Visor Mezclas Asfalticas v3

Instituto de Desarrollo UrbanoSubdirección General de Desarrollo Urbano

Dirección Técnica Estratégica

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Incluye Ficha Técnica de los EstudiosEnero de 2015

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3. Metodología y diseño de experimento

4. Caracterización de materiales

5. Elaboración, caracterización y evaluación dinámica de mezclas asfálticas

6. Análisis de resultados y recomendaciones

1. Presentación

2. Fichas Técnicas de los Estudios de Caracterización de mezclas asfálticas


7. Resultados Finales de los Estudios

8. Anexo: Especificaciones Técnicas de los insumos - Hoja de vida


3. Metodología y diseño de experimento

4. Caracterización de materiales


6. Análisis de resultados y recomendaciones

1. Presentación


Planteamiento del diseño de experimento

Adquisición de materiales y productos

Caracterización de agregados

Caracterizacion de los ligantes asfálticos

Diseño de mezclas

Tecnologías para la producción de mezclas asfálticas tibias

Análisis de temperaturas de mezclas y compactación para la mezcla MD12 con asfato modificado para mezclas tibias con el producto I y II

Caracterización dinámica de mezclas asfálticas


De los diseños de mezclas

De la caracterización dinámica de mezclas asfálticas en caliente

7. Resultados Finales de los Estudios





Análisis de temperaturas de mezclas y compactación para la mezcla MD12 con asfato modificado para mezclas tibias con el producto I y II

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De la caracterización dinámica de mezclas asfálticas en caliente


El Acuerdo 002 de 2009 define en su Artículo 10 las funciones de la Dirección Técnica Estratégica, entre las cuales se destacan: i) Realizar la investigación

constante de nuevas tecnologías, técnicas y normas en materia de gestión y desarrollo de la infraestructura para los sistemas de movilidad y de espacio público

construido y ii) Diseñar y elaborar manuales de especificaciones técnicas para el desarrollo de los proyectos a cargo de la entidad. Apuntándole al cumplimiento

de dichas funciones, la Dirección Técnica Estratégica ha venido adelantando a través del Grupo de Investigación y Desarrollo una serie de proyectos de

consultoría y estudios técnicos para el estudio de materiales y nuevas tecnologías en materia de infraestructura vial, así como para el desarrollo y actualización

de especificaciones técnicas.

La malla vial de la ciudad de Bogotá consta de aproximadamente 15.768,3 Km/carril, que conforman el subsistema de transporte (895,36 Km/carril) y el subsistema vial (14.872,9 Km/carril). Alrededor del 64% de esta malla vial se encuentra construida en pavimento flexible, el cual es necesario conservar con actividades de mantenimiento, rehabilitación o reconstrucción, para las que se requiere el uso de mezclas asfálticas que cumplan con las especificaciones técnicas vigentes. En tal sentido, se hace importante para el IDU estudiar el comportamiento de las mezclas asfálticas que se están utilizando y desarrollar especificaciones técnicas para aquellas nuevas tecnologías que garanticen una mayor durabilidad y mejor desempeño de los concretos asfálticos, propendiendo por aquellas que presenten beneficios ambientales para la mitigación del cambio climático.

El Instituto de Desarrollo Urbano, en el año 2006 mediante resolución 1959 del 18 de mayo, adoptó las especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción, en las cuales se reglamentan las mezclas asfálticas que se emplearán en los proyectos del Distrito Capital, (MD-10, MD-12, MD-20, MG-10, MG-12, MG-20 y MAM). Adicionalmente, en atención a los beneficios ambientales y de reducción del consumo de energía se busca incorporar a la normativa distrital, mezclas asfálticas tibias, ampliando el abanico de posibilidades para atender las necesidades de construcción y conservación de la malla vial de Bogotá.

Es fundamental para la Entidad conocer el desempeño y comportamiento de los materiales que está empleando en los proyectos de construcción y conservación de la malla vial, para disponer desde el diseño de las herramientas necesarias para atender las solicitaciones que las cargas de tránsito (dinámicas) le imponen a los pavimentos, y reducir la incertidumbre del tipo de material con el cual posteriormente se construirá la estructura de pavimento, y controlar en obra que los materiales especificados en el diseño sean los finalmente instalados. Por otra parte, el conocimiento de propiedades dinámicas de desempeño facilita el control durante la construcción y la toma de decisiones durante la ejecución de la obra, así mismo en las etapas de conservación es posible predecir cuál es el deterioro teórico que sufrirán las capas de rodadura.


Con el apoyo de los recursos del Banco Mundial, el IDU suscribió con la Pontificia Universidad Javeriana los contratos 038 y 039 de 2012 con el objeto de realizar la caracterización dinámica de mezclas asfálticas colombianas y mezclas asfálticas tibias, respectivamente. Para estos proyectos se fabricaron mezclas asfálticas con asfaltos colombianos, agregados pétreos de fuentes ubicadas en la zona de influencia de Bogotá, y aditivos disponibles en el mercado (para el caso de las mezclas asfálticas tibias) con el fin de reproducir la realidad productiva de estos materiales en la ciudad. Una vez fabricados estos materiales, se procedió a someterlos a diferentes ensayos de laboratorio para poder evaluar su comportamiento y desempeño.

Durante este proceso se realizaron pruebas para caracterizar el comportamiento dinámico de las MAT en comparación con una MAC de control. Los ensayos ejecutados en este proyecto incluyen: Medición de los módulos dinámicos, las leyes de fatiga, la evaluación de la susceptibilidad de la mezcla al daño por humedad mediante el TSR (por sus siglas en inglés Tensile Strength Ratio) y la resistencia a la deformación plástica.

La ley de fatiga de un material permite predecir y conocer la resistencia de un material al fisuramiento debido a la aplicación repetitiva de carga. El TSR es un ensayo que permite medir la susceptibilidad al daño por humedad de materiales estabilizados, en atención a que la presencia de agua en las mezclas asfálticas reduce su capacidad estructural al debilitar la unión entre el agregado y el ligante asfáltico. El ensayo de deformación plástica permite evaluar la susceptibilidad de la mezcla asfáltica a presentar ahuellamiento, el cual se produce debido a la aplicación repetitiva de esfuerzos cortantes sobre el material.

El Acuerdo 002 de 2009 define en su Artículo 10 las funciones de la Dirección Técnica Estratégica, entre las cuales se destacan: i) Realizar la investigación

constante de nuevas tecnologías, técnicas y normas en materia de gestión y desarrollo de la infraestructura para los sistemas de movilidad y de espacio público

construido y ii) Diseñar y elaborar manuales de especificaciones técnicas para el desarrollo de los proyectos a cargo de la entidad. Apuntándole al cumplimiento

de dichas funciones, la Dirección Técnica Estratégica ha venido adelantando a través del Grupo de Investigación y Desarrollo una serie de proyectos de

consultoría y estudios técnicos para el estudio de materiales y nuevas tecnologías en materia de infraestructura vial, así como para el desarrollo y actualización

La malla vial de la ciudad de Bogotá consta de aproximadamente 15.768,3 Km/carril, que conforman el subsistema de transporte (895,36 Km/carril) y el subsistema vial (14.872,9 Km/carril). Alrededor del 64% de esta malla vial se encuentra construida en pavimento flexible, el cual es necesario conservar con actividades de mantenimiento, rehabilitación o reconstrucción, para las que se requiere el uso de mezclas asfálticas que cumplan con las especificaciones técnicas vigentes. En tal sentido, se hace importante para el IDU estudiar el comportamiento de las mezclas asfálticas que se están utilizando y desarrollar especificaciones técnicas para aquellas nuevas tecnologías que garanticen una mayor durabilidad y mejor desempeño de los concretos asfálticos, propendiendo por aquellas que presenten beneficios ambientales para la mitigación del cambio climático.

El Instituto de Desarrollo Urbano, en el año 2006 mediante resolución 1959 del 18 de mayo, adoptó las especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción, en las cuales se reglamentan las mezclas asfálticas que se emplearán en los proyectos del Distrito Capital, (MD-10, MD-12, MD-20, MG-10, MG-12, MG-20 y MAM). Adicionalmente, en atención a los beneficios ambientales y de reducción del consumo de energía se busca incorporar a la normativa distrital, mezclas asfálticas tibias, ampliando el abanico de posibilidades para atender las necesidades de construcción y conservación de la malla vial de

Es fundamental para la Entidad conocer el desempeño y comportamiento de los materiales que está empleando en los proyectos de construcción y conservación de la malla vial, para disponer desde el diseño de las herramientas necesarias para atender las solicitaciones que las cargas de tránsito (dinámicas) le imponen a los pavimentos, y reducir la incertidumbre del tipo de material con el cual posteriormente se construirá la estructura de pavimento, y controlar en obra que los materiales especificados en el diseño sean los finalmente instalados. Por otra parte, el conocimiento de propiedades dinámicas de desempeño facilita el control durante la construcción y la toma de decisiones durante la ejecución de la obra, así mismo en las etapas de conservación es posible predecir cuál es el deterioro teórico que sufrirán las capas de rodadura.

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Con el apoyo de los recursos del Banco Mundial, el IDU suscribió con la Pontificia Universidad Javeriana los contratos 038 y 039 de 2012 con el objeto de realizar la caracterización dinámica de mezclas asfálticas colombianas y mezclas asfálticas tibias, respectivamente. Para estos proyectos se fabricaron mezclas asfálticas con asfaltos colombianos, agregados pétreos de fuentes ubicadas en la zona de influencia de Bogotá, y aditivos disponibles en el mercado (para el caso de las mezclas asfálticas tibias) con el fin de reproducir la realidad productiva de estos materiales en la ciudad. Una vez fabricados estos materiales, se procedió a someterlos a diferentes ensayos de laboratorio para poder evaluar su comportamiento y desempeño.

Durante este proceso se realizaron pruebas para caracterizar el comportamiento dinámico de las MAT en comparación con una MAC de control. Los ensayos ejecutados en este proyecto incluyen: Medición de los módulos dinámicos, las leyes de fatiga, la evaluación de la susceptibilidad de la mezcla al daño por humedad mediante el TSR (por sus siglas en inglés Tensile Strength Ratio) y la resistencia a la deformación plástica.

La ley de fatiga de un material permite predecir y conocer la resistencia de un material al fisuramiento debido a la aplicación repetitiva de carga. El TSR es un ensayo que permite medir la susceptibilidad al daño por humedad de materiales estabilizados, en atención a que la presencia de agua en las mezclas asfálticas reduce su capacidad estructural al debilitar la unión entre el agregado y el ligante asfáltico. El ensayo de deformación plástica permite evaluar la susceptibilidad de la mezcla asfáltica a presentar ahuellamiento, el cual se produce debido a la aplicación repetitiva de esfuerzos cortantes sobre el material.


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Criterio Descripción

NOMBRE DEL ESTUDIO CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

CONTRATO IDU-038-2012

ENTIDAD CONTRATANTE Instituto de Desarrollo Urbano - IDU

CONSULTOR Pontificia Universidad Javeriana - Bogotá

FECHA DEL INFORME FINAL Julio de 2014

OBJETIVO GENERAL

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1

2

Evaluar las propiedades mecánicas y dinámicas de cuatro mezclas asfálticas en caliente (según las especificaciones técnicas IDU-ET-2011), y analizar cómo influyen dichas propiedades sobre el dimensionamiento y la capacidad estructural de pavimentos flexibles.



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ESTRUCTURA DEL ESTUDIO

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Materiales para la elaboración de mezclas asfálticas

1

CONCEPTUALIZACIÓN Y CONTEXTO TECNICO DEL ESTUDIO


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A. Fatiga

Los métodos de ensayo que se emplean para medir el comportamiento a la fatiga del concreto asfáltico pueden agruparse en las siguientes categorías:

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Los ensayos de fatiga de mezclas asfálticas. Consisten en someter una muestra, de geometría específica. a solicitaciones repetitivas e idénticas para determinar el número de ciclos de carga que puede soportar. Este número de ciclos de carga soportados antes de la falla se denomina vida a la fatiga. La respuesta a la fatiga de mezclas asfálticas se ve afectada principalmente por: Métodos de compactación de la muestra, Modo de carga y el tipo de ensayo aplicado, Parámetros de diseño de la mezcla y Variables asociadas al medio ambiente.


B. Modulo dinámico

C. Deformación plástica


Para el caso de mezclas asfálticas, los ensayos de ley de fatiga son realizados en tracción por flexión sobre probetas trapezoidales empotradas en la base, repitiendo un nivel de esfuerzo o de deformación hasta la ruptura. También pueden realizarse sobre muestras sometidas a tracción directa o indirecta bajo carga cíclica. La temperatura del ensayo es de 10° C y la frecuencia de 25 Hz. Existen dos clases de ensayos: Bajo esfuerzo constante: el ensayo se realiza aplicando un esfuerzo en la cabeza de la probeta, el cual se mantiene constante durante el ensayo . En este caso, y teniendo en cuenta el daño de la probeta, el desplazamiento de la cabeza de la probeta crece constantemente durante el ensayo. Bajo deformación constante: este ensayo, el cual se realiza manteniendo un nivel de deformación constante, es menos disperso que el ensayo realizado a esfuerzo constante .

La principal característica reológica que presentan los materiales bituminosos es que su respuesta mecánica bajo cargas cíclicas depende de la velocidad con que ésta se aplique y de la temperatura (comportamiento viscoso). Se dice que el comportamiento de estos materiales es viscoelástico. Esta propiedad se explica por la dependencia del módulo de la frecuencia de aplicación de la carga: el módulo es elevado cuando el material es sometido a una solicitación rápida (cuando la calzada sufre el paso del vehículo que circula a una velocidad normal). El módulo es bajo cuando el material es sometido a una solicitación lenta (vehículos rodando a velocidades muy bajas o estacionadas). La segunda variable que influye sobre el módulo de un material bituminoso es la temperatura, donde con altas temperaturas el módulo disminuye. Los otros parámetros que influyen sobre el comportamiento de un material bituminoso son su composición, compacidad y naturaleza.

El fenómeno de ahuellamiento. Es uno de los principales mecanismos de daño de capas asfálticas en estructuras de pavimentos flexibles y semi-rígidos. Este fenómeno puede ser definido como la deformación vertical permanente que se va acumulando en el pavimento debido al paso repetitivo de los vehículos, el cual genera la formación de delgadas depresiones longitudinales a lo largo de la trayectoria de las llantas. Este fenómeno puede generar fallas estructurales o funcionales en el pavimento, y ocurre en cualquier capa de la estructura.

El ahuellamiento es afectado principalmente por tres factores: tipo de mezcla asfáltica (gradación, grado de desempeño PG delligante, contenido de asfalto, entre otras), tipo de carga (presión de inflado de la llanta, y tipo de eje) , y ambiente (temperatura, humedad, precipitación).


D. Resistencia de una mezcla bituminosa compactada al daño causado por humedad

Caracterización de materiales

A. Caracterización de agregados gruesos:


La deformación plástica o ahuellamiento de los pavimentos asfálticos consiste en el deterioro gradual de la superficie y se manifiesta como una depresión bajo las bandas de circulación vehicular. Las causas que determinan la aparición de huellas en una estructura de pavimento son:

• La formación y acumulación de deformaciones plásticas en la base de las capas de materiales asfálticos.• La disgregación de las capas de materiales granulares ante la aplicación de grandes esfuerzos verticales.

