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Intervenant – Manifestation - date 1
LA FORMULACIÓN FRANCESA
DE MISTURAS ASFÁLTICAS
Y CON LAS OTRAS METODICAS EN LA EUROPA
Yves BROSSEAUD - IFSTTAR
Seminario Diseño de Mezclas Asfálticas en Caliente en los Inicios del Siglo XXI
La Visión Europea
Coordinador Ing. Jorge Tosticarelli
Intervenant – Manifestation - date 2
Contenido
• Histórico de la metodología en Francia
• Presentación de la metodología Francia:
– ensayos e interpretación
– ejemplo de formulación
– correspondencia entre obras e laboratorio
– guía de formulación (español versión)
– aventajes de la metodología
• Otras metodologías en la Europa
– Normas
– Marshall – España y muchos otras país
– Otras ensayos
• Conclusión
Intervenant – Manifestation - date 3
Histórico
Se hace necesario estudiar el comportamiento de
los concretos asfálticos a partir de una metodología
que permita establecer relaciones
campo/laboratorio bien definidas y más próximas
posibles, teniendo en cuenta la frecuencia y la
temperatura de solicitación del material .
Principio mas simple:
* un material para cada necesidad
* un ensayo para cada propiedad
Intervenant – Manifestation - date 4 4 - YB - LCPC
Historia
• La prehistoria : el concreto bituminoso estará conformado, sea de 2 partes en volumen de masticó en estado líquido y sobre aquel se incorporarán 3 partes de gravillas perfectamente limpias y secas, sea de 25 a 30% de “molasse d’Auvergne” por 100 partes de gravilla…. Podrá ser impregnado de 7 à 8% de alquitrán de gas
(artículo 37, Travaux publics de Paris 1862 L.MALO).
• Tratado de materiales de construcción M.Duriez 1950 –Dunod-.
Intervenant – Manifestation - date 5 5 - YB - LCPC
Historia
• Tratado de materiales
de construcción
M.Duriez 1950 –Dunod-
.
Intervenant – Manifestation - date 6 6 - YB - LCPC
Historia : de instructivos a normas
• Instructivos (1975 a 1980)
– Curva granulométrica – 3 contenidos de ligante – Duriez, Marshall (25, 50, 75)
• Notas técnicas (1980 a 1990)
– + Ahuellamiento – + Tracción directa
Beneficios (status de una guía) Codificación de nuevas técnicas Recomendaciones
Constituyentes y composición de base Comportamiento que se espera en laboratorio Fabricación, construcción y Controles
Normas Francesas (1990 a 2007) – Europeas (> 2007)
Referencia obligatoria para los estudios, y producción en planta Contratos públicos
Intervenant – Manifestation - date 7 7 - YB - LCPC
Historia
• Método « Huet-Grimaux » 1970
– Variantes
– PCG (desaparición del Marshall)
– Tracción
– Fatiga, módulo complejo
• Método Normas Generación 1991
– Curva granulométrica de inicio, nueva fórmula, verificación, adaptación, performances en laboratorio, propiedades de fabricación, puesta en obra y recibo.
• Método Normas Generación 2000
– Actualización, clase de performances
• Método Normas Europeas 2007 (ver la parte EN)
– Performances únicamente a la salida de la central
Intervenant – Manifestation - date 8
Introducción
El carácter racional de la metodología es asegurado
por Centros de Excelencia en investigación, como el
Institut Français des Sciences et Technologies des
Transports, de l’aménagement et des réseaux
(IFSTTAR) antiguo Laboratoire Central des Ponts et
Chaussées (LCPC)
Formulación de los materiales
+
Dimensionamiento de carreteras
Intervenant – Manifestation - date 9
Comportamiento : obras vs laboratorio
Superposición de las señales de
deformación en el campo y calculada
(PEREZ, 2003) Ejemplo del tipo de señal de
deformación (PEREZ, 2003)
Intervenant – Manifestation - date 10
NIVELES DE FORMULACIÓN
Niveles
Fundamentales
Niveles
Empíricos
Intervenant – Manifestation - date 11
NIVEL 0
• En este nivel se encuentran todos los procesos
preliminares de selección y caracterización de los
granulares (incluyendo la curva granulométrica),
ligantes y aditivos.
