borrador final 03-12-12

“INCIDENCIAS DE LAS VARIACIONES DEL TIPO DE FILLER EN EL DISEÑO DE LAS MEZCLAS ASFALTICASEN CALIENTE PARA LA CARRETERA MUÑANI - SAYTOCOCHA; SECTOR II: KM 14+700 AL KM 30+000 -2012”

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CAPITULO I

GENERALIDADES

________________________________________________________________________________ BACH. LUIS ALBERTO MAMANI MAMANI - 1 - BACH. DIEL RAMOS MAMANI


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CAPITULO I: GENERALIDADES

1.1 FUNDAMENTOS DEL PROBLEMA

La región de Puno se encuentra en una etapa de asfaltado de sus principales

carreteras que unen distritos y provincias de nuestro departamento, con las demás

regiones del Perú.

Los métodos y técnicas conocidas en la actualidad para el análisis y diseño de

mezclas asfálticas usados para la construcción de las vías de Puno, no han

ofrecidos los resultados esperados, ocasionando pérdidas aceleradas de la

serviciabilidad de las carreteras.

Las inversiones realizadas en la construcción de estas carreteras nos obligan a

optimizar el diseño de las mezclas asfálticas para una mejor estabilidad,

durabilidad y resistencia a la fatiga en la carpeta de rodadura.

1.2 ANTECEDENTES

En el Perú la tecnología realizada en pavimentos se ha desarrollado a tal grado de

constituir un campo de una nueva especialidad. Puno no es ajeno a esa realidad y

como consecuencia tenemos la construcción de diferentes carreteras en todo el

departamento.

El departamento de Puno se encuentra en una etapa de construcción de sus

principales carreteras, como por ejemplo la carretera: Azángaro - Muñani -

Saytococha - Sandia - San Juan del oro.

En la carretera Azángaro – Muñani se observo fallas como grietas por

fatigamiento, grietas en bloque, grietas en borde, grietas longitudinales y pérdida

de áridos. Todas estas causadas por las diferentes tensiones, producto de

fenómenos naturales (clima) y principalmente por el mal diseño que se realizo.

Como resultado tenemos una carretera defectuosa y de poco tiempo de vida útil.



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A la fecha se muestra que los problemas de deterioro de la carpeta asfáltica se

presento debido al no cumplimiento de las especificaciones técnicas de la

producción de mezclas asfálticas.

1.3 DELIMITACION DEL PROBLEMA

La presenta investigación está orientada a evaluar y obtener el mejor tipo de

material de filler, en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente para

responder, a las solicitaciones de tráfico y clima que está sometido la carpeta

asfáltica.

Se trabajara con el cemento asfaltico PEN 120 -150 elaborado por Petro Perú, los

agregados serán de la región de Puno como la cantera de Viluyo para la piedra

chancada que se encuentra en la carretera Muñani – Saytococha, la cantera del

rio Azángaro para la arena natural y los filler’s utilizados para la investigación

serán (cal hidratada, cemento portland y filler sillico)

Como complemento de la investigación se realizara la evaluación del tramo-I:

Azángaro – Muñani, para obtener las causas de su mal estado el cual se detalla

ene Capítulo IV de la presente Investigación.

PROBLEMA PRINCIPAL

¿Cuáles son las incidencias de las variaciones del tipo de filler, para una propuesta de

diseño de mezclas asfálticas en caliente?

- Especifidad : → Incidencias

- Situación problemática : → Diseño de mezclas

- Unidad de estudio : → Variantes de tipo de filler

- Ubicación espacial : → Muñani - Saytococha

- Ubicación temporal : → 2012

PROBLEMA ESPECÍFICOS

¿Cuáles son las incidencias de la cal hidratada, cemento portland, filler sílico y sin filler?

- Especifidad : → Adecuado

- Situación problemática : → Diseño de mezclas



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- Unidad de estudio : → Asfalto en caliente



¿Cuál es la evaluación del estado de carretera Azangaro - Muñani?