De acuerdo con Krishnan y Rao (2001), Airey (2003), Sengoz y Agar (2007), Breakah et al. (2009), y Nejad et al. (2012), el daño por humedad es uno de los principales mecanismos de deterioro de capas asfálticas en servicio. Para incrementar la resistencia al agua de mezclas en servicio, son de amplia utilización, los aditivos anti-stripping o mejoradores de adherencia (Abo-Qudais y Al-Shweily, 2007a; Aksoy et al., 2005; Kandhal et al., 1989). Los aditivos anti-stripping se clasifican en los siguientes grupos: tenso-activos catiónicos, naftenato de hierro, cal hidratada, cemento Portland, entre otros. Actualmente incluso se están generando productos con nanotecnología que ayudan a repeler el agua dentro de la mezcla (p. ej. Nejad, et al., 2012). De acuerdo con Sengoz y Agar (2007), el daño por humedad de mezclas en servicio ocurre algunas veces debido a que en ocasiones prevalece el criterio de disminuir el contenido de asfalto en la mezcla para contrarrestar el fenómeno de ahuellamiento. Estos autores concluyen que entre mayor sea el espesor de la película de asfalto adherida al agregado pétreo, mayor será la resistencia al daño por humedad. Jahromi (2009) reporta que asfaltos más viscosos son menos propensos al daño por humedad, adicionalmente afirma, al igual que Lee et al. (2011), que adiciones de cal mejoran la resistencia a este mecanismo de daño.



B. Caracterización de agregados finos:



C. Caracterización del ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70:



MEDIOS DE DIFUSIÓN

EVENTOS TÉCNICOS

1

2



www.idu.gov.co

http://www.idu.gov.co/


PUBLICACIONES ASOCIADAS

1

2

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4


Descripción

CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

IDU-038-2012

Instituto de Desarrollo Urbano - IDU

Pontificia Universidad Javeriana - Bogotá

Julio de 2014

A. Distribución granulométrica, tipo de cemento asfáltico y mezcla asfáltica.

Evaluar las propiedades mecánicas y dinámicas de cuatro mezclas asfálticas en caliente (según las especificaciones técnicas IDU-ET-2011), y analizar cómo influyen dichas propiedades sobre el dimensionamiento y la capacidad estructural de pavimentos flexibles.

Realizar ensayos de caracterización sobre los materiales que conformarán las mezclas en caliente (agregado pétreo y materiales bituminosos).

Realizar ensayos mecánicos y dinámicos sobre las mezclas en caliente y evaluar la respuesta que experimentan en dichos ensayos mediante el análisis de las siguientes variables:

B. Comportamiento bajo carga monotónica de las mezclas analizadas a partir del diseño Marshall de acuerdo con las variaciones granulométricas estudiadas.

C. Comportamiento dinámico de las mezclas analizadas con el fin de establecer los valores o rangos de módulos y leyes de fatiga en los cuales se pueden encontrar las mezclas de acuerdo con las variaciones granulométricas estudiadas.

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Descripción

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Elaborar documentos para publicación, discusión y divulgación de los resultados.

Introducción

Metodología y diseño del experimento


Elaboración, caracterización y evaluación dinámica de mezclas asfálticas

Análisis de resultados

Simulaciones computacionales

Conclusiones y recomendaciones

Bibliografías

Anexos

Materiales para la elaboración de mezclas asfálticas

Analizar los datos obtenidos de simular en un programa de cómputo, estructuras de pavimentos empleando los parámetros obtenidos de los ensayos realizados a las mezclas.

El cemento asfáltico. Es un material viscoso que puede ser obtenido naturalmente o producido industrialmente por destilación del petróleo crudo, es aglutinante y flexible, y posee una viscosidad apropiada para los trabajos de pavimentación. El cemento asfáltico se designa con las letras AC (por las siglas en inglés de Asphalt Cemento) o CA, seguidos de un número que lo clasifica dependiendo de su consistencia; este número se obtiene por medio del ensayo de penetración (norma de ensayo INV E-706) y es medido en 1/10 mm. Las diferentes designaciones para el cemento asfáltico son: CA-40-50, CA-60-70, CA-80-100, CA-120-150 y CA-200-300.

En Colombia el cemento asfáltico es producido por ECOPETROL en las refinerías de Barrancabermeja, Cartagena y Apiay. Los cementos asfálticos producidos por estas refinerías son del tipo CA-60-70 y CA-80-100.

Descripción

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A. Fatiga

Los métodos de ensayo que se emplean para medir el comportamiento a la fatiga del concreto asfáltico pueden agruparse en las siguientes categorías:

Ensayos de flexión simple

Ensayos de flexión con apoyos

Ensayos axiales directos

Ensayos diametrales

Ensayos triaxiales

Ensayos de pistas a escala real

Agregados Pétreos. Los materiales pétreos para la elaboración de mezclas asfálticas son por lo general de origen natural, los cuales son directamente extraídos de depósitos, o pueden ser materiales pétreos tratados, los cuales son agregados naturales que han sido clasificados en fracciones según su tamaño, lavados, y pueden ser cribados y/o triturados parcial o totalmente para mejorar sus características de comportamiento en la mezcla asfáltica (Oliveros y Caicedo, 2010).

La textura de los agregados es importante para la mezcla; por ejemplo, si es rugoso y con buena cubicidad, tienen más resistencia que los agregados lisos (Speier, 1994). Debido a que las partículas angulares tienden a trabarse entre sí, esto les da consistencia, a diferencia de las redondeadas, las cuales tienden a deslizarse unas sobre otras. La textura afecta la mezcla cuando la masa de agregados es cargada, generando un plano por el cual las partículas tienden a ser desplazadas (Garnica el al., 2004); es en este plano donde los esfuerzos exceden la resistencia al corte de la masa del agregado, y es en ese momento cuando la resistencia del agregado es importante para el desempeño de una carpeta asfáltica, ya que provee en gran medida la resistencia a la deformación permanente de la mezcla (Garnica, el sl., 2004).


Descripción

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B. Modulo dinámico

C. Deformación plástica


La principal característica reológica que presentan los materiales bituminosos es que su respuesta mecánica bajo cargas cíclicas depende de la velocidad con que ésta se aplique y de la temperatura (comportamiento viscoso). Se dice que el comportamiento de estos materiales es viscoelástico. Esta propiedad se explica por la dependencia del módulo de la frecuencia de aplicación de la carga: el módulo es elevado cuando el material es sometido a una solicitación rápida (cuando la calzada sufre el paso del vehículo que circula a una velocidad normal). El módulo es bajo cuando el material es sometido a una solicitación lenta (vehículos rodando a velocidades muy bajas o estacionadas). La segunda variable que influye sobre el módulo de un material bituminoso es la temperatura, donde con altas temperaturas el módulo disminuye. Los otros parámetros que influyen sobre el comportamiento de un material bituminoso son su composición, compacidad y naturaleza.



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D. Resistencia de una mezcla bituminosa compactada al daño causado por humedad



La deformación plástica o ahuellamiento de los pavimentos asfálticos consiste en el deterioro gradual de la superficie y se manifiesta como una depresión bajo las bandas de circulación vehicular. Las causas que determinan la aparición de huellas en una estructura de pavimento son:

La formación y acumulación de deformaciones plásticas en la base de las capas de materiales asfálticos.La disgregación de las capas de materiales granulares ante la aplicación de grandes esfuerzos verticales.

De acuerdo con Krishnan y Rao (2001), Airey (2003), Sengoz y Agar (2007), Breakah et al. (2009), y Nejad et al. (2012), el daño por humedad es uno de los principales mecanismos de deterioro de capas asfálticas en servicio. Para incrementar la resistencia al agua de mezclas en servicio, son de amplia utilización, los aditivos anti-stripping o mejoradores de adherencia (Abo-Qudais y Al-Shweily, 2007a; Aksoy et al., 2005; Kandhal et al., 1989). Los aditivos anti-stripping se clasifican en los siguientes grupos: tenso-activos catiónicos, naftenato de hierro, cal hidratada, cemento Portland, entre otros. Actualmente incluso se están generando productos con nanotecnología que ayudan a repeler el agua dentro de la mezcla (p. ej. Nejad, et al., 2012). De acuerdo con Sengoz y Agar (2007), el daño por humedad de mezclas en servicio ocurre algunas veces debido a que en ocasiones prevalece el criterio de disminuir el contenido de asfalto en la mezcla para contrarrestar el fenómeno de ahuellamiento. Estos autores concluyen que entre mayor sea el espesor de la película de asfalto adherida al agregado pétreo, mayor será la resistencia al daño por humedad. Jahromi (2009) reporta que asfaltos más viscosos son menos propensos al daño por humedad, adicionalmente afirma, al igual que Lee et al. (2011), que adiciones de cal mejoran la resistencia a este mecanismo de daño.

Los agregados, también llamados áridos, son aquellos materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales, que aglomerados por el cemento asfáltico conforman un todo compacto conocido como mezcla asfáltica.

Se denomina agregado grueso a la porción del agregado retenida en el tamiz de 4.75 mm (No. 4). Dicho agregado deberá proceder de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, 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 o afecten adversamente la durabilidad de la mezcla compactada (Instituto de desarrollo urbano IDU, 2011 b).

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En el marco de este estudio, los ensayos de caracterización a los agregados gruesos se realizó la caracterización de agregados gruesos procedentes de dos fuentes (aluvial y peña) representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, a los cuales se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

• Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5mm (1W') por medio de la máquina de Los Ángeles.• Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio - solidez (5 ciclos) .• Peso específico y absorción de los agregados gruesos.• Evaluación de la resistencia mecánica por el método de 10% de finos.• Porcentaje de caras fracturadas en los agregados.• Determinación de la resistencia al desgaste utilizando el equipo Micro-Deval.• Método para determinar partículas planas, alargadas, o planas y alargadas.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados gruesos se encuentran en el ANEXO B del estudio.

Se denomina agregado fino a la porción comprendida entre los tamices de 4,75 mm (No. 4) y 75 un (No. 200). El agregado fino deberá proceder en su totalidad de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, o parcialmente de fuentes naturales de arena. La proporción de arena natural no podrá exceder los límites establecidos en la Tabla 510.2. de la sección 510-11 de la especificación técnica "Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensa, gruesas, y de alto módulo" del Instituto de Desarrollo Urbano-IDU. 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 en la tabla mencionada anteriormente, cualquiera sea la capa de mezcla asfáltica en caliente en la cual se utilice (Instituto de desarrollo urbano IOU, 2011b)

En el marco de este estudio, se realizó la caracterización de agregados finos procedentes de dos canteras representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, a las cuales se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

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Dentro de sus características más importantes se encuentran:

• Limite líquido de los suelos.• Límite plástico e índice de plasticidad.• Equivalente de arena.• Determinación del contenido aproximado de materia orgánica.• Peso especifico y absorción de los agregados finos.• Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio - solidez (5 ciclos).• Valor de azul de metileno en agregados finos y en Ilenante mineral. • Determinación del contenido de vacíos en agregados finos no compactados (influencia por forma de las partículas, textura de la superficie y gradación).

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados finos se encuentran en el ANEXO C del estudio.

El cemento asfáltico es un producto bituminoso semi-sólido a temperatura ambiente, preparado a partir de hidrocarburos naturales mediante un proceso de destilación, el cual contiene una proporción muy baja de productos volátiles, posee propiedades aglomerantes y es esencialmente soluble en tricloroetileno (Instituto de desarrollo urbano IDU,2011a).

La designación del cemento asfáltico está asociada con su grado de penetración en décimas de mm. Con base en lo anterior y de acuerdo con la disponibilidad de los asfaltos producidos en Colombia, existen tres categorías de cemento asfáltico: 40-50, 60-70 u 80-100 (Instituto de desarrollo urbano IDU, 2011 a).

El asfalto 60-70 es una mezcla de asfaltos refinados de alta calidad con aditivos para mejorar sus características de penetración , adhesividad y viscosidad. Gracias a su poder aglutinante sobre materiales pétreos es aplicado en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente, para la construcción y mantenimiento de carreteras (Shell Colombia S.A., 2013).

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Evento de divugación en las instalaciones de la Universidad Javeriana el 27 de junio de 2014

XIX Simposio Colombiano sobre Ingeniería de Pavimentos

• Menor susceptibilidad térmica.• Resistente a la deformación permanente.• Mayor adhesividad sobre agregados pétreos.• En su manufactura se han incorporado aditivos para mejorar su viscosidad.• Almacenamiento estable.

El asfalto 60-70 es normalmente usado en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente, en la fabricación de emulsiones asfálticas y grasas asfálticas y sirve como materia prima en la elaboración de impermeabilizantes y asfaltos modificados

Se realizó la caracterización de un ligante asfáltico procedente de la refinería de Barrancabermeja, el cual es representativo al asfalto usado en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, a las cuales se les realizó los siguientes ensayos de caracterización :

• Penetración de los materiales asfálticos.• Ductilidad de los materiales asfálticos.• Gravedad especifica de materiales asfálticos sólidos y semisólidos.• Punto de ablandamiento de materiales bituminosos.• Viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional.• Adherencia en bandeja.• Efecto del calor y del aire sobre materiales asfálticos semisólidos.• Propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte dinámico.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización del ligante asfáltico de Barrancabermeja 60-70 se encuentran en el ANEXO D del estudio

Igualmente, los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los ligantes modificados para la creación de mezclas tibias con los productos I y II se encuentran en el ANEXO E Y el ANEXO F, respectivamente.

www.idu.gov.co


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Informe final: Caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato IDU 038 de 2012

Ficha técnica del estudio

Boletín técnico No. 1: Caracterización de mezclas asfálticas - Enero 2015


Visor: Compendio de información cualitativa de los estudios: Caracterización de Mezclas Asfálticas y Caracterización de Mezclas Asfálticas Tibias

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NOMBRE DEL ESTUDIO CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TIBIAS

CONTRATO IDU-039-2012

ENTIDAD CONTRATANTE Instituto de Desarrollo Urbano - IDU

CONSULTOR Pontificia Universidad Javeriana - Bogotá

FECHA DEL INFORME FINAL Julio de 2014

OBJETIVO GENERAL


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1

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Evaluar las propiedades mecánicas y dinámicas de mezclas asfálticas tibias elaboradas con dos productos para reducir la temperatura de producción y compactación, y analizar la respuesta ante solicitaciones de cómo influyen dichas propiedades sobre el dimensionamiento, la capacidad estructural y la durabilidad de pavimentos flexibles,




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Materiales para la elaboración de mezclas asfálticas tibias

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3.







Elaboración, caracterización y evaluación dinámica de mezclas asfálticas tibias

A. Diseños de mezclas




B. Caracterización de mezclas asfálticas





MEDIOS DE DIFUSIÓN

EVENTOS TÉCNICOS

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PUBLICACIONES ASOCIADAS

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www.idu.gov.co


Descripción

CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TIBIAS

IDU-039-2012

Instituto de Desarrollo Urbano - IDU

Pontificia Universidad Javeriana - Bogotá

Julio de 2014

Realizar ensayos de evaluación del desempeño mecánico de las mezclas asfálticas (envejecimiento, daño por humedad)

Definir los productos para el diseño de las mezclas asfálticas tibias a estudiar, procurando evaluar los diferentes tipos de tecnologías existentes

Generar documentos técnicos, y divulgar los resultados al interior del IDU y en eventos técnicos

Incrementar el estado del conocimiento en el gremio de la ingeniería mediante la transferencia de conocimiento.