Intervenant – Manifestation - date 12
Selección de los constituyentes : ligante
Standard des bitumen en Francia NF EN 12 591
Intervenant – Manifestation - date 13
Selección de los constituyentes : agregados
• Características intrínsecas
– LA < 30
– MDE < 25
– PSV > 50 (superficial)
• Características de fabricación
– Granulometría (Dmax 20-14mm base, 14,10, o 6 mm)
– Angularidad
– Propreté : azul metileno
– Forma FI < 25
– Ecoulement Ecs > 38
NF EN 13043
Intervenant – Manifestation - date 16 16 - YB-LCPC
Mezclador BBMAX 80
• Normalizadas (ej. NFP 98-250-1)
• Mezclado hepicicloidal,
temperatura controlada,
• Representativo del terreno
• Repetible (muestras homogéneas)
• Capacidad : 80 o 25 kg
Fabricación de mezclas
NF EN 12697-35
Intervenant – Manifestation - date 17 17 - YB-LCPC
Compactador de placas:
400*600*150 mm o
180*500*25 a 100 mm
• Normalizado ej. NFP 98-250-2
• Plan de compactación controlado por micro procesador
• Acción rodante o amasado del fondo del molde [carga (520 daN), presión (0,7 MPa)]
• Duración de compactación 20 min por placa
Fabricación de placas
NF EN 12697-30
Intervenant – Manifestation - date 18 18 - YB-LCPC
Banco gamma vertical
• Normalizado (ej. NFP 98-250-5)
• Medida MVA por absorción
gamma, verificación de la
homogeneidad de las probetas
(modo localizado o continuo),
manejado por microprocesador
• Probetas cilíndricas o
prismátcias (precisión 0,5%)
Vérificación del % de vacíos
NF EN 12697-27
Intervenant – Manifestation - date 19 19 - YB-LCPC
Mezclador
Fabricación de mezclas (síntesis)
Compactador de placas:
Objetivos : • Ensayos Normalizados
• Representativo del terreno
• Repetible (muestras homogéneas)
• Precisión suficiente para diferenciar las performances
Buena gestión
Control de los medios
Intervenant – Manifestation - date 20
PCG
• Verifica la habilidad a la compactación de la mezcla
asfáltica, a través de una compactación lenta e
isotérmica, sometido a baja compresión estática,
ejecutada por un movimiento cizallarte o giratorio de
una de sus caras en torno al eje de simetría del
cuerpo de prueba, aplicando un ángulo α.
Intervenant – Manifestation - date 21 21 - YB-LCPC
Prensa de cizallamiento
giratorio
• Prensa de Cizallamiento Giratorio
• Normalizado ej. NFP 98-252
• Caracteriza la reducción del % de
vacíos bajo fuerza axial +
cizallamiento giratorio
• Optimización de la composición por
ajuste del contenido de vacíos,
conforme a normas de productos
• Predicción del % vacíos de campo
Cc = C*10e
Caracterización de la compactabilidad PCG
PCG3
PCG2
NF EN 12697-31
Muy buena repetibilidad, buena
pertinencia del ensayo
Intervenant – Manifestation - date 23 23 - YB-LCPC
Repetibilidad 0,95
Reproducibilidad 1,34
Resultado típico C
on
ten
ido d
e vací
os
(%)
Intervenant – Manifestation - date 24 24 - YB-LCPC
Densificación función del espesor de la capa
% vacíos
Número de pasadas 2 26 16 8
20
10
5
4 cm
6 cm
8 cm
12 cm
Intervenant – Manifestation - date 25 25 - YB-LCPC
N giros = 10 * espesor (cm)
Interpretación del ensayo PCG C
on
ten
ido d
e vací
os
(%)
Intervenant – Manifestation - date 26
DURIEZ
• Evalúa la sensibilidad al agua de la mezcla asfáltica
teniendo en cuenta la perdida de la resistencia. Los
valores resultantes tanto de los cuerpos de prueba
condicionados a seco, como los condicionados en el
agua deben ser comparados y verificados según la
norma referente a su clasificación.
• Caracterizase la adhesión pasiva
• Tomar decision sobre uso de agentes de adhesion.
Intervenant – Manifestation - date 27 27 - YB-LCPC
Ensayo Duriez
Resistencia al agua: ensayo Duriez
• Normalizado ex NFP 98-251-1
• Compactación de doble efecto:
D< 14 mm H 190 mm, 60 kN, 5 min
D>14 mm H 270 mm, 180 kN, 5 min
• Conservación 18 C, 7 días, en seco 50
% humedad relativa y en inmersión
• Falla vertical (1 mm/s )
• Relación Ri / Rs (y % vacíos)
• r = 0,08 R =0,13 (relación de 0,73)
NF EN 12697-12
Intervenant – Manifestation - date 31
NIVEL 2
• Deformación permanente; que ensaya la resistencia
de la mezcla asfáltica a la formación de
ahuellamiento a una temperatura de 60 C.
(MANUAL LPC, 2007).
Intervenant – Manifestation - date 33
Características de las probetas
Espesor de la placa:
50 mm si la espesor de la capa en obras < 50 mm
100 mm en otras condiciones
Intervenant – Manifestation - date 35
Descripción del equipaje
Máquina de deformación permanente.
