1. DISEO DE MEZCLAS SUPERPAVE

El sistema SUPERPAVE presenta 3 diferentes niveles de diseo de mezcla, en todos los cuales se incluye el diseo volumetrico, los niveles son:-En el nivel 1, basta con aplicar especificaciones granulometricas y controles de tipo volumetrico.-En el nivel 2, se realizan pruebas basadas en el comportamiento mecanico de las mezclas, para permitir la optimizacion del diseo de la mezcla para que resista a la deformacion permanente y al agrietamiento por fatiga y/o bajas temperaturas. Las pruebas que se ejecutan en este nivel, se enfocan principalmente en proveer una estimacion de la cantidad de deformacin permanente y agrietamiento que puede ocurrir durante la vida del pavimento.-En el nivel 3, se emplean pruebas adicionales que permiten una estimacion mas precisa de la deformacion permanente, el agrietamiento por fatiga y baja temperatura.Para seleccionar el nivel a emplearse en el diseo de mezcla, el trafico de diseo es el factor que determina el procedimiento de evaluacion de las caracteristicas mecanicas a seguir para el estudio de la mezcla. As, en trminos de ESAL los criterios para definir el nivel de diseno son:. Nivel 1, para los traficos mas ligeros ( Menor o igual a 10 6 ESAL). Nivel 2, para traficos medios ( Entre 10 6 y 10 7 ESAL ). Nivel 3, para traficos pesados ( Mayor o igual a 10 7 ESAL)Siendo ESAL = Equivalent Single Axle Load, eje equivalente simple de 80 KN ( 18,000 lb)

Estadisticamente los niveles 1 y 2 son los mayoritarios en el caso de las carreteras peruanas. Cada uno de los niveles superiores implica la realizacin de la evaluacin correspondiente a los niveles inferiores. De esta forma en todos los niveles existe una parte comun que comprende:- Seleccin del tipo de asfalto segun las especificaciones.- Comprobacin de la calidad de los aridos elegidos- Definicin de la granulometria..- Analisis de la sensibilidad del agua.

En el caso del Nivel 2 se completa esta primera informacin con ensayos relativos a:- Formacin de ahuellamiento por deformacin plastica- Fisuracin por fatiga- Fisuracin de origen termico.

En el nivel 3 se amplian los analisis del Nivel 2 realizandolos a varias temperatura y tambien mediante otros ensayos complementarios.

2. EQUIPOS Y ENSAYOS DE LABORATORIO

Para simular las condiciones de envejecimiento en un pavimento real los asfaltos son envejecidos en laboratorio empleando el horno de pelicula delgada rotativa (RTFO) que simula el endurecimiento por oxidacion que ocurre durante el proceso de mezclado en caliente y la colocacion y un equipo de envejecimiento a presin (PAV) se utiliza en el laboratorio para simular el severo envejecimiento que sufre el asfalto despues de varios aos de servicio en un pavimento. La medicion de las propiedades fisicas del asfalto son realizadas antes y despues de ser someter las muestras a este proceso utilizando los siguientes dispositivos:- Reometro de corte dinamico (DSR = Dynamic Shear Rheometer) que se emplea para caracterizar las propiedades visco-elasticas del asfalto. Mide el modulo complejo en corte (G*) y el angulo de fase (delta), sometiendo a la muestra de asfalto a tensiones de corte oscilante.- Viscosimetro rotacional (RV = Rotational Viscometer) caracteriza el mdulo de rigidez del asfalto a 135 C, temperatura a la cual actua casi enteramente como un fluido. Consiste en un cilindro coaxial rotacional, que mide la viscosidad por medio del torque requerido para rotar un eje, sumergido en una muestra de asfalto caliente, a una velocidad constante.- El remetro de flexin (BBR = Bending Beam Rheometer) se usa para caracterizar las propiedades del modulo de rigidez del asfalto a bajas temperaturas, que es cuando el asfalto se comporta como un solido elastico.El ensayo consiste en someter a una probeta en forma de viga a una carga constante midiendo la deformacion en el centro de la viga durante el tiempo que dura el ensayo. La carga simula las acciones termicas que gradualmente se forman en el pavimento cuando descienden las temperaturas determinando la temperatura minima a la cual el asfalto puede ser utilizado.

