PRUEBAS ESPECIALES EN MEZCLAS ASFLTICAS

Dr. Pedro Limn Covarrubias

10 de Abril de 2015

Gobierno del Estado de Mxico

NDICE

1. Introduccin

2. Pruebas especficas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes

tipos de fallas

4. Conclusiones

1. Introduccin

Las mezclas asflticas utilizadas en la construccin de carreteras son elaboradas con agregados ptreos y asfalto, respetando ciertas

normas y dosificaciones determinadas con el objeto de conseguir

determinadas caractersticas estructurales y funcionales.

Para conseguir las exigencias estructurales y funcionales una mezcla asfltica debe contar con diversas propiedades.

a) Estabilidad

b) Resistencia a las deformaciones plsticas

c) Resistencia a la fatiga

d) Impermeabilidad

e) Entre otras

NDICE

1. Introduccin

2. Pruebas especficas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes

tipos de fallas

4. Conclusiones

2. Pruebas especificas de acuerdo al

tipo de mezcla

2.1 MEZCLAS DENSAS

2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

2.2 MEZCLAS ABIERTAS

2.3 MEZCLAS TIPO SMA

2.1 MEZCLAS DENSAS

- Diseadas mediante compactador de impactos (Marshall)

- Verificar propiedades volumtricas: Vacos, VAM, VFA

- Verificar propiedades Marshall: Estabilidad, Flujo y

Rigidez o Mdulo Marshall

En el diseo Marshall la

finalidad es obtener un

porcentaje ptimo de asfalto

mediante propiedades

volumtricas, estabilidad y flujo

Marshall.

%Asfalto-Densidad

2150

2200

2250

6,0 7,0 8,0 9,0

%Asfalto

Den

s. (k

g%

m3)

%Asfalto-Estabilidad

5000,00

5350,00

5700,00

6,0 7,0 8,0 9,0

%Asfalto

Esta

bilid

ad

(lb

f)

%Asfalto-Flujo

1,500

2,500

3,500

4,500

6,0 7,0 8,0 9,0

%AsfaltoF

lujo

(m

m)

2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

- Nivel 1

Se establecen nuevos ensayos en agregados ptreos y

asfaltos, valores de aceptacin ms rgidos y granulometras

especficas.

Propiedades volumtricas:

Requerimientos para el diseo

volumtrico

TSR= 80%MN

- NIVEL 2:

NIVEL 1 + DEFORMACIN PERMANENTE

A) RUEDA DE HAMBURGO

Grado PG superior del asfalto Ciclos mnimos para la deformacin mxima de 10

mm

PG 64 o inferior

PG 70

PG 76 o superior

10.000

15.000

20.000

B) ANALIZADOR DE PAVIMENTOS (APA)

Nivel de trnsito Rodera mxima,

Bajo 7,0 mm

Medio 5,5 mm

Alto 4,0 mm

Muy alto 3,0 mm

C) RUEDA ESPAOLA

Grado PG superior del

asfalto Categora de trnsito

Bajo Medio Alto Muy alto

PG 64 o inferior 20 20 20 15

PG 70 20 20 15 15

PG 76 o superior 20 20 15 12

Deformaciones Permanentes en Mquina de Pista a 60 C

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120

Tiempo (min)

Defo

rma

ci

n (

mm

)

AC-20

ELVALOY

SBS

EVA

OXIDADO

- NIVEL 3:

NIVEL 2 + MDULO DINMICO

A) MDULO DINMICO

- NIVEL 4:

NIVEL 3 + ENSAYO DE FATIGA

A) ENSAYO DE FATIGA (A 4 PUNTOS)

En el nivel 4 de diseo se recomienda que una vez determinada la frmula de trabajo, se debe determinar la resistencia a la fatiga de

la mezcla asfltica, empleando la viga de flexin de 4 puntos,

conforme al procedimiento especificado en el mtodo AASHTO

T-321 bajo las siguientes condiciones:

Ciclos a la falla = 2000 microstrain (),

Frecuencia = 10 Hz,

Volumen de vacos de las probetas = 41,0%

Temperatura de prueba = 20C

Mtodo de prueba = AASHTO T-321

Dependiendo del tipo de asfalto usado, las especificaciones son diferentes.