Intervenant – Manifestation - date 37
• Normalizado ej NFP 98-253-1
• Influenciado por tráfico pesado,
lento, canalizado, bajo alta
temperatura
• Ranking pertinente (terreno),
ensayo repetible (r = 1,2 y R =1,3)
• limites con ligantes polímeros
• Condiciones de ensayo:
– llanta lisa, presión 0,6 MPa
– carga 5 kN, veloc. 1 ciclo / s
– temperatura controlada 60 C
El Ahuellador LPC
Relevé de l ’ornière
Détail de la roue
NF EN 12697-22
Detalle de la llanta
Medida de la huella
Intervenant – Manifestation - date 38 38 - YB-LCPC
Resultado típico de maquina MLPC de Ahuellamiento
Intervenant – Manifestation - date 42
Diseño de mezcla y especificación para el nivel 2:
PCG + Sensibilidad al agua + deformación permanente (fabricación-compactación-verificación)
Prueba Marshall
Intervenant – Manifestation - date 43
NIVEL 3
• Especificado para obras importantes y cuando la
capa interviene en el funcionamiento estructural del
pavimento. Los valores del módulo a 15 C y 10Hz o
0,2 segundos, son utilizados directamente en los
modelos de cálculo de dimensionamiento
(MANUAL LPC, 2007)
Intervenant – Manifestation - date 44
MÓDULO COMPLEJO
• Determina la rigidez de la mezcla ante diferentes
tipos de condicionamientos, tanto de frecuencia
como de temperatura. Este ensayo es hecho
aplicando una flexión alternada continua.
Intervenant – Manifestation - date 45
Comportadamente visco-elástico
Gráficos de fuerza e desplazamiento en
cuerpos de prueba visco elásticos
Intervenant – Manifestation - date 47
Secuencia de corte
• Dimensiones función del tipo de mezcla (Dmax)
– Cortadas 15 días antes del ensayo
• Medidas cercanas en 1mm y pesos cercanos en 1 g
– Desviación standar de cont de vacíos < 0.7 %
– => tri por lotes homogéneos
Intervenant – Manifestation - date 48
Control automático de geométricos de la probeta
• Espesor, largo, alto
Intervenant – Manifestation - date 49
Descripción del equipo
Vibrador electromagnético
Máquina automatica 3MC
Intervenant – Manifestation - date 50
Ensayo de módulo complejo
• Normalizado ej NFP 98 260-2
• Flexión 2 puntos, sobre probeta trapezoidal
• Media de 4 repeticiones
• Trazado de las isotermas : E dimensionamiento 15 C, 10
Hz
• Trazado de la curva maestra (otras representaciones)
• r = 335 MPa , R = 2750 MPa (E = 15300 MPa)
NF EN 12697-26 Vibrador electromagnético
Máquina automatica 3MC
Intervenant – Manifestation - date 56
Modelo de Huet Sayegh
i Número complexo, i²=-1
E∞ Módulo inst. para elev. frec. bajas temp.
Eo Módulo estat. para bajas frec. elev. temp.
Τ Tiempo de relajación de los amortiguadores
h,k Parám. de los elem. parabólicos del modelo
δ Constante adimens. (ligante, curva gran.)
ω 2πf, f=frecuencia de sol.; (pulsación)
Intervenant – Manifestation - date 58 58 - YB-LCPC
Probeta cilíndrica
H=200 mm y diámetro 80mm
Máquina de ensayos reológicos: MAER
Intervenant – Manifestation - date 59 59 - YB-LCPC
Ensayo de tracción directa
• Normalizado : ej NFP 98 - 260-1
• Tracción directa (ley de deformación impuesta por calculadora)
• Ensayo sobre probeta estabilizada en deformación
50 micro def y temperatura (a + 0,2 C)
• Timpo de carga de 1 a 300 s, temperatura de 0 C a 15 C
• Medida del módulo secante : dimensionamiento 15 C y 0,02s
• Calcula una no linearidad 1- pérdida de módulo 0 a 500
microdef)
NF EN 12697-26
Intervenant – Manifestation - date 62
NIVEL 4
• Este nivel es especificado para el caso de
pavimentos muy importantes en que la capa en
cuestión trabaje a fatiga.
Intervenant – Manifestation - date 63
FATIGA
• Es realizado a flexión alternada continua en cuerpos
de prueba trapezoidales. La frecuencia de
solicitación está estipulada en 25Hz a una
temperatura de 10 C.