Introducción

Metodología y diseño del experimento

Evaluar las propiedades mecánicas y dinámicas de mezclas asfálticas tibias elaboradas con dos productos para reducir la temperatura de producción y compactación, y analizar la respuesta ante solicitaciones de cómo influyen dichas propiedades sobre el dimensionamiento, la capacidad estructural y la durabilidad de pavimentos flexibles,

Realizar ensayos de caracterización sobre los materiales que conformarán las mezclas asfálticas tibias (agregados pétreos y materiales bituminosos) del estudio. Proponer o adoptar modificaciones sobre las condiciones de los ensayos de caracterización considerando la naturaleza de las mezclas asfálticas tibias.

Realizar ensayos mecánicos y dinámicos (módulo y leyes de fatiga) sobre las mezclas tibias y sobre las mezclas asfálticas en caliente de control o

Definir luego de ejecutar los ensayos dinámicos, la respuesta de las mezclas asfálticas tibias teniendo en cuenta la influencia de las solicitaciones

Analizar y evaluar el comportamiento del módulo dinámico, leyes de fatiga, y resistencia a la deformación plástica, de las mezclas asfálticas tibias estudiadas, y presentar las opciones de mejora, adopción y adaptación a la normativa correspondiente, si hubiese lugar a esta.

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Análisis de resultados

Simulaciones computacionales

Valoración económica

Elaboración de normativa

Conclusiones y recomendaciones

Bibliografía

Anexos

Materiales para la elaboración de mezclas asfálticas tibias

El cemento asfáltico. Es un material viscoso que puede ser obtenido naturalmente o producido industrialmente por destilación del petróleo crudo, es aglutinante y flexible, y posee una viscosidad apropiada para los trabajos de pavimentación. El cemento asfáltico se designa con las letras AC (por las siglas en inglés de Asphalt Cement) o CA, seguidos de un número que lo clasifica dependiendo de su consistencia; este número se obtiene por medio del ensayo de penetración (norma de ensayo INV E-706) y es medido en 1/10 mm. Las diferentes designaciones para el cemento asfáltico son: CA-40-50, CA-60-70, CA-80-100, CA-120-150 y CA-200-300.

En Colombia el cemento asfáltico es producido por ECOPETROL en las refinerías de Barrancabermeja, Cartagena y Apiay. Los cementos asfálticos producidos por estas refinerías son del tipo CA-60-70 y CA-80-100.

Los materiales pétreos para la elaboración de mezclas asfálticas son por lo general de origen natural, los cuales son directamente extraídos de depósitos, o pueden ser materiales pétreos tratados, los cuales son agregados naturales que han sido clasificados en fracciones según su tamaño, lavados, y pueden ser cribados y/o triturados parcial o totalmente para mejorar sus características de comportamiento en la mezcla asfáltica (Oliveros y Caicedo, 2010).

La textura de los agregados es importante para la mezcla; por ejemplo, si es rugoso y con buena cubicidad, tienen más resistencia que los agregados lisos (Speier, 1994). Debido a que las partículas angulares tienden a trabarse entre sí, esto les da consistencia, a diferencia de las redondeadas, las cuales tienden a deslizarse unas sobre otras. La textura afecta la mezcla cuando la masa de agregados es cargada, generando un plano por el cual las partículas tienden a ser desplazadas (Garnica el al., 2004); es en este plano donde los esfuerzos exceden la resistencia al corte de la masa del agregado, y es en ese momento cuando la resistencia del agregado es importante para el desempeño de una carpeta asfáltica, ya que provee en gran medida la resistencia a la deformación permanente de la mezcla (Garnica, el sl., 2004).

Aditivo para mezclas asfálticas tibias. Como se mencionará en el numeral 2.3 del informe final, y con el fin de evitar promover comercialmente algún producto o proveedor particular relacionado con los resultados que se deriven de esta investigación al utilizar los dos productos para la elaboración de mezclas asfálticas tibias, se acordó conveniente denotarlos como Producto I y Producto II.

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El Producto I es un aditivo de tipo químico, desarrollado a principios del año 2000, del cual el 50% de su materia prima es renovable, es un agente de moléculas tensoactivas que actúan en la superficie de contacto entre dos fases (en este caso interactúa entre la interface ligante - agregado) cambiando la forma en que los minerales interactúan entre ellos; por esta razón, solo se necesita una pequeña cantidad de aditivo (entre un 0,3% y 0,5%) por peso del Iigante para recubrir la superficie del agregado (González, el et.,

Además de sus cualidades en la elaboración de mezclas asfálticas tibias, el Producto I es fácil de mezclar con el Iigante por ser líquido, lográndose una buena hornoqenización. La utilización de este aditivo no requieren modificaciones en el proceso de producción, es práctico de usar pues solo se tiene que adicionar en el tanque de almacenamiento del bitumen o directamente en la línea de proceso antes de mezclar el ligante con los agregados; además es compatible con todas las clases de asfaltos, y como se mencionó anteriormente, solo se necesita de 2 a 6 kg de aditivo para 1 tonelada de ligante, obteniendo reducciones hasta de 40' C en la temperatura de mezclado (información obtenida del fabricante). El Producto I es un buen ejemplo de rendimiento de productos químicos que ha logrado sorprender a muchos en el mundo por su increíble relación entre la pequeña cantidad de producto frente a la considerable reducción de la temperatura que produce. Este producto ha alcanzado una alta demanda en el sector de la construcción vial debido a que el proceso con este aditivo ha demostrado reducir los humos y emisiones que generalmente se producen en la fabricación de una mezcla asfáltica caliente, logrando una significativa mejora en el confort, la seguridad y la salud en el trabajo .

El Producto II, que igualmente permite la elaboración de mezclas asfálticas a temperaturas más bajas que una HMA, tiene como característica importante la compactación de dichas mezclas que contienen un alto contenido de asfalto recuperado. El Producto II es un aditivo sólido en forma de pastillas y diseñado de tal manera que no tiene un efecto negativo en el aglutinante en cuanto a sus propiedades de alta temperatura o baja temperatura (información obtenida del fabricante); tiene ingredientes termoestables que han sido comprobados en el laboratorio y en ensayos de campo. Este aditivo está diseñado para funcionar con un amplio espectro de asfaltos, agregados y tipos de mezclas asfálticas, así que no es necesario el uso de otro aditivo que mejore sus propiedades; esto ha sido claramente demostrado en los proyectos de campo con la participación de diferentes combinaciones y PG (grados de desempeño) de asfaltos en muchos países alrededor el mundo. Es un aditivo que no requiere de agua como tecnología para mezclas asfálticas tibias y por eso, a diferencia de las tecnologías de espuma, esta mezcla no pierde su propiedad de mezcla cálida cuando se almacena durante largos periodos de


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Los agregados, también llamados áridos, son aquellos materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales, que aglomerados por el cemento asfáltico conforman un todo compacto conocido como mezcla asfáltica.

agregado grueso a la porción del agregado retenida en el tamiz de 4.75 mm (No. 4). Dicho agregado deberá proceder de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, 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 o afecten adversamente la durabilidad de la mezcla compactada (Instituto de desarrollo urbano IDU, 2011 b).

En el marco de este estudio, los ensayos de caracterización a los agregados gruesos se realizó la caracterización de agregados gruesos procedentes de dos fuentes (aluvial y peña) representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, a los cuales se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

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Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5mm (1W') por medio de la máquina de Los Ángeles.Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio - solidez (5 ciclos) .Peso específico y absorción de los agregados gruesos.Evaluación de la resistencia mecánica por el método de 10% de finos.Porcentaje de caras fracturadas en los agregados.Determinación de la resistencia al desgaste utilizando el equipo Micro-Deval.Método para determinar partículas planas, alargadas, o planas y alargadas.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados gruesos se encuentran en el ANEXO B del estudio.

agregado fino a la porción comprendida entre los tamices de 4,75 mm (No. 4) y 75 um (No. 200). El agregado fino deberá proceder en su totalidad de la trituración de piedra de cantera o de grava natural, o parcialmente de fuentes naturales de arena. La proporción de arena natural no podrá exceder los límites establecidos en la Tabla 510.2. de la sección 510-11 de la especificación técnica "Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensa, gruesas, y de alto módulo" del Instituto de Desarrollo Urbano-IDU. 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 en la tabla mencionada anteriormente, cualquiera sea la capa de mezcla asfáltica en caliente en la cual se utilice (Instituto de desarrollo urbano IOU, 2011b)

En el marco de este estudio, se realizó la caracterización de agregados finos procedentes de dos canteras representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, a las cuales se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

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Dentro de sus características más importantes se encuentran:

Limite líquido de los suelos.Límite plástico e índice de plasticidad.Equivalente de arena.Determinación del contenido aproximado de materia orgánica.Peso especifico y absorción de los agregados finos.Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio - solidez (5 ciclos).Valor de azul de metileno en agregados finos y en Ilenante mineral. Determinación del contenido de vacíos en agregados finos no compactados (influencia por forma de las partículas, textura de la superficie y gradación).

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados finos se encuentran en el ANEXO C del estudio.

El cemento asfáltico es un producto bituminoso semi-sólido a temperatura ambiente, preparado a partir de hidrocarburos naturales mediante un proceso de destilación, el cual contiene una proporción muy baja de productos volátiles, posee propiedades aglomerantes y es esencialmente soluble en tricloroetileno (Instituto de desarrollo urbano IDU,2011a).

La designación del cemento asfáltico está asociada con su grado de penetración en décimas de mm. Con base en lo anterior y de acuerdo con la disponibilidad de los asfaltos producidos en Colombia, existen tres categorías de cemento asfáltico: 40-50, 60-70 u 80-100 (Instituto de desarrollo urbano IDU, 2011 a).

El asfalto 60-70 es una mezcla de asfaltos refinados de alta calidad con aditivos para mejorar sus características de penetración , adhesividad y viscosidad. Gracias a su poder aglutinante sobre materiales pétreos es aplicado en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente, para la construcción y mantenimiento de carreteras (Shell Colombia S.A., 2013).

Menor susceptibilidad térmica.Resistente a la deformación permanente.Mayor adhesividad sobre agregados pétreos.En su manufactura se han incorporado aditivos para mejorar su viscosidad.Almacenamiento estable.

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A. Diseños de mezclas

El asfalto 60-70 es normalmente usado en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente, en la fabricación de emulsiones asfálticas y grasas asfálticas y sirve como materia prima en la elaboración de impermeabilizantes y asfaltos modificados

Se realizó la caracterización de un ligante asfáltico procedente de la refinería de Barrancabermeja, el cual es representativo al asfalto usado en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, a las cuales se les realizó los siguientes ensayos de caracterización :

Penetración de los materiales asfálticos.Ductilidad de los materiales asfálticos.Gravedad especifica de materiales asfálticos sólidos y semisólidos.Punto de ablandamiento de materiales bituminosos.Viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional.Adherencia en bandeja.Efecto del calor y del aire sobre materiales asfálticos semisólidos.Propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte dinámico.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización del ligante asfáltico de Barrancabermeja 60-70 se encuentran en el ANEXO D del

Igualmente, los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los ligantes modificados para la creación de mezclas tibias con los productos I y II se encuentran en el ANEXO E Y el ANEXO F, respectivamente.

Una mezcla asfáltica en caliente es la combinación de agregados pétreos de granulometría bien gradada, uniformemente mezclados en caliente con cemento asfáltico. En Colombia, las mezclas de concreto asfáltico se clasifican en cuatro categorías de acuerdo con las especificaciones técnicas "Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensa, gruesas, y de alto módulo" del Instituto de Desarrollo Urbano - IDU (2011b):

Mezcla densa en caliente (MD).Mezcla semi-densa en caliente (MS).Mezcla gruesa en caliente (MG).Mezcla de alto módulo (MAM).

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B. Caracterización de mezclas asfálticas

Para el caso específico de este proyecto se realizó el diseño de la mezcla MD12 con cemento asfáltico Barrancabermeja 60-70 mediante la metodología Marshall. Adicionalmente se efectuó un análisis con el fin de definir las temperaturas de mezcla y compactación de las mezclas tibias con asfalto Barrancabermeja 60-70 modificado con el producto I y con asfalto Barrancabermeja 60-70 modificado con el producto II tomando como base el contenido óptimo de asfalto establecido en el diseño de la mezcla de referencia. Estos resultados son presentados en los numerales 4.1.1 a 4.1 .3 del estudio

Con el fin de conocer la temperatura de mezclado y compactación de las mezclas MD12 con los asfaltos modificados con el producto I y II para la creación de mezclas asfálticas tibias , y teniendo en cuenta que no existe un procedimiento estandarizado para determinar dichas temperaturas, se realizaron pruebas de estabilidad , flujo y vacíos de aire a las mezclas mencionadas a una temperatura de mezclado de 1500 C y a temperaturas de compactación (diferentes especímenes) de entre 1500 y 900 C (variando cada 100 C), con el fin de conocer el comportamiento de dichas mezclas. Los análisis de estos resultados son presentados en los numerales 4.1.2 a 4.1.3 del estudio.

la caracterización y evaluación dinámica de la mezcla asfáltica en caliente MD12 con asfalto Barrancabermeja 60-70 (mezcla de referencia) , y las mezclas asfálticas tibias con asfalto Barrancabermeja 60-70 modificado con los productos I y II , se realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas (INV E-749-07).Resistencia a la fatiga de las mezclas asfálticas a esfuerzo controlado (EN 12697-24).Evaluación de la susceptibilidad al agua de las mezclas asfálticas compactadas utilizando la prueba de tracción indirecta (1 NV E-725-07 ).Resistencia a la deformación plástica de las mezclas asfálticas mediante la pista de ensayo de laboratorio (INV E-756-07) .

Estos ensayos fueron realizados a las mezclas asfálticas sometidas a dos estados de envejecimiento:

Antes de compactar las mezclas asfálticas mencionadas, estas fueron sometidas a un proceso de envejecimiento a corto plazo, de acuerdo con la metodología STOA (por sus siglas en inglés de Short Term Oven Aging).

Después de pasar por el envejecimiento a corto plazo (STOA). las mezclas fueron sometidas a un proceso de envejecimiento a largo plazo, de acuerdo con la metodología LTOA (por sus siglas en inglés de Long Term Oven Aging).

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Evento de divugación en las instalaciones de la Universidad Javeriana el 27 de junio de 2014

XIX Simposio Colombiano sobre Ingenería de Pavimentos

Informe final: Caracterización dinámica de mezclas asfálticas tibias - Contrato IDU 039 de 2012

Ficha técnica del estudio

Boletín técnico: Sostenibilidad - Mezclas Asfálticas Tibias (MAT)

Visor: Compendio de información cualitativa de los estudios: Caracterización de Mezclas Asfálticas y Caracterización de Mezclas Asfálticas Tibias


Adicional a los ensayos mencionados anteriormente, los ensayos que se mencionan a continuación se realizaron únicamente a las mezclas asfálticas que fueron sometidas a un proceso de envejecimiento a largo plazo de acuerdo con la metodología LTOA:

Extracción cuantitativa del asfalto en mezclas en caliente para pavimentos (INV E732-07).Recuperación del asfalto de una solución utilizando el rotavapor (INV E-759-07).Medición de propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte dinámico (INV E-750-07).