- Especifidad : → Evaluación

- Situación problemática : → Estado

- Unidad de estudio : → Carretera



1.4 JUSTIFICACION DEL PROBLEMA DE LA INVESTIGACION

1.4.1 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION

La Justificación de la presente investigación tiene como fundamento que mediante

la elección del mejor tipo de filler y con un diseño adecuado de mezclas asfálticas

en caliente; se podrá plantear un diseño para la carpeta asfáltica que brindara una

durabilidad, permeabilidad, superficie resistente a las cargas de tráfico y a la

climatología de la zona; de esta forma la carretera será un eje de desarrollo para

el departamento.

1.4.2 JUSTIFICACION TEORICA (1)

Cuando se incorpora fíller a la mezcla asfáltica, se obtiene que el espesor de

película adherida a los áridos por fuerzas de cohesión será mayor que la que

correspondería a sus características superficiales ya que se suman los efectos

producidos por las partículas de filler bañadas por el ligante, formando una

película más consistente y aumentando más aún las fuerzas de cohesión entre los

áridos. Por lo tanto, el filler bañado con el ligante forma un mortero de

características diferentes a las del ligante sólo y modificando las características

reológicas de la mezcla.

1 () EFECTO DE LA CONCENTRACION VOLUMETRICA FILLER / BETUN EN LA COHESION Y ADHESIVIDAD DEL MASTICO – MARTIN SANCHEZ – UNIVERSIDAD POLITECNICA DE CATALUNYA



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Teniendo los componentes de una mezcla asfáltica como son: Cemento asfaltico,

agregados pétreos y filler, este último juega un papel muy importante en la

optimización de la mezcla asfáltica debido a las propiedades que brinda según el

filler utilizado.

El filler al ocupar parcialmente los espacios libres dejados por la estructura

granular compactada y conformada por las partículas mayores, reduce el volumen

de vacíos de la mezcla evitando un aumento pronunciado de la cantidad de

cemento asfáltico y consiguiendo cumplir con su función rellenadora.

El empleo del polvo mineral, incrementa la magnitud de la resistencia a la

deformación de la mezcla, sin modificar la naturaleza viscosa del cemento,

originando como consecuencia un aumento de la resistencia al corte de las

mezclas asfálticas.

El filler Incrementa la durabilidad de las mezclas asfálticas frente a la acción del

agua debido a que se reduce parcialmente la porosidad de la estructura granular

evitando el acceso del agua al interior, y por otro lado debido a que algunos

polvos minerales presentan una mayor afinidad con el ligante asfáltico, mejoran la

resistencia a la acción de desplazamiento que ejerce el agua sobre el cemento

asfáltico.

1.4.3 JUSTIFICACION METODOLOGICA

Conocer los aspectos de diseño y criterios con la incorporación del mejor filler,

para lograr la optimización de la mezcla asfáltica y por ende una buena aplicación

en obra.

1.4.4 JUSTIFICACION PRACTICA

El estudio mostrara resultados de los ensayos que se efectuaron a los materiales

intervinientes en una mezcla asfáltica, mostrando los verdaderos comportamientos

de los materiales el cual ayudara a mejorar el procedimiento existente para el

diseño de mezclas asfálticas y realizar un adecuado diseño para la carretera

Muñani – Saytococha.



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1.5 OBJETIVOS

1.5.1 OBJETIVO GENERAL

Evaluar y comparar las incidencias de los tipos de filler (cal hidratada, cemento

portland, filler sílico y sin filler) en mezclas asfálticas mediante factores como:

estabilidad, fluencia, tracción Indirecta y adherencia.

1.6.2 OBJETIVO ESPECIFICOS

Evaluar las Incidencias de la cal hidratada en el diseño de la mezcla

asfáltica mediante la estabilidad Marshall, fluencia Marshall, tracción

indirecta y adherencia.

Evaluar las Incidencias del cemento portland en el diseño de la mezcla

asfáltica mediante la estabilidad Marshall, fluencia Marshall, tracción

indirecta y adherencia.

Evaluar las Incidencias del filler silico en el diseño de la mezcla asfáltica

mediante la estabilidad Marshall, fluencia Marshall, Traccion indirecta y

adherencia.

1.6 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION

Las limitaciones que se presentaron en nuestro trabajo de investigación fue la

poca documentación teórica y/o experimental y como también de no contar con

algunos equipos para el diseño de mezclas asfálticas.