Intervenant – Manifestation - date 64
El criterio de fatiga a deformación constante
Comportamiento durante la fatiga a deformación constante
Intervenant – Manifestation - date 65 65 - YB-LCPC
Motor y excéntrica
Ensayo de fatiga
Ensayo de fatiga
• Normalizado ej NF P 98-261-1
• Flexión 2 puntos, anclado a la
base
• Probetas trapezoidales;
– B=56, b=25, e=2, h=250 mm
• 3 niveles de 6 probetas, 10 C
y 25 Hz entre 70 y 300 10-6
• Cálculo de déformación a 1
millón de ciclos 6
• r = 4,2 microdef R= 8,3 microdef
NF EN 12697-24
Intervenant – Manifestation - date 66
Droite de fatigue
1000
10000
100000
1000000
10000000
10 100 1000
Déformation
No
mb
re d
e cycles
6
Aparato M 2 F
Prueba de Fatiga
Leí de fatiga
Resultados (dimensionamiento):
- Epsilon 6
- Dispersión (regresión)
- Cuesta de la recta de fatiga
Intervenant – Manifestation - date 69
69
Evaluación del contenido de vacios en laboratorio
correlacionado con el valor en el lugar
0
2
4
6
8
10
12
14
BB
AC
BB
AC
(bin
der)
BB
AG
G
BB
ME
GB
2
GB
3
EM
E 1
EM
E 2
Va
cio
s %
Correcto
Fuera de
especificación
PCG: Prueba Standard (NF EN 12697-31)
Prensa de cizallamiento giratoria (nivel 1)
Superficie Base
Intervenant – Manifestation - date 70
70
• Profundidad de roderas a 60 C
0
4
8
12
16
20
BBA
1
BBA
2
BBA
3
BBME
1
BBME
2
BBME
3
GB 2
to 4
EME
1-2
Pro
fun
did
ad
de r
od
era
[%
]
Base
Número
de ciclos 10 000 30 000 10 000 30 000
Fuera
Dentro
Prueba estándar EN 12697-22
Especificaciones para Prueba de Resistencia a las Roderas
(nivel 2)
Superficie
Intervenant – Manifestation - date 71
71
• Módulo (MPa) a 15 C: complejo (10 Hz) – lineal directo (0,02 s)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
BBA
1-2
BBA
3
BBME
1
BBME
2-3
GB 2-
3
GB 4 EME
1-2
Mó
du
lo [M
Pa
]
Fuera
Dentro
Especificación Rigidez (nivel 3)
Intervenant – Manifestation - date 72
72
• Deformación admisible ε6 [µdef] a 10 C y 25 Hz
70
80
90
100
110
120
130
140
150
BBA 1 BBA 2 BBA 3 BBME
1
BBME
2-3
GB 2 GB 3 GB 4 EME
1
EME
2
[µdefo
rmació
n]
Fuera
Dentro
Especificaciones para Fatiga (nivel 4)
ε6 [µdef]
Intervenant – Manifestation - date 75
Efectos de la composición en los resultados PCG
Tendencias de los efectos de los parámetros de composición sobre los
resultados de la prueba PCG
Parámetro Efecto % Vng Observaciones
Contenido de ligante - 0,25 + 0,5 a + 0,6 Ver contenido de agua
Contenido de ligante + 0,25 - 0,5 a - 0,6 Ver resistencia al
ahuellamiento
Contenido de finos + 1 - 1,7 a - 0,5
Volumen de arena + 10% -1
Pasa 2 mm + 5% -1 a - 1,5%
Discontinuidad 2/4 ( a % de arena constante) -1
Discontinuidad 2/6 ( a % de arena constante) -3
Discontinuidad 4/10
Volumen de mastic 16% -> 23% + 4%
+ 10% de arena rodada - 1,5 a -2 Atención al ahuellamiento
Intervenant – Manifestation - date 76
Mejoramiento de la composición
Ajustes sobre la composición
para que los vacíos PCG se sitúen en el intervalo deseado
Muy inferior al
porcentaje
deseable
inferiores al
porcentaje
deseable
Superiores al
porcentaje
deseable
Superiores al porcentaje
deseable
(>5%) (3%) (3%) (>5%)
Disminuir el % de
bitumen y disminuir
el % de finos
totales entre 1,5 %
y 2,5%
Aumentar el pasa 2 mm en aprox.
5 puntos y disminuir la
fracción 2/6,3
Disminuir el pasa 2mm
en aprox. 5 puntos
y aumentar la
fracción 2/6,3
Disminuir la fracción
2/6,3 del orden
del 10% y
aumentar el
6,3/10
Adicionar una arena molida a
razón de 10 o 15%
(Prestar atención a la resistencia
al ahuellamiento)
o
Arena rodada a razón de 10%
(Prestar atención a la
resistencia al ahuellamiento)
Intervenant – Manifestation - date 77
Valores especificados en las normas
«de producto» con la resistencia de agua
Intervenant – Manifestation - date 78
Mejoramiento de resultados
Relación r/R Duriez
Por debajo del valor indicado Muy por debajo del valor indicado
El mejorador de adherencia en la
masa (0,3% 0,6% en relación al
bitumen)
Empleo de finos activados por 20%
de cal viva o apagada
Aumentar el módulo de riqueza (y
disminuir el pasa 2mm)
Utilizar un bitumen más duro
Aumentar la compacidad
disminuyendo el 2/6
Adicionar 1% de cal viva o apagada
Reemplazo de toda o parte de la arena por
una arena de oro origen
Intervenant – Manifestation - date 79
Valores especificados en las normas «del producto» con
la resistencia a la deformación permanente
Intervenant – Manifestation - date 80
Interpretación y mejoramiento de resultados
Ahuellamiento – Profundidad de ahuellamiento
Superior al valor indicado 2% superior a lo indicado Observaciones
Usar curva mas abierta
Bajar el contenido de
ligante
Utilizar un bitumen de
TBA superior
Utilizar aditivos
Utilizar un bitumen de
temperatura TBA y
empleo de aditivos, PE…
Utilizar un bitumen
especial de sensibilidad
mejorada
Cambiar la arena
Tener cuidado con el
riesgo de fisuración
de arriba hacia
abajo: (grado duro +
contenido débil de
ligante).
