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CAPITULO I: GENERALIDADES
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 1
CAPITULO I.
GENERALIDADES.
CAPITULO I: GENERALIDADES
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 2
1. GENERALIDADES.
1.1 INTRODUCCION.
El desarrollo sostenible y su aplicación a la construcción son fundamentales hoy en día
en el sector de la ingeniería civil, dentro de la amplia variedad de procedimientos
constructivos sostenibles, los pavimentos con carpeta asfáltica de curado rápido
(asfalto en frio), son de gran importancia para mejorar la calidad de vida de la
población en nuestra región.
La mayoría de pavimentos en nuestra región son hechos con mezclas en frío y están
conformadas por Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250 perteneciente a los
Asfaltos Rebajados (Cutbacks Asphalts) es un producto con adición de nafta o
gasolina (solvente) al cemento asfáltico, resultando menos viscoso y por ello aplicable
a temperaturas de nuestra región, este solvente se pierde por evaporación (curado)
quedando el cemento asfáltico sobre la superficie luego de dicho curado.
Estas mezclas asfálticas en etapa temprana (colocado) sufren deformaciones plásticas
abruptas y permanentes (Ahuellamiento) y estas deformaciones puede conducir a una
falla estructural considerable del pavimento (Pavement Conditión Index PCI Luis
Ricardo Vásquez Varela) , en los últimos años se han llevado a cabo una serie de
cambios significativos con respecto a los criterios empleados para el diseño de las
mezclas asfálticas en frio, los procesos de elaboración de las mezclas, la construcción
de pavimentos, los criterios de calidad en la aceptación de los mismos; y todo estos
cambios son debido en gran parte por los problemas de deformaciones plásticas
permanentes (Ahuellamiento).
La presencia de los llamados ahuellamientos en la superficie de un pavimento de
concreto asfáltico en frio son consecuencia de las deformaciones plásticas debido a una
baja estabilidad en la mezcla asfáltica en frio al inicio de ser colocada y compactada, la
cual depende fundamentalmente de dos variables que son: el ligante asfáltico y la
granulometría empleada, de ahí se derivan una serie de factores como la densificación
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de los materiales, la temperatura medioambiental, el tipo de agregados pétreos, las
cargas de los vehículos (cargas por eje), la presión de inflado de los neumáticos de los
vehículos que ruedan por encima del pavimento, entre otros.
La presente investigación busca el análisis en el tiempo de la estabilidad y deformación
de la mezcla asfáltica con asfalto diluido RC-250, hallando el tiempo de estabilidad
apropiada para la apertura de transito, así como recomendar el apropiado diseño de estas
mezclas, y especificaciones para su uso.
1.2. OBJETIVOS.
Objetivo General:
� Analizar en el tiempo la Estabilidad y Flujo de la Mezcla Asfáltica
con Asfalto de Curado Rápido RC-250.
Objetivos Específicos:
� Cuantificar el proceso de Endurecimiento de los Pavimentos con
Asfalto de Curado Rápido RC 250.
� Determinar el contenido óptimo con asfalto de curado rápido RC-
250 para obtener una mezcla que cumpla con las especificaciones
dadas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
� Determinar el tiempo de curado de la Mezcla Asfáltica con Asfalto
de Curado Rápido RC-250.
� Proponer una Especificación de uso de Carpetas Asfálticas
Colocadas en Obra con Asfalto de Curado rápido RC 250.
1.3. MEZCLAS ASFALTICAS.
1.3.1 Mezclas Asfálticas en la Construcción de Pavimentos.
Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción de pavimentos, ya sea en capas de
rodadura o en capas inferiores y su función es proporcionar una superficie de
rodamiento cómoda, segura y económica a los usuarios de las vías de comunicación
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facilitando la circulación de los vehículos, aparte de transmitir suficientemente las
cargas debidas al tráfico a la explanada para que sean soportadas por ésta.
Se tienen que considerar dos aspectos fundamentales en el diseño y proyecto de un
pavimento:
1. La Función Resistente, que determina los materiales y los espesores de las capas que
deberemos de emplear en su construcción.
2. La Finalidad, que determina las condiciones de textura y acabado que se deben exigir
a las capas superiores del pavimento, para que resulten seguras y confortables. A
estas capas superiores de le denomina pavimento.
Las tipologías de los pavimentos de acuerdo a su comportamiento y respuesta se pueden
dividir en los siguientes tipos:
a) Pavimentos Flexibles. (Base Granular).
Constituidos por capas de sub–base y base de material granular, y por un tratamiento
superficial o por una capa de mezcla asfáltica de espesores muy delgados que pueden ir
hasta los 10 cm. regularmente, las capas granulares resisten fundamentalmente la acción
del tráfico, la capa de rodadura sirve para impermeabilizar el firme, resistir los efectos
abrasivos del tráfico y proporcionar una rodadura cómoda y segura.
b) Pavimentos Flexibles. (Base Asfáltica).
Compuesto por una base y un pavimento asfáltico y el cual está constituido por una
capa intermedia y otra de rodadura, la sub–base puede ser granular o bien tratada con un
ligante hidráulico o hidrocarbonado.
c) Pavimentos Semi–rígidos. (Base tratada con ligantes hidráulicos).
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Constituido por una capa de base tratada con ligantes hidráulicos, o de concreto, la sub–
base suele ser de material granular, pudiendo ser estabilizada, el pavimento está
formado por una o dos capas de mezcla asfáltica (rodadura e intermedia).
d) Pavimentos Rígidos. (Pavimentos de concreto).
Están formados por una losa de concreto colocada directamente sobre la explanada, o
sobre una capa de base granular o estabilizada o un hormigón pobre, la losa de
hormigón actúa como capa de rodadura.
1.3.2 Función de las mezclas asfálticas en los pavimentos.
Las mezclas asfálticas como ya hemos visto anteriormente sirven para soportar
directamente las acciones de los neumáticos y transmitir las cargas a las capas
inferiores, proporcionando unas condiciones adecuadas de rodadura.
Como material simplemente estructural se pueden caracterizar de varias formas. La
evaluación de parte de sus propiedades por la cohesión y el rozamiento interno es
comúnmente utilizada; o por un módulo de rigidez longitudinal y un módulo
transversal, o incluso por un valor de estabilidad y de deformación. Como en otros
materiales hay que considerar también, la resistencia a la rotura, las leyes de fatiga y las
deformaciones plásticas.
El comportamiento de la mezcla depende de circunstancias externas a ellas mismas,
tales como son el tiempo de aplicación de la carga y de la temperatura. Por esta
causa su caracterización y propiedades tienen que estar vinculadas a estos factores,
temperatura y duración de la carga, lo que implica la necesidad del conocimiento de
la reología del material.
Las cualidades funcionales del pavimento residen fundamentalmente en su superficie.
De su acabado y de los materiales que se hayan empleado en su construcción
dependen aspectos tan interesantes y preocupantes para los usuarios como:
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1. La adherencia del neumático al pavimento.
2. Las proyecciones de agua en tiempo de lluvia.
3. El desgaste de los neumáticos.
4. El ruido en el exterior y en el interior del vehículo.
5. La comodidad y estabilidad en marcha.
6. Las cargas dinámicas del tráfico.
7. La resistencia a la rodadura (consumo de combustible).
8. El envejecimiento de los vehículos.
9. Las propiedades ópticas.
Estos aspectos funcionales del pavimento están principalmente asociados con la textura
y la regularidad superficial del pavimento.
Actualmente la reología de las mezclas con asfalto de curado rápido no está bien
estudiada tanto desde el punto de vista experimental como del teórico, con una
consecuencia práctica inmediata: la mejor adaptación de las fórmulas de trabajo y de los
materiales a las condiciones reales de cada pavimento.
1.3.3 Propiedades de las mezclas asfálticas en los pavimentos.
La capa superior de un pavimento es la que debe proporcionar una superficie de
rodadura segura, confortable y estética. Como todas las exigencias deseables para una
superficie de rodadura no pueden optimizarse simultáneamente hay que equilibrar las
propiedades contrapuestas para llegar a las soluciones más satisfactorias.
Los materiales asfálticos proporcionan superficies continuas y cómodas para la
rodadura de los vehículos. No obstante, hay que establecer un balance entre la
durabilidad, rugosidad, impermeabilidad, y otras características útiles o imprescindibles
para el usuario.
Actualmente en nuestra región el uso del asfalto diluido de curado rápido RC-250 se ha
generalizado para calles de tráfico ligero a medio, persiguiéndose la optimización de la
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respuesta mecánica y de la durabilidad de la mezcla. Por la misma razón, la calidad de
los agregados es absolutamente imprescindible, aunque todo ello suponga un costo
mayor para el pavimento.
1.3.4 Definición de Mezcla Asfáltica.
Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están formadas por
una combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarbonado, de manera que
aquellos quedan cubiertos por una película continua éste. Se fabrican en plantas fijas o
móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se compactan. (Kraemer
et al.,2004).
Las mezclas asfálticas se utilizan en la construcción de carreteras, aeropuertos,
pavimentos industriales, entre otros. Sin olvidar que se utilizan en las capas inferiores
de los pavimentos para tráficos pesados intensos.
Las mezclas asfálticas están constituidas aproximadamente por un 90 % de agregados
pétreos grueso y fino, un 5% de polvo mineral (filler) y otro 5% de ligante asfáltico. Los
componentes mencionados anteriormente son de gran importancia para el correcto
funcionamiento del pavimento y la falta de calidad en alguno de ellos afecta el conjunto.
El ligante asfáltico y el polvo mineral son los dos elementos que más influyen tanto en
la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total.
1.3.5 Clasificación de las mezclas asfálticas en los pavimentos.
Existen varios parámetros de clasificación para establecer las diferencias entre las
distintas mezclas y las clasificaciones pueden ser diversas:
a) Por Fracciones de agregado pétreo empleado.
Masilla asfáltica: Polvo mineral más ligante.
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Mortero asfáltico: Agregado fino más masilla.
Concreto asfáltico: Agregado grueso más mortero.
Macadam asfáltico: Agregado grueso más ligante asfáltico.
b) Por la Temperatura de puesta en obra.
Mezclas asfálticas en Caliente: Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas,
en el rango de los 150 grados centígrados, según la viscosidad del ligante, se calientan
también los agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en contacto con ellos.
La puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en caso
contrario, estos materiales no pueden extenderse y menos aún compactarse
adecuadamente.
Mezclas asfálticas en Frío: El ligante puede ser una emulsión asfáltica o un asfalto
diluido, la puesta en obra se realiza a temperatura ambiente.
c) Por la proporción de Vacíos en la mezcla asfáltica.
Este parámetro suele ser imprescindible para que no se produzcan deformaciones
plásticas como consecuencia del paso de las cargas y de las variaciones térmicas.
Mezclas Cerradas o Densas: La proporción de vacíos no supera el 6 %.
Mezclas Semi-cerradas o Semi-densas: La proporción de vacíos está entre el 6 % y el 10 %.
Mezclas Abiertas: La proporción de vacíos supera el 12 %.
Mezclas Porosas o Drenantes: La proporción de vacíos es superior al 20 %.
d) Por el Tamaño máximo del agregado pétreo.
Mezclas Gruesas: Donde el tamaño máximo del agregado pétreo excede los 10 mm.
Mezclas Finas: También llamadas microaglomerados, pueden denominarse también
morteros asfálticos, pues se trata de mezclas formadas básicamente por un árido fino
incluyendo el polvo mineral y un ligante asfáltico.
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El tamaño máximo del agregado pétreo determina el espesor mínimo con el que ha de
extenderse una mezcla que vendría a ser del doble al triple del tamaño máximo.
e) Por la Estructura del agregado pétreo.
Mezclas con Esqueleto mineral: Poseen un esqueleto mineral resistente, su componente
de resistencia debida al rozamiento interno de los agregados es notable. Ejemplo, las
mezclas abiertas y los que genéricamente se denominan concretos asfálticos, aunque
también una parte de la resistencia de estos últimos, se debe a la masilla.
Mezclas sin Esqueleto mineral: No poseen un esqueleto mineral resistente, la resistencia
es debida exclusivamente a la cohesión de la masilla. Ejemplo, los diferentes tipos de
masillas asfálticas.
f) Por la Granulometría.
Mezclas Continuas: Una cantidad muy distribuida de diferentes tamaños de agregado
pétreo en el huso granulométrico.
Mezclas Discontinuas: Una cantidad muy limitada de tamaños de agregado pétreo en el
huso granulométrico.
1.3.6 Mezcla Asfáltica en frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido
RC-250.
Las mezclas fabricadas con RC-250, tienen como principal campo de aplicación la
construcción y en la conservación de carreteras secundarias, calles de urbanizaciones y
aplicaciones comerciales.
Se caracterizan por su trabajabilidad tras la fabricación incluso durante semanas, la cual
se debe a que el ligante permanece un largo periodo de tiempo con una viscosidad, el
aumento de la viscosidad es muy lento en los acopios, haciendo viable el
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almacenamiento, pero después de la puesta en obra en una capa de espesor reducido, el
endurecimiento es relativamente rápido en las capas ya extendidas debido a la
evaporación del solvente. El proceso de aumento paulatino de la resistencia se le suele
llamar curado, que consiste básicamente en la evaporación del solvente con el
consiguiente aumento de la cohesión y estabilidad de la mezcla.
Estas mezclas, son una alternativa frente a la mezcla convencional en caliente. Aunque
requieren menos control para la preparación de estas mezclas, este control es tan
importante como para las mezclas en caliente.
El material pétreo puede ser cualquiera desde agregados triturados de granulometría
cerrada hasta suelos granulares con porcentaje relativamente altos en polvo. El agregado
al momento de ser mezclado no necesita de ser calentado.
Los métodos de mezclado pueden realizarse tanto en el camino, a lo largo de el, como
en plantas de mezclado. Las mezclas resultantes generalmente son distribuidas y
compactadas a temperatura ambiente.
1.3.6.1 Conveniencia en la Construcción de Pavimentos.
Las mezclas asfálticas en frio pueden usarse para capas superficiales o de sub-base, si la
estructura del pavimento es diseñada adecuadamente. Las capas superficiales en frio son
convenientes para tráfico ligero y mediano. Cuando se usan en sub-base son
convenientes para todos los tipos de tráficos. Los pavimentos en frio tienen especiales
ventajas en áreas alejadas; donde existen problemas económicos en la colocación de
grandes volúmenes. Las mezclas en frio reducen los costos de construcción pero no
deben reducir la resistencia o calidad de la estructura de pavimento.
Los pavimentos realizados con estos procesos pueden diseñarse y construirse para
satisfacer los requerimientos del tráfico corriente. También pueden incrementarse el
espesor, según lo requiera el tráfico futuro, mediante la adición de nuevas capas de
pavimento.
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1.3.6.2 Técnicas de Preparación de Mezcla.
Existen cuatro técnicas para la preparación de la mezcla en frio para pavimentos.
- Mezclado con motoniveladora.
- Mezclado en planta ambulante.
- Mezclado rotativo.
- Mezclado en planta fija.
Todas las técnicas de mezclado, excepto los que se hacen en plantas fijas, se consideran
técnicas in situ. La ventaja principal de este tipo de construcción es que se utilizan
agregados locales o disponibles en fuentes cercanas. El agregado y el asfalto diluido
pueden ser mezclados in situ a bajo costo, con un equipo mínimo. Para facilitar la
evaporación de volátiles o humedad de mezcla el tiempo debe ser caluroso y seco. Por
lo contrario, se requiere un manipuleo en exceso para que pierdan los volátiles en
condiciones de clima frio y húmedo. El trabajo debe suspenderse cuando el tiempo es
húmedo o cuando es condición inminente.
El mezclado con cuchilla motoniveladora es el más simple de las cuatro técnicas pero es
estacional ya que su uso está limitado a los meses cálidos.
Las plantas ambulantes avanzan sobre un caballete de agregado seco, adicionando el
asfalto y mezclando los materiales a medida que se mueve hacia adelante, esta técnica
sin embargo necesita un mezclado posterior con motoniveladora para airear más
ampliamente la mezcla.
El mezclado rotativo se realiza en un tipo de planta ambulante (“pulvimixer”) pero la
técnica es diferente. El material al ser mezclado con asfalto se distribuye a un nivel y
sección transversal uniforme, el mezclado se logra mediante paletas o púas rotativas
bajo la cubierta.
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El mezclado en plantas fijas posibilita el control sobre proporciones y mezclado que en
otras técnicas proveen parcialmente. En nuestra región la técnica mas empleada es la de
mezcla en planta por medio de cargador frontal.
1.4. MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS.
1.4.1 Consideraciones en el diseño de Mezclas Asfálticas.
El diseño adecuado de una mezcla asfáltica de pavimentación para uso especifico, debe
considerar las siguientes propiedades deseables de la mezcla.
- Estabilidad.
- Durabilidad.
- Flexibilidad.
- Resistencia a la Fatiga.
- Resistencia al deslizamiento.
- Impermeabilidad.
- Trabajabilidad.
La Estabilidad es la capacidad de una mezcla asfáltica para resistir deformaciones
provocadas por las cargas impuestas. Los pavimentos sin estabilidad sufren
deformaciones (ahuellamientos y corrimientos u ondulaciones). La estabilidad depende
de la fricción interna y de la cohesión.
La resistencia friccional aumentan con la rugosidad superficial de las partículas del
agregado, también aumentan con el área de contacto entre partículas. La resistencia por
trabazón depende del tamaño y forma de las partículas. Para cualquier agregado dado, la
estabilidad aumenta con la densificación de las partículas confinadas la cual se
logra mediante granulometrías cerradas y una adecuada compactación. Excesivo asfalto
en la mezcla tiende a lubricar las partículas y a disminuir la fricción interna del
esqueleto mineral. (Tecnología del Asfalto, Buenos Aires 1997).
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La cohesión es la fuerza aglutinante propia de una mezcla asfáltica para pavimentación.
El asfalto sirve para mantener las presiones de contacto desarrolladas entre partículas
del agregado. La cohesión varía directamente con la intensidad de carga, el área cargada
y la viscosidad del asfalto, varia inversamente con la temperatura, la cohesión aumenta
con el incremento de del contenido de asfalto hasta un máximo, luego decrece.
La estabilidad máxima en una masa de agregados no se alcanza hasta que la cantidad de
asfalto que recubre las partículas ha llegado a un valor crítico. Un porcentaje adicional
del mismo actúa como lubricante más que como ligante, reduciendo la estabilidad de la
mezcla pero aumentando su durabilidad. Por esta razón frecuentemente es necesario
mantener un contenido de asfalto tan alto como sea posible conservando una adecuada
estabilidad. (Tecnología del Asfalto, Buenos Aires 1997)
La Durabilidad es la propiedad de una mezcla asfáltica que indica su capacidad de
resistir desintegración debida al tránsito y al clima. El deterioro debido al clima se basa
en los cambios de características del asfalto, tales como oxidación y volatilización, que
determinan una alteración del pavimento y agregado sumado, a la acción del agua
incluso su congelamiento y deshielo.