Superando estas limitaciones con la búsqueda de textos de internet, subidos por

autores de otras nacionalidades y adecuándonos con equipos de laboratorio de

otras facultades y de otras entidades públicas que disponen de los equipos.



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CAPITULO II

MARCO TEORICO

Y CONCEPTUAL



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CAPITULO II: MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL

2.1 INTRODUCCION

Este capítulo es muy importante para el desarrollo de la investigación, para tener

un mejor entendimiento de nuestro estudio y prevenir errores que podría

cometerse.

Así como también orientar sobre cómo se llevara a cabo el estudio ampliando

firmemente el horizonte de nuestro estudio y guía de nuestra investigación para

centrarnos fundamentalmente en el problema planteado.

Nuestra investigación toma en cuenta los conocimientos previos de teorías ya

existentes, el cual se hizo mediante una revisión y contrastación bibliográfica para

la mejor utilización del filler, en un diseño de mezcla asfáltica en caliente.

2.2 MARCO TEORICO

2.2.1 COMPONENTES DE UNA MEZCLA ASFALTICA

2.2.1.1 ASFALTO

El asfalto es un producto milenario y que gracias a la tecnología y al desarrollo de

la humanidad ha variado su forma, su manejo e inclusive, sus características;

haciéndolo más maleable para el hombre

Es un material viscoso pegajoso y de color negro. Está presente en el petróleo

crudo y está compuesto casi por completo de bitumen.

El asfalto es un constituyente del petróleo. La mayoría de los petróleos crudos

contienen algo de asfalto y a veces pueden ser casi enteramente asfaltos.

En base a la proporción de asfalto los petróleos se clasifican en:

a) Petróleos crudos en base asfálticas

b) Petróleos crudos en base parafina (son cristales obtenidos de aceites

pesados pero no asfalto) (2)

c) Petróleos crudos en base mixta (contiene parafina y asfalto)

2() WWW.WIKIPEDIA.ORG / PARAFINA



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El petróleo crudo es extraído de los pozos y es separado en sus constituyentes o

fracciones en una refinería. Principalmente esta separación es llevada a cabo por

destilación. Después de la separación, los constituyentes son refinados más

cuidadosamente o procesados en productos que cumplan requerimientos

específicos. De esta manera es como el asfalto, parafina, aceites lubricantes y

otros productos útiles de alta calidad se obtienen en una refinería de petróleo,

dependiendo de la naturaleza del crudo que está procesado.

Debido a que el asfalto es la base o el constituyente pesado del petróleo crudo, no

se evapora o hierve cuando es destilado. En consecuencia, el asfalto es obtenido

como residuo o producto residual y es valioso para usos como: ligante entre los

agregados en el asfaltado de vías y principalmente como impermeabilizante a la

humedad.

Grafico N°02 – 01. .



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Grafico N°02 – 02.

TIPOS DE ASFALTOS

Los asfaltos empleados en la pavimentación de carreteras son los siguientes:

A) CEMENTO ASFALTICO (CA) (3)

Son asfaltos refinados o una combinación de asfalto refinados y aceites

fluidicantes de consistencia apropiada para trabajos de pavimentación,

tenemos los siguientes tipos

TIPO UTILIZACIONUTILIZACION SEGÚN

T°CA 40 - 50 Mastico para sellado de juntas Zonas muy cálidasCA 60 - 70 Concreto asfaltico Zonas cálidasCA 85 - 100 Concreto asfaltico Zonas templadas

CA 120 - 150 Concreto asfaltico Zonas frígidas

Las dos cifras indican los límites máximos - mínimos de dureza y/o

consistencia del betún asfaltico o la penetración.

Es llamado material termoplástico porque se ablanda con el calor y se endurece si

es enfriado. Esta combinación única de características y propiedades es una

3 () CARRERTERAS, CALLES Y AEROPISTAS – RAUL VALLE RODAS – UNIVERSIDAD DE TEXAS – 6TA EDICION – 2008 – PAG.193



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razón fundamental de por qué el asfalto es un material importante en el

mantenimiento y rehabilitación de pavimentos.

El cemento asfaltico debe alcanzar altas temperaturas al igual que los agregados

para hacer la mezcla asfáltica y de esta forma obtener una consistencia y calidad

necesaria para su uso en pavimentos asfalticos.