Intervenant – Manifestation - date 81
Valores especificados en el modulo (15 C, 10hZ) en las
normas «del producto»
Intervenant – Manifestation - date 83
Factores de influencia en el modulo
• Variación de compacidad :
El efecto puede aproximarse por medio de la fórmula
:
ΔE = (2000 – 310 TL) ΔC * TL
• Variación del contenido de ligante :
ΔE = (18000 – 3700 TL) ΔTL
Intervenant – Manifestation - date 84
Valores especificados en la fatiga en las normas «del producto»
Intervenant – Manifestation - date 85
Factores de influencia en la fatiga
• Contenido de ligante :
1% de TL ~ 25 μdef (hasta TL ~ 7 %)
• Compacidad :
Δε6 ~ 3.3 Δc
• Perdida de linearidad en tracción directa :
ε6 = 10-6 (2.39 + 3.30 (1-Γ)) (para bitumen puro)
• Pero también : ligant modificado, contenido de asfaltenos
…
Intervenant – Manifestation - date 86
Del laboratorio a la obra
las posibles correspondencias
Final parte del guía de la formulación francesa de mezclas
Intervenant – Manifestation - date 87
Ensayos de caracterización en obra
y en laboratorio de mezclas
PCG : Estado volumétrico
Ahuellamiento : Resistencia a las deformaciones
Propiedades mecánicas:
Módulo de rigidez
Comportamiento en Fatiga
Intervenant – Manifestation - date 88 88 - YB-LCPC
Objectivos
• Dispersión del comportamiento «en obras»
• Correspondencia entre laboratorio & obra
• Factores de influencia
• Predicción de comportamientos «en obra»
• Validación del método de laboratorio
Metodología, preparación, ensayos, especificaciones,
Comparación de ensayos (módulo tracción, flexión, tracción indirecta)
• Pertinencia de las especificaciones normativas
• Posicionamiento en relación con Europa
Intervenant – Manifestation - date 89 89 - YB-LCPC
PCG : conclusiones
• Estudio PCG pertinente si constituyentes de obra ( MVR).
• Buena correspondencia fabricación central y laboratorio,
en cuanto a la compactibilidad.
• Buena previsión del contenido promedio devacíos en obra
: V% à 10 * espesor (cm)
• Dispersión % vacíos in situ = 2 * dispersión % PCG
• PCG análisis global de la compacidad de la mezcla, buena
sensibilidad a los factores de formulación, pero no puede
sustituir al control de la composición,
• Estudio PCG en laboratorio indispensable para
optimizar la composición (control de parámetros).
• Especificaciones normativas realistas y accesibles.
Intervenant – Manifestation - date 90 90 - YB-LCPC
Ahuellamiento : conclusiones
• Correspondencia entre campo y lab.:
– buena si la fórmula resiste bien el ahuellamiento (< 5% 30 000 ciclos),
– Desv. importante sobre fórmula sensible al ahuellamiento
(10% 3 000 cycles):
Lab. 10% a 3 000 cciclos obra 10% a 30 000 ciclos
• Validación de una fórmula «límite» no se puede hacer con mezclas fabricadas en planta,. Solamente por fabricación en lab. Con constituyentes de la obra (agregados, ligante)
• Laboratorio necesario para optimizar la fórmula (la fabricación en planta «rompe» los factores de influencia)
• Importancia del contenido de vacíos (norma).
Intervenant – Manifestation - date 91 91 - YB-LCPC
Organización y medios de ensayos
• Ensayos realizados :
–módulo en flexión, tracción en probeta cilíndrica, tracción indirecta (NAT),
–Fatiga en flexión.
• Conservación de muestras : ensayos 3 semanas después del corte de
probetas.
• Realización simultanea de ensayos mecánicos sobre muestras y
fabricadas en lab. y tomadas in situ.
• Simultaneidad de conservación y % de vacíos.
Intervenant – Manifestation - date 92 92 - YB-LCPC
Site Matériau E* min
(MPa)
E*max
(MPa)
E* moy
(MPa)
(MPa)
E*
prélève
ment
unique
(MPa)
E*
labo
(MPa)
A 39 GB 0/14 Desnes 12900 14600
20 prélèvements 12900 16600 15100 830
A 39 GB 0/14
Monnières
9100*
13200
9800*
12300
21 prélèvements 9450 14950 13100 1200
* zone volontairement sous compactée (aire de Rahon)
Variabilidad de módulos en campo/laboratorio
|E*| (15 C, 10 Hz)
*
* *
Obras Laboratorio
Intervenant – Manifestation - date 93 93 - YB-LCPC
Correspondencia entre los módulos |E*|
en flexión / Tracción directa (MAER)
Monnières -Variabilité du module à 15 °C
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
1 6 11 16 21
n° du prélèvement
module
(M
Pa)
MAER prisme 0,02 s
|E*| 10 Hz (moy. 3 ép.)
Buena correspondencia |E*| (15 C, 10 Hz) S(15 C, 0,02s)
Intervenant – Manifestation - date 94 94 - YB-LCPC
Conclusiones módulo
• Valores promedio en campo del mismo orden de magnitud
que el estudio de laboratorio.
• Fuertes dispersiones de los comportamientos de campo
(20 à 30%)
muestreo importante (20) para validar los estudios.