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Tecnologías para la producción de Mezclas Asfálticas Tibias

Tecnología / Proceso Tipo Aditivo

Generan espuma A base de agua Generan espuma A base de agua Generan espuma A base de agua Generan espuma A base de agua Generan espumaGeneran espuma A base de agua Generan espuma A base de agua Generan espumaGeneran espuma Generador de aguaGeneran espuma Generador de aguaGeneran espuma QuímicoEmulsifica el asfalto QuímicoEmulsifica el asfalto QuímicoMejorador de Fluidez QuímicoMejorador de Fluidez OrgánicoMejorador de Fluidez OrgánicoMejorador de Fluidez Orgánico

Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas tibias - Contrato No. 039 de 2012


Actualmente se encuentran disponibles en el mercado diferentes tecnologías para reducir la temperatura de mezclado y compactación en mezclas asfálticas. las cuales van desde sistemas simples que inyectan agua hasta sistemas complicados que involucran cambios costosos en las plantas asfálticas. Estas tecnologías están en función de los procesos y/o de los productos utilizados, y tienen la cualidad de reducir hasta en un veinte por ciento (20%) las temperaturas a las cuales una mezcla asfáltica en caliente es elaborada y compactada. sin alterar sus características mecánicas (Perkins, 2009). Estas tecnologías se clasifican en: Procesos que usan agua, Procesos que usan agua y aditivos y Procesos que usan alguna forma de aditivo químico u orgánico.

Todas estas tecnologías buscan disminuir la viscosidad de la mezcla asfáltica modificando la fluidez del ligante o generando un efecto de espumado en la mezcla. Algunas de las tecnologías encontradas en la literatura para la producción de mezclas asfálticas tibias se presentan en el siguiente cuadro:


Producto

AquablackWMA Maxam Equipment IncDouble Barre! Green

Low Energy Asphalt LEA Ultrafoam GX™

WAM FoamWarm Mix Asphalt system

Green MachineLEAB

AdveraAspha-Mln

Low Emisston AsphaltEvotherm

CECABASE RTRediset™Sasobtt

Asphantan-BLicomont SS-l00 Clariant Internationalltd


Actualmente se encuentran disponibles en el mercado diferentes tecnologías para reducir la temperatura de mezclado y compactación en mezclas asfálticas. las cuales van desde sistemas simples que inyectan agua hasta sistemas complicados que involucran cambios costosos en las plantas asfálticas. Estas tecnologías están en función de los procesos y/o de los productos utilizados, y tienen la cualidad de reducir hasta en un veinte por ciento (20%) las temperaturas a las cuales una mezcla asfáltica en caliente es elaborada y compactada. sin alterar sus características mecánicas (Perkins, 2009). Estas tecnologías se

Procesos que usan agua, Procesos que usan agua y aditivos y Procesos que usan alguna forma de aditivo químico u orgánico.

Todas estas tecnologías buscan disminuir la viscosidad de la mezcla asfáltica modificando la fluidez del ligante o generando un efecto de espumado en la mezcla. Algunas de las tecnologías encontradas en la literatura para la producción de mezclas asfálticas tibias se presentan en el siguiente cuadro:


Fabricante

Maxam Equipment IncAste, Industries

Fairco. EIFFAGE Travaux Pubhcs, LEA-COGencor Industries

Shell BttumenTerex RoadbuildingGencor Industries

BAM PQ Corporation

Eurovia Services. GmbHMcConnaughay Technclogies

MeasWestvaco Asphalt tnnovatlonsArkema Group

WMX Akzo NobelSasol Wax Ame-teas, Inc

Remonta GmbHClariant International Ltd


Actualmente se encuentran disponibles en el mercado diferentes tecnologías para reducir la temperatura de mezclado y compactación en mezclas asfálticas. las cuales van desde sistemas simples que inyectan agua hasta sistemas complicados que involucran cambios costosos en las plantas asfálticas. Estas tecnologías están en función de los procesos y/o de los productos utilizados, y tienen la cualidad de reducir hasta en un veinte por ciento (20%) las temperaturas a las cuales una mezcla asfáltica en caliente es elaborada y compactada. sin alterar sus características mecánicas (Perkins, 2009). Estas tecnologías se

Procesos que usan agua, Procesos que usan agua y aditivos y Procesos que usan alguna forma de aditivo químico u orgánico.

Todas estas tecnologías buscan disminuir la viscosidad de la mezcla asfáltica modificando la fluidez del ligante o generando un efecto de espumado en la mezcla. Algunas de las tecnologías encontradas en la

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La siguiente tabla resume las principales diferencias observadas entre los ensayos de fatiga bajo esfuerzo controlado y deformación controlada.

Comparación de los ensayos de fatiga bajo esfuerzo controlado y deformación controlada (Rondón y Reyes, 2011, 2012).

Evolución durante el ensayo

Criterio usual de falla

Vida a la fatiga

Dispersión de los resultados

Aumento de la temperatura

Aumento del módulo de rigidez

Efecto del tiempo de receso

Duración de la propagación de las macro-fisuras

Crecimiento del daño

Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 039 de 2012 y 038 de 2012

Material

Concreto Bituminoso

Gravas - BituminosasFuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 039 de 2012 y 038 de 2012

Factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento en mezclas asfálticas

Valores del Módulo y dependiendo de la Estructura, a 106 ciclos

En la siguiente tabla se resumen los principales factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento de mezclas asfálticas. Adicionalmente se presenta la influencia que tiene el cambio de dichos factores sobre el aumento o la disminución de las deformaciones permanentes en estos materiales.

Agregados pétreos

Ligante asfáltico

Mezcla

Condiciones de campo





Esfuerzo controlado

Aumento de la deformación

Rotura de la muestra

Más corta

Más baja

Disminución de la vida

Aumento de la vida

Mayor efecto benéfico

Corta

Más rápido de lo que ocurre in situ


6000

8000Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 039 de 2012 y 038 de 2012

Factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento en mezclas asfálticas

Valores del Módulo y dependiendo de la Estructura, a 106 ciclos

E (MPa)

En la siguiente tabla se resumen los principales factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento de mezclas asfálticas. Adicionalmente se presenta la influencia que tiene el cambio de dichos factores sobre el aumento o la disminución de las deformaciones permanentes en estos materiales.

Factor

Textura superficialForma

TamañoRigidez

Contenido de liganteContenido de vacíos

Grado de compactaciónTemperatura

Esfuerzo/deformaciónRepeticiones de carga

AguaFuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 039 de 2012 y 038 de 2012




Deformación controlada

Disminución del esfuerzo

Perdida de la mitad de la rigidez inicial

Más larga

Más alta

Aumento de la vida

Disminución de la vida

Menor efecto benéfico

Larga

Más representativo de lo que ocurre in situ

160x10-6

120x10-6

En la siguiente tabla se resumen los principales factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento de mezclas asfálticas. Adicionalmente se presenta la influencia que tiene el cambio de dichos factores sobre el aumento o la

Cambio en el factor

Liso a rugosoRedonda a angular

Incremento en tamaño máximoIncrementoIncrementoIncrementoIncrementoIncrementoIncrementoIncremento

Seco a húmedo



En la siguiente tabla se resumen los principales factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento de mezclas asfálticas. Adicionalmente se presenta la influencia que tiene el cambio de dichos factores sobre el aumento o la

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Efecto sobre la resistencia al ahuellamiento

IncrementaIncrementaIncrementaIncrementaDisminuyeDisminuyeIncrementaDisminuyeDisminuyeDisminuyeDisminuye


Diseño Final del Experimento

Tipo Granular

- Fuente peña Melgar para grava de ¾”.

- Fuente peña Soacha para arena amarilla de peña.


Mezclas asfalticas tibias. Para el planteamiento del diseño del experimento, se definió la utilización de:

• Un (1) tipo de agregado pétreo que cumpla con los requisitos exigidos por las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción del IDU (IDU ET2011).• Una (1) granulometria perteneciente a la franja central de la curva granulométrica especificada por el lDU para la Mezcla Densa en Caliente tipo MD-12.• Un (1) cemento asfáltico con penetración 60-70 de Barrancabermeja.• Dos (2) productos disponibles en el mercado para la elaboración de las mezclas asfálticas tibias + Una (1) mezcla asfáltica de referencia.• Dos (2) Estados de envejecimiento.

Es importante resaltar que, a la fecha, no se ha encontrado información precisa sobre los tiempos de reacción, las temperaturas de modificación, y las frecuencias de mezclado requeridas para la modificación del ligante.

Todas las mezclas se llevarán a un proceso de envejecimiento de corto plazo (STOA) y adicionalmente tres (3) de estas se someterán a un proceso de envejecimiento a largo plazo (LTOA).

Con base en los materiales y productos adquiridos, el diseño final del experimento concluye en la caracterización dinámica de las mezclas mostradas en la siguiente tabla:

- Fuente aluvial río Coello para grava de 1”, ½”, arena triturada y arena natural.

Teniendo en cuenta los parámetros descritos en la especificación técnica "Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensas, gruesas y de alto módulo" sección 510-11 versión 2,0 del IDU, se escogió el valor medio de la franja granulométrica especificada para la mezcla MO-12 :

Granulometría Mezcla Asfáltica tipo MD12 (IDU, 2011)Tamiz

Normal19,0 mm12,5 mm9,5 mm

4,75 mm2,00 mm425 mm180 mm75 mm


Diseño Final del Experimento

Tipo Granular

- Fuente peña Melgar para grava de ¾”.

- Fuente peña Soacha para arena amarilla de peña.

Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012

Mezclas asfalticas. Para el planteamiento del diseño del experimento, se definió la utilización de:

• Un (1) tipo de agregado pétreo que cumpla con los requisitos exigidos por las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción del IDU (IDU ET-2011).• Una (1) granulometría perteneciente a la franja central de la curva granulométrica especificada por el IDU para los cuatro (4) tipos de mezcla asfáltica (MD-12, MS-25, MG-20 y MAM-20).• Tres (3) cementos asfálticos (CA 60-70 de Apiay, CA 60-70 de Barrancabermeja y CA modificado tipo V de baja penetración).


- Fuente aluvial río Coello para grava de 1”, ½”, arena triturada y arena natural.

Teniendo en cuenta los parámetros descritos en la especificación técnica “Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensas, gruesas y de alto módulo” sección 510-11 versión 2.0 del IDU, se escogió el valor medio de la franja granulométrica especificada para cada una de las mezclas en estudio. En las siguientes tablas, se presentan las granulométricas según tipo:

Granulometría Mezcla Asfáltica tipo MD12 (IDU, 2011)Tamiz

Normal19,0 mm12,5 mm9,5 mm

4,75 mm2,00 mm425 mm180 mm75 mm


Granulometría Mezcla Asfáltica tipo MS25 (IDU, 2011))Tamiz

Normal37,5 mm

25.419,0 mm12,5 mm9,5 mm

4,75 mm2,00 mm425 mm180 mm75 mm


Granulometría Mezcla Asfáltica tipo MG20 (IDU, 2011))Tamiz

Normal25.4

19,0 mm12,5 mm9,5 mm

4,75 mm2,00 mm425 mm180 mm75 mm


Granulometría Mezcla Asfáltica tipo MAM20 (IDU, 2011))

TamizNormal

25.419,0 mm12,5 mm9,5 mm

4,75 mm2,00 mm425 mm180 mm75 mm



Ligante Granulometría Producto utilizado

Barrancabermeja 60/70 MD12

Sin producto

Producto I

Producto II


. Para el planteamiento del diseño del experimento, se definió la utilización de:

Un (1) tipo de agregado pétreo que cumpla con los requisitos exigidos por las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción del IDU (IDU ET2011).Una (1) granulometria perteneciente a la franja central de la curva granulométrica especificada por el lDU para la Mezcla Densa en Caliente tipo MD-12.Un (1) cemento asfáltico con penetración 60-70 de Barrancabermeja.Dos (2) productos disponibles en el mercado para la elaboración de las mezclas asfálticas tibias + Una (1) mezcla asfáltica de referencia.

Es importante resaltar que, a la fecha, no se ha encontrado información precisa sobre los tiempos de reacción, las temperaturas de modificación, y las frecuencias de mezclado requeridas para la modificación



Teniendo en cuenta los parámetros descritos en la especificación técnica "Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensas, gruesas y de alto módulo" sección 510-11 versión 2,0 del IDU, se escogió el valor medio de la franja granulométrica especificada para la mezcla MO-12 :

Tamiz% que pasa

Alterno3/4” 1001/2” 80 - 953/8” 71 - 87

No. 4 49 - 65No. 10 30 - 44No. 40 14 - 22No. 80 8-16

No. 200 4-9Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 039 de 2012 y 038 de 2012

Ligante Granulometría Mezcla No.

Barrancabermeja 60/70MD12 1

MS25 2MG20 3

Apiay 60/70MD12 4MS25 5MG20 6

MAM20 7


. Para el planteamiento del diseño del experimento, se definió la utilización de:

Un (1) tipo de agregado pétreo que cumpla con los requisitos exigidos por las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción del IDU (IDU ET-2011).Una (1) granulometría perteneciente a la franja central de la curva granulométrica especificada por el IDU para los cuatro (4) tipos de mezcla asfáltica (MD-12, MS-25, MG-20 y MAM-20).Tres (3) cementos asfálticos (CA 60-70 de Apiay, CA 60-70 de Barrancabermeja y CA modificado tipo V de baja penetración).


Modificado de baja penetración (Tipo V)


Tamiz% que pasa

Alterno3/4” 1001/2” 80 - 953/8” 71 - 87

No. 4 49 - 65No. 10 30 - 44No. 40 14 - 22No. 80 8-16

No. 200 4-9Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 039 de 2012 y 038 de 2012

Tamiz% que pasa

Alterno1 ½” 100

1” 80 – 953/4” 73 – 891/2” 60 – 763/8” 53 – 69

No. 4 33 – 49No. 10 23 – 39No. 40 10 – 20No. 80 6 – 13

No. 200 3 – 8Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012

Tamiz% que pasa

Alterno1” 100

3/4” 75 – 951/2” 55 – 753/8” 46 – 66

No. 4 28 – 46No. 10 17 – 32No. 40 7 – 17No. 80 4 – 11


Granulometría Mezcla Asfáltica tipo MAM20 (IDU, 2011))

Tamiz% que pasa

Alterno1” 100

3/4” 80 – 951/2” 66 – 823/8” 55 – 71

No. 4 35 – 51No. 10 23 – 39No. 40 10 – 20No. 80 8 – 14



Estado de envejecimiento Mezcla No.

STOA 1

STOA + LTOA 2STOA 3

STOA + LTOA 4

STOA 5

STOA + LTOA 6

Un (1) tipo de agregado pétreo que cumpla con los requisitos exigidos por las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción del IDU (IDU ET2011).Una (1) granulometria perteneciente a la franja central de la curva granulométrica especificada por el lDU para la Mezcla Densa en Caliente tipo MD-12.

Dos (2) productos disponibles en el mercado para la elaboración de las mezclas asfálticas tibias + Una (1) mezcla asfáltica de referencia.

