MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE_Semana 1-6 - Presentation Transcript

1. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS

VIALES

2. CONTROL DE CALIDAD DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS • MEZCLAS ASFÁLTICAS EN

CALIENTE: Las mezclas asfálticas están constituidas de agregados, relleno mineral si es

necesario, y material asfáltico mezclados en caliente en una planta central, y colocados sobre

una base debidamente preparada o un pavimento existente, de acuerdo con lo establecido en

los documentos contractuales. Las mezclas asfálticas en caliente pueden ser producidas por un

amplio rango de combinaciones de agregados, cada uno con sus características particulares

adecuadas al diseño específico y a sus usos en la construcción. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN

ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS VIALES

3. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DEL MATERIAL ASFÁLTICO:

El cemento asfáltico a utilizarse en las mezclas es generalmente de penetración 60-70, el tipo

y grado del material asfáltico a utilizarse estará determinado en el contrato. En caso de vías

que serán sometidas a un tráfico liviano o mediano se permitirá el empleo de cementos

asfálticos 85-100. Para vías o carriles especiales, donde se espera un tráfico muy pesado, se

empleará cementos asfálticos mejorados. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y

CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS VIALES


El cemento asfáltico debe cumplir con los parámetros de control que se indican en la tabla

810.2.1 (MOP – 001 – F – 2002). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE

CALIDAD EN OBRAS VIALES


La clasificación del tráfico de acuerdo a la tabla está en función de la intensidad media diaria

de vehículos pesados (IMDP) esperada por el carril de diseño en el momento de poner en

funcionamiento la vía. Tráfico IMDP Liviano Menos de 50 Mediano 200 Pesado 1000 Muy pesado

Más de 1000 COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS

VIALES

6. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS: Los

agregados que se utilizarán para las mezclas de hormigón asfáltico en caliente estarán

compuestos de partículas de material triturado, grava triturada, grava o material natural, arena,

etc. Estos agregados deben cumplir con los requisitos de gradación que se indican en la tabla

404-5.1 y 405- 5.1, (MOP – 001 – F – 2002). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y


7. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS: La

granulometría será comprobada mediante ensayo INEN 696, que se efectuará sobre muestras

que se tomarán periódicamente de los acopios, de las tolvas de recepción en caliente y de la

mezcla asfáltica preparadas. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE


8. CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS (ENSAYOS) • EQUIVALENTE DE ARENA:

Este ensayo indica la proporción relativa de polvo fino o materiales arcillosos perjudiciales

contenidos en los áridos empleados en las mezclas asfálticas para pavimentación y en los suelos

empleados en capas de base. Este ensayo se aplica a la fracción que pasa por el tamiz No 4,

(ASTM D 2419). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN

OBRAS VIALES

9. CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS (ENSAYOS) • RESISTENCIA A LA ABRASIÓN:

Este ensayo se emplea para medir la resistencia de los áridos al desgaste o a la abrasión, se

carga el tambor de la máquina de los Ángeles con una cantidad fija de áridos y de esferas de

acero que actúan como carga abrasiva, a continuación se hacen dar 500 vueltas al tambor

determinándose así el porcentaje del material que se define como porcentaje de desgaste,

(ASTM C 131). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN

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10. CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS (ENSAYOS) • RESISTENCIA A LOS SULFATOS:

Este ensayo mide la resistencia de los áridos a la disgregación por soluciones saturadas de

sulfato de sodio o magnesio. El proceso de inmersión y secado se realiza por varios ciclos

determinándose así el porcentaje de pérdidas de peso por cada fracción granulométrica, (ASTM

C 88). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS

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11. CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS (ENSAYOS) • PESO ESTECÍFICO: Se

determina el peso específico de los áridos por dos razones: para permitir el cálculo de los vacíos

de las mezclas asfálticas compactadas; y, para corregir las cantidades de áridos empleados en

una mezcla para pavimentación cuando su peso específico varía apreciablemente. Peso

específico total: Esta incluye todos los poros de la muestra, y asume que todos los poros que

absorben agua no absorben asfalto. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL

DE CALIDAD EN OBRAS VIALES

12. CONTROL DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS (ENSAYOS) • PESO ESTECÍFICO: Peso

específico efectivo: Esta excluye del volumen de la muestra todos los poros y espacios capilares

que absorben asfalto. Peso específico aparente: Esta no incluye como parte del volumen de la

muestra, los poros y espacios capilares que se llenarían de agua, y los poros que se llenarían de

asfalto. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS

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13. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS: Las mezclas asfálticas a emplearse en las capas de rodadura para vías de tráfico pesado y muy

pesado deberán cumplir que: la relación entre el porcentaje en peso del agregado pasante del

tamiz N 200, y el contenido de asfalto en porcentaje en peso del total de la mezcla (relación filler

/ betún), sea mayor o igual a 0.8 y no superior a 1.2. Para las mezclas asfálticas deberán

emplearse una de las granulometrías que se indican en la tabla 405-5.1 (MOP – 001 – F – 2002).