• Estudio de laboratorio indispensable.
• Factores de influencia : % de vacíos y características del
bitumen recuperado explican las dispersiones en campo.
Intervenant – Manifestation - date 95 95 - YB-LCPC
Conclusiones módulo (continuación)
• Equivalencia de los módulos para las GB :
– MAER 15 C 0,02 s et |E*| 15 C 10 Hz
– Variabilidad en campo accesible para E*, MAER, NAT
(fuera de valor normativo).
• Módulo medio GB sílico-calcareo >> norma GB3, pero un
muestreo aleatorio puede conducir al valor de la
especificación.
• Estudio de soporte para las especificaciones GB 4.
Intervenant – Manifestation - date 96 96 - YB-LCPC
Variabilidad de las características de fatiga
síntesis de los resultados obtenidos
Nota: para los módulos altos, la fatiga es menor e inversamente
Intervenant – Manifestation - date 97 97 - YB-LCPC
Comentarios
• Variación de módulo del orden de 10% /valor medio.
• Buena correlación con el contenido de vacíos (variaciones
limitadas).
• Resultados de fatiga homogéneos (tomando en cuenta la
dispersión).
• Orden de magnitud comparable a la de la especificación.
• Dispersión residual Sn en la obra, igual a 0,234 (en
logaritmo decimal) mas débil que la utilizada por los
cálculos de dimensionamiento (0,3).
• Buena correspondencia lab./ promedio de obra.
Intervenant – Manifestation - date 98 98 - YB-LCPC
Conclusiones
sobre el módulo y la fatiga
• Un muestreo puntual en obra no puede remplazar
el estudio de laboratorio.
• El estudio de laboratorio ofrece características
muy representativas de aquellas obtenidas en
promedio sobre muestreos de campo para las
características mecánicas.
• …A condición de utilizar las fórmulas y los
constituyentes de obra (ligante comprendido).
Intervenant – Manifestation - date 99 99 - YB-LCPC
Dispersión de propiedades “terreno”
• los ordenes de magnitud siguientes pueden darse:
PCG
Material de base 2 à 2,5 puntos
Mezcla de superficie 1 à 1,5 points
Módulos 20 à 30 %
Fatiga 10 à 15 %
Ahuellamiento: cerca de 2 puntos para material poco sensible
al ahuellamiento (< 5% 30000 ciclos)
en obras donde las reglas del arte se respetan.
Intervenant – Manifestation - date 100
Control de calidad de las mezclas
• Formulación en laboratorio: performances y mecánicos
• Control en las obras :
– Calidad de los constituyentes (agregados, bitumen)
– Composición del producto : gradación y % ligante
– Espesor
– Collage de las capas
– Densidad (% vacos)
– Propil trasversal y longitudinal : UNI Notación en bande
d’ondes (APL – LPC)
– Textura y fricción (en superficie)
Intervenant – Manifestation - date 101
Que esta la situación de los carreteras en Europa?
Por los normas con agregados,
asfaltos, productos de mezclas
asfálticas, y los ensayos
Intervenant – Manifestation - date 102
Otras pedologías en la Europa
• De Receta
- Duriez
• Con base en ensayos empíricos
- Marshall [espana, portugal, GB,…]
• Con base en cálculos analíticos
- Prado “Programmes for Asphalt mix Design and Optimization“ [Belgica,…]
• Volumétricos
- Superpave en el principio
• Con base en ensayos de simulación
- Wheel Tracking tests en agua, [Alemana,…]
• Con base en ensayos fundamentales
- metodologia LPC
Intervenant – Manifestation - date 103
• Libre circulación de los productos por los carreteras en Europa (directive européenne des produits de la construction)
• Armonización de las metodologías (no esta la situación)
• Armonización de los principios
• Armonización de los ensayos (diferentes equipados)
– Agregados
– Ligantes de bitumen (clásico, duro, polímero)
– Productos de mezclas asfálticas : propiedad empírico o
fundamental
• Clasificación para la performencia de las mezclas por diferente
utilizaciones (Francia)
• o Marshall metodología + especial ensayos
• Pero no especificaciones por los país o las aplicaciones
Normas Europa : una necesidad
Intervenant – Manifestation - date 104
Normas Europa : una realidad
• NF NF EN
• Agregados 2003 NF EN 13 142 y 13 143 (por Mezclas asfalticas)
• Asfaltos calientes 2000: clásico NF EN 1259
• Emulsión de bitumen: 2005 NF EN 14733
• Agregados sin o con cimentó 2004 NF EN 13285 – NF EN 14227
• Mezclas asfálticas 2008 NF EN 13 108 – 1, 2, 7, 8, 20, 21
Intervenant – Manifestation - date 105
Tipos de bitumen
• Seleccionar para las diferentes tipos de bitumen
- Bitumen Puros NF EN 12591
- Bitumen Duros NF EN 13924
- Modificados con Polímero NF EN 14023 (*)
(*) Solamente un metodología global con diferentes tests y con
algunas especificaciones
Intervenant – Manifestation - date 106
Especificaciones para asfaltos convencionales: 20 - 330 1/10 mm de penetración
9 diferentes clases de asfaltos y solamente 5 para Francia
Intervenant – Manifestation - date 107
Especificaciones para asfaltos convencionales:
250 - 900 1/10 mm de penetración
País del norte : Vinland, Danmark, Suede,…ligantes mas molase
Intervenant – Manifestation - date 108
La lista de normas de Europa de mezclas asfálticas
Atención :
los especificaciones son solamente para el producto después de la central de
fabricación
Intervenant – Manifestation - date 109
Los diferentes ensayos por la mezclas asfálticas
• Todos los ensayos creados en Francia están en la norma europea para describir los características de la mezclas asfálticas.