Es importante resaltar que, a la fecha, no se ha encontrado información precisa sobre los tiempos de reacción, las temperaturas de modificación, y las frecuencias de mezclado requeridas para la modificación



Teniendo en cuenta los parámetros descritos en la especificación técnica "Mezclas asfálticas en caliente densas, semidensas, gruesas y de alto módulo" sección 510-11 versión 2,0 del IDU, se escogió el

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Un (1) tipo de agregado pétreo que cumpla con los requisitos exigidos por las Especificaciones Técnicas Generales de Materiales y Construcción del IDU (IDU ET-2011).Una (1) granulometría perteneciente a la franja central de la curva granulométrica especificada por el IDU para los cuatro (4) tipos de mezcla asfáltica (MD-12, MS-25, MG-20 y MAM-20).



Materiales y productos de la Mezclas Asfálticas

Materiales y Productos

Material Granular

Ligante Asfáltico (Barrancabermeja 60-70)

Ligante asfáltico (Apiay 60/70)

Ligante modificado Tipo V



En esta tabla se muestran los materiales y productos necesarios para el desarrollo del proyecto del Contrato No. 038 de 2012

Para el caso de los materiales granulares y los ligantes asfálticos se obtuvieron los siguientes materiales:

• Grava 1” fuente aluvial río Coello• Grava ¾” fuente peña• Grava ½” fuente aluvial río Coello• Arena triturada fuente aluvial río Coello• Arena natural fuente aluvial río Coello• Arena de peña fuente peña• Ligante asfáltico Barrancabermeja 60/70• Ligante asfáltico Apiay 60/70

Materiales y productos de las Mezclas Asfálticas Tibias

Materiales y Productos

Material Granular

Ligante Asfáltico (Barrancabermeja 60-70)

Producto I para mezcla tibia

Producto II para mezcla tibia



En esta tabla se muestran los materiales y productos necesarios para el desarrollo del proyecto del Contrato No. 039 de 2012

Para el caso de los materiales granulares y el ligante asfáltico (Barrancabermeja 60-70), se obtuvieron los siguientes materiales:

Grava 1" fuente aluvial rio Coello Grava 3/4" fuente peña Grava 1/2" fuente aluvial río Coello Arena triturada fuente aluvial rio CoelloArena natural fuente aluvial río Coello Arena de peña fuente peña Ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70

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Procedencia de agregados gruesos

Cantera No. Código de muestra Descripción

1 P024-2 y P025-2

2 P024-3 y P025-3 Grava 3/4” fuente peña

1 P024-4 y P025-4

Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012 y 039 de 2012

Se realizó la caracterización de agregados gruesos procedentes de dos fuentes representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la siguiente tabla:

Grava de 1” fuente aluvial

Grava de 1/2” fuente aluvial

A los materiales mostrados en la Tabla anterior se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización :

* Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5mm (1W') por medio de la máquina de Los Angeles.* Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio - solídez (5 ciclos) .* Peso específico y absorción de los agregados gruesos.* Evaluación de la resistencia mecánica por el método de 10% de finos.* Porcentaje de caras fracturadas en los agregados.* Determinación de la resistencia al desgaste utilizando el equipo Micro-Deval.* Método para determinar partículas planas, alargadas, o planas y alargadas.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados gruesos se encuentran en el ANEXO de los dos estudios.

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Procedencia de agregados finos

Procedencia Cantera No. Código de muestra

Rio Coello 1 P024-5 y P025-5

Cantera en Melgar 1 P024-6 y P025-6

Rio Coello 3 P024-7 y P025-7

Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012 y 039 de 2012 Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012 y 039 de 2012

Se realizó la caracterización de agregados gruesos procedentes de dos fuentes representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá,

Se realizó la caracterización de agregados finos procedentes de dos canteras representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la siguiente tabla:

A los materiales mostrados en la Tabla anterior se les realizaron los siguientes ensayos de

* Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de 37.5mm (1W') por medio

* Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de

* Evaluación de la resistencia mecánica por el método de 10% de finos.

* Determinación de la resistencia al desgaste utilizando el equipo Micro-Deval.* Método para determinar partículas planas, alargadas, o planas y alargadas.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados gruesos se encuentran en el ANEXO de los dos estudios.

A los materiales mostrados en la Tabla anterior se les realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

• Limite líquido de los suelos.• Límite plástico e índice de plasticidad.• Equivalente de arena.• Determinación del contenido aproximado de materia orgánica.• Peso especifico y absorción de los agregados finos.• Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio - solidez (5 ciclos) .• Valor de azul de metileno en agregados finos y en Ilenante mineral. • Determinación del contenido de vacíos en agregados finos no compactados (influencia por forma de las partículas, textura de la superficie y gradación).

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados finos se encuentran en el ANEXO de los dos estudios.

Descripción Procedencia

Rio Coello

Rio Coello

Cantera en Soacha

Fuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012 y 039 de 2012

Se realizó la caracterización de agregados finos procedentes de dos canteras representativas a las usadas en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se

Arena triturada fuente aluvial

Arena natural fuente aluvial

Arena natural fuente peña

A los materiales mostrados en la Tabla anterior se les realizaron los siguientes ensayos de

Límite plástico e índice de plasticidad.

Determinación del contenido aproximado de materia orgánica.Peso especifico y absorción de los agregados finos.Sanidad de los agregados frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de

Valor de azul de metileno en agregados finos y en Ilenante mineral. Determinación del contenido de vacíos en agregados finos no compactados (influencia por

forma de las partículas, textura de la superficie y gradación).

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los agregados finos se encuentran en el ANEXO de los dos estudios.

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Contrato No. 039 de 2012….

Precedencia de ligantes asfálticos 60-70

Código de muestra Descripción

P024-1 y P025-1


El asfalto 60-70 es normalmente usado en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente, en la fabricación de emulsiones asfálticas y grasas asfálticas y sirve como materia prima en la elaboración de impermeabilizantes y asfaltos modificados.

Se realizó la caracterización de un ligante asfáltico procedente de la refinería de Barrancabermeja, el cual es representativo al asfalto usado en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la siguiente tabla:

Ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70



Código de muestra Descripción

P024-1 y P025-1

P024-10 Ligante asfáltico Apiay 60-70


Al material mostrado en la Tabla anterior se le realizo los siguientes ensayos de caracterización :


Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización del ligante asfáltico de Barrancabermeja 60-70 se encuentran en el ANEXO D del estudio.


Se realizó la caracterización de dos ligantes asfálticos procedentes de dos refinerías diferentes, los cuales son representativos al asfalto usado en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la Tabla:

Ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70


A los materiales mostrados en la Tabla anteior se le realizaron los siguientes ensayos de caracterización:

• Penetración de los materiales asfálticos.• Ductilidad de los materiales asfálticos.• Gravedad específica de materiales asfálticos sólidos y semisólidos.• Punto de ablandamiento de materiales bituminosos.• Viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional.• Adherencia en bandeja.• Efecto del calor y del aire sobre materiales asfálticos semisólidos.• Propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte dinámico.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los ligantes asfálticos de Barrancabermeja 60-70 y Apiay 60-70 se encuentran en el ANEXO C y el ANEXO D, respectivamente.


Precedencia de ligantes asfálticos 60-70 Descrición y código de ligantes asfálticos modifiados para la creación de mezclas tibias

Procedencia Código de muestra

Refinería Barrancabermeja P025-13

P025-12

Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas tibias - Contrato No. 039 de 2012 Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas tibias - Contrato No. 039 de 2012


Se realizó la caracterización de un ligante asfáltico procedente de la refinería de Barrancabermeja, el cual es representativo al asfalto usado en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la siguiente tabla:

El ligante asfáltico modificado con el producto I, es un asfalto de base Barrancabermeja 60-70 al que se le adicionó aditivo de origen químico que emulsifica el asfalto. El ligante asfáltico modificado con el producto II , es un asfalto de base Barrancabermeja 60-70 con una adición de un aditivo de origen químico que se encarga de mejorar la fluidez delligante.

Se realizó la caracterización de estos dos ligantes asfálticos los cuales son comercializados en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la siguiente tabla:


Procedencia

Refinería Barrancabermeja

Refinería Apiay


Al material mostrado en la Tabla anterior se le realizo los siguientes ensayos de

Gravedad especifica de materiales asfálticos sólidos y semisólidos.Punto de ablandamiento de materiales bituminosos.Viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional.

Efecto del calor y del aire sobre materiales asfálticos semisólidos.Propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización del ligante asfáltico de Barrancabermeja 60-70 se encuentran en el ANEXO D del estudio.

Al material mostrado en la Tabla anterior se le realizo los siguientes ensayos de caracterización:


Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los ligantes modificados para la creación de mezclas tibias con los productos I y II se encuentran en el ANEXO E Y el ANEXO F, respectivamente.


Se realizó la caracterización de dos ligantes asfálticos procedentes de dos refinerías diferentes, los cuales son representativos al asfalto usado en la producción de mezclas asfálticas en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la Tabla:


A los materiales mostrados en la Tabla anteior se le realizaron los siguientes ensayos

Gravedad específica de materiales asfálticos sólidos y semisólidos.Punto de ablandamiento de materiales bituminosos.Viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional.

Efecto del calor y del aire sobre materiales asfálticos semisólidos.Propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los ligantes asfálticos de Barrancabermeja 60-70 y Apiay 60-70 se encuentran en el

Descrición y código de ligantes asfálticos modifiados para la creación de mezclas tibias

Descripción

Ligante asfáltico modificado con producto I

Ligante asfáltico modificado con producto II


El ligante asfáltico modificado con el producto I, es un asfalto de base Barrancabermeja 60-70 al que se le adicionó aditivo de origen químico que emulsifica el asfalto. El ligante asfáltico modificado con el producto II , es un asfalto de base Barrancabermeja 60-70 con una adición de un aditivo de origen químico que se encarga de mejorar la fluidez delligante.

Se realizó la caracterización de estos dos ligantes asfálticos los cuales son comercializados en la ciudad de Bogotá, tal como se muestra en la siguiente tabla:

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Al material mostrado en la Tabla anterior se le realizo los siguientes ensayos de caracterización:

Penetración de los materiales asfálticos.Ductilidad de los materiales asfálticos.Gravedad especifica de materiales asfálticos sólidos y semisólidos.Punto de ablandamiento de materiales bituminosos.Viscosidad del asfalto empleando el viscosímetro rotacional.Adherencia en bandeja.Efecto del calor y del aire sobre materiales asfálticos semisólidos.Propiedades reológicas de los ligantes asfálticos mediante el reómetro de corte dinámico.

Los reportes de laboratorio correspondientes a los ensayos de caracterización de los ligantes modificados para la creación de mezclas tibias con los productos I y II se encuentran en el ANEXO E Y el ANEXO F, respectivamente.

Características diseño de mezcla MD12 Barrancabermeja 60-70Característica

Contenido óptimo de asfaltoEstabilidad

Densidad

FlujoRelación estabilidad / flujoVacíos con aireVacíos llenos de asfaltoVacíos en agregado mineralFuente: Estudios de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012 y 039 de 2012

Características diseño de mezcla MD12 Apiay 60-70Característica

Contenido óptimo de asfaltoEstabilidadDensidad

FlujoRelación estabilidad / flujoVacíos con aireVacíos llenos de asfaltoVacíos en agregado mineralFuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012

En las siguiente tabla se presentan los resultados de los diseños de la mezcla MD12 con ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70 usando como lIenante mineral el material proveniente de la trituración de agregados pétreos . Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO F del estudio.

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MD12 con ligante asfáltico Apiay 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO G.

Características diseño de mezcla MS25 Barrancabermeja 60-70

CaracterísticaContenido óptimo de asfaltoEstabilidadFlujo

DensidadRelación estabilidad / flujoVacíos con aireVacíos llenos de asfaltoVacíos en agregado mineralFuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012

Características diseño de mezcla MS25 Apiay 60-70

CaracterísticaContenido óptimo de asfaltoEstabilidadFlujo

Densidad

Relación estabilidad / flujoVacíos con aireVacíos llenos de asfaltoVacíos en agregado mineralFuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012

Características diseño de mezcla MG20 Barrancabermeja 60-70

CaracterísticaContenido óptimo de asfalto

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MS25 con ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO H.

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MS25 con ligante asfáltico Apiay 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO I.

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MG20 con ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO J.

EstabilidadFlujo

Densidad


Características diseño de mezcla MG20 Apiay 60-70

CaracterísticaContenido óptimo de asfaltoEstabilidadFlujoDensidad


Características diseño de mezcla MAM20 tipo V

CaracterísticaContenido óptimo de asfaltoEstabilidadFlujoRelación estabilidad / flujoVacíos con aireVacíos llenos de asfaltoVacíos en agregado mineral

DensidadFuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MG20 con ligante asfáltico Apiay 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO K.

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MAM20 con ligante asfáltico tipo V. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO L.

Características diseño de mezcla MD12 Barrancabermeja 60-70Unidad Especificación

% -kg ≥ 900

-

mm 2,0-3,5kg/mm 300-600

% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 15


Características diseño de mezcla MD12 Apiay 60-70Unidad Especificación

% -kg ≥ 900

-

mm 2,0-3,5kg/mm 300-600

% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 15

Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012

En las siguiente tabla se presentan los resultados de los diseños de la mezcla MD12 con ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70 usando como lIenante mineral el material proveniente de la trituración de agregados pétreos . Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el

kg /m3

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MD12 con ligante asfáltico Apiay 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO G.

kg /m3

Características diseño de mezcla MS25 Barrancabermeja 60-70

Unidad Especificación% -kg ≥ 900mm 2,0-3,5

-kg/mm 300-600

% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 13


Características diseño de mezcla MS25 Apiay 60-70


-

kg/mm 300-600% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 13


Características diseño de mezcla MG20 Barrancabermeja 60-70

Unidad Especificación% -


kg /m3

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MS25 con ligante asfáltico Apiay 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO I.

kg /m3


kg ≥ 900mm 2,0-3,5

-

kg/mm 300-600% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 14


Características diseño de mezcla MG20 Apiay 60-70


-

kg/mm 300-600% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 14


Características diseño de mezcla MAM20 tipo V


kg/mm -% 4,0-6,0% 65-75% ≥ 14

-Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contratos No. 038 de 2012

kg /m3

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MG20 con ligante asfáltico Apiay 60-70. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO K.

kg /m3

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MAM20 con ligante asfáltico tipo V. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO L.

kg /m3

Diseño5.4

1640.0

2334.0

3.6455.6

4.073.014.3

Diseño5.2

1800.02310.0

3.5514.3

4.372.014.6

En las siguiente tabla se presentan los resultados de los diseños de la mezcla MD12 con ligante asfáltico Barrancabermeja 60-70 usando como lIenante mineral el material proveniente de la trituración de agregados pétreos . Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MD12 con ligante asfáltico Apiay 60-70.

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Diseño5.0

1420.03.4

2324.0515.2

4.270.014.1

Diseño4.7

20303.5

2312

5805

6514.2

Diseño4.7


En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MS25 con ligante asfáltico Apiay 60-70.


13253.4

2304

389.74.568

14.5

Diseño4.7

16603.5

2286

474.34.365

15.2

Diseño4.7

23003.6

638.95

6614.3

2313

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MG20 con ligante asfáltico Apiay 60-70.