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14. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS: Las mezclas asfálticas de granulometría cerrada y semicerrada deberán cumplir con los

requisitos especificados en la siguiente tabla, de acuerdo a los ensayos del método Marshall

(MOP – 001 – F – 2002 ). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD

EN OBRAS VIALES

15. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS:

TIPO DE TRÁFICO Muy pesado Pesado Medio Liviano CRITERIOS MARSHALL Min. Máx. Min. Máx.

Min. Máx. Min. Máx. N° de golpes/cara 75 75 50 50 Estabilidad (lb) 2200 - 1800 - 1200 - 1000

2400 Flujo (in/100) 8 14 8 14 8 16 8 16 % de vacíos en mezcla *Capa de rodadura 3 5 3 5 3 5 3 5

*Capa intermedia 3 8 3 8 3 8 3 8 *Capa de base 3 9 3 9 3 9 3 9 % de vacíos en el agregado Ver

tabla 2.8 Relación filler/betún 0.8 1.2 0.8 1.2 % estabilidad retenida luego de 7 días en agua

temperatura ambiente *Capa de rodadura 70 - 70 - *Intermedia o base 60 - 60 - COMPETENCIAS

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16. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS: Las mezclas asfálticas de granulometría abierta deberán cumplir con los mismos requisitos de

estabilidad y flujo Marshall establecidos en la tabla anterior. La resistencia a la tracción

indirecta mediante ensayo ASTM D 4123, deberá ser superior al 80%. COMPETENCIAS TÉCNICAS

EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS VIALES

17. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • CONTROL DE CALIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS: La resistencia al daño por agua mediante el ensayo de peladura, no deberá mostrar evidencia

alguna en la mezcla, (ASTM D 3665). Las mezclas asfálticas que se produzcan en planta deberá

cumplir con la fórmula maestra de obra que se basa en el estudio de los materiales que se

pretende utilizar en el sitio de la obra. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y


18. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • FÓRMULA MAESTRA DE OBRA: De acuerdo con las

especificaciones MOP– 01 – F – 2002 en la fórmula maestra se establecerá: Las cantidades de

las diversas fracciones definidas para los agregados. El porcentaje de material asfáltico para la

dosificación, en relación al peso total de todos los agregados, inclusive del relleno mineral y

aditivos para el asfalto si se los utilizare. La temperatura que deberá tener el hormigón al salir

de la mezcladora y la temperatura que deberá tener la mezcla al colocarlo en sitio.


19. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • FÓRMULA MAESTRA DE OBRA: La fórmula maestra

de obra sea aceptada si los materiales están dentro de las siguientes tolerancias: Peso de los

agregados secos que pasen el tamiz de ½ in (12.5 mm) y mayores: 8%. Peso de los agregados

secos que pasen el tamiz de 3/8 in (9.5 mm) y No 4 (4.75 mm): 7%. Peso de los agregados

secos que pasen el tamiz No 8 (2.36 mm) y No 16 (1.18 mm): 6%. Peso de los agregados secos

que pasen el tamiz No 30 (0.6 mm) y No 50 (0.30 mm): 5%. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN


20. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE • FÓRMULA MAESTRA DE OBRA: Peso de los

agregados secos que pasen el tamiz No 100 (0.15 mm): 6%. Peso de los agregados secos que

pasen el tamiz No 200 (0.075 mm): 3%. Dosificación del material asfáltico en peso: 0.3%.