• Pero también con equipos de otros países
• Ejemplo : parar la determinación de la deformación permanente
– Equipo Inglés
– Equipo Alemán
– Equipo Francés
Pero cuando se habla de altas cargas la recomendación de la comisión es la utilización del equipo francés, porque es más exigente
Intervenant – Manifestation - date 110
Método español de formulación de mezclas asfálticas (deriva del Marshall)
Intervenant – Manifestation - date 111
El tipo de mezcla impone el huso granular
• Ejemplo para una mezcla AC16
from CIESM, 2009
Método español
Intervenant – Manifestation - date 112
El tipo de mezcla impone el huso granular
• Ejemplo para una mezclas drenantes
from CIESM, 2009
31
.5
22
.4 16
11
.2 8
5.6 4 2
0.5
0.2
5
0.1
25
0.0
63
SIEVES SIZE, mm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
PA
SS
ING
,%PA 11
PA 16
PA 11
PA 16
Método español
Intervenant – Manifestation - date 113
El contenido de ligante se determina por el
ensayo Marshall...
from CIESM, 2009
Método español
Intervenant – Manifestation - date 114
OBLIGATORIAS
MEZCLA TIPO S20
2,2
2,25
2,3
2,35
2,4
2,45
2,5
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%d
en
sid
ad
rela
tiva
9,0
11,0
13,0
15,0
17,0
19,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
es
tab
ilid
ad
,kN
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
de
form
ac
ión
, m
m
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
árid
os
,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
me
zc
la,
%
correcta
MEZCLA TIPO S20
2,2
2,25
2,3
2,35
2,4
2,45
2,5
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
den
sid
ad
rela
tiva
9,0
11,0
13,0
15,0
17,0
19,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
es
tab
ilid
ad
,kN
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
de
form
ac
ión
, m
m
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
árid
os
,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
me
zc
la,
%
correcta
MEZCLA TIPO S20
2,2
2,25
2,3
2,35
2,4
2,45
2,5
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
den
sid
ad
rela
tiva
9,0
11,0
13,0
15,0
17,0
19,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
es
tab
ilid
ad
,kN
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
de
form
ac
ión
, m
m
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
árid
os
,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
me
zc
la,
%
correcta
MEZCLA TIPO S20
2,2
2,25
2,3
2,35
2,4
2,45
2,5
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
den
sid
ad
rela
tiva
9,0
11,0
13,0
15,0
17,0
19,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
es
tab
ilid
ad
,kN
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
de
form
ac
ión
, m
m
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
árid
os
,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
me
zc
la,
%
correcta
MEZCLA TIPO S20
2,2
2,25
2,3
2,35
2,4
2,45
2,5
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
den
sid
ad
rela
tiva
9,0
11,0
13,0
15,0
17,0
19,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
es
tab
ilid
ad
,kN
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
de
form
ac
ión
, m
m
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
árid
os
,%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0
ligante,%
hu
ec
os
en
me
zc
la,
%
correcta
Huecos mezcla Huecos aridos
Estabilidad Deformación Densidad
Opcionales
Dosificación mezclas ejemplo tipo AC Método español
Intervenant – Manifestation - date 117
Mezclas tipo AC
• Art. 542 del PG3
– http://www.carreteros.org/normativa/pg3/pdf/oc24_08/542.pdf
– Densidad: 75 golpes/cara Marshall D ≤ 22 / vibratoria D > 22
– Resistencia al agua (ITSR)
• > 80% (media, base) o 85% (rodadura)
– Ensayo de pista (pequeño equipado)
• Pendiente entre 5.000 y 10.000 < 0,07 o 0,1 mm/1.000 ciclos
según trafico y posición (rodadura, media, base)
– IRI (según tipo de vía)
– Rodadura
• macrotextura > 0,7 mm
• CRT > 65%
Método español
Intervenant – Manifestation - date 118
Mezclas discontinuas (tipo BBTM / Drenantes)
• Art. 543 del PG3
– http://www.carreteros.org/normativa/pg3/pdf/oc24_08/543.pdf
– Densidad (50 golpes/cara)
– Resistencia al agua (ITSR)
• > 90% (BBTM) o 85% (Drenantes)
– Ensayo de pista (BBTM) – [pienso no útil]
• Pendiente entre 5.000 y 10.000 < 0,07 o 0,1 mm/1.000 ciclos
según trafico y posición (rodadura, media, base)
– Cantabro (Drenantes) – [representación?]