La Flexibilidad es la capacidad de una mezcla asfáltica de adaptarse a asentamientos
graduales y movimientos en la base y subrasante. Es casi imposible desarrollar una
densidad uniforme en la subrasante durante su construcción porque las secciones o
porciones del pavimento tienden a comprimirse y asentarse bajo el transito. Por esta
razón un pavimento asfaltico debe tener la capacidad de adaptarse a asentamientos
localizados o diferenciales sin quebrarse. Generalmente la flexibilidad de una mezcla
asfáltica se incrementa con altos contenidos de asfalto y agregados de granulometría
relativamente abierta. (Tecnología del Asfalto, Buenos Aires 1997)
La Resistencia a la Fatiga es la capacidad del pavimento asfaltico a soportar flexiones
repetidas causadas por el paso de cargas de rueda. Las pruebas han demostrado que la
cantidad de asfalto es extremadamente importante cuando se considera resistencia a la
fatiga en una mezcla para pavimentación. Como regla general, cuanto mayor sea el
contenido de asfalto, mayor resistencia a la fatiga.
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La Resistencia al Deslizamiento es la capacidad de la superficie del pavimento
asfaltico, de ofrecer resistencia al resbalamiento o deslizamiento, especialmente cuando
esta húmeda. Los factores para la obtención de una alta resistencia al deslizamiento son
generalmente los mismos que aquellos con los que se obtiene una alta estabilidad.
La Impermeabilidad es la resistencia que tiene un pavimento asfaltico al pasaje del
agua y aire dentro o a través del mismo. Ya que el contenido de vacios puede ser un
índice de la susceptibilidad de una mezcla compacta. La impermeabilidad al aire y al
agua es extremadamente importante desde el punto de vista de la durabilidad de la
mezcla.
La Trabajabilidad es la facilidad con que las mezclas para pavimentación pueden ser
colocadas y compactadas. Si se pone especial cuidado en un diseño apropiado y se
coloca con una maquina distribuidora, la trabajabilidad no será un problema.
1.4.2 Objetivos del Diseño de Mezclas.
El diseño de mezclas asfálticas para pavimentación, como cualquier diseño de
ingeniería de materiales es una cuestión de selección y proporciones de materiales para
obtener las cualidades y propiedades deseadas una vez finalizada la construcción. El
objetivo general es una mezcla y graduación de agregados económicos (dentro de las
exigencias de las especificaciones) y un contenido de asfalto adecuado que produzca
una mezcla que posea:
1.- Asfalto suficiente para asegurar un pavimento durable a través del total de
recubrimiento de las partículas del agregado e impermeabilización y trabazón de las
mismas bajo una adecuada compactación.
2.- Estabilidad suficiente de la mezcla para satisfacer los requerimientos de servicio y
las demandas del tráfico sin deformación o desplazamiento.
3.- Cantidad de vacios en la mezcla total compactada suficiente para evitar el
afloramiento, exudación y la pérdida de estabilidad.
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4.- Adecuada trabajabilidad para permitir una operación de construcción eficiente en la
colocación de una mezcla para pavimentación.
1.4.3 Conveniencia de los Métodos de Diseño de Mezclas Asfálticas.
Los métodos de diseño y requisitos a cumplir forman parte esencial de las
especificaciones de construcción para todo pavimento asfaltico de tipo superior.
Cualquiera sea el diseño de mezcla utilizado, ello constituye una parte de las
especificaciones y no una “ley” por sobre las mismas. (Tecnología del Asfalto, Buenos
Aires 1997).
El organismo o autoridad responsable de la construcción del pavimento generalmente
establece el método y los requerimientos de diseño de la mezcla. Una vez que estos se
han establecido, comienzan a ser responsabilidad del ingeniero y del técnico, el
desarrollo de la mezcla dentro de las exigencias de las especificaciones.
Los métodos de diseño Marshall y Hveem han sido ampliamente usados, con resultados
satisfactorios. Para cada método ha sido desarrollado un criterio correlacionando los
resultados de los ensayos de laboratorio sobre mezclas para pavimentación compactadas
con el comportamiento de las mismas bajo condiciones de servicio.
Las conveniencias de los métodos de diseño de laboratorio para distintos tipos de
mezcla, están dados según el tamaño máximo y se dan en la tabla 1.01
CAPITULO I: GENERALIDADES
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 16
Tabla 1.01 Conveniencia de los Métodos de Diseño de Laboratorio.
Tamaño Máximo Marshall Hveem
37.5 mm. (1 1/2 in) U U
25.0 mm. (1 in) O O
19.0 mm. (3/4 in) ⁄ ⁄
12.5 mm. (1/2 in) ⁄ ⁄
9.5 mm. (3/8 in) ⁄ ⁄
4.75 mm. (N° 4) ⁄ ⁄
2.36 mm. (N° 8) U U
1.18 mm. (N° 16) ⁄ ⁄ / = Conveniente O = Conveniente si el tamaño máximo del agregado no supera los 25 mm. (1”) U = No conveniente
Tecnología del Asfalto y Practicas de Construcción .Buenos Aires, Argentina 1997
1.4.4 Método Hveem.
Los conceptos básicos del diseño del método de mezcla Hveem fueron desarrollados
originalmente por Francis Hveem cuando él era un ingeniero residente de la División de
Carreteras de California en los años 1920 y 1930.
El método de diseño de la mezcla Hveem consta de tres pasos básicos:
Selección de agregados, según sean las especificaciones del organismo u autoridad,
normalmente, se realizan una serie de pruebas físicas a los agregados. Entonces, para
cada diseño de la mezcla, la gradación y tamaño de los agregados son verificados. Para
el diseño de mezclas por medio del método Hveem, se define como agregado grueso
aquel retenido en el tamiz de 4.75 mm (N°4) y como agregado fino aquel que pasa
dicho tamiz.
Selección de mezcla a utilizar, para la especificación de asfalto a utilizar, esto se hace
según los requerimientos del proyecto que se vaya a ejecutar.
Determinación de contenido óptimo de asfalto, en el método de Hveem, este paso
puede ser dividido en 5 pasos secundarios:
CAPITULO I: GENERALIDADES
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- Preparar 6 muestras iniciales, cada una con un diferente contenido de ligante asfáltico.
Por ejemplo, una muestra de cada uno pueda hacerse en el 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5 y el
asfalto del 7.0% en peso seco por un total de seis muestras.
- Compactar estos ensayos se mezcla en el compactador Amasador California (ver
Figura 1.1) este compactador es específico para el diseño del método de mezcla de
Hveem.
- Ensayar las muestras para la estabilidad y la cohesión con el estabilómetro Hveem (ver
Figura 1.2) y cohesiometro. Estas pruebas son específicas para el diseño del método de
mezcla Hveem.
- Determinar la densidad volumétrica y otras propiedades de las muestras.
- Seleccione el contenido óptimo de ligante asfáltico.
Figura 1.1 Amasador Compactador California. Referencia (1)
CAPITULO I: GENERALIDADES
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Figura 1.2 Estabilómetro. Referencia (1)
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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CAPITULO II. AGREGADOS PARA MEZCLAS
ASFALTICAS.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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2. AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS.
2.1. INTRODUCCIÓN.
La cantidad de agregado mineral en las mezclas asfálticas para pavimentación es
generalmente del 90 al 95% en peso y 75 al 85 % en volumen. Los agregados minerales
son los principales responsables de la capacidad de carga del pavimento. Además el
agregado influye notablemente en el comportamiento del pavimento.
Los agregados minerales han sido definidos como cualquier material inerte y duro con
partículas o fragmentos graduados usados en mezcla. Ello incluye arena, grava piedra
partida, escoria, desechos o polvo de rocas.
2.2. FUENTES DE AGREGADOS.
2.2.1 Exploración de Canteras.
La exploración de canteras consiste en el trabajo de ubicar los bancos, yacimientos
donde se hallen agregados naturales, estos agregados son generalmente rocas expuestas,
desgastadas y degradadas por muchos procesos de la naturaleza tanto físicos como
químicos. Los productos de los procesos de degradación son generalmente
transportados por viento, agua y depositados como material de suelo en diversas formas.
Los agentes naturales de transporte influyen además en la forma de las partículas. Los
cantos redondeados y pulido de los depósitos son producto de corrientes acuosas.
2.2.2 Descripción y Ubicación de Cantera de Agregados para Mezcla
Asfáltica.
Para nuestra investigación utilizaremos los agregados de la Cantera “La Poderosa”, esta
Cantera está ubicada en el distrito de Tiabaya, anexo de Cerro Verde, el agregado
obtenido de esta cantera es un material apropiado para mezclas asfálticas (Ver Anexo 02
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 21
Formato de Ensayos Agregados), y su potencia es de aproximadamente 1000000 m3,
además para la utilización de esta cantera influyo el costo ya que comparado en el
mercado con otras canteras el costo por m3 de arena y piedra chancada (grava) es
sustancialmente menor. En esta cantera se encuentra piedra de hasta 6” de diámetro que
pasa por un proceso de chancado, zarandeado (Anexo 01 Panel Fotográfico)
obteniéndose así un agregado uniforme y de excelente calidad.
Figura No. 2.1. Foto Satelital Ubicación Cantera “La Poderosa”. (Referencia 2)
2.3. AGREGADOS PETREOS.
2.3.1 Definición de agregados pétreos.
Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los pavimentos de las
carreteras con o sin adición de elementos activos y con granulometrías adecuadas; se
utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes, mediante su mezcla con
materiales aglomerantes de activación hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligantes
asfálticos. (Smith M. R. and L. Collins, 1994).
2.3.2 Tipos de agregados pétreos.
El tipo de agregado pétreo se puede determinar, de acuerdo a la procedencia y a la
técnica empleada para su aprovechamiento, se pueden clasificar en los siguientes tipos:
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 22
Agregados Naturales.
Son aquellos que se utilizan solamente después de una modificación de su distribución
de tamaño para adaptarse a las exigencias según su disposición final.
Agregados de Trituración.
Son aquellos que se obtienen de la trituración de diferentes rocas de cantera ó de las
granulometrías de rechazo de los agregados naturales. Se incluyen todos los materiales
de cantera cuyas propiedades físicas sean adecuadas.
Agregados Artificiales.
Son los subproductos de procesos industriales, como ciertas escorias o materiales
procedentes de demoliciones, utilizables y reciclables.
Agregados Marginales.
Los agregados marginales engloban a todos los materiales que no cumplen alguna de las
especificaciones vigentes.
2.3.3 Propiedades de los agregados pétreos.
Las propiedades de los agregados se pueden conceptuar bajo dos puntos de vista: uno
como elementos aislados, o individuales, y otro como conjunto.
2.3.3.1 Propiedades individuales.
Los agregados como elementos aislados tienen propiedades físicas macroscópicas:
dimensión, forma, redondez, densidad, propiedades de superficie, porosidad,
permeabilidad, dureza superficial, módulo elástico, conductividad térmica, dilatación,
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 23
etc. Asimismo presentan unas propiedades químicas macroscópicas: solubilidad,
alterabilidad, hinchamiento, etc.
2.3.3.2 Propiedades de conjunto.
Las propiedades de conjunto de los agregados pétreos son sus características como un
todo. La distribución de la redondez (granulometría) o desgaste de los agregados es una
propiedad de gran interés, por cuanto va influir sobre el rozamiento entre los elementos
del agregado.
2.3.4 Naturaleza petrológica de los agregados pétreos.
Desde un punto de vista práctico, los agregados se pueden clasificar en tres grandes
grupos: agregados calizos, agregados silíceos y agregados ígneos y metamórficos.
2.3.4.1 Agregados Calizos.
La roca caliza es muy común, abundante y económica en los procesos de trituración, se
emplea generalmente en todas las capas de los pavimentos, exceptuándose en algunas
ocasiones como agregado grueso en las capas de rodadura, debido a la facilidad que
tiene de pulimentarse en condiciones de servicio, su carácter es básico, presenta por lo
regular menores problemas de adhesividad, es decir, de afinidad con los ligantes
asfálticos. En mezclas asfálticas se utiliza para mejorar esta característica cuando se
emplean además otro tipo de agregados, más duros pero también más ácidos (silíceos,
pórfidos, entre otros).
2.3.4.2 Agregados Silíceos.
Los agregados silíceos procedentes de trituración de gravas naturales es otro material de
amplia utilización en las todas capas de los pavimentos. Se extraen de yacimientos
granulares, en los que las partículas de mayor tamaño se separan por cribado y a partir
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 24
de ellas por machaqueos sucesivos, se obtienen fracciones de menor tamaño, con una
angulosidad tanto mayor cuantas más caras de fractura presenten. Pueden no aportar una
suficiente adhesividad con los ligantes asfálticos, sin embargo, si el material obtenido
tiene un elevado contenido de sílice y de caras de fractura, sus características mecánicas
y su rozamiento interno proporcionan un esqueleto mineral bueno para utilizarlo incluso
en mezclas asfálticas sometidas a la acción directa del tráfico.
2.3.4.3 Agregados Ígneos y Metamórficos.
Son materiales que por sus características resultan muy adecuados para utilizarlos como
agregado grueso en las capas de rodadura. Pueden incluirse en este grupo los basaltos,
gabros, pórfidos, granitos, cuarcitas, etc. Sus cualidades para resistir al pulimento los
hacen idóneos para garantizar la textura superficial necesaria en un periodo de tiempo,
incluso con tráficos muy intensos. En este grupo tan amplio, los agregados de naturaleza
más ácida pueden presentar una deficiente adhesividad con los ligantes asfálticos, pero
en la mayoría de los casos el problema se puede resolver con activantes que son
sustancias que tienen la misión específica de mejorar la adhesividad con los ligantes, o
también el problema se resuelve empleando emulsiones adecuadas y en el caso de
mezclas asfálticas, con el empleo de finos de naturaleza básica y un polvo mineral
adecuado.
2.3.5 Consideraciones acerca del empleo de los Agregados Pétreos.
Cuando se pretende hacer uso de los agregados pétreos para la construcción de carpeta
asfáltica se deben considerar algunos aspectos fundamentales para su buen desempeño a
la hora de formar parte en alguna de las capas del pavimento y principalmente en la
elaboración de las mezclas asfálticas.
2.3.5.1 Naturaleza e identificación:
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 25
Evaluación de la naturaleza petrográfica de los agregados, grado de alteración de los
componentes minerales, porosidad y propiedades químicas.
2.3.5.2 Propiedades geométricas:
Principal y básicamente la forma y angulosidad de las partículas; con relación al
conjunto del esqueleto mineral se estudia la distribución granulométrica.
2.3.5.3 Propiedades mecánicas:
Engloban los parámetros básicos de resistencia al desgaste y al pulimento.
2.3.5.4 Ausencia de impurezas:
Es fundamental que los agregados a emplear en la construcción de pavimentos estén
libres de impurezas capaces de afectar el buen comportamiento de las capas. El empleo
de agregados sucios en la construcción de un pavimento, puede ser una causa suficiente
para provocar su degradación.
2.3.5.5 Inalterabilidad:
Es imprescindible la evaluación de las posibles degradaciones que puedan sufrir los
agregados pétreos que se van a utilizar en una obra; así, los materiales evolutivos han de
ser empleados con especiales precauciones para evitar comportamientos anómalos que
puedan afectar la vida útil de las capas.
2.3.5.6 Adhesividad:
Los agregados pétreos han de ser afines con los ligantes asfálticos que vayan a ser
empleados en la construcción del pavimento, y en caso de problemas de afinidad, será
necesario el uso de activantes, para garantizar el buen comportamiento de los
pavimentos.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 26
2.4. ENSAYOS Y ESPECIFICACIONES DE LOS
AGREGADOS PETREOS.
Los agregados que serán empleados en mezclas asfálticas deberán ser sometidos a
ensayos de suelos, debiendo cumplir con las especificaciones técnicas emitidas por el
Ministerio de Transportes y Comunicaciones EG-2000.
Tabla 2.1 Ensayos de calidad de Agregados
ENSAYOS Agregado Grueso
Agregado Fino
Análisis Granulométrico por Tamizado x x
Equivalente Arena x
Gravedad Especifica y Absorción x x
Peso unitario Suelto y Varillado x x
Abrasión los Ángeles x Porcentaje de Caras Fracturadas x Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas x Contenido de Sales solubles totales x x
Durabilidad al Sulfato de Sodio y Magnesio x
Adherencia Riedel Weber x
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.1 Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM C-136 y AASHTO T-27
Por medio de este ensayo podemos determinar la distribución de tamaños de las
partículas, el cual consiste en hacer pasar una cierta cantidad de muestra de agregado
por una serie de tamices normalizados, en Europa los tamices UNE, y en América y el
Perú los tamices ASTM, en un orden sucesivo de mayor a menor abertura del tamiz,
quedando retenida parte de la muestra en cada tamiz.
Se representan en una gráfica el porcentaje que pasa en cada uno de ellos, pudiéndose
observar si la curva granulométrica es continúa, o sea que contenga todos los tamaños o
si es discontinua un solo tamaño. Si se quiere conocer con exactitud el contenido de
fíller (Polvo Mineral) que pasa por el tamiz 75 mm ASTM se hace el ensayo con el
agregado lavado y secado en la estufa.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 27
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan especificaciones granulométricas para mezcla
asfáltica normal (MAC). En la tabla 2.2 se muestran las especificaciones utilizadas.
Tabla 2.2 Gradaciones Mezcla Asfáltica Normal (MAC)
Tamiz Porcentaje que pasa
MAC -1 MAC-2 MAC-3
25,0 mm (1”) 100 - -
19,0 mm (3/4”) 80 -100 100 -
12,5 mm (1/2”) 67- 85 80 - 100 -
9,5 mm (3/8”) 60 - 77 70 - 88 100
4,75 mm (N° 4) 43 - 54 51 - 68 65 - 87
2,00 mm (N° 10) 29 - 45 38 - 52 43 - 61
425 mm (N° 40) 14 - 25 17- 28 16 - 29
180 mm (N° 80) 8 - 17 8 - 17 9 -19
75 um (N° 200) 4 - 8 4 - 8 5 - 10
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.2 Equivalente Arena ASTM D-2419 y AASHTO T 176 Con este ensayo podemos determinar el contenido de polvo nocivo o material arcilloso
del agregado fino. El ensayo consiste en introducir una muestra de agregado en una
probeta que contiene una solución floculante, se mezcla el agregado fino con la solución
y se añade agua, dejando reposar el conjunto durante 20 minutos. Después de este
tiempo se puede observar el agregado limpio en la parte inferior, en la zona intermedia
las partículas contaminantes en suspensión y en la superficie el líquido relativamente
limpio. Con la relación de alturas de estas zonas se determina el equivalente de arena.