Temperatura de la mezcla al salir de la mezcladora: 10 oC. Temperatura de la mezcla al

colocarla en el sitio: 10 oC. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE


21. DISEÑO DE MEZCLAS El diseño de mezclas es una herramienta usada para la

aceptación de materiales, para el control de calidad de la mezcla, y para determinar la

compactación final del pavimento. Existen dos métodos de diseño comúnmente utilizados para

determinar las proporciones apropiadas del asfalto y agregado en una mezcla, estos son: -

Método Marshall - Método Hveem En nuestro medio el método más utilizado para el diseño de

mezclas asfálticas es el de Marshall. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL

DE CALIDAD EN OBRAS VIALES

22. DISEÑO DE MEZCLAS • MÉTODO MARSHALL: Este diseño nos permite determinar el

porcentaje óptimo de contenido de asfalto de la mezcla, para ello se debe realizar los siguientes

procedimientos: - Preparación de muestras para efectuar los ensayos. - Procedimientos del

ensayo Marshall. - Procedimiento de cálculo para diseñar las mezclas. - Análisis de resultados


23. MÉTODO MARSHALL • PREPARACIÓN DE MUESTRAS PARA EFECTUAR LOS ENSAYOS:

Preparación del asfalto: Las muestras del asfalto deberán tener características idénticas a las del

asfalto que va a ser usado en la mezcla final, y deberán cumplir con los requisitos de calidad

establecidos en la tabla 810-2.1 (MOP – 001 – F – 2002). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN



Preparación del agregado: La preparación del agregado consiste en secar los agregados,

determinar su peso específico y efectuar un análisis granulométrico por vía húmeda, (AASHTO T

27). Para ello, se deberán emplear una de las granulometrías indicadas en las tablas 405-5.1

(MOP – 001 – F – 2002). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD

EN OBRAS VIALES


Preparación de las probetas de ensayo: Las probetas de ensayo son preparadas haciendo que

cada una contenga una ligera cantidad diferente de asfalto,(ASTM D 1559). COMPETENCIAS


26. MÉTODO MARSHALL • PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO MARSHALL: Determinación de la

gravedad específica total: La prueba de gravedad específica puede desarrollarse tan pronto

como la probeta se haya enfriado a la temperatura ambiente. Para determinar que norma se

debe utilizar, se realizarán pruebas de absorción a la mezcla asfáltica compactada; si la

absorción es mayor al 2%, se utiliza la Norma ASTM D1188, en caso contrario, se recurre a la

Norma ASTM D2726. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN

OBRAS VIALES

27. MÉTODO MARSHALL • PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO MARSHALL: Ensayos de

Estabilidad y Fluencia: Después de que la gravedad específica se ha determinado, se desarrolla

la prueba de estabilidad y flujo. En el ensayo de estabilidad se mide la resistencia a la

deformación de la mezcla a 60 oC, mientras que la fluencia medida en centésimas de pulgada,

representa la deformación de la briqueta, (ASTM D 1559). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN


28. MÉTODO MARSHALL • PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO MARSHALL: Análisis de densidad

y vacíos: Después de completar las pruebas de estabilidad y flujo, se realiza el análisis de

densidad y vacíos para cada serie de especímenes de prueba. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN


29. MÉTODO MARSHALL • PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO MARSHALL: Análisis de densidad

y vacíos: Utilizando la gravedad específica y la gravedad específica efectiva del total del

agregado; el promedio de las gravedades específicas de las mezclas compactadas; la gravedad

específica del asfalto y la gravedad específica teórica máxima de la mezcla asfáltica (ASTM D

2041), se calcula el porcentaje de asfalto absorbido en peso del agregado seco, porcentaje de

vacíos (Va); porcentaje de vacíos llenados con asfalto (VFA) y el porcentaje de vacíos en el

agregado mineral (VMA). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE


30. MÉTODO MARSHALL Tabla del porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA). Tipo

de mezcla VAM, Mínimo (%) A 16 B 15 C, D 14 E 13 COMPETENCIAS TÉCNICAS EN


31. MÉTODO MARSHALL • PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS:

Gravedad específica neta del agregado: Donde: - Gsb = Gravedad especifica neta para el

agregado total. - P1, Pn = Porcentajes individuales por masa de agregado. - G1, Gn = Gravedad

especifica neta individual del agregado. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y



Gravedad específica efectiva del agregado: Donde: - Gse = Gravedad específica efectiva del

agregado. - Gmm = Gravedad específica máxima (Ensayo RICE) - Pmm = Porcentaje de masa del

total de la mezcla suelta = 100 % - Pb = Contenido de asfalto con el cual desarrolló el ensayo

RICE. - Gb = Gravedad específica del asfalto. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y



Gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica: Donde: - Gmm = Gravedad específica

máxima de la mezcla del pavimento (sin vacíos de aire) - Ps = Pmm – Pb COMPETENCIAS