• < 20 (T00-T2) o 25 % de perdida a 25 C
– IRI (según tipo de vía)
– Rodadura
• macrotextura > 1,1 mm (BBTM A) o 1,5 mm
• CRT > 65% (BBTM A) o 60%
Método español
Intervenant – Manifestation - date 119
Selección del tipo de mezcla: Espesor del paquete bituminoso
• Catalogo de estructuras nacional (Norma 6.1-IC)
– http://www.carreteros.org/normativa/firmes/6_1ic/indice.htm
– Temperatura de referencia 20 C
– Modulo de una mezcla = 6 000 MPa
– Coeficiente de Poisson : 0,33
– Ley de fatiga (20 C – 30 Hz):
6 = 161 def
pendiente -1/3,67 (-0,27)
– Mezclas de Alto Modulo existen pero no se usan
11 000 MPa / 6 = 153 def
Catalogo sin firmes totalmente bituminosos
Método español
Intervenant – Manifestation - date 121
Ciertas comunidades disponen de una
instrucción propia
• Andalucia - Icafir (Catalogo + software)
– http://www.aopandalucia.es/principal.asp?alias=descarg
a&t=6&idsejpf=area_tecnica%5CIngenieria%5CRedacci
on_de_proyectos%5CICAFIR)
– Listado de mezclas mas detallado
Método español
Intervenant – Manifestation - date 122
Ciertas comunidades disponen de una
instrucción propia
• Icafir
– Mas opciones de espesores (de aquí el software)
Método español
Intervenant – Manifestation - date 123
Método Alemana o Inglesa de formulación de mezclas asfálticas (deriva también del Marshall)
• Marshall ensayo :
– huevo max 4%, VFA, VMA
• Verificación de Ahuellamiento
– Pequeño equipado (Inglesa)
– Grande equipado sin o con agua (Alemana)
• Mezclas producir a la planta
• No hay ensayos mecánicos (o poco, y no especificación)
• Retraía empecé (inverno temperaturas) (poco Alemana)
• Formulación continua mejoramente
• Excepción : SMA (grande parte de mastica)
Intervenant – Manifestation - date 124
Ensayos practicar en la formulación en Europa
Deformación permanente
pequeño equipado (UK) Módulos résiliente
compresión brésilian
Módulos en flexión 4 puntos
mezclador
Paletas del mezclador
Intervenant – Manifestation - date 125
Ensayos practicar en la formulación en Europa
Deformación permanente
Retractación empecé
(Brunswich test Al)
Giratorio compactar (Pine modelo)
Intervenant – Manifestation - date 126
Considerciones finales de la metologia francesa
• Estrecha relación laboratorio-campo
• Caracterización detallada del comportamiento de la
mezcla asfáltica.
• En función de la heterogeneidad del material la
cantidad de cuerpos de prueba asegura la
confianza estadística (por el dimensionamiento).
Intervenant – Manifestation - date 128
Conclusion
• La asociación de los resultados de módulo y de
fatiga tornan posible el análisis detallado del
comportamiento dentro de una estructura de
pavimentos proyectada.
• La metodología fundamental significa que los
parámetros de dimensionamiento; la rigidez y
deformación admisible son obtenidos en ensayos
de laboratorio.
csr
b60,5eq6eq .k.k.k).(NE/10)](θ*C)/E(10º*C,25Hz).[E(10ºεf),θε(NE,
Intervenant – Manifestation - date 129
ENFOQUE SOBRE LA ADAPTACIÓN DE LA
TÉCNICA FRANCESA DE DIMENSIONAMIENTO DE
PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFÁLTICO PARA
LOS PAÍSES DE AMÉRICA DEL SUR
Eduardo Castañeda PINZON - UIS
Breno BARRA - UFSC
Leto MOMM - UFSC
Yader GUERRERO- UFSC
Yves BROSSEAUD - IFSTTAR
Jean Maurice BALAY - IFSTTAR
Intervenant – Manifestation - date 130
tr. 130
Dimensionamiento mecánico: resumen
Modelo
Suelo
Materiales
Clima
t
eq
Tránsito
x NE
t,cal
h
log t,adm
log N h solución
Intervenant – Manifestation - date 131
Conclusiones
• Metodología de fundamento racional
• Comprobada y estrecha relación campo/laboratorio: única no mundo
• Validación de las técnicas adoptadas
• Ensayos con elevada reproductibilidad
• Modelos matemáticos describen el comportamiento de los materiales
• Parámetros a ser adaptados dependen únicamente de estudios locales
• Perfecta adaptación de la metodología a los países de Sur-América
Intervenant – Manifestation - date 132
Un tipo de material para cada necesidad
Optimizado con criterios por desempeños
Ensayo con buen preciso, repetitividad y reproductibilidad,
discriminación (clase de material par con sus propiedades)
En relación con su uso en el pavimento
Método utilizado en Francia desde hace más de 30 años, con
una gran experiencia
Una prueba de laboratorio para Un desempeño
Principios diseños francesa de mezclas
Repetitividad y reproductibilidad
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