Como el asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo,

capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas

permanentes, presenta las propiedades ideales para la construcción de

pavimentos cumpliendo las siguientes funciones:

Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la

humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la

precipitación.

Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la

acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos.

Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo

disminuir su espesor.

ENSAYO DE PENETRACION

1.-NORMAS DE CONSULTA

AASHTO T 52-97

ASTM D402-55

2.- OBJETIVO DEL ENSAYO

Determinar grado de dureza del cemento asfáltico

Determinar la penetración de los cementos asfálticos bajo las siguientes

condiciones determinadas.

Determinar la penetración a 25°C con una carga de 100 gramos en un

tiempo de 5 segundos medidas en décimas de pulgada

Clasificar el tipo de cemento asfaltico en función al índice de penetración.



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3. FUNDAMENTO TEORICO

El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa de un betún

asfáltico, midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente

en una muestra del asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y

tiempo. Cuando no se mencionan específicamente otras condiciones

especificadas, se entiende que la medida de penetración se hace a 25 °C, que la

aguja está cargada con 100 g y que la carga se aplica durante 5 seg. La

penetración determinada en estas condiciones se llama penetración normal. La

unidad penetración es la décima de milímetro.

Es evidente que cuando mas blando sea el betún asfáltico se clasifican en grados

según su dureza o consistencia por medio de la penetración. El Instituto del

Asfalto ha adoptado cuatro grados de betún asfáltico para pavimentación

comprendidas dentro de los márgenes siguientes: 60–70; 85–100; 120–150 y

200–250. Además, el Instituto tiene especificaciones para un betún asfáltico de

penetración comprendida en el margen 40 – 50, que se usa en aplicaciones

especiales e industriales, los aparatos y procedimientos para realizar el ensayo de

penetración se describen en el Método AASTHO T49 y en el ASTM D5.

B) ASFALTOS LÍQUIDOS

RÁPIDO CURADO (RC)

Cuyo fluidificante es bencina, se designan con las letras RC (rapid curing)

seguidas con un número que indica el grado de viscosidad cinemática

que tienen, medida en centistokes. De acuerdo a esto, se tienen los

siguientes asfaltos.

GRADO RESIDUO ASFALTICO EN VOLUMEN

RC - 70 55%RC - 250 65%

RC - 3000 75%RC - 801 80%



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MEDIO CURADO (MC)

Cuyo fluidificante es kerosene, se designan con las letras MC (medium

curing) seguidas con el número correspondiente a la viscosidad

cinemática que tienen. Los asfaltos MC son los siguientes:

GRADO RESIDUO ASFALTICO EN VOLUMEN

RC - 70 55%RC - 250 65%

RC - 3000 75%RC - 801 80%

CURADO LENTO (SC)

Tienen como fluidificante era aceite, relativamente poco volátil, se

designaban con las letras SC (slow curing) seguidas con el número

correspondiente a la viscosidad cinemática que tienen. Los SC mas

usados fueron SC-70 y SC.250.

Al grupo SC-250 pertenece el combustible llamado “Bunker C”, que fue

muy usado en las carpetas de los caminos de la zona norte del país.

Desde el año 1975 prácticamente ya no se usa en Chile y las normas

AASHTO lo han discontinuado.

C) ASFALTOS EMULSIONADOS:

De asentamiento rápido: RS-1 y RS-2

De asentamiento medio: MS-1

De asentamiento lento: SS-1

PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DEL CEMENTO ASFALTICO (4)

A. CONSISTENCIA

Para caracterizar a los asfaltos es necesario conocer su consistencia a

distintas temperaturas, porque son materiales termoplásticos que se licúan

gradualmente al calentarlos. Consistencia es el término usado para

4() CEMENTO ASFATICO FOR ASFALTO – JAVIER DEL ANGEL TRINIDAD – 2012 - PAG. 13



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describir el grado de fluidez o plasticidad del asfalto a cualquier

temperatura dada. Para poder comparar la consistencia de un cemento

asfaltico con la de otro, es necesario fijar una temperatura de referencia.

La clasificación de los cementos asfálticos se realiza en base al valor de la

consistencia a una temperatura de referencia.