Se define como agregado muy contaminado el que tiene un Equivalente de Arena menor
de 20 y como agregado muy limpio el que tiene un equivalente de arena mayor que 50.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 28
Resultados de equivalentes de arena inferiores a 20 corresponden a agregados muy
contaminados por partículas nocivas que, en general, no deben utilizarse en capas del
pavimento; por el contrario, valores superiores a 50 reflejan un grado de limpieza
suficiente para la mayor parte de las aplicaciones.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos para el porcentaje de
equivalente arena en función al tránsito. En la tabla 2.3 se muestran las especificaciones
utilizadas
Tabla 2.3 Requerimiento de Equivalente Arena
Tráfico en Ejes Equivalentes (millones)
Porcentaje de Equivalente Arena
(mínimo)
< 3 45 > 3 – 30 50
> 30 55
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.3 Gravedad Específica y Absorción
2.4.3.1 Gravedad Específica y Absorción del Agregado Fino ASTM C-128 y
AASHTO T 84
Este método describe el procedimiento para la determinación del peso especifico
“masivo” (bulk) y “aparente” a la temperatura de 23/23 °C (73.4/73.4°F) y de la
absorción después de 24 horas de sumergido del agregado fino.
El peso específico “masivo” (bulk) es la característica generalmente utilizada para el
cálculo del desplazamiento de agregado en la mezcla asfáltica.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos para el porcentaje de absorción.
En la tabla 2.4 se muestran las especificaciones utilizadas.
Tabla 2.4 Requerimiento Absorción para el Agregado Fino
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000
Absorción MTC E 205 0.50% Según Diseño
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.3.2 Gravedad Específica y Absorción del Agregado Grueso ASTM C-127 y
AASHTO T 85
Este método describe el procedimiento para la determinación del peso especifico
“masivo” (bulk) y “aparente” a la temperatura de 23/23 °C (73.4/73.4°F) y de la
absorción después de 24 horas de sumergido del agregado grueso.
El peso específico “masivo” (bulk) es la característica generalmente utilizada para el
cálculo del desplazamiento de agregado en la mezcla asfáltica.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos para el porcentaje de absorción
del agregado grueso. En la tabla 2.5 se muestran las especificaciones utilizadas.
Tabla 2.5 Requerimiento Absorción para el Agregado Grueso
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000
Absorción MTC E 206 1.00% Según Diseño
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 30
2.4.4 Peso Unitario Suelto y Varillado ASTM C-29
La obtención del peso unitario suelto y varillado de los agregados ya sean finos o
gruesos para carpeta asfáltica tiene por objeto hacer conversiones de los pesos del
material a volúmenes, esto para calcular los rendimientos de los agregados además se
usa para la dosificación final de los agregados y liquido asfáltico.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 no presentan requerimientos de peso unitario suelto y
varillado.
2.4.5 Abrasión los Ángeles (L.A.) al desgaste de los agregados de
tamaños menores a 37.5 mm. (1 ½”) ASTM C-131 y AASHTO T 96
Este ensayo tiene por objeto conocer la calidad del material pétreo desde el punto de
vista de su desgaste por abrasión, ya sea por el grado de alteración del agregado, por la
presencia de planos débiles y aristas de fácil desgaste. Esto es importante con ella
conoceremos la durabilidad y la resistencia que tendrá la mezcla asfáltica en el
pavimento al ser solicitada por cargas repetitivas de transito.
El ensayo que se aplica da a conocer del agregado grueso el porcentaje de desgaste que
sufrirá en condiciones de roce continuo de las partículas y las esferas de acero. Esto nos
indica si el agregado grueso a utilizar es el adecuado para el diseño de mezcla y la
fabricación de la mezcla asfáltica para la construcción del pavimento.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos para el porcentaje de abrasión
los Ángeles del agregado grueso. En la tabla 2.6 se muestran las especificaciones
utilizadas.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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Tabla 2.6 Requerimiento Abrasión Los Ángeles para el Agregado Grueso
Ensayos Norma
Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000
Abrasión Los Ángeles MTC E 207 40% máx. 35% máx.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.6 Porcentaje de Caras Fracturadas ASTM D-5821
Este ensayo determina el porcentaje en peso, del material que presenta una, dos o mas
caras fracturadas de las muestras de agregados pétreos, con el propósito de maximizar la
resistencia al esfuerzo cortante a los que son sometidos los pavimentos, incrementando
la fricción entre partículas.
Las partículas irregulares y angulares generalmente resisten el desplazamiento
(movimiento) en el pavimento, debido a que se entrelazan al ser compactados. El mejor
entrelazamiento se da, generalmente, con partículas de bordes puntiagudos y de forma
cúbica, producidas, casi siempre por trituración (chancado).
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos para el porcentaje de Caras
Fracturadas del agregado grueso, están en función del tránsito y el espesor de capa de
carpeta asfáltica. En la tabla 2.7 se muestran las especificaciones utilizadas.
Tabla 2.7 Requerimiento Porcentaje de Caras Fracturadas
Tráfico en Ejes Equivalentes (millones)
Espesor de Capa
< 100 mm. > 100 mm.
< 3 65/40 50/30
> 3 – 30 85/50 60/40
> 30 100/80 90/70
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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2.4.7 Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas ASTM D-4791
La forma de las partículas de agregado grueso, afecta al esqueleto mineral, las formas
pueden ser redondeadas, cúbicas, alargadas, siendo esta última peligrosa, porque
durante el proceso de compactación o por las tensiones del tráfico, se pueden romper y
eso varía su contenido en la granulometría. Se definen el índice de aplanamiento
(chatas) y el índice de alargamiento (alargadas). Los métodos utilizados para la
determinación de dichos índices se basan generalmente en la medida directa de las
dimensiones de las partículas.
Los ensayos se realizan por calibradores metálicos de ranuras para determinar el índice
de aplanamiento y de barras para sacar el índice de alargamiento. Se hace pasar el
retenido de cada tamiz por estos calibres y se expresa como resultado. El índice de
aplanamiento es el cociente entre lo que pasa por el calibrador de ranuras y el total de
muestra.
Figura No. 2.2. Calibre para la Determinación del Índice de Aplanamiento. (Referencia 3) El Índice de Alargamiento es el cociente entre lo que retiene en el calibrador de barras y
el total de la muestra.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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Figura No. 2.3. Calibre para la Determinación del Índice de Alargamiento. (Referencia 3)
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de partículas Chatas (Índice de
Aplanamiento) y Alargadas (Índice de Alargamiento) del agregado grueso. En la tabla
2.8 se muestran las especificaciones utilizadas.
Tabla 2.8 Requerimiento Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas
Ensayos Norma
Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000
Partículas chatas y alargadas
MTC E 221 10% máx. 10% máx.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.8 Sales Solubles Totales ASTM D-1888
El objeto de este ensayo es cuantificar el contenido de cloruros y sulfatos, solubles en
agua, de los agregados pétreos empleados en mezclas asfálticas. Este método sirve para
efectuar controles de obra, debido a la rapidez de visualización y cuantificación de la
existencia de sales.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Sales Solubles Totales del
agregado grueso y el agregado fino. En la tabla 2.9 se muestran las especificaciones
utilizadas.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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Tabla 2.9 Requerimiento Sales Solubles Totales para el Agregado Grueso y Agregado Fino.
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Sales Solubles Totales MTC E 219 0.5% máx. 0.5% máx.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.9 Durabilidad al Sulfato de Sodio y Al Sulfato de Magnesio ASTM
C-88 AASHTO T 104
Este ensayo determina el porcentaje de pérdida de material en una mezcla de agregados,
durante el ensayo los agregados son sometidos al sulfato de sodio o al sulfato de
magnesio. Este ensayo suministra una información útil para juzgar la calidad de los
agregados que han de estar sometidos a la acción de agentes atmosféricos, sobre todo
cuando no se dispone de datos sobre el comportamiento de los materiales que se van a
emplear, en las condiciones climáticas de la obra.
Se advierte el hecho que los resultados que se obtengan varían según la sal que se
emplee; y hay que tener cuidado al fijar los límites en las especificaciones en que se
incluya este ensayo.
Dado que su precisión es limitada, el rechazo de los agregados que no cumplan las
especificaciones pertinentes, no puede darse únicamente con el; se deben confirmar con
resultados de otros ensayos más ligados a la características del material.
El ensayo se realiza exponiendo una muestra de agregado a ciclos alternativos de baño
de inmersión en una solución de sulfato de sodio o magnesio y secado en horno. Una
inmersión y un secado se consideran un ciclo de durabilidad. Durante la fase de secado,
las sales precipitan en los varios del agregado. En la inmersión las sales se rehidratan y
ejercen fuerzas de expansión internas que simulan las fuerzas de expansión del agua
congelada. El resultado del ensayo es el porcentaje total de pérdida de peso sobre varios
tamices para un número requerido de ciclos.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 35
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Durabilidad al Sulfato de
Sodio y al Sulfato de Magnesio del agregado grueso. En la tabla 2.10 se muestran las
especificaciones utilizadas.
Tabla 2.10 Requerimiento Durabilidad al Sulfato de Sodio y al Sulfato de Magnesio para el Agregado Grueso.
Ensayos Norma
Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Durabilidad (al Sulfato de Sodio)
MTC E 209 12% máx. 10% máx.
Durabilidad (al Sulfato de Magnesio)
18 máx. 15% máx.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.10 Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los Áridos Finos
(Procedimiento Riedel Weber) NLT 355/74
El ensayo de Riedel Weber tiene por finalidad determinar el grado de adhesividad del
agregado fino con el asfalto. El agregado fino al formar parte de la mezcla asfáltica debe
tener propiedades químicas adecuadas que permitan la elaboración de una mezcla
uniforme, que cumpla con todos los requisitos de durabilidad; una de ellas es medir la
adhesividad de los ligantes bituminosos respecto a una arena natural o chancada, cuando
la mezcla árido – ligante se somete a la acción de soluciones de carbonato de sodio a
concentraciones crecientes.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Adhesividad Riedel Weber
del agregado fino. En la tabla 2.11 se muestran las especificaciones utilizadas.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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Tabla 2.11 Requerimiento Adhesividad Riedel Weber para el Agregado Fino.
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Adhesividad (Riedel Weber)
MTC E 220 4% mín. 6% mín.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.11 Adherencia Bitumen - Agregado ASTM D-2489 AASHTO T 195
Este ensayo determina el grado de cubrimiento de las partículas de agregado en una
mezcla bituminosa, basándose en el porcentaje de partículas de agregado grueso que
quedan completamente recubiertas por el ligante bituminoso. La determinación de este
porcentaje para varios tiempos de mezclado puede ser usado para establecer el tiempo
de mezclado mínimo requerido para producir un cubrimiento satisfactorio del agregado
para un conjunto de condiciones dadas.
Las muestras deben ser obtenidas de la planta de producción de la mezcla asfáltica,
tamizadas por la malla 9.5 mm. (3/8") o con el de 4.75 mm. (Nº 4), si el tamaño del
material es de 9.5 mm. (3/8”). Se toma una muestra de tamaño suficiente para que
queden de 200 a 500 partículas retenidas en el tamiz. Debe reducirse al mínimo la
agitación de la muestra, para evitar el recubrimiento de partículas que no lo estén.
Se extiende las partículas sobre una superficie limpia y se comienza a contar
cuidadosamente, bajo buenas condiciones de luz. Aun si se nota una pequeña área de
piedra no recubierta, se clasificara como “parcialmente recubierta” solo si está
totalmente recubierta del ligante, se clasificara como “completamente recubierta”. El
cálculo de porcentaje de partículas recubiertas se obtendrá dividiendo las partículas
“completamente recubierta” entre el número total de partículas.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Adherencia del agregado
grueso. En la tabla 2.12 se muestran las especificaciones utilizadas.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
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Tabla 2.12 Requerimiento Adherencia para el Agregado Grueso.
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Adherencia MTC E 519 +95
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.12 Índice de Durabilidad ASTM D-3744 AASHTO T 210
El índice de durabilidad es un valor es un valor que muestra la resistencia relativa de un
agregado para producir finos dañinos, del tipo arcillosos, cuando se somete a los
métodos de degradación mecánica.
Fue desarrollado para permitir la precalificación de los agregados, propuestos para uso
en la construcción de vías. Básicamente, el ensayo establece una resistencia de los
agregados a generar finos, cuando son agitados en presencia de agua. Procedimientos de
ensayos separados y diferentes son usados para evaluar las porciones gruesa y fina del
material.
Este ensayo asigna un valor empírico a la cantidad relativa, finura y comportamiento
arcilloso del material que puede ser generado en un agregado cuando se somete a
degradación mecánica.
Un índice de durabilidad mínimo ha sido especificado para prohibir el uso de un
agregado, en varias aplicaciones de construcción, propensas a degradación y
consecuentemente generación de finos de comportamiento arcilloso.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos del Índice de Durabilidad del
agregado grueso y del agregado fino. En la tabla 2.13 (a) y 2.13 (b) se muestran las
especificaciones utilizadas.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 38
Tabla 2.13 (a) Requerimiento Índice de Durabilidad para el Agregado Grueso.
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Índice de Durabilidad MTC E 214 35 mín. 35 mín.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
Tabla 2.13 (b) Requerimiento Índice de Durabilidad para el Agregado Fino.
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Índice de Durabilidad MTC E 214 35 mín. 35 mín.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
2.4.13 Índice de Plasticidad ASTM D-4318 AASHTO T 90
Este ensayo determina en el laboratorio el limite plástico (L.P.) del agregado fino
pasantes de la malla Nº 40 y Nº 200 y el cálculo del índice de plasticidad (I.P.) si se
conoce el limite liquido (L.L.) del mismo agregado. Se denomina limite plástico (L.P.) a
la humedad más baja con la que se pueden formarse barritas de agregado de unos 3.2
mm. (1/8”) de diámetro, rodando dicho agregado entre la palma de la mano y una
superficie lisa (vidrio esmerilado), sin que dichas barritas se desmoronen.
El índice de plasticidad de un agregado fino es la diferencia entre su límite liquido
(L.L.) y su límite plástico (L.P.).
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Índice de Plasticidad tanto
para la malla Nº 40 y Nº 200 del agregado fino. En la tabla 2.14 se muestran las
especificaciones utilizadas.
CAPITULO II: AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFALTICAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 39
Tabla 2.14 Requerimiento Índice de Plasticidad para el Agregado Fino.
Ensayos Norma Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000
Índice de Plasticidad (malla N°40) MTC E 111 NP NP
Índice de Plasticidad (malla N°200) MTC E 111 Máx. 4 NP
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 40
CAPITULO III. LIGANTE ASFÁLTICO.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 41
3. LIGANTE ASFALTICO.
3.1. INTRODUCCIÓN.
Los asfaltos son componentes naturales de muchos petróleos en los cuales se encuentran
disueltos y su historia data de hace más de cinco mil años ya que las recientes
excavaciones arqueológicas muestran que 3200 a 540 años antes de Cristo se empleo
mucho el asfalto en Mesopotamia (Asia Menor) como cemento para ligar mampostería,
así como impermeabilizante en los baños de los templos y tanques de agua. En 1876 se
construye el primer pavimento de lámina asfáltica en Washington haciendo uso de
asfalto de lago importado. A fines de 1902 ya se habían refinado 20,000 barriles de
asfalto de petróleo. Desde entonces a la fecha, la producción de asfalto en diferentes
partes del mundo ha ido en aumento produciéndose en la actualidad muchos millones de
toneladas anuales de asfalto.
3.2. LIGANTE ASFALTICO.
3.2.1 Definición de Asfalto.
La American Society for Testing and Materials (ASTM) define al asfalto como un
material ligante de color marrón oscuro a negro, constituido principalmente, por betunes
que pueden ser naturales u obtenidos por refinación del petróleo. El asfalto se presenta
en proporciones variables en la mayoría de petróleos crudos.
El betún, según ASTM, es una sustancia ligante (sólida, semisólida o viscosa) oscura o
negra, natural o artificial, compuesta principalmente por hidrocarburos de alto peso
molecular.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 42
3.2.2 Técnicas de Producción de Asfaltos.
El petróleo crudo está compuesto por distintos productos, incluyendo al asfalto. La
refinación permite separar estos productos y recuperar el asfalto. El diagrama del
proceso para la extracción del asfalto del petróleo (Fig. 1), muestra la circulación del
petróleo crudo a través de una refinería destacándose la parte del proceso relativa a la
refinación y producción de los diferentes productos asfálticos.
Durante el proceso de refinación, el petróleo crudo es conducido a un calentador tubular
donde se eleva rápidamente la temperatura para la destilación inicial. Luego entra a una
torre de destilación donde se vaporizan los componentes o fracciones más livianas (más
volátiles), y se los separa para su posterior refinamiento en nafta, gasolina, querosene y
otros productos derivados del petróleo.
El residuo de este proceso de destilación es la fracción pesada del petróleo crudo,
comúnmente llamado crudo reducido. Puede ser usado como fuel oil residual, o
procesado en distintos productos, entre ellos el asfalto. Para separar la fracción asfalto
del crudo se puede utilizar un proceso de extracción mediante solventes. Luego se refina
la mayor parte de esta fracción para obtener el cemento asfáltico. Según el proceso de
refinación utilizado se obtiene cementos asfálticos de muy alta o baja consistencia.
Estos productos se mezclan después, en cantidades adecuadas para obtener cementos
asfálticos de la consistencia deseada.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 43
Figura 3.1 Diagrama de Fabricación de los productos asfálticos (Referencia 5)
3.2.3 Cualidades de los Ligantes Asfálticos.
Se mencionarán las cualidades que los hacen tan apreciables en el campo de
construcción y mantenimiento de vías de comunicación.
3.2.3.1 Poder aglomerante.
Los ligantes asfálticos tienen la propiedad de bajar su viscosidad con la temperatura, de
tal modo que se convierte en una sustancia fluida que moja, se adhiere y envuelve con
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 44
mucha facilidad a los agregados pétreos y a los materiales granulares, al tiempo que los
aglomera. Este poder aglomerante del asfalto, aumenta al enfriarse y se aumenta la
superficie de contacto entre las partículas mediante la compactación, dando lugar a una
mezcla asfáltica de características particulares para la construcción de cada una de las
diferentes capas del pavimento, en especial, de base, intermedia y rodadura.
