MEZCLAS EN FRÍO BAJO PROTOCOLO AMAAC

CASO EN ESTUDIOING. JOSE JORGE LÓPEZ URTUSUÁSTEGUI

ingeniería@trasenda.com.mx

@jjlopezu

MEZCLA FRIA

• Se define como mezcla asfáltica en frío a lacombinación de agregados pétreos congranulometría definida con una emulsión deasfalto, agua y ocasionalmente aditivos, cuyoproceso de fabricación no requiere de calentar loscomponentes

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Mezcla en frío de alto desempeño

Calidad de agregados similar a una mezcla en caliente

Uso de emulsiones especiales

Diseño especializado

Elaboración con planta

PUNTOS A CONSIDERAR

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• Requisitos de calidad de materiales

• Requisitos de calidad de la mezcla

• Procedimiento de diseño

• Construcción

– Equipo

– Producción de la mezcla

– Tendido y compactación

– Control de calidad

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Apegándose a las recomendaciones de

AMAAC la DGCC licitó el proyecto de

conservación consistente en “Fresado de 5

cm de carpeta existente y colocación de 5

cm de carpeta de mezcla en frío diseñada

bajo lo establecido en el Protocolo AMAAC

de Emulsiones” en la carretera Guadalajara

– Barra de Navidad, tramo Entronque

Acatlán de Juárez – Autlán de Navarro del

Km 88+000 al Km. 100+000, en el Estado de

Jalisco.

CROQUIS DE LOCALIZACIÓN

Beneficios de las Mezclas Asfálticas en Frio• Las distancias de acarreo pueden ser mayores ya que no se

tienen inconvenientes relacionados con la temperatura de

aplicación.

• Se reduce significativamente el riesgo de oxidación del

asfalto gracias a que la mezcla se produce a temperatura

cercanas al ambiente.

• Son almacenables a temperatura ambiente, para suso

futuros.

• Presentan propiedades auto-reparables (Son muy flexibles).

• Se disminuyen los riesgos para la seguridad del personal

durante la fabricación y tendido.

• Son mas económicas.

• La cohesión de la mezcla incrementa con el tiempo.

Material pétreoLos materiales pétreos se evaluaron en sus propiedades

físicas tales como: forma, porosidad, dureza y resistencia de losbancos “Calfina y “La Vega”, estos materiales cumplieron paralas especificaciones relativas a la calidad de la fracción gruesa yfina.

Emulsión asfálticaSe evaluaron diferentes formulaciones de emulsiones

de rompimiento lento de valor agregado (ECL 65-90-VA). Laemulsión seleccionada fue la que aportó la menormanejabilidad y cubrimiento y cumplió con los valores de TSR ymódulo dinámico utilizando 0.5% de cemento portland yaditivo en el agua de premezclado.

La metodología de diseño estuvobasada en lo establecido en elprotocolo de emulsiones

Determinación de las Propiedades Físcias de

los Agregados Pétreos.

Realización de Propuestas

granulométricas

Evaluación de prediseños y

seleccion de la emulsión.

Determinación de las propiedades

volumétricas

Evaluación de la susceptibilidad a

la humedad. (TSR)

Evaluación del módulo dinámico

Figura 1. Diagrama de proceso del diseño de la mezcla asfáltica en frío.

Requisitos de calidad para la Ejecución del proyecto

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Propiedad Criterio

Afinidad con el asfalto ASTM D3625, % de cubrimiento

mínimo

90

Compactación usando el SGC (Compactador giratorio

Superpave); ángulo 1.25°, 600kPa, giros.

Propiedades volumétricas:

Vacíos del agregado mineral (VAM), % mín.

Vacios llenos de aire, %.

40

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4 a 10

Retención de tensión indirecta, ASTM D 4867, mínimo. 80 %

Modulo dinámico @ 20°C, AASHTO TP 62-07, mínimo. 2,500 Mpa

Susceptibilidad a la humedad y a la deformación

permanente en Rueda Cargada de Hamburgo @ 50°C,

10,000 pasadas, deformación máxima.

(AMAAC RA-01/2010)

10 mm

Estudio de referencia

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Producción de la mezclaSe utilizó una planta de mezcla en frío Wirtgen KMA 220 quedosifica los pétreos mediante la apertura de las compuertas delas tolvas y pasan a una báscula donde dosifica la emulsión,cemento y el agua en base al peso registrado de la mezcla delos agregados.

Tendido y compactación• La mezcla producida fue almacenada hasta que la humedad

disminuyó al 4% total (2 días)• Inicialmente se utilizó un rodillo liso, sin embargo provocaba

desplazamientos en la carpeta• El proceso de compactación se modificó a sólo una pasada

al inicio con rodillo liso para compactar con neumático y conuna pasada de rodillo liso.

COMPACTACION

Tramos evaluados variando tren de compactación.