Si se expone al aire cemento asfáltico en películas delgadas y se lo somete a

un calentamiento prolongado, como por ejemplo durante el mezclado con el

agregado, el asfalto tiende a endurecerse, a aumentar su consistencia. Se

permite un aumento limitado de ésta. Por lo tanto, un control no adecuado de

la temperatura y del mezclado puede provocar mayor daño al cemento

asfáltico, por endurecimiento, que muchos años de servicio en el camino

terminado.

Comúnmente, para especificar y medir la consistencia de un asfalto para

pavimento, se usan ensayos de viscosidad o ensayos de penetración. (Para

asfaltos soplados el ensayo de punto de ablandamiento).

B. PUREZA

El cemento asfáltico se compone, casi enteramente, de betunes, los cuales,

por definición, son solubles en bisulfuro de carbono. Los asfaltos refinados

son, generalmente, más de 99,5 por ciento solubles en bisulfuro de carbono y

por lo tanto casi betunes puros. Las impurezas, si las hay, son inertes.

Normalmente, el cemento asfáltico, cuando deja la refinería, está libre de agua

o humedad, pero puede haber humedad en los tanques de transporte. Si hay

agua inadvertida, puede causar espumas al asfalto cuando se calienta por

encima de los100ºC (212°F).

C. SEGURIDAD

La espuma puede constituir un riesgo para la seguridad, por lo tanto las

normas requieren que el asfalto no forme espuma hasta temperaturas de

175ºC (347ºF).



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El cemento asfáltico, si se lo somete a temperaturas suficientemente elevadas,

despide vapores que arden en presencia de una chispa o llama.

La temperatura a laque esto ocurre es más elevada que la temperatura

normalmente usada en las operaciones de pavimentación. Sin embargo, para

tener la certeza de que existe un adecuado margen de seguridad, se debe

conocer el punto de inflamación del asfalto.

2.2.1.3 AGREGADO PETREOS (5)

Son materiales granulares sólidos inertes que se emplean en los firmes de las

carreteras con o sin adición de elementos activos y con granulometrías

adecuadas; se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes,

mediante su mezcla con materiales ligantes asfálticos.

A. TIPOS DE AGREGADOS PÉTREOS

El tipo de agregado pétreo se puede determinar, de acuerdo a la procedencia y a

la técnica empleada para su aprovechamiento, se pueden clasificar en los

siguientes tipos:

A.1 AGREGADOS NATURALES

Son aquellos que se utilizan solamente después de una modificación de su

distribución de tamaño para adaptarse a las exigencias según su disposición final.

A.2 AGREGADOS DE TRITURACIÓN

Son aquellos que se obtienen de la trituración de diferentes rocas de cantera ó de

las granulometrías de rechazo de los agregados naturales. Se incluyen todos los

materiales de cantera cuyas propiedades físicas sean adecuadas.

B. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS PÉTREOS

Las propiedades de los agregados se pueden conceptuar bajo dos puntos de

vista: uno como elementos aislados, o individuales, y otro como conjunto.

5() MEZCLAS ASFALTICAS – ALEJANDRO PADILLA RODRIGUEZ – 2012 – CAP. 2 – PAG. 05



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B.1 PROPIEDADES INDIVIDUALES

Los agregados como elementos aislados tienen propiedades físicas

macroscópicas: dimensión, forma, redondez, densidad, propiedades de superficie,

porosidad, permeabilidad, dureza superficial, módulo elástico, conductividad

térmica, dilatación, etc. Asimismo presentan unas propiedades químicas

macroscópicas: solubilidad, alterabilidad, hinchamiento, etc.

B.2 PROPIEDADES DE CONJUNTO

Las propiedades de conjunto de los agregados pétreos son sus características

como un todo. La distribución de la redondez o desgaste de los agregados es una

propiedad de gran interés, por cuanto va influir sobre el rozamiento entre los

elementos del agregado.

C. CONSIDERACIONES ACERCA DEL EMPLEO DE LOS AGREGADOS

Cuando se pretende hacer uso de los agregados pétreos para la construcción de

pavimentos se deben considerar algunos aspectos fundamentales para su buen

desempeño a la hora de formar parte en alguna de las capas del firme y

principalmente en la elaboración de las mezclas asfálticas.