3.2.3.2 Agente estabilizante.
Los ligantes asfálticos al ser usados como estabilizadores en materiales granulares, dan
como resultado una alta estabilidad, por lo que son considerados al igual que el
cemento, la cal y otros conglomerantes hidráulicos (agentes estabilizantes que permiten
dar dureza, cohesión y resistencia a los materiales granulares sueltos).
La principal diferencia entre los aglomerantes asfálticos y los conglomerantes
hidráulicos es que mientras éstos últimos dan lugar a materiales con una alta resistencia,
de comportamiento elástico, frágiles e insensibles a la temperatura, los otros, se
caracterizan por una menor resistencia y un comportamiento que depende de la
temperatura y del tiempo de aplicación de la carga, pueden asumir deformaciones
pequeñas por largos periodos de tiempo permitiendo adaptarse a los pequeños asientos y
deformaciones que experimentan las capas inferiores del pavimento.
Es por ello que a los pavimentos constituidos por capas granulares y mezclas asfálticas
se les conoce como pavimentos flexibles, frente a los constituidos por capas de
hormigón, más elásticas e indeformables, que se denominan pavimentos rígidos.
3.2.3.3 Agente impermeabilizante.
Los ligantes asfálticos recubren a los materiales granulares a través de una capa
impermeable haciendo inaccesible el paso del agua, al mismo tiempo se logra conseguir
el relleno de los huecos dejados por el material granular, con lo que se obtienen
materiales totalmente impermeables.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 45
3.2.3.4 Manejabilidad.
Los materiales tratados con ligantes asfálticos son fácilmente manejables, elaborados y
puestos en obra.
3.2.3.5 Resistencia a los agentes atmosféricos.
El asfalto es un material muy inerte químicamente e insoluble en agua, por ello las
mezclas asfálticas no generan ningún compuesto contaminante por lixiviación y su
composición permanece prácticamente inalterable en el tiempo. Se tiene que tener en
cuenta su envejecimiento debido a la acción del oxígeno del aire y los rayos
ultravioletas. Esta oxidación junto con la evaporación de sus componentes más volátiles
hace que el asfalto vaya perdiendo tenacidad y se convierta en un producto más frágil.
El mayor envejecimiento y oxidación del asfalto se produce durante su fabricación y
puesta en obra.
3.3 CLASIFICACIÓN DE LIGANTES ASFÁLTICOS.
3.3.1 Cemento Asfáltico.
El cemento asfáltico es un ligante asfáltico denso que a la temperatura ambiente es
semisólido, usualmente pegajoso y de color variable entre café muy oscuro y negro.
La calidad de un cemento asfáltico viene afectada por la propiedad del crudo del cual
proviene, que pueden variar mucho aun dentro de un mismo yacimiento y también por
el sistema de refinación que se haya empleado.
El cemento asfáltico se prepara comercialmente en cinco grados o rangos de
consistencia definidos con base en el ensayo de penetración. La designación corriente
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 46
de los cinco grados de cemento asfáltico utilizados en pavimentación y su significado
correspondiente s como sigue:
CAP PEN 40-50 Cemento Asfáltico con penetración entre 40 y 50 décimas de
milímetro.
CAP PEN 60-70 Cemento Asfáltico con penetración entre 60 y 70 décimas de
milímetro.
CAP PEN 85-100 Cemento Asfáltico con penetración entre 85 y 100 décimas de
milímetro.
CAP PEN 120-150 Cemento Asfáltico con penetración entre 120 y 150 décimas de
milímetro.
CAP PEN 200-300 Cemento Asfáltico con penetración entre 200 y 300 décimas de
milímetro.
Los CAP PEN 200-300 son los más blandos, son moderadamente firmes a la
temperatura ambiente y el dedo penetra fácilmente en ellos. El grado más duro lo
constituyen los CAP PEN 40-50 y tienen una consistencia tal que a la temperatura
ambiente el dedo solo alcanza a producir en ellos una leve huella superficial el grado
más empleado en los pavimentos asfálticos es el CAP PEN 85-100.
3.3.2 Emulsiones Asfálticas.
Son ligantes asfálticos, resultado de un proceso, donde se separa mecánicamente el
cemento asfáltico caliente en glóbulos diminutos, que son dispersados en agua tratada
con una pequeña cantidad de agente emulsivo. El agua constituye el medio de
dispersión del sistema y las gotitas de asfalto la fase dispersa.
Las emulsiones se fabrican en molinos coloidales y las gotitas de asfalto producidas son
extremadamente pequeñas, la mayoría de tamaño coloidal.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 47
Se pueden preparar emulsiones asfálticas de distinto tipo y clase, seleccionando el
agente emulsivo apropiado y otros controles de fabricación. De acuerdo al agente
emulsivo elegido, la emulsión asfáltica puede ser:
Aniónica.- Las partículas de asfalto están cargadas electronegativamente.
Catiónica.- Las partículas de asfalto están cargadas electropositivamente.
No Iónicas.- Las partículas de asfalto son neutras.
En la práctica, las dos primeras se usan en la construcción y mantenimiento de caminos,
mientras que la tercera va a ser más ampliamente usada en el avance de la tecnología de
las emulsiones.
Las emulsiones se clasifican también en base a que tan rápidamente el asfalto pueda
sufrir coalescencia, es decir, volver a cemento asfáltico. Los términos RS, MS y SS han
sido aceptados para simplificar y normalizar esta clasificación. Son solo términos
relativos y significan:
Rotura Rápida (Rapid Setting)
Rotura Media (Médium Setting)
Rotura Lenta (Show Setting)
La tendencia a coalescer está relacionada con la capacidad de mezcla de una emulsión.
Una emulsión RS tiene escasa o ninguna habilidad de mezclar con un agregado, una
emulsión MS se espera que mezcle con agregados gruesos pero no con finos y una
emulsión SS está diseñada para mezclar con agregados finos.
Las emulsiones se subdividen según consecuencias de números relacionados con la
viscosidad de las emulsiones y dureza de los cementos asfálticos de base. La letra “C” al
frente del tipo de emulsión significa catiónica. La ausencia de la “C” significa aniónica.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
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Se han creado también emulsiones aniónicas de alta flotación, denominada HFMS, así
como también una emulsión de rotura veloz (QS) para lechadas asfálticas.
3.4 ASFALTOS DILUIDOS (CUTBACKS ASPHALT).
3.4.1 Definición y Obtención.
Los asfaltos diluidos conocidos también como cutbacks o asfaltos rebajados, se
producen diluyendo cemento asfáltico en algún solvente de petróleo. La mayor cantidad
de asfaltos rebajados se fabrica por el método intermitente, se bombea el solvente
adecuado a un recipiente y cuando ya se dispone de una cantidad considerable, se añade
asfalto en caliente (fluido) y los componentes se mezclan por agitación mecánica.
Cuando ya se tienen aproximadamente las proporciones correctas, se prueba el producto
y se hacen los ajustes necesarios, añadiendo solvente o asfalto. También se pueden
mezclar en el asfalto diluido aditivos para mejorar su adherencia o para otros objetivos.
En las operaciones de mezclado de asfaltos diluidos un pistón mide el gasto de la
descarga total.
Un segundo controlador mide el gasto de una de las materias componentes. Cada
controlador transmite una señal a un aparato que controla las proporciones. Este aparato
mantiene una relación constante entre los materiales que entran y los que salen. Los
asfaltos diluidos una vez mezclados se enfrían en enfriadores separados antes de
bombearlos para su almacenamiento.
En la Figura 2 se muestra el detalle la secuencia para la producción del asfalto diluido
de curado rápido RC-250.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
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Figura 3.2 Diagrama de Fabricación del Asfalto Diluido RC-250 (Referencia 5)
3.4.2 Tipos de Asfaltos Diluidos.
Si el solvente usado en la preparación del asfalto líquido es muy volátil, puede escapar
rápidamente por evaporación y si su volatilidad es baja se evapora más lentamente. Con
base en la rapidez con que se produce la evaporación del solvente, fenómeno que se
conoce como curado del asfalto, los asfaltos rebajados se dividen en tres tipos:
1.- Asfaltos rebajados de curado lento (SC), cuyo solvente es un aceite pesado de baja
volatilidad, usualmente del tipo Fuel-oil.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
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2.- Asfaltos rebajados de curado medio (MC), cuyo solvente típico es el querosene.
3.- Asfaltos de curado rápido (RC), cuyo solvente típico es un liquido volátil,
generalmente del tipo nafta o gasolina.
El grado de fluidez o liquidez obtenido en cada caso depende del grado del cemento
asfáltico, de la volatilidad del solvente y de la proporción relativa entre solvente y
cemento asfáltico.
Cuando el solvente es del tipo de la nafta o gasolina, se obtienen los asfaltos rebajados
de curado rápido y se designan con las letras RC (rapid curing), seguido por un numero
que indica el grado de viscosidad cinemateca en centiestokes, en Perú el más utilizado
es el RC-250, si el solvente es querosene, se designan con la letras MC (médium curing)
seguidos con un numero que indica el grado de viscosidad cinemática medida en
centiestokes en Perú el más usado es el MC-70.
El otro tipo de asfalto líquido o rebajado es el de curado lento, cuyo solvente
fluidificante es aceite liviano, relativamente volátil y se designan por las letras SC (slow
curing), seguidas por el respectivo número de viscosidad cinemática que tienen, en Perú
no se produce en la actualidad.
3.4.3 Usos de los Asfaltos Diluidos.
Las ventajas de los asfaltos diluidos con respecto a los cementos asfálticos, es que
pueden ser usados con el agregado frio o temperatura ambiente. Sus variedades RC y
MC se han usado mucho en caminos, pistas de aviones, industria y otras aplicaciones
especiales.
Entre sus usos más importantes están las operaciones de riegos superficiales (Riegos de
Imprimación, Riego de Liga y Sellos) y mezclas asfálticas en frio.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
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3.4.3.1 Riego de Imprimación
Un riego de imprimación es la aplicación del asfalto diluido, sobre una capa de base de
material sin tratar. Cuando se usa el asfalto diluido, este debe ser aplicado en suficiente
cantidad que penetre dentro del material base.
Si se encuentra un exceso de residuo asfaltico sobre la superficie aun después del
periodo normal de curado (24 horas), este exceso de asfalto deberá secarse con arena
limpia, para evitar que el riego de imprimación presente exudación a través del concreto
asfaltico, o produzca un plano de deslizamiento.
3.4.3.2 Riego de Liga
Los riegos de liga son aplicaciones de asfalto en un pavimento existente, antes de
colocar una capa de refuerzo. El propósito de un riego de liga es mejorar la ligazón
entre las capas viejas y nuevas. Los riegos de liga no deberán aplicarse en periodos de
clima frio o húmedo. Los mejores resultados se obtienen si la superficie de la carretera
está seca, si tiene una temperatura superficial por encima de 27ºC y si no hay ninguna
señal de lluvia. Normalmente el riego de liga se aplica el mismo día que se va a colocar
la capa de refuerzo.
La cantidad de aplicación para riegos de liga es normalmente de 0.20 a 0.40 litros por
metro cuadrado (0,2 L/m2 – 0.4 L/m2) de asfalto diluido. Si la aplicación es muy poca,
no habrá ligazón donde se necesita. Si la aplicación es muy alta, puede haber un
desprendimiento en la capa nueva y la capa vieja.
3.4.3.3 Sello Asfaltico
Este trabajo consiste en la aplicación de asfalto diluido sobre la superficie de un
pavimento existente, seguida por la extensión y compactación de una capa de arena,
Antes de aplicar el riego del asfalto diluido, la superficie deberá encontrarse seca y libre
de polvo, tierra o cualquier otra sustancia objetable.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 52
Las cantidades por aplicar del asfalto diluido y arena se definirán en el sitio de los
trabajos en función del estado de la superficie por proteger, las condiciones ambientales
de la región y la intensidad y magnitud del tránsito circulante. Como guía, dichas
cantidades oscilan entre 0.5 y 1.5 litros por metro cuadrado (0,5 L/m2 -1,5 L/m2) de
asfalto diluido y entre ocho y trece kilogramos por metro cuadrado (8,0 kg/m2 – 13,0
kg/m2) de arena.
3.5 ENSAYOS Y ESPECIFICACIONES DEL ASFALTO
DILUIDO DE CURADO RÁPIDO RC – 250.
3.5.1 Ensayos para el Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
Los asfaltos diluidos se clasifican según su tipo y grado. Los tipos RC, MC y SC,
indican la viscosidad relativa de evaporación del solvente y los grados, 70, 250, 800 y
3000, la viscosidad mínima permitida a 60 ºC (140 ºF) en centistokes. Un stoke es el
cociente entre la velocidad dinámica o absoluta (medida en poises) y la densidad ambas
a la misma temperatura.
AASHTO y ASTM han adoptado especificaciones para los asfaltos diluidos, además del
ensayo de viscosidad a 60 ºC (140 ºF), en la Tabla 3.01 se enumeran los ensayos
necesarios y el método apropiado según AASHTO y ASTM para determinar las
propiedades específicas de los asfaltos de curado rápido RC.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 53
Tabla 3.01 Ensayos Requeridos para Asfaltos Diluidos de Curado Rápido RC.
Ensayo Método de Ensayo
AASHTO ASTM
Viscosidad Cinemática T201 D2170
Punto de Inflamación T79 D1310
Destilación T78 D402
Gravedad Específica T43 D70
Presencia de Agua T55 D95 Solubilidad en Tricloroetileno T44 D2042
Prueba sobre Residuo
Penetración T56 D243
Ductilidad T51 D113
Ensayo de la Mancha ¹ T102 1 Requerido solo por la AASHTO como ensayo opcional.
Tecnología del Asfalto y Practicas de Construcción .Buenos Aires, Argentina 1997
3.5.2 Especificaciones para el Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-
250.
Las especificaciones para los Asfaltos Diluidos de Curado Rápido RC, se dan en ASTM
D2026, ASTM D2027 y ASTM D2028, respectivamente, se muestran en la Tabla Nº
3.02.
Tabla 3.02 Requisitos para Asfaltos de Curado Rápido RC.
Ensayo RC-70 RC-250 RC-800 RC-3000
Viscosidad cinemática a 140 °F (60 °C), cSt 70-140 250-500 800-1600 3000-6000 Punto de inflamación (copa-abierta) °F (°C), mínimo - 80(27) 80(27) 80(27) Residuo de destilación a 680°F (360 °C), porcentaje por volumen, mínimo 55 65 75 80
Ensayos sobre residuo de destilación:
Viscosidad a 140 °F (60 °C), P 600-2400 600-2400 600-2400 600-2400
Ductilidad en 77 °F (25 °C), cm, mínimo 100 100 100 100
Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. National Center for Asphalt Technology 1996
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 54
Así mismo los Asfaltos Diluidos de Curado Medio y Curado Rápido producidos por
Petroperú están especificados en la tabla 3.03 que se muestra a continuación.
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Información recepcionada de Petroperú en el Congreso del Asfalto. Lima. Agosto del 2000
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 56
3.5.3 Descripción de Ensayos y Especificaciones para el Asfalto Diluido
de Curado Rápido RC-250 en el Perú.
Los Asfaltos diluidos en el Perú deberán satisfacer los requisitos indicados en la tabla
anterior según sea el producto empleado o por emplear. Estas especificaciones son
realizadas por Petroperú, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones nos detalla los
ensayos en el manual de ensayos de materiales (EM 2000). A continuación se hace un
resumen de los ensayos requeridos para el Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
3.5.3.1 Viscosidad Cinemática ASTM D-2170 y AASHTO T 201
Este ensayo se usa para clasificar un asfalto diluido como RC, MC y SC en grados
normalizados.
Para el ensayo de viscosidad cinemática a 60 ºC (140 ºF) se emplea un viscosímetro de
tubo capilar. Los dos tipos más comunes en uso son: el viscosímetro de vacio Asphalt
Institute (Figura 3.3) y el viscosímetro de vacio Cannon-Manning. Se calibran con
aceites normalizados. Para cada viscosímetro se obtiene un factor de calibración.
Figura 3.3 Esquema Viscosímetro de vacio del Asphalt Institute. (Referencia 4)
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 57
Figura 3.4 Esquema Viscosímetro de vacío de Cannon-Maning. . (Referencia 4)
El viscosímetro se monta en un baño de agua a temperatura constante, controlado
termostáticamente (Fig. 3.3). Se vuelca asfalto precalentado en el tubo grande hasta que
alcanza el nivel de la línea de llenado. El viscosímetro lleno se mantiene en el baño por
un cierto tiempo hasta que el sistema alcance la temperatura de equilibrio de 60ºC
(140ºF).
Se aplica un vacío parcial en el tubo pequeño para inducir el flujo, porque el cemento
asfáltico a esta temperatura es muy viscoso para fluir fácilmente a través de los tubos
capilares del viscosímetro. En la figura 3.6 se muestra un dispositivo para el control del
vacío. También se conecta al sistema una bomba de vacío.
Luego que el baño, viscosímetro y el asfalto se han estabilizado en 60ºC (140ºF), se
aplica vacío y se mide con un cronómetro el tiempo, en segundos, que tarda el cemento
asfáltico en fluir entre dos de las marcas. Multiplicando este tiempo por el factor de
calibración del viscosímetro se obtiene el valor de la viscosidad en poises, la unidad
patrón para medir viscosidad absoluta.
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 58
Figura 3.5 Esquema Viscosímetro en el baño. (Referencia 4)
Es necesario destacar que las medidas de viscosidad para 135ºC (275ºF) se expresan en
centistokes y para 60ºC (140°F), en poises. En el ensayo de viscosidad cinemática, la
gravedad induce el flujo (resultados en centistokes) y la cantidad de flujo a través del
tubo capilar depende de la densidad del material. En el ensayo de viscosidad absoluta,
los resultados se dan en poises, y el flujo a través del tubo capilar se induce por medio
de un vacío parcial, siendo los efectos gravitacionales despreciables. Estas unidades
poises y stokes o centipoises y centistokes - pueden ser convertidas unas en otras
aplicando, simplemente, un factor debido a la densidad.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Viscosidad Cinemática del
asfalto diluido de curado rápido RC-250. En la tabla 3.04 se muestran las
especificaciones utilizadas.
Tabla 3.04 Requerimiento Viscosidad Cinemática RC-250
Características Ensayo
RC-250
Mín. Máx.
Viscosidad Cinemática a 60°C,
mm² /s
MTC E 301 250 500
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 59
3.5.3.2 Punto de Inflamación ASTM D-3143 y AASHTO T 79
Cuando se calienta un asfalto, libera vapores que son combustibles. El punto de
inflamación, es la temperatura a la cual puede ser calentado con seguridad un asfalto,
sin que se produzca la inflamación instantánea de los vapores liberados, en presencia de
una llama libre. Esta temperatura, sin embargo, está bastante por debajo, en general, de
la que el material entra en combustión permanente. Se la denomina punto de
combustión (fire point).