- Ensayo de traccion directa (DDT = Direct Tension Test) mide la deformacion especifica de falla en traccion sobre una muestra en forma de viga de 50.8 x 50.8 x 254 mm que es estirada a bajas temperaturas hasta que se corta.Este ensayo permite conocer la mxima resistencia del asfalto al fisuramiento para una baja temperatura. El SUPERPAVE emplea modelos de prediccion del comportamiento cuyos datos de entrada son los resultados de dos procedimientos de ensayo: El ensayo de corte Superpave (SST = Superpave Shear Tester) y el Ensayo de Traccion Indirecta (IDT =Indirect Tensile Tester).

Otro aspecto interesante del Sistema SUPERPAVE, es el proceso de compactacion de la mezcla en laboratorio utilizando el Compactador Giratorio SUPERPAVE, que se usa para disear mezclas asfalticas que no sean muy facilmente compactables y que no se densifiquen a un peligroso bajo contenido de vacios ante la accion del transito. Antes de ser compactada por el Compactador Giratorio SUPERPAVE, la mezcla suelta es envejecida en horno a 135C durante 4 horas para simular elenvejecimiento a corto plazo durante el proceso de mezclado en caliente.

3. FORMULACION DE MEZCLAS ASFALTICAS CON EL METODO SUPERPAVENivel 1El primer Paso es la seleccin del tipo de asfafto a emplearse que se realiza en funcion a los criterios de temperatura superior a inferior de diseno del sistema SUPERPAVE para asfaltos, apoyandose en el concepto de que un asfalto para tener un comportamiento satisfactorio durante el proceso constructivo y a to largo de su vida de servicio, debe cumplir con una serie de propiedades fisicas a temperaturas extremas de servicio. Los requerimientos para el asfalto son siempre los mismos para todos los grados PG (Performance Grade - Grado de Performance), mientras que cambian las temperaturas a las que cada requisito debe obtenerse. Estas temperaturas corresponden con las maximas y minimas presentes en el sitio de la obra. Adicionalmente, SUPERPAVE presenta especificaciones comunes a todos los grados PG, con la finalidad de garantizar el bombeo en planta y propiedades seguras de trabajo. Estas especificaciones son: punto de inflamacion, viscosidad maxima a alta temperatura y prdida de masa en el RTFO.Para determinar las temperaturas maximas y minimas en el sitio de obra y definir el grado PG requerido, SUPERPAVE propone disponer de una base de datos de temperatura del aire lo suficientemente amplia (minimo 20 aos de registros) en el sitio del proyecto y definir para cada aiio los siete dias continuos de mayor temperatura del aire. La temperatura minima del aire es el promedio de la menor temperatura durante los aos de registro.Sin embargo, las nuevas especificaciones estan basadas en las temperaturas del pavimento y no en las del aire. La temperatura maxima de diseo esta definida a una profundidad de 20 mm por debajo de la superficie del pavimento y la minima en su superficie.Con la informacin metereolgica, el proyectista elige unicamente el grado de riesgo: 50% 98%. Tambien se tiene en cuenta la velocidad del trafico mediante el aumento de un grado, por la parte de las temperaturas superiores, en las especificaciones del asfalto, esto es 6C de la temperatura superior de diseno, para los traficos lentos. Por otro lado, los aridos a emplear deben reunir una serie de requisitos, unos obligatorios y otros opcionales. Entre los opcionales se encuentran: Angularidad de los elementos petreos gruesos: caras de fractura para los elementos retenidos por el tamiz de 4.75 mm. Angularidad de los elementos finos: ensayo de contenido de huecos de una muestra no compactada del material. Forma de las particulas: lajas y agujas Calidad de los finos: equivalente de arena. Resistencia al desgaste Los Angeles. Presencia de materiales extranos o perjudiciales : arcilla, materia organica, etc. Resistencia a los agentes climaticos: resistencia a los sulfatos.El sistema SUPERPAVE especifica limites solamente para las cuatro primeras caracteristicas anteriores (Tablas 2 y 3). Los limites se establecen en funci6n del trafico y de la profundidad a la que va a estar ubicada la mezcla dentro de la estructura del pavimento.

La curva granulometrica se debe situar dentro de un huso definido unicamente mediante cuatro puntos: tamano maximo (pasa 100%), tamano maximo normal ( primer tamiz que retiene, con un maximo del 10%), finos (pasa por el tamiz 2,36 mm) y polvo mineral (pasa por el tamiz 75 um). El sistema SUPERPAVE establece cinco usos granulometricos correspond ientes a tamaos maximos nominales de 37,5 mm, 25 mm, 19 mm, 12,5 mm y 9,5 mm.