C.1 NATURALEZA E IDENTIFICACIÓN

Evaluación de la naturaleza petrográfica de los agregados, grado de alteración de

los componentes minerales, porosidad y propiedades químicas.

C.2 PROPIEDADES GEOMÉTRICAS:

Principal y básicamente la forma y angulosidad de las partículas; con relación al

conjunto del esqueleto mineral se estudia la distribución granulométrica.

La forma de las partículas del agregado grueso afecta fundamentalmente, al

esqueleto mineral. Según su forma, las partículas pueden clasificarse en

redondeadas, irregulares, angulares, lajosas, alargadas y alargadas - lajosas.

Los agregados con formas lajosas y alargadas-lajosas (agujas), pueden

romperse con facilidad durante la compactación o después bajo la acción del

tráfico, modificando con ello la granulometría del agregado inicial. Se deben



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imponer limitaciones en el contenido de partículas de mala forma. Aparte de la

forma de las partículas del agregado grueso, se debe tener en cuenta su

angulosidad, que influye junto a la textura superficial de las partículas, en la

resistencia del esqueleto mineral, por su contribución al rozamiento interno.

Los agregados pétreos generalmente más deseados para la elaboración de

mezclas asfálticas en caliente son aquellos con una alta proporción de partículas

aproximadamente equidimensionales.

Grafico N° 02 – 02

C.3 PROPIEDADES MECÁNICAS:

La resistencia mecánica del esqueleto mineral es un factor predominante en la

evolución del comportamiento de una capa de firme después de su puesta en

servicio.

La evaluación de dicha resistencia se realiza mediante diversos ensayos de

laboratorio; sin embargo, ninguno de ellos caracteriza el estado tensional del

agregado en el conjunto del firme. Se realizan una serie de ensayos que tienden a

reproducir en laboratorio de manera más sencilla el comportamiento que luego

tendrán los agregados en servicio, para ello se preparan las muestras con

granulometrías próximas a las que van a ser puestas en obra, sometiéndolas a un

desgaste que, de forma indirecta, proporciona información de la resistencia



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mecánica del material. La prueba de Los Ángeles es un ejemplo de este tipo de

ensayos.

C.4 AUSENCIA DE IMPUREZAS:

Es fundamental que los agregados a emplear en la construcción de pavimentos

estén libres de impurezas capaces de afectar el buen comportamiento de las

capas. El empleo de agregados sucios en la construcción de un pavimento, puede

ser una causa suficiente para provocar su degradación.

C.5 INALTERABILIDAD:

Es imprescindible la evaluación de las posibles degradaciones que puedan sufrir

los agregados pétreos que se van a utilizar en una obra; así, los materiales

evolutivos han de ser empleados con especiales precauciones para evitar

comportamientos anómalos que puedan afectar la vida útil de las capas.

C.6 ADHESIVIDAD:

Los agregados pétreos han de ser afines con los ligantes asfálticos que vayan a

ser empleados en la construcción del pavimento, y en caso de problemas de

afinidad, será necesario el uso de activantes, para garantizar el buen

comportamiento de las mezclas asfálticas.

D. CLASIFICACION DE AGREGADOS

D.1 AGREGAGO GRUESO

Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como agregado

grueso, a la parte del agregado pétreo total que queda retenido en el tamiz # 4.

GRANULOMETRIA

La granulometría es la característica física principal y fundamental de todo

conjunto de partículas porque influye de forma muy importante en la

resistencia mecánica del conjunto (esqueleto mineral). Normalmente se

utilizan granulometrías sensiblemente continuas, a fin de conseguir la máxima

compacidad del conjunto, aunque también se emplean granulometrías

discontinuas en el caso de algunas mezclas asfálticas.



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Para encajar una granulometría dentro de algún Huso normalizado se parte de

fracciones uniformes que se mezclan en las proporciones adecuadas. Los

análisis granulométricos se realizan por tamizado; el procedimiento es análogo

al que se emplea para suelos.

Imagen N° 02 – 01

ANGULARIDAD DEL AGREGADO

La angulosidad del agregado grueso beneficia al esqueleto mineral debido al

rozamiento interno que se genera entre las partículas, esto contribuye a que

las partículas gruesas permanezcan en su lugar cuando el pavimento entre en

funcionamiento y no se produzcan desplazamientos.