El ensayo más usado para medir el punto de inflamación del cemento asfáltico es el de
"vaso abierto Cleveland" (COC) Fig. 3.6 que consiste en llenar un vaso de bronce con
un determinado volumen de asfalto, y calentarlo con un aumento de temperatura
normalizado. Se pasa una pequeña llama sobre la superficie del asfalto a intervalos de
tiempo estipulados. El punto de inflamación es la temperatura a la cual se han
desprendido suficientes volátiles como para provocar una inflamación instantánea.
Figura 3.6 Ensayo de punto de inflamación con el “vaso abierto de Cleveland”. Referencia (6)
En general la temperatura de uso de los asfaltos diluidos está por encima del punto de
inflamación. La temperatura de inflamación de los de curado rápido puede ser tan abaja
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 60
como 27°C (80°F). Cuanto más volátil es el solvente del asfalto diluido, más riesgoso
es su uso.
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Punto de Inflamación del
asfalto diluido de curado rápido RC-250. En la tabla 3.05 se muestran las
especificaciones utilizadas.
Tabla 3.05 Requerimiento Punto de Inflamación RC-250
Características Ensayo
RC-250
Mín. Máx. Punto de Inflamación (TAG, Capa abierta)
°C MTC E 312 27 -
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
3.5.3.3 Destilación de Asfaltos Líquidos ASTM D-402 y AASHTO T 78
Como se indicó previamente los Asfaltos diluidos de curado rápido RC son mezclas de
cemento asfáltico y solvente. Las propiedades de estos materiales son de importancia en
su aplicación y comportamiento.
La destilación determina las proporciones relativas en que se encuentran presentes, en
el asfalto fluidificado, el bitumen y solvente; para esto se procede a tomar 200 ml de
material en un matraz, el cual se conecta a un tubo condensador refrigerado con agua, se
comienza a calentar y el destilado se recibe en una probeta Fig. 3.7, dicho equipo de
destilación debe estar de acuerdo a norma AASHTO.
Se determina la cantidad de material condensado a diversas temperaturas establecidas y
ésta es una indicación de las características de volatilidad del solvente. Después que se
alcanzan 360ºC se considera que todo el material remanente en el frasco de destilación
es cemento asfáltico. A los RC y MC se le efectúa al residuo proveniente de la
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 61
destilación los ensayos de penetración, ductilidad, ensayo de la mancha y solubilidad
tal como se describen para un cemento asfáltico.
Figura 3.7 Ensayo de Destilación para Asfaltos Diluidos. Referencia (6)
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de Destilación del asfalto
diluido de curado rápido RC-250. En la tabla 3.06 se muestran las especificaciones
utilizadas.
Tabla 3.06 Ensayo de Destilación RC-250
Características Ensayo
RC-250
Mín. Máx.
Destilación, volumen total destilado hasta 360°C,%Vol.
MTC E 313
A190°C - -
A 225°C 35 -
A 260°C 60 -
A 316°C 80 -
Residuo de la destilación a 360°C
65 -
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPITULO III: LIGANTE ASFALTICO
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 62
3.5.3.4 Ensayo de Penetración al residuo de destilación ASTM D-5 y AASHTO T 49
El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa del residuo de
destilación de los asfaltos diluidos, midiendo la distancia que una aguja normalizada
penetra verticalmente en una muestra del asfalto en condiciones especificadas de
temperatura, carga y tiempo. Cuando no se mencionan específicamente otras
condiciones especificadas, se entiende que la medida de penetración se hace a 25 °C,
que la aguja está cargada con 100 g y que la carga se aplica durante 5 seg. La
penetración determinada en estas condiciones se llama penetración normal. La unidad
penetración es la décima de milímetro.
Figura 3.8. Esquema ensayo de Penetración. Referencia (6)
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos del ensayo de Penetración al
residuo de destilación del asfalto diluido de curado rápido RC-250. En la tabla 3.07 se
muestran las especificaciones utilizadas.
Tabla 3.07 Ensayo de Penetración residuo de Destilación RC-250
Características Ensayo
RC-250
Mín. Máx.
Penetración a 25°C, 100 gr., 5 seg.
MTC E 304 80 120
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 63
CAPITULO IV.
Método Marshall.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 64
4. MÉTODO MARSHALL.
4.1. INTRODUCCIÓN.
Esta capitulo consiste en la aplicación del Método de Diseño de la Mezcla Marshall
Modificado para asfaltos diluidos. Consiste en emplear las mismas probetas, martillo y
equipo que el que se utiliza para el diseño de mezclas asfálticas en caliente con el
método Marshall, preparando un mínimo de tres probetas por cada contenido de asfalto
diluido a ensayar. La temperatura de mezclado, compactación y de ensayo que se utiliza
normalmente es de 60ºC. Sin embargo, podrían adecuarse a las probables circunstancias
de encontrar en los lugares donde se aplique el método.
Los conceptos básicos del método Marshall para el diseño de mezclas asfálticas fueron
formulados por Bruce Marshall, un experto ingeniero en asfaltos, junto con el
Mississippi State Highway Departament. El U.S. Corps of Engineers, a través de
extensas investigaciones y estudios correlacionados, mejoro e incorporo ciertos aspectos
a su procedimiento de ensayo desarrollándose finalmente un criterio de diseño de
mezclas. Este ensayo ha sido normalizado por la ASTM D 1559.
4.1.1 Método de Diseño Marshall para Mezclas en Frio.
El Instituto de Asfalto ha recomendado un método modificado de la mezcla Marshall
para el diseño de mezclas que no sean convencionales. ASTM D1559-89. "Standard Test
Method for Resistance to Plastic Flow of Bituminous Mixtures Using Marshall Apparatus." American
Society for Testing and Materials, Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.03, West Conshohocken,
Pennsylvania.
Entre ellos para asfaltos diluidos o rebajados que es materia de esta investigación, en
general el procedimiento de preparación de especímenes es el mismo, variando la
temperatura de mezclado, compactado y ensayo de los mismos (Ver Tabla 4.05). Se
puede usar tanto para diseño de laboratorio como para el control de la mezcla durante la
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 65
pavimentación. Los aspectos principales del ensayo son el análisis de la estabilidad y
fluencia esto se desarrollara más adelante.
4.1.2 Esquema del Método de Diseño Marshall.
Figura 4.1 Esquema del método para el ensayo Marshall.
4.2. PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS DE ENSAYO.
4.2.1 Elaboración de Probetas para el ensayo Marshall para Mezcla
Asfáltica con Asfalto diluido de Curado Rápido RC-250.
4.2.1.1 Número de Muestras.
Para la determinación óptima del asfalto, se destina una serie de muestras de prueba
para un rango de distintos contenidos de asfalto de manera tal que las curvas de
resultados de los ensayos, muestren un valor óptimo bien definido. El incremento debe
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 66
variara de 0.5 % por lo menos con dos valores por encima y dos valores por debajo del
valor optimo estimado. Para proveer datos adecuados se designan tres probetas para
cada combinación de agregados y contenido de asfalto.
4.2.1.2 Preparación de los Agregados.
Fijada la granulometría de la mezcla asfáltica, se determinara el porcentaje en peso de
los siguientes tamaños.
25.0 a 19.0 mm (1” a 3/4”)
19.0 a 12.5 mm (3/4” a 1/2”)
12.5 a 9.5 mm (1/2” a 3/8”)
9.5 a 4.75 mm (3/8” a N° 4)
Pasante 4.75 mm (N°4)
4.2.1.3 Temperatura de Mezclado y Compactado.
La temperatura seleccionada para el mezclado y compactación. Para los asfaltos
diluidos, la temperatura de mezclado será la que alcance una viscosidad de 170±20
centistokes esta temperatura para el asfalto diluido RC-250 se muestra en la Tabla 4.01.
En ningún caso la muestra deberá ser recalentada.
Tabla 4.01 Temperaturas Típicas del Asfalto para la Construcción en Frio.
Tipo y Grado Temperatura del
producto asfaltico en mezcla
ASFALTOS DILUIDOS
(RC,MC, SC)
250 55-80°C (135-175°F)
800 75-100°C (165-210°F)
3000 80-115°C (180-240°F)
Tecnología del Asfalto y Practicas de Construcción .Buenos Aires, Argentina 1997
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 67
Las especificaciones técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y
Comunicaciones EG-2000 presentan los requerimientos de temperatura para mezclas
asfálticas con asfalto diluido de curado rápido RC-250. En la tabla 4.02 se muestran las
especificaciones utilizadas.
Tabla 4.02 Rangos de Temperatura de Aplicación en °C.
Tipo y Grado del Asfalto
Rangos de Temperatura En Esparcido
o En Mezclas
Riego Asfálticas (1)
Asfaltos Diluidos:
MC-30 30-(2) - RC-70 o MC-70 50-(2) -
RC-250 o MC-250 75-(2) 60-80(3)
RC-800 o MC-800 95-(2) 75-100(3) (1) Temperatura de mezcla inmediatamente después de preparada. (2) Máxima temperatura en la que no ocurre vapores o espuma (3) Temperatura en la que puede ocurrir inflamación.
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
4.2.1.4 Preparación de las Mezclas.
Para compactar los especímenes de mezcla asfáltica, los moldes y el pisón de
compactación deben estar totalmente limpios (Figura 4.1). El molde y el pisón de
compactación se secan antes de ser usados y se inserta un pedazo de papel filtro
absorbente, cortado a medida en el fondo del molde antes de colocar la mezcla.
Figura 4.2. Pisón de compactación y molde usado en la preparación de las probetas para el ensayo Marshall.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 68
Para la preparación de las mezclas se usan recipientes separados para cada probeta. Se
pesa en cada bandeja la cantidad apropiada de agregado de cada fracción. La altura
deseada de la probeta es de 63.5±1.27 mm. (2.5±0.05”); esto lleva comúnmente
alrededor de 1200 g. De agregado. Generalmente es conveniente preparar una probeta
de prueba antes de la preparación de los pastones de agregados. Si la probeta de prueba
tiene una altura que cae fuera de los límites, se requiere un ajuste en la cantidad de
agregado.
Los agregados son calentados luego hasta 14°C (25°F) (por encima) de la temperatura
de compactación para mezclas con asfalto liquido. Sección 5, Manual de Ensayos de Materiales
(EM 2000).
Esto antes de colocarlos en el recipiente, donde serán mezclados en frio, disponiéndolos
en forma de cráter. En este momento el agregado debe estar dentro de los límites de la
temperatura establecida para el mezclado (Tabla 4.02) y listo para recibir el asfalto
diluido RC-250, que se colocara en el centro del cráter formado (Figura 4.2). El asfalto
y el agregado son mezclados en forma rápida, hasta lograr una distribución homogénea
de asfalto.
Figura 4.3. Mezcla de agregados y asfalto diluido RC-250 para el ensayo Marshall.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 69
4.2.1.5 Compactación de las Probetas.
Para compactar las probetas, se ensambla el molde y se coloca un papel filtro en el
fondo del mismo. Después de colocar la mezcla en el molde, se aplican con una espátula
15 golpes alrededor del perímetro y 10 en el centro. Se saca el collar de extensión y se
alisa la superficie de la mezcla hasta conseguir una forma ligeramente convexa. Antes
de la compactación la temperatura de la mezcla debe estar dentro de los límites de
temperatura de compactación fijados (Tabla 4.02).
Se vuelve a colocar el collar de extensión y el molde ensamblado es colocado en el
sujetador del pedestal de compactación. Se ubica en el aparato y se aplica el número de
golpes prescripto.
Luego se saca del sujetador el molde ensamblado. Se intercambian en el molde las
posiciones de la base y del collar y se lo vuelve a colocar en el sujetador del pedestal. El
mismo número de golpes se aplica a la otra cara de la probeta invertida.
Figura 4.4. Compactación de probetas para el ensayo Marshall.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 70
4.2.1.6 Enfriamiento y Extracción.
Después de la compactación se saca el plato de base y el collar y se deja enfriar la
probeta al aire de manera tal de prevenir la deformación cuando es extraída del molde.
La probeta enfriada es extraída del molde por medio de un gato extractor u otro
dispositivo de compresión, y se coloca en una superficie plana hasta que esté lista para
ensayar. Normalmente las probetas se dejan enfriar toda una noche.
4.3 Procedimiento de Ensayo.
4.3.1 Preparación de los Datos.
Cada probeta compactada es sometida a los siguientes ensayos y determinaciones en el
orden que se indica:
1. Peso específico bruto.
2. Ensayo de Estabilidad y Fluencia.
3. Determinación de la densidad y vacíos.
4.3.1.1 Peso específico bruto.
Las medidas de los pesos para la determinación del peso específico bruto pueden ser
ejecutadas después de que las probetas han enfriado hasta la temperatura ambiente. El
proceso general de este ensayo es el siguiente:
- Peso de la probeta de aire.
- Recubrimiento de la probeta con parafina fundida, si es necesario.
- Peso de la probeta recubierta al aire.
- Peso de la probeta recubierta, sumergida al agua.
- Determinación del peso bruto.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 71
4.3.1.2 Ensayo de Estabilidad y Fluencia.
Los valores de estabilidad y fluencia se determinan ensayando las probetas en el aparato
Marshall. Se sumerge las probetas en un tanque con agua a la temperatura de 25 °C
(77°F) y se mantendrá ahí veinte a treinta minutos. Mientras las probetas se encuentran
en el tanque de agua, se limpia la superficie del anillo y se lubrica los postes guía de tal
manera que la sección superior del anillo seccionado se deslice libremente. Terminado
el periodo de inmersión se sacara la probeta del agua y se secara la superficie. Se
colocara el medidor del flujo ajustándolo a cero. Se colocara la probeta entre las dos
secciones de las mordazas y se centrara el conjunto del aparato Marshall. Se aplicara la
carga a la probeta a una velocidad constante, hasta que la falla de la probeta ocurra. La
carga máxima aplicada para producir la falla de la probeta a la temperatura de
veinticinco grados centígrados 25 °C (77°F) se debe registrar como el valor de
estabilidad Marshall. Mientras la prueba se lleve a cabo el medidor de flujo estará
midiendo la deformación de la probeta hasta la carga máxima, anotándose la
deformación sufrida por la probeta.
Esta lectura en milímetros expresa el valor del flujo. Se promediaran los valores de
estabilidad y de flujo de las tres probetas con el mismo contenido de asfalto diluido RC-
250, debiendo desecharse para el cálculo el valor que discrepe notablemente.
4.3.1.3 Análisis de Densidad y Vacíos.
Luego de completar el ensayo de estabilidad y fluencia, se determinan la densidad y
vacios para cada serie de probetas, el procedimiento a continuación se describe:
- Se determina el promedio de los pesos específicos para cada contenido de asfalto. Los
valores individuales de las probetas de ensayo que son evidentemente incorrectos son
descartados. Esto constituye el peso específico promedio de las probetas con un
contenido dado de asfalto que es usado para las determinaciones restantes de los pesos y
volúmenes.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 72
- Se determina el porcentaje de asfalto absorbido, usando el peso especifico máximo de
la mezcla asfáltica (ASTM D2041) y el peso especifico bruto del agregado. Se expresa
como porcentaje del peso de los agregados.
Los valores de estabilidad y fluencia y los datos de los vacíos se preparan de la
siguiente manera:
- Los valores de estabilidad medidos para probetas que no tienen 63.5 mm. De altura
deben ser convertidos a un valor equivalente a la estabilidad de una probeta de 63.5
mm. De altura mediante un factor de corrección (Tabla 4.03).
- Los valores de fluencia como así los valores de estabilidad de todas las probetas de un
determinado contenido de asfalto son promediados. Obviamente los valores incorrectos
no se incluyen en el promedio.
- Se preparan gráficos en los que se diagraman los siguientes valores en función al
contenido de asfalto:
-Estabilidad.
-Fluencia.
-Peso Unitario de la mezcla total.
-Porcentaje de vacios
-Porcentaje de Vacios del Agregado Mineral (VAM)
En cada diagrama, los valores se relacionan con una curva de la que se obtiene el mejor
ajuste para todos los valores.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 73
Tabla 4.03 Factor de Corrección de la Estabilidad Marshall.
Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas CEDEX. Madrid España
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 74
4.3.2 Interpretación de Resultados.
El contenido óptimo de asfalto diluido de la mezcla para pavimentación se determina
por los datos graficados. El contenido óptimo de asfalto diluido debe producir:
(a) Óptima o adecuada estabilidad.
(b) Peso unitario máximo.
(c) Limites medios para el porcentaje de vacíos.
El contenido óptimo de asfalto será el promedio de los valores determinados en los
diagramas.
Se determinan luego si la mezcla asfáltica con el contenido de asfalto seleccionado es
satisfactoria. Se aplican ciertos criterios limitativos a los resultados del ensayo de la
mezcla con su contenido óptimo de asfalto diluido (Tabla 4.04). Sino se cumplen estos
criterios limitativos, son necesarios ciertos ajustes para proveer una mezcla de proyecto
que tenga todas las propiedades dentro de los límites.
La mezcla del proyecto seleccionada es aquella generalmente que produce la solución
más económica y que cumple con los requerimientos establecidos en el criterio de
diseño. Las mezclas con valores anormalmente altos de estabilidad Marshall y valores
de fluencia muy bajos son los menos deseables porque los pavimentos con tales
mezclas, tienden a ser rígidos o frágiles y pueden fracturarse bajo transito pesado.
Existen casos donde no es posible o práctico, por razones económicas u otras, cumplir
con las exigencias del criterio de diseño. En tales casos puede permitirse una tolerancia
del 1% en los vacíos. El valor de la fluencia sin embargo, nunca debe ser excedido y el
de estabilidad nunca debe estar por debajo del requerido.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 75
Tabla 4.04 Requerimientos para mezcla asfáltica con granulometría densa y asfalto diluido diseñadas por el método Marshall
(1) Luego de cuatro días sumergido en agua a 25°C.
Instituto del Asfalto, Manual Series N°14 (MS-14)
Figura 4.5. Porcentaje Mínimo de Vacíos en el Agregado Mineral. Referencia (7)
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 76
En la Figura 4.5, se observan los valores de vacíos en el agregado mineral (VMA)
correspondientes a los tamaños máximos nominales de las partículas. Para utilizar la
figura se ingresa con el dato del tamaño máximo nominal de las partículas y se sigue
verticalmente hasta llegar a la línea azul, de ahí se parte horizontalmente hacia la
izquierda para determinar el porcentaje recomendado de vacíos en el agregado mineral.