En la siguiente tabla se presentan, a manera de resumen, las características más importantes del diseño de la mezcla MAM20 con ligante asfáltico tipo V. Los

Temperatura (°C) Estabilidad (kgf) Flujo (mm)

90 751.50 3.43100 1064.25 3.62110 1293.75 3.62120 1681.25 3.81130 1812.25 3.49140 1788.50 3.43150 1842.00 3.81


Con el fin de conocer la temperatura de mezcla y compactación de la mezcla MD12 con el asfalto modificado con el producto I para la creación de mezclas tibias , y teniendo en cuenta que no existe un procedimiento estandarizado para determinar dichas temperaturas, se realizaron pruebas de estabilidad , flujo y vacíos de aire a la mezcla mencionada elaborada a 150° C y compactada (diferentes especímenes) a temperaturas entre 150° y 90° C.

En la siguiente tabla se presenta un resumen de los resultados de las pruebas de estabilidad , flujo y vacíos de aire realízados a la mezcla MD12 con asfalto modificado con el producto I a temperaturas de compactación de 90°,100° ,110°,120°,130°,140° y 150° C. Los reportes de laboratorio correspondientes a estos diseños de mezcla se encuentran en el ANEXO H.

Valores promedio de estabilidad, flujo, vacíos de aire y relación estabilidad/flujo para MD12 con asfalto modificado con el producto I para 90, 100, 110, 120, 120, 140 y 150° C

Con base en los datos mostrados anteriormente, en las siguientes gráficas se puede ver la tendencia de la estabilidad , el flujo, los vacíos de aire, y la relación estabilidad-flujo de la mezcla respecto a la temperatura de compactación:

90 100 110 120 130 140 1500.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

Estabilidad (kgf)

Temperatura (°C) Estabilidad (kgf) Flujo (mm)

90 866.25 2.54100 1137.25 2.86110 1278.50 2.92

Con base en los resultados anteriores, se puede observar que los parámetros de estabilidad, flujo, vacíos de aire y la relación estabilidad-flujo cumplen con los valores especificados para una mezcla asfáltica en caliente para todos los especímenes que fueron compactados por encima de 120• C. Según lo acordado en el comité de avance de gestión del 20 de Junio de 2013, y con los resultados obtenidos, se puede establecer que para la mezcla MD12 con asfalto modificado para mezclas tibias con el producto I, la temperatura de compactación será de 120°C , y la de mezclado de 130°C. Esta temperatura de mezclado fue escogida debido a que, de manera general, la diferencia entre estas dos temperaturas es aproximadamente 10°C.

Siguiendo el mismo procedimiento desarrollado en la mezcla MD12 con asfalto modificado con el producto I (numeral 4.1.2), se realizaron las pruebas de estabilidad, flujo y vacíos de aire a la mezcla MD12 con el asfalto modificado con el producto II, con el fin de obtener las temperaturas de mezcla y compactación más convenientes. En la siguiente tabla se presenta un resumen de los resultados promedio de las pruebas mencionadas a temperaturas de compactación de 90° ,100°, 110°, 120°, 130° , 140° y 150° C.

Resultados promedio de estabilidad, flujo, vacios de aire y relación estabilidad/flujo para MD12 con asfalto modificado con el producto II para 90, 100, 110, 120, 130, 140 y 150 °C

90 100 110 120 130 140 1500.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

Estabilidad (kgf)

90 100 110 120 130 140 1500.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

Vacíos de aire (%)

120 1402.00 3.30130 1846.00 3.30140 1745.00 3.05150 1762.50 3.11


Con base en los datos mostrados anteriormente, en las siguientes gráficas se puede ver la tendencia de la estabilidad, el flujo, los vacíos de aire, y la relación estabilidad-flujo de la mezcla respecto a la temperatura de compactación.

90 100 110 120 130 140 1500.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

Estabilidad (kgf)

90 100 110 120 130 140 1500.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Vacíos de aire (%)


Con base en los resultados anteriores, y similar a los resultados obtenidos con el producto I, se puede observar que los parámetros de estabilidad, flujo, vacíos de aire y relación estabilidad-flujo cumplen con los valores especificados para una mezcla asfáltica en caliente para todos los especímenes que fueron compactados por encima de 120°C. Por lo anterior y teniendo en cuenta lo expuesto en los comités de avance de gestión del 20 de Junio y 11 de Julio de 2013, se puede establecer que para la mezcla MD12 con asfalto modificado para mezclas tibias con el producto II, la temperatura de compactación será de 1200°C, y la de mezclado de 1300°C. Esta temperatura de mezclado fue escogida debido a que, de manera general, la diferencia entre estas dos temperaturas es aproximadamente 10° C.

Vacíos de aire (%) E/F (kgr/mm)

9.38 219.267.68 293.997.13 357.395.40 441.274.98 518.904.85 521.433.78 483.46


Con el fin de conocer la temperatura de mezcla y compactación de la mezcla MD12 con el asfalto modificado con el producto I para la creación de mezclas tibias , y teniendo en cuenta que no existe un procedimiento estandarizado para determinar dichas temperaturas, se realizaron pruebas de estabilidad , flujo y vacíos de aire a la mezcla mencionada elaborada a 150° C y compactada (diferentes


Valores promedio de estabilidad, flujo, vacíos de aire y relación estabilidad/flujo para MD12 con asfalto modificado con

Con base en los datos mostrados anteriormente, en las siguientes gráficas se puede ver la tendencia de la estabilidad , el flujo, los vacíos de aire, y la relación estabilidad-flujo de la mezcla respecto a la

90 100 110 120 130 140 1500.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

Estabilidad (kgf)

90 100 110 120 130 140 1503.20

3.30

3.40

3.50

3.60

3.70

3.80

3.90

Flujo (mm)

Vacíos de aire (%) E/F (kgr/mm)

6.40 341.046.30 397.996.40 437.84

Con base en los resultados anteriores, se puede observar que los parámetros de estabilidad, flujo, vacíos de aire y la relación estabilidad-flujo cumplen con los valores especificados para una mezcla asfáltica en caliente para todos los especímenes que fueron compactados por encima de 120• C. Según lo acordado en el comité de avance de gestión del 20 de Junio de 2013, y con los resultados obtenidos, se puede establecer que para la mezcla MD12 con asfalto modificado para mezclas tibias con el producto I, la temperatura de compactación será de 120°C , y la de mezclado de 130°C. Esta temperatura de mezclado fue escogida debido a que, de manera general, la diferencia entre estas dos temperaturas es aproximadamente 10°C.

Siguiendo el mismo procedimiento desarrollado en la mezcla MD12 con asfalto modificado con el producto I (numeral 4.1.2), se realizaron las pruebas de estabilidad, flujo y vacíos de aire a la mezcla MD12 con el asfalto modificado con el producto II, con el fin de obtener las temperaturas de mezcla y compactación más convenientes. En la siguiente tabla se presenta un resumen de los resultados promedio de las pruebas mencionadas a temperaturas de compactación de 90° ,100°, 110°, 120°, 130° , 140° y 150° C.

Resultados promedio de estabilidad, flujo, vacios de aire y relación estabilidad/flujo para MD12 con asfalto modificado con el

90 100 110 120 130 140 1500.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

Estabilidad (kgf)

90 100 110 120 130 140 1503.20

3.30

3.40

3.50

3.60

3.70

3.80

3.90

Flujo (mm)

90 100 110 120 130 140 1500.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

Vacíos de aire (%)

90 100 110 120 130 140 1500.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

E/F (kgr/mm)

5.90 424.535.60 559.395.00 572.134.45 566.27


Con base en los datos mostrados anteriormente, en las siguientes gráficas se puede ver la tendencia de la estabilidad, el flujo, los vacíos de aire, y la relación estabilidad-flujo de la mezcla respecto a la

90 100 110 120 130 140 1500.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1600.00

1800.00

2000.00

Estabilidad (kgf)

90 100 110 120 130 140 1500.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Flujo (mm)

90 100 110 120 130 140 1500.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Vacíos de aire (%)

90 100 110 120 130 140 1500.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

E/F (kgr/mm)

Con el fin de conocer la temperatura de mezcla y compactación de la mezcla MD12 con el asfalto modificado con el producto I para la creación de mezclas tibias , y teniendo en cuenta que no existe un procedimiento estandarizado para determinar dichas temperaturas, se realizaron pruebas de estabilidad , flujo y vacíos de aire a la mezcla mencionada elaborada a 150° C y compactada (diferentes


Con base en los datos mostrados anteriormente, en las siguientes gráficas se puede ver la tendencia de la estabilidad , el flujo, los vacíos de aire, y la relación estabilidad-flujo de la mezcla respecto a la

Clic para regresar

90 100 110 120 130 140 1503.20

3.30

3.40

3.50

3.60

3.70

3.80

3.90

Flujo (mm)

Con base en los resultados anteriores, se puede observar que los parámetros de estabilidad, flujo, vacíos de aire y la relación estabilidad-flujo cumplen con los valores especificados para una mezcla asfáltica en caliente para todos los especímenes que fueron compactados por encima de 120• C. Según lo acordado en el comité de avance de gestión del 20 de Junio de 2013, y con los resultados obtenidos, se puede establecer que para la mezcla MD12 con asfalto modificado para mezclas tibias con el producto I, la temperatura de compactación será de 120°C , y la de mezclado de 130°C. Esta temperatura de

Siguiendo el mismo procedimiento desarrollado en la mezcla MD12 con asfalto modificado con el producto I (numeral 4.1.2), se realizaron las pruebas de estabilidad, flujo y vacíos de aire a la mezcla MD12 con el asfalto modificado con el producto II, con el fin de obtener las temperaturas de mezcla y compactación más convenientes. En la siguiente tabla se presenta un resumen de los resultados promedio de

90 100 110 120 130 140 1503.20

3.30

3.40

3.50

3.60

3.70

3.80

3.90

Flujo (mm)

90 100 110 120 130 140 1500.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

E/F (kgr/mm)

Con base en los datos mostrados anteriormente, en las siguientes gráficas se puede ver la tendencia de la estabilidad, el flujo, los vacíos de aire, y la relación estabilidad-flujo de la mezcla respecto a la

90 100 110 120 130 140 1500.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Flujo (mm)

90 100 110 120 130 140 1500.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

E/F (kgr/mm)

Resumen de resultados de la evaluación de la susceptibilidad al agua de las mezclas asfálticas compactadas utilizando la prueba de tracción indirecta – TSR

Mezcla Norma de ensayo

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725


Con base en los resultados mostrados en las dos siguientes tablas se puede concluir que, tanto los resultados de resistencia al daño causado por humedad como los de resistencia a la deformación plástica, cumplen con los valores que actualmente están estandarizados por la especificación IDU (Instituto de desarrollo urbano IDU, 2011b). Por otro lado, se observa el incremento típico que experimentan en su resistencia las mezclas cuando son sometidas a procesos de envejecimiento en STOA y LTOA; adicionalmente se reporta, que las mezclas MD12 que fueron fabricadas con los asfaltos modificados tipo I y II experimentaron mayor resistencia al daño por humedad y a las deformaciones plásticas (ahuellamiento) que aquellas fabricadas con el ligante sin modificar (CA 60-70 convencional de Barrancabermeja).

Mezcla MD12 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MD12 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA + LTOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto I Envejecida en STOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto I Envejecida en STOA + LTOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto II Envejecida en STOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto II Envejecida en STOA + LTOA

Resistencia a la deformación permanente en el intervalo de 105 a 120 minutos

Mezclas Norma de ensayo

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756


Caracterización reológica del asfalto extraído de la mezcla MD12 envejecida en STOA + LTOA y fabricada con CA modificado con el producto I

Temperatura Frecuencia

°C rad/sCA modificado con producto I extraído sin envejecer

70 1076 1082 10

Mezclas MD12- Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA

Mezclas MD12- Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA + LTOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto I Envejecida en STOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto I Envejecida en STOA + LTOA

Mezclas MD12 - Asfalto modificado con el producto II Envejecida en STOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el producto II Envejecida en STOA + LTOA

Adicionalmente, sobre el asfalto extraído se ejecutó nuevamente el ensayo de caracterización reológica mediante reómetro de corte dinámico (Instituto Nacional de Vías INVIAS, 2007r) (ver las dos siguientes tablas) en donde se observa que el asfalto extraído de todas las mezclas asfálticas elaboradas con estos Iigantes modificados experimentaron un incremento notable en su rigidez y viscosidad. Lo anterior debido principalmente a que estos asfaltos estuvieron sujetos a cuatro procesos de envejecimiento; STOA y LTOA al momento de la elaboración de las mezclas asfálticas, y RTFOT y PAV al momento de la ejecución del ensayo de DSR (por sus siglas en inglés de Dynamic Shear Rheometer) para determinar los valores del módulo de corte G* y la relación I G*II sin .

CA modificado con producto I extraído envejecido en RTFOT76 1082 1088 10

CA modificado con producto I extraído envejecido en RTFOT + PAV13 1016 1019 10


Caracterización reológica del asfalto extraído de la mezcla MD12 envejecida en STOA + LTOA y fabricada con CA modificado con el producto II

Temperatura Frecuencia

°C rad/sCA modificado con producto II extraído sin envejecer

70 1076 1082 10

CA modificado con producto II extraído envejecido en RTFOT76 1082 1088 10

CA modificado con producto II extraído envejecido en RTFOT + PAV16 1019 1022 10




INV

E - 725

En las siguientes tablas se presenta, a manera de resumen, el porcentaje óptimo de asfalto obtenido del diseño de las mezclas MD12, MG20 y MS25 (fabricadas con CA 60-70 de Apiay y Barrancabermeja, respectivamente) y el de la mezcla MAM20 con CA tipo V de baja penetración.

Mezcla MD12 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 en estado original

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725

INV

E - 725





Mezcla MD12 - Asfalto Apiay 60-70 en estado original

Mezcla MD12 - Asfalto Apiay 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MS25 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 en estado original

Mezcla MS25 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MS25 - Asfalto Apiay 60-70 en estado original

Mezcla MS25 - Asfalto Apiay 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MG20 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MG20 - Asfalto Apiay 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MAM20 - Asfalto modificado tipo V Envejecida en STOA

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756

INV

E - 756Fuente: Estudio de caracterización dinámica de mezclas asfálticas - Contrato No. 038 de 2012



Mezcla MD12 - Asfalto Apiay 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MS25 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MS25 - Asfalto Apiay 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MG20 - Asfalto Barrancabermeja 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MG20 - Asfalto Apiay 60-70 Envejecida en STOA

Mezcla MAM20 - Asfalto modificado tipo V Envejecida en STOA


Unidad

Mínimo Máximo

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)



Valor Admisibles de acuerdo a las Especificaciones IDU


Unidad

Mínimo Máximo

- 15

- 15

- 15

- 15

- 15

- 15



G* |G*|/sen

° Pa kPaCA modificado con producto I extraído sin envejecer

65 3362.00 3.7166 2072.00 2.2669 1300.00 1.39

Valor admisible de acuerdo a las expecificaciones IDU

Adicionalmente, sobre el asfalto extraído se ejecutó nuevamente el ensayo de caracterización reológica mediante reómetro de corte dinámico (Instituto Nacional de Vías INVIAS, 2007r) (ver las dos siguientes tablas) en donde se observa que el asfalto extraído de todas las mezclas asfálticas elaboradas con estos Iigantes modificados experimentaron un incremento notable en su rigidez y viscosidad. Lo anterior debido principalmente a que estos asfaltos estuvieron sujetos a cuatro procesos de envejecimiento; STOA y LTOA al momento de la elaboración de las mezclas asfálticas, y RTFOT y PAV al momento de la ejecución del ensayo de DSR (por sus siglas en inglés de Dynamic Shear Rheometer) para determinar los valores del módulo de corte G* y la relación I G*II sin .

