diseÑo de mezclas asfalticas

5/8/2018 DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS - slidepdf.com

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DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS

Integrantes Grupo 7CV4:

Campos Guerrero Milton I

Morales Gallegos Luis MiguelRosas San Agustín Juan Carlos

DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS

´ Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre deaglomerados, están formadas por una combinación deagregados pétreos y un ligante hidrocarburo. Sefabrican en unas plantas fijas o móviles, se transportan

después a la obra y allí se extienden y se compactan.� OBJETIVO: CUBRIR COMPLETAMENTE LAS PARTICULAS DE

AGREGADOS CON UNA CANTIDAD MINIMA DE PRODUCTO

ASFALTICO

� SON USADAS PARA PAVIMENTOS ASFALTICOS

´ su función es proporcionar una superficie derodamiento cómoda, segura y económica a los usuariosde las vías de comunicación.

´ transmitir suficientemente las cargas debidas al tráficoa la explanada para que sean soportadas por ésta.

DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

´ Propiedades:El comportamiento de la mezcla depende decircunstancias externas a ellas mismas, talescomo son el tiempo de aplicación de la carga yde la temperatura. Por esta causa suspropiedades tienen que estar vinculadas a estosfactores, temperatura yduración de la carga, lo que implica la necesidaddel conocimiento de la reología del material.

´ Actualmente la reología de las mezclas está bienestudiada tanto desde el punto de vistaexperimental como del teórico, con unaconsecuencia práctica inmediata: la mejoradaptación de las fórmulas de trabajo y de losmateriales a las condiciones reales de cadapavimento.

´ Por ejemplo, son fácilmente asequibles estos

ajustes, según la región climática o lascondiciones de velocidad de los vehículos, en losmétodos de diseño de pavimentos.

´ Propiedades de una Mezcla AsfálticaESTABILIDAD

DURABILIDAD

RESISTENCIA A LA FATIGA

RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

PERMEABILIDAD

Tipos:´ Mezclas asfálticas en Frío: El ligante suele ser una

emulsión asfáltica (debido a que se sigue utilizando enalgunos lugares los asfaltos fluidificados), y la puesta en

obra se realiza a temperatura ambiente.´ Mezclas asfálticas en Caliente: Se fabrican con asfaltos

a unas temperaturas elevadas, en el rango de los150°Csegún la viscosidad del ligante, se calientan también los

agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar encontacto con ellos. La puesta en obra se realiza atemperaturas muy superiores a la ambiente, pues encaso contrario, estos materiales no pueden extenderse ymenos aún compactarse adecuadamente.

DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS´ Selección del Diseño de una Mezcla:a) Análisis de las condiciones en las que va a trabajar la

mezclab) Determinación de las propiedades de la mezclac) Materiales disponibles, elección de los agregados

pétreosd) Elección del tipo de ligantee) Dosificación o determinación del contenido óptimo de

asfalto ligante

Otros factores a tener en cuenta en el diseño y selección deuna mezcla asfáltica son los siguientes: Exigencias deseguridad vial, Estructura del Pavimento, Técnicas de Diseñoy Ejecución, Sitio de construcción del pavimento (topografía,temperatura, terreno, periodo de lluvias trazado de la vía,entre otros), Condiciones de drenaje y Consideracioneseconómicas.

CONTENIDO MÍNIMO DE ASFALTO ENMATERIALES GRADUADOS QUE

CONTIENE FINOS´ Este método se basa en la estimación

aproximada de la superficie total de

agregado pétreo en función de sugranulometría. Conocida el área total para lamuestra de material se multiplica dicho

valor por el índice asfaltico y se obtiene elcontenido minimo de asfalto.

PRA= porción en residuos asfalticos en peso

que corresponde a una mescla preliminar.F= proporción expresada en porciento en peso

K= constante del área superficial de las

partículas de material pétreo estimada.I= índice asfaltico de la fracción considerada

en la cual se selecciona de la tabla IV.13

EJEMPLO:

´ Una mezcla de roca triturada de baja absorcióncon arena de rio para proporcionar los tamañosfinos. Para simplificar el calculo podemosconsiderar el área que constituye todo elmaterial k pasa la malla no. 4.75 y los gruesosestán constituidos en su totalidad por el

material triturado

´ El peso volumétrico suelto y secodel material es de 1450kgrs/m3.el producto asfaltico recomendadoes una emulsión de tipo RM-65con 65% de peso de residuoasfaltico y densidad media de0.94

� El contenidomínimo del

asfalto, expresadocomo cementoasfaltico es de0.032 es decir3.2% en peso decemento asfaltico

Para obtener el contenido asfalto envolumen, para un metro cubico tenemos:

CONTENIDO MÍNIMO DE ASFALTO ENMATERIALES GRADUADOS QUE

CONTIENEN POCOS FINOS

´ Se aplica cuando la curva granulométrica

se ubica cerca del limite inferior de la curvaaceptada por las normas.