4.4 Características y Comportamiento en el Tiempo de la
Estabilidad y Flujo de la Mezcla Asfáltica en Frio de
diseño.
La estabilidad de toda mezcla asfáltica es su capacidad para resistir desplazamiento y
deformación bajo las cargas de transito, este es el principal problema de la colocación
de mezclas asfálticas en frio con asfalto RC-250. Un pavimento estable es capaz de
mantener su forma y lisura bajo cargas repetidas; un pavimento inestable desarrolla
ahuellamientos, ondulaciones y otras señas que indican cambios en la mezcla.
Los requisitos de estabilidad solo pueden establecerse después de un análisis completo
del tránsito debido a que las especificaciones de estabilidad dependen del tránsito
esperado. Las especificaciones de estabilidad deben ser lo suficientemente altas para
acodar adecuadamente el transito esperado, pero no más altas de lo que exijan las
condiciones de transito.
Valores muy altos de estabilidad produce un pavimento demasiado rígido y por lo tanto,
menos durable que lo deseado.
La estabilidad de una mezcla depende de la fricción y la cohesión interna. La fricción
interna en las partículas de agregado está relacionada con características del agregado
tales como forma y textura superficial. La cohesión resulta de la capacidad del asfalto
diluido RC-250. Un grado adecuado de fricción y cohesión interna en la mezcla
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 77
previene que las partículas de agregado se desplacen unas respecto a otras debido a las
fuerzas ejercidas por el tráfico.
En términos generales, entre mas angular sea la forma de las partículas de agregado y
más áspera sea su textura superficial, mas alta es la estabilidad de la mezcla.
El flujo propiamente es medido en centésimas de pulgada, lo cual representa la
deformación de la briqueta. La deformación está indicada por la disminución en el
diámetro vertical de la briqueta.
Las mezclas que contienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de estabilidad
son consideradas demasiado frágiles y rígidas para un pavimento en servicio. Aquellas
que tienen valore muy altos de fluencia son consideradas demasiadas plásticas y tienen
tendencia a deformarse fácilmente bajo las cargas de transito.
Para le medición de las estabilidades y flujos en variación respecto al tiempo se requiere
el equipo Marshall el cual nos ayudara a medir la resistencia de la mezcla (estabilidad) y
la deformación, bajo carga, que ocurre en la mezcla a diferentes edades de tiempo.
A continuación se hace la explicación del procedimiento de la Obtención de Estabilidad
y Flujo para diferentes edades de tiempo en el aparato Marshall.
- Las probetas son calentadas en un baño de agua a 25°C (77°F) (Tabla 4.04).
- La probeta es removida del baño, secada y colocada rápidamente en el aparato
Marshall, donde se aplica una carga sobre la probeta y se mide la deformación
(flujo).
- La carga del ensayo es aplicada a la probeta a una velocidad constante de 51
mm. por minuto hasta que la muestra falle. La falla está definida como la carga
máxima que la briqueta pueda resistir.
- La carga de falla se registra como el valor de estabilidad Marshall y la lectura del
medidor de flujo se registra como flujo.
CAPITULO IV: METODO MARSHALL
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 78
A su vez la prueba Marshall puede ser considerada una prueba empírica en el siguiente
cuadro se muestran las ventajas y desventajas del uso de la prueba.
Tabla 4.05 Ventajas del Método Marshall para la obtención de la Estabilidad y Flujo a
diferentes edades de tiempo
Método de Prueba
Dimensión de la
Probeta Ventajas
Marshall
10 cm de diámetro x 6.25 cm. de
altura
Amplia difusión, bien conocido, estandarizado para el diseño de mezclas.
Procedimiento de Prueba estandarizado
Mas fácil de implementar y tiempo de prueba corto
El equipo disponible en todos los laboratorios
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 79
CAPITULO V. Aplicación a un Asfalto de la Localidad.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 80
5. Aplicación a un Asfalto de la Localidad.
5.1 Características del Proyecto a Ejecutar.
5.1.1 Antecedentes del Proyecto a Ejecutar.
La Municipalidad Distrital de Cayma, dentro de su programa de desarrollo y el Plan de
Desarrollo Anual ha programado su participación en la solución del problema para el
pavimentado de calles y vías de acceso a la campiña para promover la interrelación
ciudad campo, generando una integración de la ciudad dentro de la jurisdicción del
Distrito y con el entorno circundante.
Siendo la política de la Municipalidad de la zona de brindar mejores condiciones de
vida a su población es que se han iniciado las gestiones correspondientes para la
ejecución del Proyecto nombrado, a nivel de mejoramiento de la vía con pavimento
flexible. Este mejoramiento se logrará con el apoyo de los mismos pobladores y otras
organizaciones de bienestar social así, se garantizará el tránsito vehicular en buenas
condiciones durante una proyección futura con alcance al año 2028.
Dentro del presupuesto institucional de apertura del año fiscal 2008, de la
Municipalidad Distrital de Cayma, se incluye los requerimientos de los pueblos que
identifican el problema de servicio, inseguridad de los ambientes recreativos. Siendo la
finalidad de la Entidad prestar servicios de calidad y comodidad de la población
dedicada a la agricultura y deportistas como parte del desarrollo comunal.
La Municipalidad Distrital de Cayma, siguiendo los objetivos institucionales del
Gobierno Local, de acuerdo a la Ley 27972 Ley Orgánica de Municipalidades, cuya
competencia es proveer los servicios comunales recreativos viales a los centros
poblados que se encuentran dentro de su jurisdicción.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 81
El objetivo fundamental de la Municipalidad Distrital de Cayma, es contribuir a mejorar
la calidad de vida de sus pobladores, para lo cual se ha propuesto optimizar el uso de
sus recursos en general, buscando espacios de participación y concertación para una real
y efectiva democratización del proceso de desarrollo.
A través de la Municipalidad Distrital de Cayma se realizará el mejoramiento de la Vía
Turística ecológica del Valle de Chilina, Acequia Alta Francisco Bolognesi y Carmen
Alto como ente representante de los beneficiarios se ha venido gestionando la ejecución
del proyecto y así dar solución a las dificultades que se presentan.
En tal virtud se ha realizado la petición al Ministerio de Transportes y Comunicaciones
– PROVIAS para el cofinanciamiento del proyecto para su ejecución.
Con código SNIP del Proyecto de Inversión Pública Nº 78626 se registra el Perfil del
Proyecto “MEJORAMIENTO DE LA VIA TURISTICA ECOLOGICA DEL VALLE
DE CHILINA DESDE EL PASAJE CHILINA HASTA MORRO NEGRO, DISTRITO
DE CAYMA – AREQUIPA – AREQUIPA” en el banco de proyectos, determinándose
en ella dos alternativas, de las cuales se establece ejecutar la alternativa 1, consistente en
lo siguiente:
- Construcción de calzada vehicular con capa de rodadura (asfalto en frío)
- Construcción y reparación de canales de regadío de concreto simple y
- Construcción de muros de contención de fachada de cara vista.
5.1.2 Nombre del Proyecto a Ejecutar.
“MEJORAMIENTO DE LA VIA TURISTICA ECOLOGICA DEL VALLE DE
CHILINA PAMPA CHICA MORRO NEGRO – DISTRITO DE CAYMA –
AREQUIPA”.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 82
5.1.3 Localización del Proyecto a Ejecutar.
REGIÓN : Arequipa
DEPARTAMENTO : Arequipa
PROVINCIA : Arequipa
DISTRITO : Cayma
ALTITUD : 2,403 m.s.n.m.
Tipo de vías : Vía Urbano Rural
Los límites del Distrito son:
Norte : Distrito de Yanahuara (Cañahuas)
Este : Distrito de Yanahuara y Alto Selva Alegre
Oeste : Distrito de Cerro Colorado y Yura
Sur : Distrito de Yanahuara
La ubicación geográfica de la Obra está ubicada en el valle de Chilina entre las
coordenadas 8190000N a 819300N y 228800E a 229200E.
La pavimentación de la vía comprende lo siguiente:
Trocha carrozable de Pasaje Chilina hasta vía de acceso a Charcani V de 3,120.00m de
longitud con un ancho promedio de 3.60m.
5.1.4 Descripción del Proyecto a Ejecutar.
El proyecto consiste en el pavimentado de 3,120.00m de vía con un área de
11,232.00m2, para tal efecto, se tendrán que realizar trabajos previos de explanaciones
y la constitución de la base granular e imprimado.
El proyecto contempla la ejecución de un pavimento flexible consistente en asfaltado en
frío de 3.12 km de longitud.
Con un ancho de plataforma de las siguientes dimensiones: Tramo definido: 00+000 a
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 83
00+520: 5.70m, calzada 3.60m, 0.80m de bermas a ambos lados en promedio y 0.50m
de ancho para cunetas, tramo definido: 00+520 a 03+120: 6.10m, 3.60m de calzada,
1.00m de bermas en promedio y 0.50m de ancho para cunetas, Asimismo, se ejecutarán
conductos cubiertos como cruces carreteros para drenajes pluviales, muros de
contención, pontones y cunetas revestidas de concreto.
Los muros de contención en diferentes tramos serán de material piedra emboquillada de
diferentes dimensiones que servirán de apoyo a la plataforma de la vía.
Las cunetas serán revestidas con concreto y los receptores será cruces carreteros tipo
alcantarilla en zonas con cotas bajas las cuales entregarán directamente al canal de
riego.
Las Obras propuestas se realizan acorde a la realidad de la zona por cuanto a la fecha las
edificaciones, canales de riego y el talud vertical existentes en ciertos tramos delimitan
las áreas de intervención con el proyecto.
Los tramos a construirse contarán con características geométricas: radios, pendientes,
peraltes, sobre anchos exigidos por las Especificaciones Técnicas para Carreteras del
Perú.
5.2 Diseño de Mezcla Asfáltica con Asfalto de Curado Rápido RC-
250.
5.2.1 Dosificación y Mezclado en Obra
Para la realización del asfalto de esta vía se utilizara la dosificación hallada en este
trabajo enmarcada en la curva MAC-1 y se muestra a continuación.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 84
Figura 5.1 Curva Granulométrica de Dosificación.
Del Ensayo Marshall se ha obtenido un óptimo de Contenido de Asfalto de:
Porcentaje de Asfalto RC-250= 5.90%
Para la dosificación del mezclado en obra se ha obtenido.
EN PESO
AGREGADO FINO : 1297.1 kg/m3
AGREGADO GRUESO : 1019.2 kg/m3
ASFALTO RC 250 : 139.5 lt/ m3 ( 36.9 glns)
EN VOLUMEN
AGREGADO FINO : 1.00 m3
AGREGADO GRUESO : 0.94 m3
ASFALTO RC-250 : 53.5 Glns
Para el mezclado este se realizara en “cancha”, en la Cantera la Poderosa mediante
cargador frontal.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 85
A continuación se describe el proceso de mezclado.
- Se calcula para 5000 gls. media tancada de Ligante Asfaltico RC-250 esto es
según dosificación 45 m3 de agregado grueso (grava), 50 m3 de agregado fino
(arena), mediante la realización de pozas.
Figura 5.2 Construcción de la Poza de mezclado.
- Se procede al vaciado del Ligante Asfaltico RC-250 a las pozas construidas.
Figura 5.3 Vaciado del Ligante Asfaltico RC-250 hacia la Poza de mezclado.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 86
- Se inicia el proceso de mezclado, con el cargador frontal de manera de mezclar
el agregado grueso primeramente y al final el agregado fino.
Figura 5.4 Inicio de mezclado en “cancha”.
- Se mezcla realizando una pila, mezclando desde un costado de dicha pila.
Figura 5.5 Mezclado en “cancha” realizando la formación de Pila.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 87
- Se debe obtener una mezcla asfáltica homogénea tanto en agregados como en
color, este debe ser completamente negro.
Figura 5.6 Finalización del mezclado en “cancha” de la Mezcla Asfáltica.
5.3 Transporte y Extendido de la Mezcla Asfáltica con Asfalto de
Curado Rápido RC-250.
El Transporte se realizo mediante volquetes de 15 m3 de capacidad desde la Cantera la
Poderosa hasta el lugar de la obra.
Figura 5.7 Transporte de la Mezcla Asfáltica a pie de Obra.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 88
El extendido de la mezcla se realizo mediante una Esparcidora, teniendo siempre en
cuenta el espesor de la carpeta que como esta en los alcances del proyecto es de 2”.
Figura 5.8 Colocación de la Mezcla Asfáltica imagen Posterior.
Figura 5.9 Colocación de la Mezcla Asfáltica imagen lateral.
5.4 Compactado de la Mezcla Asfáltica con Asfalto de Curado Rápido
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 89
RC-250.
Este proceso se realizo una vez colocada la carpeta asfáltica mediante el uso de un
rodillo liso vibratorio de 6 ton. Teniendo en cuenta la forma correcta del compactado
para que la carpeta no sufra escurrimientos.
Figura 5.10 Compactado con Rodillo Liso de la Mezcla Asfáltica imagen frontal.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 90
Figura 5.10 Compactado con Rodillo Liso de la Mezcla Asfáltica imagen panorámica.
Después de 24 horas de colocada la carpeta asfáltica se procedió a la compactación
mediante un rodillo neumático de 6 ton. con pasadas repetitivas teniendo en cuenta los
bordes.
Figura 5.11 Compactado con Rodillo Neumático de la Mezcla Asfáltica.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 91
5.5 Calidad de Mezcla Asfáltica Compactada con Asfalto de
Curado Rápido RC-250.
5.5.1 Espesor. Este control se ha realizado durante todo el colocado de la carpeta asfáltica, en la
esparcidora midiendo constantemente el espesor mediante una barra graduada.
Figura 5.11 Control de Espesor en la Colocación de la Carpeta Asfáltica.
También se ha realizado este control en la toma de muestras mediante la extracción de
probetas cilíndricas con una perforadora.
Figura 5.12 Control de Espesor con Equipo de Perforación.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 92
Figura 5.13 Control de Espesor con Equipo de Perforación Probeta Obtenida.
5.5.2 Lisura. Este control se ha realizado durante todo el colocado de la carpeta asfáltica, mediante el
uso de una regla de 3.00 m., colocada tanto paralela como perpendicularmente a la vía.
Figura 5.14 Control de Lisura con Regla de 3.00m.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 93
5.6 Procedimiento de Control y toma de muestras de Mezcla
Asfáltica con Asfalto de Curado Rápido RC-250 para
Laboratorio.
Para el Control y toma de muestras se ha procedido de la siguiente manera:
- Se ha tomado 03 muestras por lote de mezcla asfáltica (pila) mezclado en
“cancha”.
Figura 5.15 Toma de Muestras de Mezcla Asfáltica en “cancha”.
- Se ha tomado 01 muestra aleatoria por cada 60 m3 de los volquetes.
Figura 5.16 Toma de Muestras de Mezcla Asfáltica de Volquete.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 94
- Se ha tomado 01 muestra intercaladamente cada 250 m con equipo de
perforación.
Figura 5.17 Toma de Muestras de Mezcla Asfáltica con Equipo de Perforación.
5.6.1 Ensayo de Muestras en Laboratorio.
Los ensayos que se realizaron a las muestras de mezcla asfáltica obtenidas de campo
fueron los siguientes:
- Contenido de Asfalto mediante Centrifuga.
Figura 5.18 Ensayo de Contenido de Asfalto mediante Centrifuga.
CAPITULO V: APLICACIÓN A UN ASFALTO DE LA LOCALIDAD
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 95
- Granulometría de los agregados mediante tamizado mecánico.
Figura 5.19 Ensayo de Tamizado al agregado de Mezcla Asfáltica lavada.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 96
CAPITULO VI.
Análisis de los Ensayos.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 97
6. Análisis de los Ensayos.
6.1 Resumen de Resultados a los Agregados Pétreos.
6.1.1 Granulometría
Con base en las especificaciones del Ministerio de Transportes y Comunicaciones EG-
2000, para pavimentos flexibles, se utilizó el Huso granulométrico MAC-1(Tabla 2.02),
para la elaboración de las probetas de los Ensayos Marshall.
Figura 6.1 Huso Granulométrico MAC-1
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 98
6.1.2. Combinación Óptima de los Agregados.
Figura 6.2 Combinación Óptima de Agregados.
6.1.3. Granulometría de Dosificación.
Figura 6.3 Granulometría de Dosificación para Mezcla Asfáltica.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 99
6.2 Resultado del Diseño de Mezcla por el Método Marshall
de la Mezcla Asfáltica con Asfalto Diluido RC-250
Tabla 6.01 Resumen del Ensayo Marshall para Mezcla asfáltica en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250
Cuadro Resumen
1 2 3 4 5
1 % Asfalto Diluido RC-250
en peso de la mezcla 4.70 5.20 5.70 6.20 6.70
2 % de Agregado Grueso 41.90 41.70 41.50 41.30 41.10
3 % de agregado Fino 53.40 53.10 52.80 52.50 52.20
4 P.e. del C.A (gr/cm3) 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01
5 P.e. del Agregado Grueso (gr/cm3) 2.72 2.72 2.72 2.72 2.72
6 P.e. del Agregado Fino (gr/cm3) 2.66 2.66 2.66 2.66 2.66
7 P.e. de la parafina (gr/cm3) 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87
8 Peso Unitario de la Briqueta (gr/cm3) 2.364 2.369 2.370 2.364 2.356
9 Máxima densidad teórica de la mezcla (gr/cm3) 2.51 2.49 2.47 2.45 2.43
10 % de Vacíos 5.79 4.91 4.12 3.63 3.24
11 Estabilidad corregida (Kg) 25°C 547.11 537.13 567.06 548.45 533.01
12 Flujo (mm) 2.56 3.50 3.30 3.73 8.10
13 P.e. bulk del agregado total 2.69 2.69 2.69 2.69 2.69
14 V.M.A. 16.11 16.40 16.79 17.44 18.18
15 % de Vacíos llenados por C.A. 64.08 70.07 75.49 79.20 82.15
16 P.e. efectivo del agregado total 2.71 2.71 2.71 2.71 2.71
17 % Asfalto absorbido por agregado total 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30
18 % Asfalto efectivo 4.41 4.91 5.42 5.92 6.42
Figura 6.4 Grafica Marshall; Peso Unitario vs Concreto Asfáltico.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 100
Figura 6.5 Grafica Marshall; Porcentaje de Vacios vs Concreto Asfáltico.
Figura 6.6 Grafica Marshall; Estabilidad vs Concreto Asfáltico.