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FORMA DEL AGREGADO

Las exigencias de forma para el agregado grueso varían ligeramente, con un

mismo tráfico, para las mezclas asfálticas. Lo ideal es que las partículas

presenten formas cuboides, evitando o restringiendo las formas planas,

alargadas y en forma de lajas, ya que como lo hemos dicho antes, este tipo de

forma es muy susceptible a quebrarse bajo condiciones de carga de tráfico, lo

que modifica las granulometrías y las propiedades iníciales de las mezclas.


RESISTENCIA A LA FRAGMENTACION

Los agregados pétreos deben de cumplir con un cierto mínimo de resistencia a

la fragmentación o al desgaste, lo que da una orientación del comportamiento

que tendrá dicho agregado dentro de la mezcla asfáltica al entrar en servicio el

pavimento.

ADHESIVIDAD DEL AGREGADO

El agregado grueso tiene un comportamiento específico respecto a la

adhesividad y a la resistencia al desplazamiento. Se prioriza la comprobación

de la adhesividad agregado – ligante mediante una evaluación global.



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Imagen N° 02 - 04

D.2 AGREGADO FINO

Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como agregado

fino, a la parte del agregado pétreo total que pasa el tamiz #4 y queda retenido en

el tamiz #200.

PROCEDENCIA DEL AGREGADO

El agregado fino deberá proceder de la trituración de piedra de cantera o grava

natural en su totalidad, o en parte de yacimientos naturales. Existen limitaciones

en la proporción de agregado fino no triturado a emplear en las mezclas.

Regularmente se emplea arena natural en la elaboración de mezclas asfálticas

que van a ser empleadas en pavimentos con una baja intensidad de tráfico y a

bajos niveles de cargas.

AGREGADO LIMPIO

El agregado fino deberá estar libre de terrones de arcilla, materia vegetal y otras

materias extrañas, para evitar que se presenten comportamientos extraños del

material dentro de la mezcla, tales como reacciones químicas, pérdida de

estabilidad de la mezcla, entre otros.

ADHESIVIDAD DEL AGREGADO

Respecto a los fenómenos de adhesividad agregado fino – ligante, hay que tener

en cuenta que las acciones químicas o químico – físicas en las partículas de



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menor tamaño son más complejas. Su mayor superficie específica, facilidad para

acumular humedad y gran heterogeneidad de su naturaleza determinan una

mayor sensibilidad a toda clase de transformaciones químicas, fenómenos

polares y de adhesividad, absorción, etc.

2.2.1.4 FILLER (6)

Según el Sistema de Clasificación de Suelos SUCS, se define como polvo mineral,

a la parte del agregado pétreo total que pasa el tamiz #200. El fíller o polvo

mineral de aportación es un producto comercial de naturaleza pulverulenta

especialmente preparado para utilizarlo en mástico para mezclas asfálticas.

A. CARACTERISTICAS DESEABLES DEL FILLER

A.1 FINURA

Al ocupar parcialmente los espacios libres dejados por la estructura granular

compactada y conformada por las partículas mayores, reduce el volumen de

vacíos de la mezcla evitando un aumento pronunciado de la cantidad de ligante

asfáltico. El polvo mineral consigue cumplir con su función rellenadora,

dependiendo del volumen de vacíos existente una vez que se haya compactado la

estructura granular y en función de la granulometría y de las partículas de mayor

tamaño.

A.2 MODIFICACIÓN DEL COMPORTAMIENTO REOLÓGICO

El empleo del polvo mineral, incrementa la magnitud de la resistencia a la

deformación de la mezcla, sin modificar la naturaleza viscosa del ligante,

originando como consecuencia un aumento de la resistencia al corte de las

mezclas asfálticas.

A.3 ACCIÓN ESTABILIZANTE FRENTE AL AGUA

Se incrementa la durabilidad de las mezclas asfálticas frente a la acción del agua

debido a que se reduce parcialmente la porosidad de la estructura granular

evitando el acceso del agua al interior, y por otro lado debido a que algunos

6() MEZCLAS ASFALTICAS – ALEJANDRO PADILLA RODRIGUEZ – 2012 – CAP. 2 – PAG. 14



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polvos minerales presentan una mayor afinidad con el ligante asfáltico, mejoran la

resistencia a la acción de desplazamiento que ejerce el agua sobre el ligante

asfáltico.