´ CMA= contenido mínimo de asfalto´ a= % retenido en la malla num.2.0´ b=% de material que pasa la malla num.2.0´ c= % que pasa la malla num. 0.075

´ d=coeficiente asfaltico que varia con las

características del material

Cuando se utilice cemento asfaltico en laelaboración de la mezcla el valor CMA deberá

incrementar en un 25%

CONTENIDO OPTIMO APROXIMADO DE ASFALTO, EN PESO

´ Para conocer el residuo asfaltico que serequiere agregar al material petreo paraelaborar la mezcla se aplica la siguienteformula

PRUEBA MARSHALL

DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE

INTRODUCCION:

´ Es uno de los métodos de diseño de mezclasmas usado en la actualidad. Diseñada porBruce Marshall.

´ Este método es un experimento de laboratoriodirigido al diseño de una adecuada mezclaasfáltica por medio de análisis de su

estabilidad, fluencia, densidad y vacios.

´ Este análisis garantiza que las importantesproporciones volumétricas de los componentesde la mezcla estén dentro de los rangos

adecuados para asegurar una mezcla durable.´ Desafortunadamente una de sus grandes

desventajas es el método de compactación delaboratorio por impacto el cual no simula ladensificación de la mezcla que ocurre bajotransito en un pavimento real.

OBJETIVO:

´ Conocer el porcentaje optimo de asfalto querequiere una carpeta de asfalto (asfalto ycombinación especifica de agregados)paratener la resistencia, flexibilidad y durabilidadadecuada, sin sufrir deformaciones, basadosprincipalmente en 5 gráficos que se obtendrán

de la prueba.

GRÁFICOS:

´ Peso volumétrico

´ Estabilidad

´ Flujo´ Porcentaje de vacios en la mezcla

´ Porcentaje de vacios en agregado mineral

EQUIPO:

´ Tres moldes con base y extensión con diámetro de 103 mm y altura de 64 mm.´ Pisón deslizante con una altura de caída de 45cm y un peso de 4.5kg.´ Una base de madera para compactar´ Mallas (3/4µ, ½µ, 3/8µ, ¼µ, N°4, N°10, N°20, N°40, N°60, N°100, N°200)´ Papel Filtro´

Tres charolas redondas de 30cm de diámetro´ Cuchara´ Un baño de agua´ Picnómetro´ Balanzas´ Maquina para aplicar presión´

Mordazas´ Probeta´ Tres muestras de 1100 gr de material pétreo cada una con la granulometría

indicada (25.0 mm o menos)

PROCEDIMIENTO

REALIZACIÓN DE LA PRECTICA

PASO 1:

´ Realizar el cribado del las muestras (todas ala vez) y calcular el peso retenido en lasmallas.

Ejemplo:

MALLA PESORETENIDO

% RETENIDO % PASA

¾µ 90-100

½µ 72-90

3/8µ 60-76

¼µ 44-57

N°4 37-48

N°10 20-29N°20 12-19

N°40 8-14

N°60 6-11

N°100 4-8

N°200 2-5

MALLA PESORETENIDO

% RETENIDO[%]

% PASA

¾µ 0 0 90-100

½µ 330 10 72-90

3/8µ 462 14 60-76

¼µ 627 19 44-57

N°4 297 9 37-48

N°10 627 19 20-29N°20 330 10 12-19

N°40 165 5 8-14

N°60 99 3 6-11

N°100 99 3 4-8

N°200 99 3 2-5

SUMATORIA 3300 100

100*%_ _

mallaenret

W RET !

PASO 2:

´ Calentar el material pétreo a una temperaturade entre 120° - 140° C para que pierdahumedad.

PASO 3:

� Calentar el cemento asfaltico a una

temperatura de entre 110° -130° C hasta queel cemento este fluido.

PASO 4:

� Colocar el material pétreo sobre una balanza y se leadiciona el porcentaje de asfalto mencionado (5%,6%, 7%) con respecto del peso del material pétreo.

PASO 5:

� Homogenizar la mezcla en la estufa.

PASO 6:

� Se tendrán en el baño de agua a 90° C elmolde, la base, la extensión y el pisón.

PASO 7:

´ Se coloca el molde, la base y la extensión sobrela base para compactar, en el fondo se poneuna hoja de papel filtro, se vacía la muestra en

el molde, se acomoda con la cuchara y secoloca otra hoja de papel filtro en la partesuperior del cilindro esta teniendo un diámetroun poco menor que el molde. Se compacta

aplicándole 75 golpes en la cara superior, sevoltea y se aplica la misma cantidad en la carainferior.

PASO 8:

´ Se deja fraguar en el molde durante 24 horasse extrae, se pesa, se mide su alturacompacta, se cubre con estearato de zinc paraimpermeabilizarla y se sumerge en unpicnómetro que estará lleno hasta el borde conagua, frente a la nariz del picnómetro se coloca

una probeta la cual medirá el agua desplazadapor la mezcla y con esto tendremos la primergrafica de peso volumétrico.