Primeras obras que se realizaron con Protocolo AMAAC:

Ao 2009 (Santa Rosa La Barca y Linares Nuevo Len)

2.2 MEZCLAS ABIERTAS

- Diseadas mediante compactador de impactos (Marshall)

- Verificar propiedades volumtricas: Vacos

- Verificar propiedades Cohesin: Mtodo Cantabro

2.3 MEZCLAS SMA

Es una mezcla asfltica en

caliente que se caracteriza

por ser impermeable, estable,

durable y resistente a la

formacin de roderas.

Cmo se alcanzan estas caractersticas?

A travs de la formacin de una

estructura granular con

contacto entre partculas

gruesas, rellena con un mstico

rico en ligante y estabilizado

con fibras.

- Diseadas mediante compactador Giratorio

- Verificar propiedades volumtricas: Vacos, VAM, VFA y

contacto piedra contra piedra

- Verificar TSR: AASHTO T-283

- Verificar Escurrimiento: Ensayo Schellemberg

Esqueleto Ptreo

Filler Arena Asfalto

Fibras de Celulosa

Estructura Granular

+ Mastic

S TONE

M ASTIC

A SPHALT

Grficamente

SMA Dense Graded

SMA Mezcla densa

Beneficios del

SMA

Elevado ndice de friccin/Seguridad

Disminucin de ruido

Disminucin de proyeccin de agua

Mejor drenaje superficial

Impermeabilidad

Mayor durabilidad

Bajo mantenimiento

Propiedades de los ridos gruesos

M-MMP-4-05-043

Abrasin LA, % 25 mx.

Caras fracturadas, % 100

Partculas lajeadas, % 25 mx.

Intemperismo 5 ciclos, % 20 mx.

Absorcin de agua, % 2 mx.

Propiedades de los ridos finos

ndice de plasticidad No plstico

Equivalente de arena 55 mn.

Azul de metileno 12 mx.

Lmites

granulomtricos

Grava 1/2" Grava 3/4"BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5 1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2

.36

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2

.36

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Granulometras de

ensayo

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

1 opcin

2 opcin

3 opcin

MIXDRC

s

sb

mb

mm

mb

VCAVCA

VAM

Vacos-VAM 100 VFA

PG

G-100 VAM

G

G1100Vacos

Parmetros de diseo volumtrico

Compactacin SGC 100 giros

Compactacin Marshall 75 golpes c/cara

Contenido de Asfalto, % 6.5 mn.

Fibras de celulosa , % 0.3 mn.

Vacos en la mezcla, % 2 a 4

VMA, % 17 mn.

VFA, % 75 a 82

VCADRC > VCAMIX

Escurrimiento, %

Existen algunos ensayos complementarios para el diseo de mezclas abiertas, en los

cuales se verifican algunas propiedades

importantes:

Escurrimiento (AASHTO T305 y Schellenberg)

Susceptibilidad al agua (AASHTO T-283)

Escurrimiento (AASHTO T 305)

muestra la de inicial Peso C

(limpio) plato del inicial Peso B

nto)escurrimie(con plato del final PesoA

100C

BADrenaje

NDICE

1. Introduccin

2. Pruebas especficas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los

diferentes tipos de fallas

4. Conclusiones

3. Pruebas especiales para evaluar las

diferentes tipos de fallas

3.1 DEFORMACIN PERMANENTE (RUTTING)

3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA

3.3 AGRIETAMIENTO TRMICO

3.4 RIGIDEZ DE MEZCLA (MDULO)

3.5 PRUEBAS DE SIMULACIN

3.1 DEFORMACIN PERMANENTE (RUTTING)

3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA

3.3 AGRIETAMIENTO TRMICO

3.4 RIGIDEZ DE LA MEZCLA (MODULO)

Tipo de Betn

0

1000

2000

3000

4000

5000

PG-58 PG-64 PG-70 PG-76 PG-82

Tipo de betn

M

du

lo r

esil

ien

te (

MP

a)

Mdulo Resiliente

3.5 PRUEBAS DE SIMULACIN

NDICE

1. Introduccin

2. Pruebas especficas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes

tipos de fallas

4. Conclusiones

4. CONCLUSIONES

1.- Cada tipo de mezcla debe ser evaluada con su ensayo correspondiente.

2.- Todos los ensayos nos dan una idea del comportamiento que tendr la mezcla en campo.

3.- Existen ensayos para evaluar cada una de las fallas que existen en las mezclas asflticas.

4.- Los ensayos en las mezclas asflticas siguen en aumento, pero lo ms importante es lograr ensayos prcticos y confiables.

MUCHAS GRACIAS!!!!!!!

Disear y evaluar bien una mezcla asfltica es el comienzo de un buen pavimento