CA modificado con producto I extraído envejecido en RTFOT66 4306.00 4.7168 2457.00 2.6570 1351.00 1.44

CA modificado con producto I extraído envejecido en RTFOT + PAV35 12043000.00 20862.0037 8560100.00 14187.0039 6035000.00 9581.00



G* |G*|/sen

° Pa kPaCA modificado con producto II extraído sin envejecer

74 2940.60 3.0676 1588.00 1.6478 871.00 0.89

CA modificado con producto II extraído envejecido en RTFOT72 3810.00 4.0274 2022.00 2.1175 1114.00 1.15

CA modificado con producto II extraído envejecido en RTFOT + PAV36 114120000.00 19529.0038 8136100.00 13290.0039 6425300.00 10256.40



Unidad

Mínimo Máximo

%80 -

(S2/S1)

En las siguientes tablas se presenta, a manera de resumen, el porcentaje óptimo de asfalto obtenido del diseño de las mezclas MD12, MG20 y MS25 (fabricadas con CA 60-70 de Apiay y Barrancabermeja, respectivamente) y el de


%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)

%80 -

(S2/S1)



Unidad

Mínimo Máximo


µm/m - 15

µm/m - 15

µm/m - 15

µm/m - 15

µm/m - 15

µm/m - 15

µm/m - 15




Condición de los especímenesResultado del Ensayo

Grupo Grupo [%]

[kPa] [kPa]

1172.5 976 83.2%

1173.8 981.9 83.7%

1081.8 951.7 88.0%

1192.5 1108.4 92.9%

1165.8 1048.7 90.0%

1288 11,98,5 93.1%


(S2/S

1)

Seco S1

Húmedo S2

Clic para regresar

Resultado del ensayo

5.7 2408.9

5.3 2500.0

3.3 2331.1

2.7 2602.2

3.3 2156.7

4.3 2581.1


|G*|. sen Viscosidad

kPa Pa.sCA modificado con producto I extraído sin envejecer

3.05 304.841.90 189.801.22 121.50

Deformación total al final del ensayo

Velocidad en el intervalo de 105 a 120 minutos

Adicionalmente, sobre el asfalto extraído se ejecutó nuevamente el ensayo de caracterización reológica mediante reómetro de corte dinámico (Instituto Nacional de Vías INVIAS, 2007r) (ver las dos siguientes tablas) en donde se observa que el asfalto extraído de todas las mezclas asfálticas elaboradas con estos Iigantes modificados experimentaron un incremento notable en su rigidez y viscosidad. Lo anterior debido principalmente a que estos asfaltos estuvieron sujetos a cuatro procesos de envejecimiento; STOA y LTOA al momento de la elaboración de las mezclas asfálticas, y RTFOT y PAV al momento de la ejecución del ensayo de DSR (por sus siglas en inglés de Dynamic

CA modificado con producto I extraído envejecido en RTFOT3.94 394.042.28 227.541.27 127.09

CA modificado con producto I extraído envejecido en RTFOT + PAV6953.60 695360.005164.80 516480.003801.50 380150.00


|G*|. sen Viscosidad

kPa Pa.sCA modificado con producto II extraído sin envejecer

2.82 282.341.54 154.020.85 85.08

CA modificado con producto II extraído envejecido en RTFOT3.61 361.371.94 194.031.08 107.68

CA modificado con producto II extraído envejecido en RTFOT + PAV6668.30 666830.004981.00 498100.004025.00 402500.00


Condición de los especímenesResultado del Ensayo

Grupo Grupo [%]

[kPa] [kPa]

813.3 710.3 87.3

En las siguientes tablas se presenta, a manera de resumen, el porcentaje óptimo de asfalto obtenido del diseño de las mezclas MD12, MG20 y MS25 (fabricadas con CA 60-70 de Apiay y Barrancabermeja, respectivamente) y el de

(S2/S

1)

Seco S1

Húmedo S2

1172.5 976 83.2

945.6 844.6 89.3

915.2 860.4 94.0

751.5 641.2 85.3

1215.6 1014.6 83.5

621.7 535.9 86.2

1105.6 1017.1 92.0

667.2 578.4 86.7

763.1 706.2 92.5

766.4 700 91.3

Resultado del Ensayo

Velocidad en el intervalo de 105 a 120 minutos

5.7

7.3

9.5

3.3

8

4

2


A. MÓDULO RESILIENTE - CONTRATO 038 DE 2012

Resumen de ensayos de módulo resiliente de la mezcla MD12 fabricada con CA 60-70 proveniente de Apiay y Barrancabermeja

MD12 fabricada con CA 60-70 de Apiay - STOA

F [Hz] T [°C] E [MPa]

2.5

10

8469

5 10678

10 11261

MD12 fabricada con CA 60-70 de Barrancabermeja - STOA


2.5

10

7786

5 9286

10 10863


Resumen de ensayos de módulo resiliente de las mezclas MG20 y MS25 fabricadas con CA 60-70 proveniente de Apiay y Barrancabermeja

MG20 fabricada con CA 60-70 de Apiay - STOA


2.5

10

10677

5 12071

10 13807

En la siguiente tabla se presenta la evoluación del módulo resilliente con la temperatura y la frecuencia de carga para la mezcla de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA 60-70 proveniente de Apiay y Barrancabermeja (denominados CAA y CAB, respectivamente) y sometida a envejecimiento a corto plazo STOA.

La rigidez de la mezcla MD12 fabricada con CAA es ligeramente superior a la fabricada con CAB (entre 4% y 15%, 12% y 21% y 17% y 26% para temperaturas de 10° C, 20° C y 30° C respectivamente), debido principalmente a la mayor rigidez del asfalto CAA. Contrario a lo anterior, las mezclas MG20 y MS25 experimentan ligeramente mayor rigidez a temperaturas de 10° C y 20° C (entre 6% y 20% y 1% y 9% respectivamente), cuando se emplea para su fabricación CAB (ver siguiente tabla). Lo anterior debido principalmente a que a pesar que el asfalto CAA es más rígido que el CAB, las mezclas MG20 y MS25 fabricadas con CAA desarrollaron mayor contenido de vacíos con aire que aquellas fabricadas con CAB.

MG20 fabricada con CA 60-70 de Barrancabermeja - STOA

2.5

10

12768

5 13673

10 14663

MS25 fabricada con CA 60-70 de Apiay - STOA

2.5

10

10111

5 11259

10 12210

MS25 fabricada con CA 60-70 de Barrancabermeja - STOA

2.5

10

11397

5 13282

10 14532


En la siguiente tabla se presentan los resultados de los ensayos de módulo resiliente para la mezcla de alto módulo MAM20.

Resumen de ensayos de módulo resiliente de la mezcla MAM20 fabricada con asfalto modificado tipo V - STOA


2.5

20

7256

5 8154

10 9976


Valores recomendados de módulo resiliente ( ) para capas de rodadura, base asfáltica y mezclas de alto módulo fabricadas con CA 60-70

Capa [° C]

Rodadura

10

2.5

5

10

15

2.5

5

10

20

2.5

5

10

25

2.5

En la Tabla 510.5 de la especificación IDU 510-11 (2011c) se reporta que, las mezclas tipo MD12 son utilizadas principalmente para la conformación de capas de rodadura, y las MG20 y MS25 para bases asfálticas. Con base en los resultados reportados en el estudo se puede sugerir como valores recomendados de módulo resiliente (M_r) para capas de rodadura y base asfáltica los enunciados en la siguiente tabla.

En la Tabla las letras T, f y v son la temperatura, la frecuencia de carga y el rango de velocidad aproximado de circulación del vehículo por la vía, respectivamente.

f [Hz]

Rodadura

25 5

10

30

2.5

5

10

Base

10

2.5

5

10

15

2.5

5

10

20

2.5

5

10

25

2.5

5

10

30

2.5

5

10

MAM20

15

2.5

5

10

20

2.5

5

10

25

2.5

5

10

30

2.5

5

10


A. MÓDULO RESILIENTE - CONTRATO 039 DE 2012

Resumen de ensayos de módulo resiliente de la mezcla MD12 fabricada con CA 60-70 proveniente de Barrancabermeja

F [Hz] T [°C] Mr [MPa]

MD12 fabricada con asfalto sin modificar - SOAT

2.5

10

7786

5 9286

En la siguiente tabla se presenta la evoluación del módulo resilliente con la temperatura y la frecuencia de carga para la mezcla de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA 60-70 proveniente de Barrancabermeja y acondicionada bajo un proceso de envejecimiento a corto plazo (SOAT).

10

10

10863

MD12 fabricada con asfalto sin modificar - SOAT + LTOA

2.5

10

12034

5 14109

10 15499


Resumen de ensayos de módulo resiliente de las mezclas MD12 fabricada con asfalto modificado tipo I y II

F [Hz] T [°C] Mr [MPa]

MD12 fabricada con asfalto modificado tipo I - STOA

2.5

10

8781

5 10745

10 11892

MD12 fabricada con asfalto modificado tipo I - STOA + LTOA

2.5

10

10875

5 11895

10 13406

MD12 fabricada con asfalto modificado tipo II - STOA

2.5

10

11164

5 12842

10 13608

MD12 fabricada con asfalto modificado tipo II - STOA + LTOA

2.5

10

13783

5 14519

10 15461


Valores recomendados de módulo resiliente ( ) para capas de rodadura fabricada con CA 60-70 convencional y modificado con asfalto tipo I y II.

Capa [° C]

10

2.5

5.0

10.0

En la siguiente tabla se presenta la evolución del modulo resiliente con la temperatura y la frecuencia de carga paa las mezcas de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA modificado con los productos I y II, acondicionadas en STOA y LTOA.

En la Tabla 510.5 de la especificación IDU 510-11 (2011c) se reporta que, las mezclas tipo MD12 son utilizadas principalmente para la conformación de capas de rodadura. Con base en los resultados reportados en el estudo se puede sugerir como valores recomendados de módulo resiliente (Mr) para capas de rodadura en la siguiente tabla.

f [Hz]

Rodadura CA 60-70 de Barrancabermeja

15

2.5

5.0

10.0

20

2.5

5.0

10.0

25

2.5

5.0

10.0

30

2.5

5.0

10.0

10

2.5

5.0

10.0

15

2.5

5.0

10.0

20

2.5

5.0

10.0

25

2.5

5.0

10.0

30

2.5

5.0

10.0

10

2.5

5.0

10.0

15

2.5

5.0

10.0

20

2.5

5.0

10.0

25

2.5

5.0

10.0

30

2.5

5.0

10.0


B. RESISTENCIA A LA FATIGA - CONTRATO 038 DE 2012

Rodadura CA 60-70 de Barrancabermeja

Rodadura CA 60-70 modificado con asfalto

tipo I

Rodadura CA 60-70 modificado con asfalto

tipo II

Valores de , y b para las mezclas analizadas.

Tipo de mezcla Norma de ensayo

Ensayo a Esfuerzo Controlado

[kPa]

EN

116.16

12697-24

EN

161.18

12697-24

EN

87.28

12697-24

EN

107.92

12697-24

EN

130.4

12697-24

EN

122.6

12697-24

En la siguiente tabla se muestra, de manera resumida, los valores de σ_6 (esfuerzo para que el material falle a 1x106 ciclos de carga bajo esfuerzo controlado), ε_6 (deformación para que el material falle a 1x106 ciclos de carga bajo esfuerzo controlado) y b (pendiente de la ley de fatiga), de los ensayos de laboratorio ejecutados a una temperatura de 20° C.

Mezcla MD12 - Asfalto Barrancabermeja 60-

70 Envejecida en STOA

Mezcla MD12 - Asfalto Apiay 60-70

Envejecida en STOA

Mezcla MS25 - Asfalto Barrancabermeja 60-


Mezcla MS25 - Asfalto Apiay 60-70

Envejecida en STOA

Mezcla MG20 - Asfalto Barrancabermeja 60-


Mezcla MG20 - Asfalto Apiay 60-70

Envejecida en STOA

EN

212.2

12697-24


Valores recomendados de . y b para capas de rodadura, bases asfálticas y mezclas de alto módulo.

CAPA

Ensayo a Esfuerzo controlado

[kPa] [ - ]

Rodadura 140 -0.2

Base asfáltica 115 -0.22

MAM20 210 -0.13



Valores de , y b para las mezclas analizadas.

Tipo de mezcla Norma de ensayo

Ensayo a Esfuerzo Controlado

[kPa]

EN

116.16

Mezcla MAM20 - Asfalto modificado tipo

V Envejecida en STOA

Con base en los resultados reportados de fatiga bajo esfuerzo controlado de la tabla anterior, se puede sugerir como valores recomendados de σ_6, ε_6 y b para capas de rodadura y base asfáltica los enunciados en la siguiente tabla. Los valores reportados en esta para capa de rodadura fueron propuestos realizando una regresión matemática de los resultados de fatiga obtenidos de las mezclas tipo MD12. Así mismo, los resultados reportados para base asfáltica obedecen a una regresión ejecutada sobre los resultados de fatiga obtenidos sobre las mezclas MG20 y MS25 .

En la siguiente tabla se muestra, de manera resumida, los valores de σ_6 (esfuerzo para que el material falle a 1x106 ciclos de carga bajo esfuerzo controlado), ε_6 (deformación para que el material falle a 1x106 ciclos de carga bajo esfuerzo controlado) y b (pendiente de la ley de fatiga), de los ensayos ejecutados.



12697-24

116.16

EN

117.16

12697-24

EN

115.04

12697-24

EN

156.6

12697-24

EN

208.89

12697-24

EN

298.32

12697-24


Con base en los resultados reportados de la tabla anterior, se puede sugerir como valores recomendados de σ_6, ε_6 y b

Valores recomendados de , y b recomendados para mezclas tibias

Parámetro Parámetro Método de ensayo

Esfuerzo controlado




70 Envejecida en STOA+LTOA

Mezcla MD12 - Asfalto modificado con el

producto I envejecido en STOA


producto I envejecido en STOA+LTOA


producto II envejecido en STOA


producto II envejecido en STOA+LTOA

Mezcla MD12 fabricada con CA modificado tipo I

Deformación

Esfuerzo controlado

Deformación




Esfuerzo controlado deformación


Esfuerzo controlado deformación

Resumen de ensayos de módulo resiliente de la mezcla MD12 fabricada con CA 60-70 proveniente de Apiay y Barrancabermeja


F [Hz] T [°C] E [MPa] F [Hz]

2.5

20

4621 2.5

5 5283 5

10 6264 10



2.5

20

3826 2.5

5 4508 5

10 5589 10


Resumen de ensayos de módulo resiliente de las mezclas MG20 y MS25 fabricadas con CA 60-70 proveniente de Apiay y Barrancabermeja



2.5

20

5385 2.5

5 6318 5

10 7391 10

En la siguiente tabla se presenta la evoluación del módulo resilliente con la temperatura y la frecuencia de carga para la mezcla de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA 60-70 proveniente de Apiay y Barrancabermeja (denominados CAA y CAB, respectivamente) y sometida a envejecimiento a corto plazo STOA.