PASO 9:

´ Antes de poner en el equipo de compresión, laspastillas tendrán que pasar por un baño a unatemperatura de 60° C y montar las mordazasen la tina para posteriormente practicarles elpresión.

NORMA:

RANGOS ESTABLECIDOS POR LA NORMA

PORCENTAJE DE VACIOS (%) 3-5 [%]

V.A.M (%) 14 [%] mínimo

ESTABILIDAD 700 [kg] mínimo

FLUJO 2-4 [mm]

OBTENCIÓN DE GRAFICAS DE CALIDAD:N-MCT-4-05-003108

´ 1.- Grafica de pesos volumétricos

PESOVOLUMETRICO

[kg/m3]

% ASFALTO% ASFALTO Ó

´ 2.- Gráfica de estabilidad

ESTABILIDAD[kg]

% ASFALTO% ASFALTO Ó

´ 3.- Gráfica de flujo

FLUJO[mm]

% C.A CON RESPECTO AL

AGREGADO% ASFALTO ÓP

´ 4.- Gráfica de porcentajes de vacios en lamezcla

VACIOS[%]

% ASFALTO

% ASFALTO ÓP

¹¹ º ¸©©

dcC M V K

K 1000

¹¹¹

©©©

o P oCA

´ DONDE:´ V.M.C.- Porcentaje de vacios en mezcla [%]

´ dc.- Peso volumétrico de la mezcla asfáltica [kg/cm3]´ tm.-Peso especifico teórico máximo de la mezcla

asfáltica [kg/cm3]´ 1000 factor de conversión para hacer homogéneo los

valores de los pesos dc y tm.´ A.- Porción de peso de carpeta asfáltica con relación al

de la mezcla [%]´ P.- Porción en peso de material pétreo con relación con

relación al de la mezcla [%]´ Sca.- Densidad de cemento asfaltico´ Sp.- Densidad aparente del material pétreo, por

inmersión en cemento asfaltico´ .- Peso especifico del agua 1 gr/cm3

´ 5.- Gráfica de porcentaje de vacios enagregado mineral

% V.M-A[%]

% C.A CON RESPECTO AL

AGREGADO MINERAL% ASFALTO ÓP

¹¹ º ¸©©

ª¨ !

1100..

S A A M V

´ DONDE:

´ V.A.M .- Proporción de vacios del agregadomineral

RESULTADO:

´ Para obtener el resultado del porcentajeoptimo de asfalto, bastara con obtener elpromedio de los porcentajes óptimos de cada

una de las graficas.

MÉTODO HVEEM

´ Con el procedimiento propuesto por F.N.HVEEM se puede realizar el proyecto yverificación de mezclas elaboradas conmateriales pétreos de hasta 25 milímetros y

cemento asfáltico en caliente o emulsionesasfálticas.

´ El objetivo del método de Hveem es eldeterminar el contenido optimo de asfalto parauna combinación especifica de agregados. Elmétodo también provee información sobre laspropiedades de la mezcla asfáltica final.

MÉTODO HVEEM

´ Es el método mas usado y surgió de investigacionesrealizadas en california, este método abarca ladeterminación de un contenido aproximado de asfalto yluego del sometimiento de probetas con este contenido

de asfalto (y con contenidos mayores y menores ) a unensayo de estabilidad, y también se efectúa un ensayode expansión sobre una probeta que ha sido expuesta alagua

´ Consiste en preparar dos series de especímenes convariaciones similares en sus contenidos de productoasfáltico, utilizando el compactador de HVEEM, quesomete a la muestra a ciertas presiones repetidas,aplicadas en forma gradual mediante un pisón.

MÉTODO HVEEM

´ El Procedimiento se basa en 4 pruebas:exudación, expansión, estabilidad y cohesión

1.-Se Preparan las probetas con el contenidoaproximado de asfalto (y con contenidos mayoresy menores)

Esto mediante el compactador de HVEEM

MÉTODO HVEEM

2.- Con los especímenes elaborados, se realiza laprueba de expansión

Expansiómetro

MÉTODO HVEEM

´ 3.- Ensayo de estabilidad: para evaluar laresistencia a la deformación.

´ Estabilómetro

MÉTODO HVEEM

´ Mediante los datos obtenidos con elestabilómetro, obtenemos el valor deresistencia R

MÉTODO DE HVEEM

´ 4.-El valor de la cohesión también es necesariopara determinar espesores y se hace mediante:

´ Cohesiómetro de Hveem

MÉTODO DE HVEEM

De los resultados de proyecto obtenidosmediante el Método de Hveem se gráfica:

´ Peso Volumétrico

´ % Vacíos de la Mezcla

Valor del Cohesiometro´ Estabilidad Relativa

´ % de Vacíos en Agregados

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