimensiones de la probeta

son 102 mm de dimetro y 63 mm de altura,

Antes de ensayar se determinan las densidades de

los agregados, asfalto y mezcla compactada.

Se somete al ensayo de estabilidad y fluidez a una temperatura de 60 C. Despus de determinar la densidad, estabilidad y fluencia, se procede al anlisis de huecos para cada serie de probetas.

a. Tendencias Se deben confeccionar los siguientes 5 grficos de tendencias:

7

8

9

10

11

12

13

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7% Asfalto (%Pb)

2285

2290

2295

2300

2305

2310

2315

2320

2325

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7% Asfalto (%Pb)

ESTABILIDAD DENSIDAD HUECOS DE AIRE

10

11

12

13

14

15

16

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0

% Asfalto (%Pb)

FLUIDEZ VACOS EN EL AGREGADO MINERAL

De las curvas anteriores se determinan los porcentajes de asfalto que entreguen:

Mxima estabilidad de la curva (A) Mxima densidad de la curva (B) y % de asfalto para 5% de huecos en la mezcla (C).

(Los huecos se obtienen por clculo de Va) El % optimo de asfalto de diseo ser:

Frmula de trabajo Comprende: a) Banda de trabajo, segn las siguientes tolerancias:

Usando la dosificacin de ridos del Diseo, se calcula la mezcla de ridos y se compara con la banda de trabajo presentada por el contratista. Si la mezcla no est ntegramente dentro de la banda de trabajo, sta se debe rechazar.

b) Contenido de asfalto ptimo

Al porcentaje determinado se aplican las siguientes tolerancias:

Para carpeta de rodado: 0,3puntos porcentuales.

Para carpeta intermedia y/o base: 0,5 puntos porcentuales.

c) Densidad de diseo (Densidad Marshall) Se determina del grfico de densidad, con el porcentaje de

asfalto ptimo obtenido. d) Temperatura de mezclado y Temperatura de compactacin (a travs del Nomograma de Heukelom)

Estabilidad Marshall Es la carga mxima que se requiere para producir la rotura de la probeta; esta se mide en Newton (N). Fluidez Es la deformacin que se produce en la carga mxima, se mide 0,25 mm.

Densidad Efectiva (pE) Es el cuociente entre la masa del rido y su volumen a una temperatura especificada. El volumen excluye los poros permeables al asfalto. Donde: Dmm = Densidad mxima de la mezcla db = Densidad del asfalto Pb = Serie de probeta a distinto porcentaje

dbPb

DmmPb

E100

100

Huecos en la Mezcla Vacos de aire (Va) Es el volumen total de pequeas bolsas de aire entre partculas de agregado cubiertos con asfalto, expresado como porcentaje de volumen total de mezcla compactada. Donde: Dmm = densidad mxima de la mezcla G = densidad de la mezcla compactada i = Serie de probeta a distinto porcentaje

Densidad (G) La densidad de la mezcla compactada se define como la masa de un volumen especifico de mezcla.

Nota: La densidad que se obtiene de las probetas de Laboratorio se considera de referencia, y es usada para determinar el porcentaje de compactacin en terreno con respecto a la obtenida en ste.

% de compactacin = Densidad de terreno x 100 Densidad de Laboratorio

Vacos en el Agregado Mineral (VAM) Es el volumen de vacos entre las partculas de agregado de una mezcla compactada; incluye los huecos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado como porcentaje del volumen. Donde: drs = Densidad real seca del agregado, Kg/m3 Pb = Porcentaje de asfalto referido al agregado seco i = Serie de probeta de distinto porcentaje