La rigidez de la mezcla MD12 fabricada con CAA es ligeramente superior a la fabricada con CAB (entre 4% y 15%, 12% y 21% y 17% y 26% para temperaturas de 10° C, 20° C y 30° C respectivamente), debido principalmente a la mayor rigidez del asfalto CAA. Contrario a lo anterior, las mezclas MG20 y MS25 experimentan ligeramente mayor rigidez a temperaturas de 10° C y 20° C (entre 6% y 20% y 1% y 9% respectivamente), cuando se emplea para su fabricación CAB (ver siguiente tabla). Lo anterior debido principalmente a que a pesar que el asfalto CAA es más rígido que el CAB, las mezclas MG20 y MS25 fabricadas con CAA desarrollaron mayor contenido de vacíos con aire que aquellas fabricadas con CAB.


2.5

20

5631 2.5

5 6377 5

10 7565 10


2.5

20

4497 2.5

5 5320 5

10 6799 10


2.5

20

4501 2.5

5 5821 5

10 7289 10



Resumen de ensayos de módulo resiliente de la mezcla MAM20 fabricada con asfalto modificado tipo V - STOA


2.5

25

5412 2.5

5 6113 5

10 6596 10


Valores recomendados de módulo resiliente ( ) para capas de rodadura, base asfáltica y mezclas de alto módulo fabricadas con CA 60-70

[km/h] [MPa]

15-25 7500

35-45 9000

70-80 10500

15-25 5500

35-45 6600

70-80 7900

15-25 3700

35-45 4500

70-80 5500

15-25 2500

En la Tabla 510.5 de la especificación IDU 510-11 (2011c) se reporta que, las mezclas tipo MD12 son utilizadas principalmente para la conformación de capas de rodadura, y las MG20 y MS25 para bases asfálticas. Con base en los resultados reportados en el estudo se puede sugerir como valores recomendados de módulo resiliente (M_r) para capas de rodadura y base asfáltica los enunciados


35-45 3100

70-80 3900

15-25 1500

35-45 1800

70-80 2400

15-25 10000

35-45 11000

70-80 12000

15-25 7000

35-45 8000

70-80 9200

15-25 4400

35-45 5300

70-80 6700

15-25 3000

35-45 3700

70-80 4800

15-25 1800

35-45 2300

70-80 3000

15-25 8800

35-45 10000

70-80 12700

15-25 7000

35-45 8000

70-80 10000

15-25 5000

35-45 6000

70-80 6500

15-25 3500

35-45 4000

70-80 4700


Resumen de ensayos de módulo resiliente de la mezcla MD12 fabricada con CA 60-70 proveniente de Barrancabermeja

F [Hz] T [°C] Mr [MPa] F [Hz]


2.5

20

3826 2.5

5 4508 5

En la siguiente tabla se presenta la evoluación del módulo resilliente con la temperatura y la frecuencia de carga para la mezcla de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA 60-70 proveniente de Barrancabermeja y acondicionada bajo un proceso de envejecimiento a corto plazo (SOAT).

10

20

5589 10


2.5

20

5792 2.5

5 6928 5

10 8022 10


Resumen de ensayos de módulo resiliente de las mezclas MD12 fabricada con asfalto modificado tipo I y II

F [Hz] T [°C] Mr [MPa] F [Hz]


2.5

20

4365 2.5

5 5133 5

10 5794 10


2.5

20

5693 2.5

5 6250 5

10 7660 10


2.5

20

5627 2.5

5 6219 5

10 7438 10


2.5

20

7443 2.5

5 8353 5

10 9584 10


Valores recomendados de módulo resiliente ( ) para capas de rodadura fabricada con CA 60-70 convencional y modificado con asfalto tipo I y II.

[km/h] [MPa]

15-25 7500

35-45 9000

70-80 10500

En la siguiente tabla se presenta la evolución del modulo resiliente con la temperatura y la frecuencia de carga paa las mezcas de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA modificado con los

En la Tabla 510.5 de la especificación IDU 510-11 (2011c) se reporta que, las mezclas tipo MD12 son utilizadas principalmente para la conformación de capas de rodadura. Con base en los resultados reportados en el estudo se puede sugerir como valores recomendados de módulo resiliente (Mr) para capas de rodadura en la siguiente tabla.

15-25 5500

35-45 6600

70-80 7900

15-25 3700

35-45 4500

70-80 5500

15-25 2500

35-45 3100

70-80 3900

15-25 1500

35-45 1800

70-80 2400

15-25 7800

35-45 9400

70-80 11000

15-25 5700

35-45 6900

70-80 8200

15-25 3800

35-45 4700

70-80 5700

15-25 2600

35-45 3200

70-80 4000

15-25 1600

35-45 1900

70-80 2500

15-25 9000

35-45 10800

70-80 12600

15-25 6600

35-45 7900

70-80 9400

15-25 4400

35-45 5400

70-80 6600

15-25 3000

35-45 3700

70-80 4600

15-25 1800

35-45 2100

70-80 2800



Ensayo a Esfuerzo Controlado Cálculo de la deformación

[ - ] [ - ] [ - ]

-0.216 0.911 133.94 -0.240

-0.187 0.982 115.25 -0.288

-0.229 0.973 69.95 -0.379

-0.195 0.98 76.82 -0.337

-0.247 0.946 103.49 -0.253

-0.225 0.943 74.64 -0.278

En la siguiente tabla se muestra, de manera resumida, los valores de σ_6 (esfuerzo para que el material falle a 1x106 ciclos de carga bajo esfuerzo controlado), ε_6 (deformación para que el material ciclos de carga bajo esfuerzo controlado) y b (pendiente de la ley de fatiga), de los ensayos de laboratorio ejecutados a una temperatura de 20° C.

r2

[10-6 m/m]

-0.132 0.943 65.52 -0.281


Valores recomendados de . y b para capas de rodadura, bases asfálticas y mezclas de alto módulo.

Ensayo a Esfuerzo controlado Cálculo de la deformación

[ - ] [ - ] [ - ]

0.984 135 -0.26 0.989

0.958 80 -0.31 0.966

0.943 65 -0.28 0.82



Ensayo a Esfuerzo Controlado Cálculo de la deformación

[ - ] [ - ] [ - ]

-0.216 0.911 133.94 -0.24


r2 r2

[10-6 m/m]

En la siguiente tabla se muestra, de manera resumida, los valores de σ_6 (esfuerzo para que el material falle a 1x106 ciclos de carga bajo esfuerzo controlado), ε_6 (deformación para que el material ciclos de carga bajo esfuerzo controlado) y b (pendiente de la ley de fatiga), de los ensayos ejecutados.

r2

[10-6 m/m]

-0.216 0.911 133.94 -0.24

-0.284 0.871 77.42 -0.311

-0.31 0.902 129.54 -0.282

-0.237 0.933 81.32 -0.282

-0.164 0.861 129.05 -0.281

-0.102 0.749 133.75 -0.173



valor

110 k Pa

200 k Pa



125-10-6 m/m

-0,31-0,22

125-10-6 m/m

-0,16-0,28


T [°C] E [MPa]

1963

30 2276

2851


T [°C] E [MPa]

30

1558

1879

2426



T [°C] E [MPa]

30

2311

2877

3665

En la siguiente tabla se presenta la evoluación del módulo resilliente con la temperatura y la frecuencia de carga para la mezcla de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA 60-70 proveniente de

La rigidez de la mezcla MD12 fabricada con CAA es ligeramente superior a la fabricada con CAB (entre 4% y 15%, 12% y 21% y 17% y 26% para temperaturas de 10° C, 20° C y 30° C respectivamente), debido principalmente a la mayor rigidez del asfalto CAA. Contrario a lo anterior, las mezclas MG20 y MS25 experimentan ligeramente mayor rigidez a temperaturas de 10° C y 20° C (entre 6% y 20% y 1% y 9% respectivamente), cuando se emplea para su fabricación CAB (ver siguiente tabla). Lo anterior debido principalmente a que a pesar que el asfalto CAA es más rígido que el

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30

1812

2186

3068


30

1822

2362

2972


30

1316

1750

2473



T [°C] E [MPa]

30

3707

4123

4897


En la Tabla 510.5 de la especificación IDU 510-11 (2011c) se reporta que, las mezclas tipo MD12 son utilizadas principalmente para la conformación de capas de rodadura, y las MG20 y MS25 para bases asfálticas. Con base en los resultados reportados en el estudo se puede sugerir como valores recomendados de módulo resiliente (M_r) para capas de rodadura y base asfáltica los enunciados


T [°C] Mr [MPa]


30

1558

1879

En la siguiente tabla se presenta la evoluación del módulo resilliente con la temperatura y la frecuencia de carga para la mezcla de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA 60-70 proveniente de

30

2426


30

1973

2506

3263


T [°C] Mr [MPa]


30

1599

1965

2592


30

2166

2564

3551


30

2241

2712

3697


30

2894

3545

4552


En la siguiente tabla se presenta la evolución del modulo resiliente con la temperatura y la frecuencia de carga paa las mezcas de concreto asfáltico tipo MD12 fabricadas con CA modificado con los

En la Tabla 510.5 de la especificación IDU 510-11 (2011c) se reporta que, las mezclas tipo MD12 son utilizadas principalmente para la conformación de capas de rodadura. Con base en los resultados

Cálculo de la deformación

[ - ]

0.911

0.903

0.987

0.958

0.877

0.940

ciclos de carga bajo esfuerzo controlado), ε_6 (deformación para que el material ciclos de carga bajo esfuerzo controlado) y b (pendiente de la ley de fatiga), de los ensayos de laboratorio ejecutados a una temperatura de 20° C.

r2

0.820



Cálculo de la deformación

[ - ]

0.911


ciclos de carga bajo esfuerzo controlado), ε_6 (deformación para que el material

r2

0.911

0.889

0.889

0.844

0.836

0.654


Parámetros recomendados por INVIAS (2008) para capas de rodadura conformadas por una mezcla tipo MDC-2TMAP[° C] [-] [MPa]10 0.50 4479*15 0.47 3764*20 0.44 316225 0.41 268630 0.37 2161

*Valores obtenidos por regresión.


Parámetros recomendados por IDU (2001) para capas de rodadura conformadas por una mezcla asfáltica tipo CASATMAP[° C] [-] [MPa]10 0.59 720015 0.54 540020 0.46 360025 0.39 245030 0.28 1300


Parámetros recomendados por IDU (2014) para capas de rodadura conformadas por una mezcla tipo MD12 [MPa]

[° C] [-]10 0.63 900015 0.58 660020 0.5 4500

Producto del desarrollo y análisis de la información obtenida en los estudios adelantados con la Universidad Javeriana, se obtienen valores de referencia para los módulos de materiales asfálticos, en función de la temperatura y la frecuencia.

25 0.44 310030 0.34 1800


Parámetros recomendados por IDU (2001) para capas de base asfáltica conformadas por una mezcla asfáltica tipo 1TMAP[° C] [-] [MPa]10 0.63 900015 0.59 700020 0.52 500025 0.46 350030 0.36 2000


Parámetros recomendados por IDU (2014) para capas de base asfáltica [MPa]

[° C] [-]10 0.67 1100015 0.61 800020 0.54 530025 0.47 370030 0.38 2300



Parámetros recomendados por INVIAS (2008) para capas de rodadura conformadas por una mezcla tipo MDC-2


Parámetros recomendados por IDU (2001) para capas de rodadura conformadas por una mezcla asfáltica tipo CASA


Parámetros recomendados por IDU (2014) para capas de rodadura conformadas por una mezcla tipo MD12 [MPa]

1050079005500

Producto del desarrollo y análisis de la información obtenida en los estudios adelantados con la Universidad Javeriana, se obtienen valores de referencia para los módulos de materiales asfálticos, en función de la temperatura y la frecuencia.

39002400


Parámetros recomendados por IDU (2001) para capas de base asfáltica conformadas por una mezcla asfáltica tipo 1


Parámetros recomendados por IDU (2014) para capas de base asfáltica [MPa]

120009200670048003000



Producto del desarrollo y análisis de la información obtenida en los estudios adelantados con la Universidad Javeriana, se obtienen valores de referencia para los módulos de materiales

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Insumo MEZCLA ASF. EN CALIENTE T. DENSO MD20 ASF. CONV

Tipo de grupo Material

Código Grupo 1104

Unidad de medida M3

Rendimiento 1.25

Norma IDU-ET Capitulo 5 sección 510


MEZCLA ASF. EN CALIENTE T. DENSO MD20 ASF. CONV

Material Grupo Asfalto y mezclas asfálicas

1104 Código Insumo 7172

M3 Requisitos No aplica

1.25 Recurrencia 1

IDU-ET Capitulo 5 sección 510 Capacidad No aplica



Asfalto y mezclas asfálicas

7172

No aplica

1

No aplica


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TIPO DE GRUPO GRUPO

Grupo Material ASFALTOS Y MEZCLAS ASFALTICASGrupo Material ASFALTOS Y MEZCLAS ASFALTICAS

1

Insumo

1,104 MEZCLA ASF. EN CALIENTE T. DENSO MD20 ASF. CONV1,104 MEZCLA ASF. EN CALIENTE T. DENSO MD12 ASF. CONV

CODIGO DE GRUPO

2 3 4

Cod. Insumo U.M

7172 M3 14/06/20137174 M3 14/06/2013

Fecha última recolección (Base Actual)

5 6

Referencias Codigo Proveedor

0 11780 1178

7 8

Proveedores

DOBLEAA INGENIERIA 1,104 DOBLEAA INGENIERIA 1,104

CODIGO DE GRUPO

9

insumo

MEZCLA ASF. EN CALIENTE T. DENSO MD20 ASF. CONVMEZCLA ASF. EN CALIENTE T. DENSO MD12 ASF. CONV

10 11 12

PRUEBA 2 RENDIMIENTO RECURRENCIA

1.25 11.25 2

13 14 15

NORMA CAPACIDAD REQUISITOS

IDU-ET Capitulo 5 sección 510 No aplica No aplicaIDU-ET Capitulo 5 sección 510 No aplica No aplica

16

REFERENCIAS

En construcciónEn construcción

FOTOGRAFIA INSUMO

NOMBRE DEL INSUMO

ASFALTO MODIFICADO CON POLIMEROS PM-I

EMULSION ASFALTICA CRL-1

EMULSION ASFALTICA CRR-1

EMULSION ASFALTICA CRR-2

EMULSION ASFALTICA CRM

ASFALTO 80/100

ASFALTO MODIFICADO CON POLIMEROS PM-II

MEZCLA DENSA EN CALIENTE MDC-1 (Asf 80-100 INV-02)


MEZCLA MDC-2 MODIFICADA CON POLIMER (PM-II INV-02)

EMULSION ASFALTICA CRL-1h


EMULSION ASFALTICA CRL-0

EMULSION MODIFICADA CON POLIMEROS CRR-1m

EMULSION MODIFICADA CON POLIMEROS CRR-2m

EMULSION ASF. MODIFICADA CON POLIMEROS CRM

MEZCLA ASFALTICA CON ASFALTO CAUCHO


CODIGO DEL INSUMO

6875

6962

6963

6964

6965

7034

7046

7058

7060

7062

7063

7070

7071

7153

7154

7155

7172

7174

7181

7209

7342

7658

GRUPO CODIGO DEL GRUPO

ASFALTOS Y MEZCLAS ASFALTICAS 1,104


Visor Mezclas Asfalticas v3

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