Absorción del asfalto: Donde: - Pba = asfalto absorbido COMPETENCIAS TÉCNICAS EN



Contenido de asfalto efectivo: Donde: - Pbe = Contenido de asfalto efectivo, en porcentaje de la

masa total de la mezcla. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE



Porcentaje de vacíos en el agregado mineral: Donde: - VMA = Vacíos en el agregado mineral

(porcentaje del volumen neto). - Gmb = Gravedad específica Bulk de la mezcla asfáltica

compactada , (ASTM D 1888). COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE



Porcentaje de vacíos de aire: Donde: - Va = Vacíos de aire en la mezcla compactada en

porcentaje del volumen total. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE


38. MÉTODO MARSHALL • ANÁLISIS DE RESULTADOS: GRAFICAR RESULTADOS: Los

técnicos de laboratorio trazan los resultados del ensayo Marshall en gráficas, para poder

entender las características particulares de cada probeta usada en la serie y determinar cual de

ellas cumple mejor con los criterios establecidos para el pavimento terminado. COMPETENCIAS


39. MÉTODO MARSHALL • ANÁLISIS DE RESULTADOS (GRÁFICAS): COMPETENCIAS TÉCNICAS










44. MÉTODO MARSHALL • DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO:

Primero, se determina el contenido de asfalto para el cual el contenido de vacíos de aire es de 4

%. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS VIALES

45. MÉTODO MARSHALL • DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO: Con el

porcentaje de asfalto determinado, se evalúa todas las propiedades calculadas y medidas, y las

comparamos con los criterios de diseño de la siguiente tabla. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN


46. MÉTODO MARSHALL • DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO: Transito

Transito Transito liviano pesado Criterios para mezclas del carpeta y base mediano carpeta y

carpeta y base método Marshall base Min Máx M in Máx Min Máx Compactación, número de

golpes en cada cara 35 50 75 de la probeta Estabilidad N 3336 5338 8006 (lb) (750) (1200)

(1800) Flujo, 0.25mm (0.01 < in) 8 18 8 16 8 14 Porcentaje de vacíos 3 5 3 5 3 5 Porcentaje de

vacíos en el agregado mineral Ver tabla (VMA) Porcentaje de vacíos llenos de asfalto (VFA) 70 80

65 78 65 75 COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS

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47. MÉTODO MARSHALL • DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE ASFALTO: AJUSTES

DE DISEÑO: Bajo contenido de vacíos, baja estabilidad Bajo contenidos de vacíos, estabilidad

satisfactoria Contenido satisfactorio de vacíos, baja estabilidad Contenido alto de vacíos,

estabilidad satisfactoria. Contenido alto de vacíos, baja estabilidad COMPETENCIAS TÉCNICAS


48. MÉTODO MARSHALL • VERIFICACIÓN DE RESULTADOS: Se puede comprobar los

resultados con los valores recomendados por el Instituto de Asfalto (U.S.A) para el diseño

Marshall, para una mezcla superficial con tránsito pesado. Con las cantidades de las diversas

fracciones definidas para los agregados, con el contenido óptimo de asfalto, y seleccionando la

temperatura que deberá tener el hormigón en la mezcladora y al colocarla en el sitio, se

determina la fórmula maestra de obra. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y


49. MÉTODO MARSHALL • VERIFICACIÓN DE RESULTADOS: El porcentaje mínimo de vacíos

en el agregado mineral puede ser revisado usando la tabla siguiente, donde debe ser comparado

con el VMA de la graduación del agregado. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y


50. MÉTODO MARSHALL • VERIFICACIÓN DE RESULTADOS: VMA mínimo, en porcentaje

Tamaño máximo nominal de las partículas1 Vacíos de diseño, en porcentaje2 3.0 4.0 5.0 No16

(1.18 mm) 21.5 22.5 23.5 No8 (2.36 mm) 19.0 20.0 21.0 No4 (4.75 mm) 16.0 17.0 18.0 3/8 in

(9.5 mm) 14.0 15.0 16.0 ½” (12.5 mm) 13.0 14.0 15.0 ¾ in (19 mm) 12.0 13.0 14.0 1 in (25 mm)

11.0 12.0 13.0 1.5 in (37.5 mm) 10.0 11.0 12.0 2.0 in (50 mm) 9.5 10.5 11.5 2.5 in (63 mm) 9.0

10.0 11.0 1Eltamaño máximo nominal de la partícula es un tamaño más grande que el primer

tamiz que retiene más del 10% del material. COMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y


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