Figura 6.7 Grafica Marshall; Flujo vs Concreto Asfáltico.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 101
El contenido óptimo de asfalto diluido de la mezcla para pavimentación se determina
por los graficas anteriores. El contenido óptimo de asfalto diluido debe producir:
Óptima o adecuada estabilidad. (Figura 6.6)
Peso unitario máximo. (Figura 6.4)
Limites medios para el porcentaje de vacíos. (Figura 4.5)
El contenido óptimo de asfalto será el promedio de los valores determinados en los
diagramas. COA=5.90%
6.3 Resultado del Comportamiento Mecánico de la Mezcla
Asfáltica con Asfalto Diluido RC-250
Tabla 6.02 Resumen de los Valores de Estabilidad para Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto
Diluido de Curado Rápido RC-250
Tiempo Estabilidad (KN)
P-A P-B P-C Promedio (N)
Recién Compactada 4.94 7.02* 4.97 4960.7
1 Hora 6.19 6.24 6.27 6232.4
12 Horas 6.86 8.49 6.62 7323.3
1 Día 8.80 8.84 8.86 8833.3
2 Días 10.43 10.45 10.44 10439.6
4 Días 11.38 12.71 11.1 11730.0
8 Días 11.54 12.91 13.14 12530.0
16 Días 13.23 11.92 12.98 13770.0
20 Días 14.15 13.92 14.73 14266.7
30 Días 15.05 14.01 14.55 14536.7
45 Días 14.61 14.54 14.59 14580.0
50 Días 14.52 14.69 14.52 14576.7
60 Días 14.62 14.53 14.59 14580.0
90 Días 14.63 14.57 14.59 14596.7 (*) Estos valores no fueron utilizados en los promedios, por ser valores que difieren bastante y al utilizarlos nos
darían datos Incorrectos. Tabla 6.03 Resumen de los Valores de Flujo para Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto
Diluido de Curado Rápido RC-250
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 102
Tiempo Flujo (mm)
P-A P-B P-C Promedio (mm)
Recién Compactada 1.410* 2.110 2.090 2.100
1 Hora 2.100 2.140 2.130 2.123
12 Horas 2.134 2.100 2.080 2.105
1 Día 2.140 2.060 1.980* 2.100
2 Días 2.180 3.090* 2.260 2.220
4 Días 2.830 3.120* 2.810 2.820
8 Días 2.820 2.800 2.860 2.827
16 Días 2.890 2.880 2.850 2.873
20 Días 2.260* 3.030 3.050 2.780
30 Días 5.480 5.440 5.440 5.453
45 Días 5.820 5.750 5.780 5.783
50 Días 5.910 5.880 5.820 5.870
60 Días 6.470* 5.900 5.860 5.880
90 Días 5.920 5.880 5.820 5.873
(*) Estos valores no fueron utilizados en los promedios, por ser valores que difieren bastante y al utilizarlos nos
darían datos Incorrectos.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 103
6.4 Graficas del Comportamiento Mecánico de la Mezcla Asfáltica con Asfalto Diluido RC-250
6.4.1. Estabilidad Vs. Tiempo de la Mezcla Asfáltica con Asfalto de
Curado Rápido RC-250.
Figura 6.4 Grafica Dispersión de Puntos de los Valores de Estabilidad para Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido
de Curado Rápido RC-250
Figura 6.5 Grafica Valores Promedio de la Estabilidad para Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 104
6.4.2. Flujo Vs. Tiempo de la Mezcla Asfáltica con Asfalto de Curado Rápido RC-250.
Figura 6.6 Grafica Dispersión de Puntos de los Valores de Fluencia para Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250
Figura 6.7 Grafica Valores Promedio de Fluencia para Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 105
6.5 Evaluación de Resultados.
La Evaluación de las Curvas Obtenidas las realizaremos por el método de la media
móvil, Una media móvil, tal como su nombre indica, es una media sobre un conjunto
de valores que tiene la particularidad que su cálculo se efectúa sobre un número
concreto de datos (n días) que marcan el periodo. A medida que se incorpora un nuevo
dato desaparece el primero, para mantener siempre este periodo de cálculo.
Con las medias lo que se consigue es seguir la pista de la tendencia. Es decir, el
cambio de tendencia que ya ha tenido lugar y posteriormente la media reacciona y lo
confirma, esto nos servirá para dar un tiempo (días) para apertura de transito por
Estabilidad y el tiempo de curado de la Mezcla Asfáltica de Curado Rápido, y el
tiempo en que la mezcla tiende a estabilizarse completamente.
Figura 6.8 Grafica Media Móvil para la Estabilidad de los valores P- A, Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido
RC-250.
En la Figura 6.8 observamos claramente que la tendencia de la curva P-A; inicia con un
valor de 4940 Newton, cambia de tendencia a partir del día 4 con un valor de 11380
Newton, llegando al día 30 con un valor de 15050 Newton, observamos también que a
partir del día 50 la tendencia de la estabilidad es a mantenerse uniforme con valor de
14583 Newton y así hasta llegar al día 90 con un valor de 14630 Newton.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 106
Figura 6.9 Grafica Media Móvil para la Estabilidad de los valores P- B, Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
En la figura 6.9 observamos claramente que la tendencia de la curva P-B; inicia con un
valor de 7.020 Newton, cambia de tendencia a partir del día 4 con un valor de 12710
Newton, destacando el cambio de tendencia notable del día 8 con un valor de 12910
Newton, llegando al día 30 con un valor de 14010 Newton, observamos también que a
partir del día 52 la tendencia de la estabilidad es a mantenerse uniforme con valor de
14540 Newton y así hasta llegar al día 90 con un valor de 14570 Newton.
Figura 6.10 Grafica Media Móvil para la Estabilidad de los valores P- C, Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 107
En la figura 6.10 observamos claramente que la tendencia de la curva P-C; inicia con
un valor de 4970 Newton, cambia de tendencia a partir del día 8 con un valor de 13410
Newton, llegando al día 30 con un valor de 14550 Newton, observamos también que a
partir del día 50 la tendencia de la estabilidad es a mantenerse uniforme con valor de
14540 Newton y así hasta llegar al día 90 con un valor de 14590 Newton.
Figura 6.11 Grafica Media Móvil para el Flujo de los valores P- A, Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
En la figura 6.11 observamos claramente que la tendencia de la curva de fluencia para
las probetas P-A; inicia con un valor de 2.11 mm., manteniendo una tendencia
constante hasta el día 4 con un valor de 2.83 mm., luego la tendencia de los siguientes
valores siguen constante hasta el día 50 con un valor de 5.91 mm., hasta completar con
valores de flujo con tendencia constante hasta el día 90 con valor de 5.92 mm.
Figura 6.12 Grafica Media Móvil para el Flujo de los valores P- B, Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
CAPITULO VI: ANALISIS DE LOS ENSAYOS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 108
En la figura 6.12 observamos claramente que la tendencia de la curva de fluencia para
las probetas P-B; inicia con un valor de 2.11 mm., manteniendo una tendencia
constante hasta el día con un valor de 3.10 mm., luego la tendencia de los siguientes
valores siguen constante hasta el día 50 con un valor de 5.88 mm., hasta completar con
valores de flujo con tendencia constante hasta el día 90 con valor de 5.88 mm.
Figura 6.13 Grafica Media Móvil para el Flujo de los valores P- C, Mezclas Asfálticas en Frio con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
En la figura 6.13 observamos claramente que la tendencia de la curva de fluencia para
las probetas P-C; inicia con un valor de 2.11 mm., manteniendo una tendencia
constante hasta el día 4 con un valor de 2.81 mm., luego la tendencia de los siguientes
valores siguen constante hasta el día 50 con un valor de 5.82 mm., hasta completar con
valores de flujo con tendencia constante hasta el día 90 con valor de 5.82 mm.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 109
CAPITULO VII. Propuesta de Especificación para Asfaltos en Frio con Asfalto de Curado Rápido RC-250.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 110
7. Propuesta de Especificación para Asfaltos en Frio
con Asfaltos de Curado Rápido RC-250.
7.1 Alcances.
Este trabajo consiste en la elaboración, transporte, colocación y compactación de una
mezcla asfáltica densa, preparada en frío, de acuerdo con esta especificación y de
conformidad con los alineamientos, cotas, secciones y espesores indicados en los planos
o determinados por el Supervisor.
7.2 Normatividad de los Asfaltos Diluidos.
Los asfaltos diluidos, que regularmente se utilizan para la elaboración de carpetas de
mezcla asfáltica en frío, así como en impregnaciones de bases y subbases hidráulicas,
son ligantes asfalticos compuestos por cemento asfáltico y un solvente, clasificados
según su velocidad de fraguado como se indica en la Tabla 7.01.
Tabla 7.01 Clasificación de los Asfaltos Diluidos.
Clasificación Velocidad de Fraguado
Tipo de Solvente
RC Rápida Nafta, gasolina
MC Media Kerosene
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
Los asfaltos diluidos deben satisfacer los requisitos de calidad de las Especificaciones
Técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones EG-2000 que se
indican en la tabla 7.02.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 111
7.3 Ensayos de Pruebas de Calidad para el Asfalto Diluido
RC-250.
Estos ensayos están descritos en la tabla 7.02 y están dadas en las Especificaciones
Técnicas emitidas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones EG-2000.
Tabla 7.02 Ensayos de Prueba de Calidad para el Asfalto Diluido de Curado Rápido RC-250.
Características Ensayo RC-250
Mín. Máx. Viscosidad Cinemática a 60°C, mm² /s
MTC E 301 250 500
Punto de Inflamación (TAG, Capa abierta) °C
MTC E 312 27 -
Destilación, Volumen Total destilado hasta 360°C,%Vol.
MTC E 313
- -
A190°C 35 -
A 225°C 60 -
A 260°C 80 -
A 316°C Residuo de la destilación a 360°C 65 -
Pruebas sobre el residuo de la destilación Ductilidad a 25°C, 5cm/min., cm.
MTC E 306 100 -
Penetración a 25°C,100 gr., 5 seg. (*)
MTC E 304 80 120
Viscosidad absoluta a 60°C, Pa.s
60 240
Solubilidad en tricloetileno, % MTC E 302 99 -
Contenido de agua, % del volumen
. - 0.2
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 112
7.4 Especificaciones para Carpetas Asfálticas en Frio.
7.4.1. Definiciones.
Asfalto: Es un material bituminoso producto de la destilación del petróleo crudo, sólido
o semisólido a temperaturas inferiores a 15 °C, que se licua gradualmente al calentarse.
Posee propiedades aglutinantes.
Asfalto rebajado de curado lento (SC): Es un asfalto líquido compuesto de de
cemento asfáltico y un disolvente poco volátil.
Asfalto rebajado de curado medio (MC): Es un asfalto líquido compuesto de cemento
asfáltico y un disolvente de volatilidad media, del tipo querosene.
Asfalto rebajado de curado rápido (FR): Es un asfalto líquido compuesto de cemento
asfáltico y un disolvente muy volátil, del tipo nafta o gasolina.
Carpeta asfáltica en Frio: Es la última capa, de espesor variable, de la estructura que
forma un pavimento. Proporciona una superficie plana de rodamiento y transmite las
cargas del tránsito a la base. Está formada por material pétreo de diferente tamaño
aglutinada por ligante asfáltico RC-250.
Compactación: Es el incremento del peso volumétrico seco de un suelo cuando se
expulsa parte del agua y del aire de su masa por medios artificiales.
Material pétreo: Es el material inerte que se extrae de bancos naturales o artificiales.
Riego de imprimación: Es la aplicación de un asfalto rebajado a la superficie de la
base, con objeto de impermeabilizarla y para proporcionar un elemento de liga entre la
carpeta y la base.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 113
Riego de sello: Es la aplicación de un material asfáltico a la superficie terminada de la
carpeta, cubierto de una capa de material pétreo, con objeto de impermeabilizar y
proteger la carpeta y lograr una superficie antiderrapante.
7.4.2. Símbolos y Abreviaturas.
MTC Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
ASTM American Society for Testing and Materials
cm Centímetros
ESAL Equivalent single axis load (carga equivalente por eje)
in inch (pulgada)
kg kilogramos
lb libras
Lb/in2 libras por pulgada cuadrada
máx. máximo
mín. mínimo
mm milímetro
N° Número
°C Grados Celsius (centígrados)
7.4.2. Materiales.
Materiales Pétreos.
Los agregados pétreos empleados para la ejecución de la mezcla bituminosa deberán
poseer una naturaleza tal, que al aplicársele una capa del material asfáltico por utilizar
en el trabajo, ésta no se desprenda por la acción del agua y del tránsito. Sólo se admitirá
el empleo de agregados con características hidrófilas, si se añade algún aditivo de
comprobada eficacia para proporcionar una buena adhesividad.
Para el objeto de estas especificaciones, se denominará agregado grueso la porción del
agregado retenido en el tamiz de 4.75 mm (N° 4); agregado fino la porción
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 114
comprendida entre los tamices de 4.75 mm y 75 um (N° 4 y N° 200) y polvo mineral o
llenante la que pase el tamiz de 75 um (N° 200).
El agregado grueso deberá proceder de la trituración de roca o de grava o por una
combinación de ambas; sus fragmentos deberán ser limpios, resistentes y durables, sin
exceso de partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables. Estará exento de
polvo, tierra, terrones de arcilla u otras sustancias objetables que puedan impedir la
adhesión completa del asfalto.
El agregado fino estará constituido por arena de trituración o una mezcla de ella con
arena natural. Los granos del agregado fino deberán ser duros, limpios y de superficie
rugosa y angular. El material deberá estar libre de cualquier sustancia que impida la
adhesión del asfalto y deberá satisfacer los requisitos de calidad indicados de la
especificación.
El polvo mineral o llenante provendrá de los procesos de trituración de los agregados
pétreos o podrá ser de aporte de productos comerciales, generalmente cal hidratada o
cemento portland. Podrá usarse una fracción del material preveniente de la
clasificación, siempre que se verifique que no tenga actividad y que sea no plástico. Su
peso unitario aparente, determinado por el ensayo de sedimentación en tolueno, deberá
encontrarse entre cinco y ocho décimas de gramo por centímetro cúbico (0,5 y 0,8
g/cm³) (BS 812, NLT 176) y su coeficiente de emulsibilidad deberá ser inferior a seis
décimas (0,6).
La mezcla de los agregados grueso y fino y el polvo mineral deberá ajustarse a las
exigencias de la respectiva especificación, en cuanto a su granulometría Tabla 7.03.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 115
Tabla 7.03 Gradaciones para Mezclas Asfálticas en frio con Ligante Asfaltico RC-250.
Tamiz
Porcentaje que pasa
MA -1 MA-2
25,0 mm (1”) 100 -
19,0 mm (3/4”) 80 -100 100
12,5 mm (1/2”) 67- 85 80 - 100
9,5 mm (3/8”) 60 - 77 70 - 88
4,75 mm (N° 4) 43 - 54 51 - 68
2,00 mm (N° 10) 29 - 45 38 - 52
425 mm (N° 40) 14 - 25 17- 28
180 mm (N° 80) 08-17 08-17
75 um (N° 200) 04-08 04-08
Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000 Además deberá cumplir los siguientes requisitos físicos.
Tabla 7.04 Requisitos de los agregados para Mezclas Asfálticas en frio con Ligante Asfaltico RC-250.
Ensayos Norma
Requerimiento
Altitud (m.s.n.m.)
< 3000 > 3000 Durabilidad (al Sulfato de Sodio) MTC E 209 12% máx. 10% máx.
Durabilidad (al Sulfato de Magnesio)
18 máx. 15% máx.
Abrasión Los Ángeles MTC E 207 40% máx.. 35% máx.
Índice de Durabilidad MTC E 214 35% mín. 35% mín.
Partículas chatas y alargadas MTC E 221 10% máx. 10% máx.
Caras fracturadas MTC E 210 Según Tabla 7.05
Sales Solubles Totales MTC E 219 0.5% máx. 0.5% máx.
Absorción MTC E 206 1.00% Según Diseño
Adherencia MTC E 519 95 Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
Tabla 7.05 Requisitos Caras Fracturadas para Mezclas Asfálticas en frio con Ligante Asfaltico
RC-250. Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras (EG2000). Lima, Perú 2000
Tráfico en Ejes
Equivalentes (millones)
Espesor de Capa
< 100 mm > 100 mm
< 3 65/40 50/30
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 116
Se realizara una dosificación adecuada de la mezcla, por el método Marshall para
mezclas asfálticas en frio, con los agregados a utilizar en cancha, para lo cual previa a la
colocación el ejecutor deberá presentar el respectivo diseño.
La temperatura de mezcla y de aplicación del concreto asfáltico en frío con asfalto
diluido RC-250 debe ser entre 30 º C y 50 ºC, una alternativa es ejecutar dichos
trabajos a la máxima temperatura en día soleado.
Equipo.
Extensión y colocación
La extensión y terminación de las mezclas Se hará con una pavimentadora
autopropulsada, adecuada para extender y terminar la mezcla con un mínimo de pre
compactación de acuerdo con los anchos y espesores especificados. La pavimentadora
estará equipada con un vibrador y un distribuidor de tornillo sinfín, de tipo reversible,
capacitado para colocar la mezcla uniformemente por delante de los enrasadores.
Poseerá un equipo de dirección adecuado y tendrá velocidades para retroceder y
avanzar. La pavimentadora tendrá dispositivos mecánicos compensadores para obtener
una superficie pareja y formar los bordes de la capa sin uso de formas. Será ajustable
para lograr la sección transversal especificada del espesor de diseño u ordenada por el
Supervisor.
Si se determina que el equipo deja huellas en la superficie de la capa, áreas defectuosas
u otras irregularidades objetables que no sean fácilmente corregibles durante la
construcción, el Supervisor exigirá su inmediata reparación o cambio.
Compactación
- Compactadores de rodillos metálicos, los compactadores de rodillos metálicos deben
ser autopropulsados, reversibles y provistos de petos limpiadores para evitar que el
material se adhiera a los rodillos. Pueden ser de tres rodillos metálicos en dos ejes, o de
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 117
dos o tres ejes con rodillos en tándem, con diámetro mínimo de un metro (40 pulgadas),
en todos los casos.
Compactadores neumáticos, Los compactadores neumáticos, ya sean remolcados o
autopropulsados, deben tener nueve ruedas como mínimo, de igual tamaño, montadas
sobre dos ejes unidos a un chasis rígido, equipado con una plataforma o cuerpo que
pueda ser lastrado, de forma que la masa total del compactador se distribuya
uniformemente en ellas, dispuestas de manera que las llantas del eje trasero cubran, en
una pasada, el espacio completo entre las llantas adyacentes en el eje delantero. Las
llantas deben ser lisas, con tamaño mínimo de 7.50 - 15 de cuatro capas e infladas
uniformemente a la presión recomendada por el fabricante, con una tolerancia máxima
de 34.5 kilo pascales (5.lb/in2).
