MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE_Semana 1-6

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN

CALIENTECOMPETENCIAS TÉCNICAS EN ASEGURAMIENTO Y

CONTROL DE CALIDAD EN OBRAS VIALES

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

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.


MEZCLAS ASFÁLTICAS

EN CALIENTE


El cemento asfáltico debe cumplir con los parámetros de control que se indican en la tabla 810.2.1 (MOP – 001 – F – 2002).




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 IMDPLiviano

MedianoPesado

Muy pesado

Menos de 50200

1000Más de 1000



• 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



• 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.


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).



• 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).




• 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).



• 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.



• 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.



• 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).



MEZCLAS ASFÁLTICAS

EN CALIENTE


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 ).




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 50Estabilidad (lb) 2200 - 1800 - 1200 - 1000 2400Flujo (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 2.8Relación 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 -


MEZCLAS ASFÁLTICAS

EN CALIENTE


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%.


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EN CALIENTE


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.


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.



• 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%.



• 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.


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.

DISEÑO DE MEZCLAS


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



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).


MÉTODO MARSHALL


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).


MÉTODO MARSHALL


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).


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.


MÉTODO 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).


MÉTODO 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.



MÉTODO 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).


MÉTODO MARSHALL

Tabla del porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA).

Tipo de mezcla VAM, Mínimo (%)

A 16B 15

C, D 14E 13


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.


MÉTODO MARSHALL• PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO

DE MEZCLAS: 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.



DE MEZCLAS:

Gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica:

Donde:

- Gmm = Gravedad específica máxima de la mezcla del pavimento (sin vacíos de aire)

- Ps = Pmm – Pb


MÉTODO MARSHALL

• PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS: Absorción del asfalto:

Donde: - Pba = asfalto absorbido



DE MEZCLAS:

Contenido de asfalto efectivo:

Donde: - Pbe = Contenido de asfalto efectivo, en porcentaje de la masa total de la mezcla.



DE MEZCLAS:

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).



DE MEZCLAS: Porcentaje de vacíos de aire:

Donde: - Va = Vacíos de aire en la mezcla compactada en porcentaje del volumen total.


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.


MÉTODO MARSHALL

• ANÁLISIS DE RESULTADOS (GRÁFICAS):


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 %.


MÉTODO MARSHALL


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.


MÉTODO MARSHALL• DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO ÓPTIMO DE

ASFALTO:

Criterios para mezclas del método Marshall

Transito liviano carpeta y base

Transito mediano

carpeta y base

Transito pesado

carpeta y base

Min Máx M in Máx Min Máx

Compactación, número de golpes en cada cara de la probeta 35 50 75

Estabilidad N (lb)

3336(750)

5338(1200)

8006(1800)

Flujo, 0.25mm (0.01 < in) 8 18 8 16 8 14

Porcentaje de vacíos 3 5 3 5 3 5Porcentaje de vacíos en el agregado mineral (VMA) Ver tabla

Porcentaje de vacíos llenos de asfalto (VFA) 70 80 65 78 65 75


MÉTODO MARSHALL


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


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.


MÉTODO MARSHALL


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.


MÉTODO MARSHALL


Tamaño máximo nominal de las partículas1

VMA mínimo, en porcentaje

Vacíos de diseño, en porcentaje2

3.0 4.0 5.0

No16 (1.18 mm)No8 (2.36 mm)No4 (4.75 mm)

3/8 in (9.5 mm)½” (12.5 mm)¾ in (19 mm)1 in (25 mm)

1.5 in (37.5 mm)2.0 in (50 mm)2.5 in (63 mm)

21.519.016.014.013.012.011.010.09.59.0

22.520.017.015.014.013.012.011.010.510.0

23.521.018.016.015.014.013.012.011.511.0

1El tamaño máximo nominal de la partícula es un tamaño más grande que el primer tamiz que retiene más del 10% del material.


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