• Dos pasadas rodillo liso 8 ton.

• Una pasada rodillo liso 3.5 Ton.

• Cierre con compactador neumático.

• Dos pasadas rodillo liso 3.5 Ton.

• Cierre con compactador neumático.

• Una pasada con rodillo liso 8 Ton.

• Cierre con compactador neumático.

Con la finalidad de conjuntar las variables másimportantes de la obra se definieron dos etapas deconstrucción.

Primera etapa

• Entre los kms. 94+000 al Km. 100+000

• Se considero el uso de 60% grava y 40% arena.

• 1% cemento portland.

• 9.9% de emulsión asfáltica.

• Vacios de 8.8%.

• Valor de módulo dinámico hasta 3,300 Mpa.

• Tiempo de reposo antes de la compactación: 30 min. a 2 horas.

• Se presentó disgregamiento durante la primera noche posterior al tendido.

En la noche se presentaban severos descensos de temperatura conformación de neblina y rocío.

Figura 5. Desgranamientos y calavereos en zonas aisladas en la primera

fase del proyecto.

Acuerdos en visita de obra por parte delcomité de emulsiones de AMAAC

• Determinación de granulometría más fina 60% arena40% grava.

• Incrementar el contenido de cemento portland al1.5%

• Uso de aditivo en el agua del premezclado paramejorar el cubrimiento de la parte gruesa.

• Resultando en unas propuestas de diseño

Propuesta de Diseño

1* 2* 3* 4* 5**

Banco Grava Calfina La Vega Calfina La Vega

50% Mat. Recuperado+50% Mat.

AlmacenadoBanco Arena La Vega La Vega La Vega La Vega

Tipo de Emulsión

50%ECL60-90-002DTQ/50%

ECL6090-001DO

50%ECL60-90-002DTQ/50% ECL6090-

001DO ECL6090-001DO ECL6090-001DO

50%ECL60-90-002DTQ/50% ECL6090-

001DO

% Emulsión 8.3 8.3 8.3 8.3 3.0

% Humedad 5.0 5.0 5.0 5.0 3.0

Aditivo en el Agua 0.5% KE804R 0.5% KE804R 0.5% KE804R 0.5% KE804R 0.5% KE804R

% Cemento 1.5 1.5 1.5 1.5 **

Gmm 2.510 2.523 2.514 2.532 2.451

Gmb (TSR) 2.133 2.111 2.104 2.169 2.134

% Va (TSR) 15.0% 16.3% 16.3% 14.3% 12.9%

Carga Máxima en seco, KPa 258.2 258.7 232.5 338.4 392.4

Carga Máxica en húmedo, KPa 163.2 188.5 181.4 206.4 296.5

TSR, % 63.2% 72.9% 78.0% 61.0% 75.6%

Gmb (Mód Din) 2.31 2.295 2.299 2.277 2.18

% Va (Mód Din) 8.0% 9.0% 8.6% 10.1% 11.1%

Módulo Dinámico, Mpa 3753 2768 3934 3331 2570

*Las propuestas granulométricas del 1-4 consideran la proporción 60% Arena - 40% Grava.

**Corresponde a la propuesta de reactivación de la mezcla producida.

Segunda etapa

• Cambio de granulometría a una más fina.• Considerando en general el uso de 60% de arena y

40% de grava.• 1.5% de cemento portland• 8.5% de emulsión asfáltica. (5.1% de asfalto).• Tensión indirecta de 85%.• vacíos del 8.6%• Valor de módulo dinámico de 3,047MPa cumpliendo

con el valor mínimo de 2,500MPa a 20°C, 10HZ.

Durante la producción de la mezcla sellevó a cabo un control de calidadrutinario:

• Fecha de producción.

• Combinación de materiales pétreos utilizada.

• Dosificaciones de mezclado.

• Contenido de asfalto.

• Humedad de premezclado

• Humedad de compactación

• Fecha y cadenamiento de tendido.

Tramo recién tendido

Tendido y compactación

Tramo 24 h. después de barrido

Tramo 24 h. después

Conclusiones y acciones por realizar:• Necesidad de revisar en el protocolo los rangos de vacíos

(actualmente especificados del 4 al 10%).

• Lineamientos de humedad requerida para compactar.

• El valor más restrictivo para el Módulo Dinámico fueronlos vacios de aire.

• Las mezclas en frío, (como cualquier tipo de mezcla)requieren un control de calidad estricto.

• Consideración de proteger estas capas con algúntratamiento superficial como riego de sello.

• Se sugiere revisar la especificación del Módulo Dinámicomínimo de 2500 MPa de valor inicial y revisar el rango devacios.

Ing. José Jorge López Urtusuástegui

DIRECTOR GENERAL

TRA SENDA INGENIERIA, S.A. DE C.V.

@jjlopezu

www.trasenda.com.mx

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