Limpieza
Estará constituido por elementos para limpieza, preferiblemente barredora o sopladora
mecánica. Así mismo, se requieren herramientas menores para efectuar correcciones
localizadas durante la extensión de la mezcla.
Colocación de Mezcla Asfáltica en Frio.
La mezcla se extenderá con la máquina pavimentadora, de modo que se cumplan los
alineamientos, anchos y espesores señalados en los planos o determinados por el
Supervisor.
A menos que se ordene otra cosa, la extensión comenzará a partir del borde de la
calzada en las zonas por pavimentar con sección bombeada, o en el lado inferior en las
secciones peraltadas. La mezcla se colocará en franjas del ancho apropiado para realizar
el menor número de juntas longitudinales, y para conseguir la mayor continuidad de las
operaciones de extendido, teniendo en cuenta el ancho de la sección, las necesidades del
tránsito, las características de la pavimentadora y la producción de la planta.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 118
La colocación de la mezcla se realizará con la mayor continuidad posible, verificando
que la pavimentadora deje la superficie a las cotas previstas con el objeto de no tener
que corregir la capa extendida. Tras la pavimentadora se deberá disponer un número
suficiente de obreros especializados, agregando mezcla caliente y enrasándola, según se
precise, con el fin de obtener una capa que, una vez compactada, se ajuste enteramente a
las condiciones impuestas en esta especificación.
En los sitios en los que a juicio del Supervisor no resulte posible el empleo de máquinas
pavimentadoras, la mezcla podrá extenderse a mano. La mezcla se descargará fuera de
la zona que se vaya a pavimentar, y distribuirá en los lugares correspondientes por
medio de palas y rastrillos calientes, en una capa uniforme y de espesor tal que, una vez
compactada, se ajuste a los planos o instrucciones del Supervisor, con las tolerancias
establecidas en la presente especificación.
Al realizar estas labores, se debe tener mucho cuidado que no se manche la superficie
por ningún tipo de material, si esto ocurriese se deberá de realizar las acciones
correspondientes para la limpieza del mismo por parte y responsabilidad del ejecutor.
No se permitirá la extensión y compactación de la mezcla en momentos de lluvia, ni
cuando haya fundado temor de que ella ocurra o cuando la temperatura ambiente a la
sombra y la del pavimento sean inferiores a 10°C.
Compactación de Mezcla Asfáltica en Frio.
La compactación deberá comenzar, una vez extendida la mezcla, a la temperatura más
alta posible con que ella pueda soportar la carga a que se somete sin que se produzcan
agrietamientos o desplazamientos indebidos, según haya sido dispuesto durante la
ejecución del tramo de prueba previo y dentro del rango establecido en la carta
viscosidad - temperatura.
La compactación deberá empezar por los bordes y avanzar gradualmente hacia el
centro, excepto en las curvas peraltadas en donde el cilindrado avanzará del borde
inferior al superior, paralelamente al eje de la vía y traslapando a cada paso en la forma
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 119
aprobada por el Supervisor, hasta que la superficie total haya sido compactada. Los
rodillos deberán llevar su llanta motriz del lado cercano a la pavimentadora, excepto en
los casos que autorice el Supervisor, y sus cambios de dirección se harán sobre la
mezcla ya compactada.
La compactación se continuará mientras la mezcla se encuentre en condiciones de ser
compactada hasta alcanzar la densidad especificada y se concluirá con un apisonado
final que borre las huellas dejadas por los compactadores precedentes. Las juntas
presentarán la misma textura, densidad y acabado que el resto de la capa compactada.
Las juntas entre pavimentos nuevos y viejos, o entre trabajos realizados en días
sucesivos, deberán cuidarse con el fin de asegurar su perfecta adherencia. A todas las
superficies de contacto de franjas construidas con anterioridad, se les aplicará una capa
uniforme y ligera de asfalto antes de colocar la mezcla nueva, dejándola curar
suficientemente.
El borde de la capa extendida con anterioridad se cortará verticalmente con el objeto de
dejar al descubierto una superficie plana y vertical en todo su espesor, que se pintará
como se ha indicado en el párrafo anterior. La nueva mezcla se extenderá contra la junta
y se compactará y alisará con elementos adecuados, antes de permitir el paso sobre ella
del equipo de compactación. Las juntas transversales en la capa de rodadura se
compactarán transversalmente.
Cuando los bordes de las juntas longitudinales sean irregulares, presenten huecos o
estén deficientemente compactados, deberán cortarse para dejar al descubierto una
superficie lisa vertical en todo el espesor de la capa. Donde el Supervisor lo considere
necesario, se añadirá mezcla que, después de colocada y compactada con pisones, se
compactará mecánicamente.
Alcanzada la densidad exigida, el tramo pavimentado podrá abrirse al tránsito en un
lapso no menor de 96 horas.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 120
Todos los defectos no advertidos durante la colocación y compactación, tales como
protuberancias, juntas irregulares, depresiones, irregularidades de alineamiento y de
nivel, deberán ser corregidos por el Ejecutor, a propio costo, de acuerdo con las
instrucciones del Supervisor. El Ejecutor deberá proporcionar trabajadores competentes,
capaces de ejecutar a satisfacción el trabajo eventual de correcciones en todas las
irregularidades del pavimento construido.
Aceptación de los Trabajos
Contenido de asfalto
Por cada jornada de trabajo se tomará un mínimo de dos (2) muestras y se considerará
como lote, el tramo constituido por un total de cuando menos seis (6) muestras, las
cuales corresponderán a un número entero de jornadas.
El porcentaje de asfalto residual promedio del tramo (ART %) tendrá una tolerancia de
dos por mil (0.2%), respecto a lo establecido en la fórmula de trabajo (ARF %).
ARF % - 0,2 % < ART % < ARF % + 0,2 %
Un número mayor de muestras individuales por fuera de los límites implica el rechazo
del tramo.
Compactación
Las determinaciones de densidad de la capa compactada se realizarán en una
proporción de cuando menos una (1) por cada doscientos cincuenta metros cuadrados
(250 m 2) y los tramos por aprobar se definirán sobre la base de un mínimo de seis (6)
determinaciones de densidad. Los sitios para las mediciones se elegirán aleatoriamente.
La densidad media del tramo (Dm) deberá ser, cuando menos, el noventa y ocho por
ciento (98%) de la máxima densidad por método experimental, con cuatro (4) probetas
por jornada de trabajo (De).
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 121
Dm > 0,98 De
Además, la densidad de cada testigo individual (Di) deberá ser mayor o igual al noventa
y siete por ciento (97%) de la densidad media de los testigos del tramo (Dm).
Di > 0,97 Dm
El incumplimiento de alguno de estos dos requisitos implica el rechazo del tramo por
parte del Supervisor.
Espesor
Sobre la base de los tramos escogidos para el control de la compactación, el Supervisor
determinará el espesor medio de la capa compactada (em), el cual no podrá ser inferior
al de diseño (ed).
em > ed
Además, el espesor obtenido en cada determinación individual (ei), deberá ser, cuando
menos, igual al noventa y cinco por ciento (95%) del espesor de diseño.
ei > 0.95 ed
El incumplimiento de alguno de estos requisitos implica el rechazo del tramo.
Lisura
La superficie acabada no podrá presentar zonas de acumulación de agua, ni
irregularidades mayores de cinco milímetros (5 mm) en capas de rodadura o diez
milímetros (10 mm) en capas de base y bacheos, cuando se compruebe con una regla de
tres metros (3 m) colocada tanto paralela como perpendicularmente al eje de la vía, en
los sitios que escoja el Supervisor, los cuales no podrán estar afectados por cambios de
pendiente.
CAPÍTULO VII: PROPUESTA DE ESPECIFICACION
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 122
Textura
La macrotextura debe ser tal que evite el hidroplaneo de los vehículos en presencia de
agua en la superficie de la carpeta asfáltica.
Regularidad superficial o Rugosidad
La regularidad superficial de la superficie de rodadura será medida y aprobada por el
supervisor, para lo cual, por cuenta y cargo del ejecutor, deberá determinarse la
rugosidad en unidades IRI.
Para la determinación de la rugosidad podrán utilizarse métodos topográficos,
rugosímetros, perfilómetros o cualquier otro método aprobado por el Supervisor.
La medición de la rugosidad sobre la superficie de rodadura terminada, deberá
efectuarse en toda su longitud y debe involucrar ambas huellas por tramos de 5 km, en
los cuales las obras estén concluidas, registrando mediciones parciales para cada
kilómetro. La rugosidad, en términos IRI, tendrá un valor máximo de 2,0 m/km. En el
evento de no satisfacer este requerimiento, deberá revisarse los equipos y
procedimientos de esparcido y compactado, a fin de tomar las medidas correctivas que
conduzcan a un mejoramiento del acabado de la superficie de rodadura.
Medición
La forma de medición será por metro cuadrado ( m2 )
Pago
El precio incluye todo lo considerado anteriormente.
Ítem de pago Unidad de pago Mezcla Asfáltica en Frio Metro cubico (m3 )
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 124
1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
1.1 CONCLUSIONES
1.1.1 Se ha realizado el análisis en el tiempo de la Estabilidad y Flujo de la
Mezcla Asfáltica con Asfalto Diluido de Curado Rápido RC- 250
obteniendo curvas para cada análisis.
1.1.2 Hasta el día 4 la tendencia de la Estabilidad es a subir rápidamente luego de
este día hasta el día 8 la mezcla tiende a “endurecerse”, el día 4 es tomado
como día de apertura al tránsito por análisis de Estabilidad y Fluencia, para
Mezclas Asfálticas con asfalto diluido de curado rápido RC-250.
1.1.3 Para el día de apertura de transito la estabilidad en promedio llego al 80%
de la Estabilidad total..
1.1.4 Hasta el día 52 la tendencia de la Estabilidad es a subir después de este día,
hasta el día 90 que concluyo el estudio, la mezcla se comporto estable
tomándose el día 52 como tiempo de curado de la mezcla asfáltica con
asfalto diluido de curado rápido RC-250.
1.1.5 El contenido óptimo hallado por el Método Marshall para una mezcla
asfáltica en frio utilizando Asfalto Diluido y Agregado de la Cantera “La
Poderosa” fue de 5.90%.
1.1.6 Se ha propuesto una Especificación para el Uso de Carpetas Asfálticas en
Frio con Asfalto Diluido de curado rápido RC-250.
1.1.7 Los agregados producidos en la Cantera “La Poderosa” pueden ser
utilizados en la fabricación de carpetas asfálticas en frio, con un diseño
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 125
adecuado, estos como se ha visto cumplen todas las exigencias de las
Especificaciones Técnicas del Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
1.1.8 Las mezclas en frio utilizando asfalto diluido RC-250 son una alternativa,
para mejorar el nivel de vida de la población.
1.1.9 El asfalto diluido RC-250 utilizado para el asfalto seguido cumple con las
Especificaciones de Petroperú y las Especificaciones Técnicas del
ministerio de Transportes y Comunicaciones.
1.1.10 Las mezclas de asfalto en frio utilizando asfalto diluido RC-250 deben ser
utilizadas para calles vecinales de bajo volumen de transito, estas por
ningún motivo deben ser utilizada para otras calles o avenidas con altos
volúmenes de transito.
1.1.11 Las mezclas de asfalto en frio utilizando asfalto diluido RC-250, sufren
deformaciones tempranas irreversibles y es el principal problema de
colocado, por eso se debe respetar el día de apertura de transito.
1.1.12 Todas las carpetas asfálticas de asfalto en frio utilizando asfalto diluido RC-
250, deben ser selladas para prevenir riesgo de infiltración de agua.
1.2 RECOMENDACIONES
1.2.1 Las mezclas de asfalto en frio utilizando asfalto diluido RC-250 deben ser
diseñadas con el Método Marshall descrito en este trabajo.
1.2.2 Se debe evaluar, controlar las carpetas colocadas con mezclas asfálticas en frio
utilizando asfalto diluido RC-250, para desarrollar programas de mantenimiento
periódico.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 126
1.2.3 Las capas inferiores que componen el pavimento deben al igual que la carpeta
ser construidas con cumpliendo, las especificaciones para su respectiva
construcción.
1.2.4 Se debe seguir estudiando este tipo de mezcla asfáltica, para encontrar los
parámetros de diseño de carpetas asfálticas usando asfalto diluido RC-250.
1.2.5 Se debe seguir implementando el Laboratorio de Pavimentos para que los
estudiantes realicen más investigaciones, y así ser medio de soluciones a los
problemas de nuestra región.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 127
BIBILIOGRAFIA Y REFERENCIAS
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 128
BIBLIOGRAFIA.
Libros REYES LIZCANO, Alfonso., Diseño Racional de Pavimentos, Colombia, Centro
Editorial Javeriano, 2004.
MONTEJO FONSECA, Alfonso., Ingeniería de Pavimento, 3ª ed., Colombia,
Universidad Católica de Colombia, 2006.
VALLE RODAS, Raúl., Carreteras Calles y Aeropistas, 6ª ed., Venezuela, El Ateneo,
1980.
CRESPO VILLALAZ, Carlos., Vías de Comunicación, 3ª ed., Venezuela, LIMUSA
Noriega Editores, 2000.
YAMUNAQUE MIRANDA, Jorge., El asfalto y su aplicación en la ingeniería vial,
Brasil, Conpavi, 1998.
Manuales
MANUAL SERIES N° 1 (MS-1). Lexintong, KY, USA, Traducido por el Instituto para
el desarrollo de pavimentos en el Perú, Lima, Perú, 1991.
MANUAL DE ENSAYOS DE MATERIALES PARA CARRETERAS (EM-2000).
Lima Perú, Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2000.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE
CARRETERAS (EG-2000).lima, Perú, Ministerio de Transportes y Comunicaciones,
2001.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 129
TECNOLOGIA DEL ASFALTO Y PRACTICAS DE CONSTRUCCION. Buenos
Aires Argentina, Traducido por la Comisión Permanente del Asfalto de la República
Argentina 1997.
MANUAL DE PAVIMENTOS ASFALTICOS PARA VIAS DE BAJA INTENSIDAD
DE TRÁFICO. Barcelona, España, Asociación Española de Refinerías de Petróleo
Productores de Asfalto, 1991.
MANUAL PARA EL DISEÑO DE CARRETERAS PAVIMENTADAS DE BAJO
VOLUMEN DE TRÁNSITO. Lima, Perú. Ministerio de Transportes y
Comunicaciones, 2008.
Normas Técnicas
NORMA TECNICA NBR 7208. Materiais Betuminosos para Pavimentacao, Brasil:
Trabalho PCC – 339, 1982.
REGLAMENTO TÉCNICO UNIÓN ADUANERA CENTROAMERICANA, R-UAC
75.01.22:04 Productos de Petróleo, Asfaltos, Especificaciones, Guatemala, Honduras,
El salvador, Costa Rica, Nicaragua.1999.
RIEGOS AUXILIARES, MEZCLAS BITUMINOSAS Y PAVIMENTOS DE
HORMIGON. Orden Circular 5/2001, España, 2001.
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES, MATERIALES PARA
PAVIMENTOS, Materiales Asfalticos, Aditivos y Mezclas, Calidad de Mezclas
Asfálticas para Carreteras N-CMT-4-05-001/00, México, 2000.
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES, MATERIALES PARA
PAVIMENTOS, Materiales Asfalticos, Aditivos y Mezclas, Calidad de
Mezclas Asfálticas para Carreteras N-CMT-4-05-001/02, México, 2002.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 130
PEMEX, ESPECIFICACION TECNICA PAVIMENTOS FLEXIBLES,
GNT-SSNP-C006-2005 Gerencia de Normatividad Técnica, México, 2006.
NORMA VENEZOLANA COVENIN, 418-93 ISBN; 980-06-1066-9,
CDU; 665.77:66.048 Producción de Asfaltos Rebajados, Comisión
Venezolana de Normas Industriales, Venezuela, 1993.
NORMA VENEZOLANA COVENIN, 1471-93 ISBN; 980-06-0283-6
CDU 665.77:625.85, Asfaltos Diluidos, Comisión Venezolana de Normas
Industriales, Venezuela, 1993.
Revistas Técnicas
BOLETIN TECNICO INFRAESTRUCTURA VIAL, Laboratorio Nacional de
Materiales y Modelos Estructurales, Costa Rica, N°1, Diciembre 1999.
BOLETIN TECNICO INFRAESTRUCTURA VIAL, Laboratorio Nacional de
Materiales y Modelos Estructurales, Costa Rica, N°21, Febrero 2009.
CARTILLA DEL PAVIMENTO ASFALTICO, Asociación de Productores y
Pavimentadores Asfalticos de Colombia, Colombia, N°1, 2004.
REVISTA DE OBRAS PUBLICAS, Sobre el Empleo de “Cut-Back” en Estados
Unidos, España, N°1 Pág. 347-349, Julio 1954.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 131
REFERENCIAS.
Referencia (1)
HVEEM, Method. WAPA, Washington Asphalt Pavement Association [en línea].
[Washington, USA]: Diciembre 2009 [ref. de 22 de diciembre de 2009]. Disponible en
Web: < http://www.asphaltwa.com/wapa_web/modules/05_mix_design/05_hveem.htm
>.
Referencia (2)
EARTH, Google, kh.google.com [en línea]. [USA]: 12 de Noviembre 2009 [ref. de 28
de diciembre de 2009].
Referencia (3)
MANUAL DE ENSAYOS DE MATERIALES PARA CARRETERAS (EM-2000).
Lima Perú, Ministerio de Transportes y Comunicaciones, 2000.
Referencia (4)
MATERIALES, Construcción. Universidad Católica del Norte [en línea]. [Antofagasta,
Chile]: 2009 [ref. de 01 de diciembre de 2009]. Disponible en Web: <
http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/ensayosm6.htm>.
Referencia (5)
TECNOLOGIA DEL ASFALTO Y PRACTICAS DE CONSTRUCCION. Buenos
Aires Argentina, Traducido por la Comisión Permanente del Asfalto de la República
Argentina 1997, Pág. B-6
Referencia (6)
MATERIALES, Construcción. Universidad Católica del Norte [en línea]. [Antofagasta,
Chile]: 2009 [ref. de 01 de diciembre de 2009]. Disponible en Web: <
http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/ensayosm7.htm>.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS
Jorge Luis Alejandro Quispe – Christian Callata Toledo 132
Referencia (7)
BOLETIN TECNICO INFRAESTRUCTURA VIAL, Laboratorio Nacional de
Materiales y Modelos Estructurales, Costa Rica, N°21, Febrero 2009.