Las características de finura y comportamiento reológico se hayan vinculadas el

tamaño y forma de las partículas. La acción estabilizante frente al agua depende

además del tamaño y forma de las partículas, de la composición química de los

rellenos minerales. Las funciones del polvo mineral

B. PROPIEDADES DEL POLVO MINERAL

En la interface filler-asfalto y en el comportamiento de la mezcla asfáltica, tienen

que ver las propiedades físicas y químicas tanto como las características

geométricas, propiedades de superficie, adsorción, adhesión, etc.

La irregularidad geométrica (forma, angulosidad y textura de superficie), es uno de

los aspectos más importantes en el papel del fíller dentro de la mezcla. La

irregularidad geométrica afecta directamente el contenido óptimo de asfalto en la

mezcla, a las características de interface del mastico y a su comportamiento

reológico. Todos estos aspectos influyen directamente en el comportamiento

estructural y mecánico de las mezclas.

El efecto que se logra en un pavimento a partir de la utilización de un fíller activo

en la dosificación de la mezcla asfáltica, es que aumenta considerablemente su

durabilidad. Existen fílleres activos como la cal hidratada y dolomíticos que suelen

mantener su resistencia en periodos de tiempo largos de tiempo en condiciones

de contenido óptimo de asfalto, mientras que los fílleres no activos como basaltos

y areniscas suelen deteriorarse rápidamente, también bajo condiciones de

contenido óptimo de asfalto.

2.2.1.5 ADITIVO – MEJORADOR DE ADHERENCIA (7)

7 () XVI - CONGRESO IBERO LATINOAMERICANO DE ASFALTO – BRASIL – METODOLOGIA PARA LA EVALUACION EN A INCORPORACION DE ADHERENCIA EN CEMENTO ASFALTICO – GERARDO BOTASSO –



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En las mezclas asfálticas se busca que la unión entre agregado y asfalto resulte

efectiva y resistente bajo condiciones desfavorables de humedad, tendiendo a que

la energía de adhesión de la interface asfalto-agregado en presencia de agua sea

la mayor posible.

Este es un fenómeno de características netamente superficiales dependiente del

comportamiento molecular del sistema ternario asfalto-agregado-agua. Para

optimizar la interacción asfalto-árido se han empleado aditivos mejoradores de

adherencia en la elaboración de mezclas asfálticas en caliente.

Estos productos (tenso activos), son agentes de superficie que incorporados al

ligante mejoran la adherencia orientando las moléculas mas polares del ligante

hacia el árido para neutralizar las cargas electrostáticas de la superficie mineral,

reaccionan sobre los agregados minerales, de manera que modifican su superficie

y las vuelven “mas bañables por los ligantes que por el agua. Los productos que

contienen tal efecto son muy diversos al igual que lo será su modo de acción.

Es importante también definir y establecer los aspectos relacionados con la

manipulación e incorporación de estos aditivos en planta, de manera de asegurar

una correcta incorporación y almacenamiento del asfalto aditivado que permita

mantener las propiedades durante esta etapa.



_____________________________________________________________________________________________

2.2.2 MEZCLAS ASFALTICAS (8)

Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción de firmes, como en capas

de rodadura y su función es proporcionar una superficie de rodamiento cómoda,

segura y económica a los usuarios de las vías de comunicación, facilitando la

circulación de los vehículos, aparte de transmitir suficientemente las cargas

debidas al tráfico a la explanada para que sean soportadas por ésta.

Se tienen que considerar dos aspectos fundamentales en el diseño y proyecto de

un firme:

La Función Resistente, que determina los materiales y los espesores de

las capas que habremos de emplear en su construcción.

La Finalidad, que determina las condiciones de textura y acabado que se

deben exigir a las capas superiores del firme, para que resulten seguras y

confortables. A estas capas superiores se les denomina pavimento.

2.2.2.1 FUNCIONALIDAD DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS

Las mezclas asfálticas como ya hemos visto anteriormente sirven para soportar

directamente las acciones de los neumáticos y transmitir las cargas a las capas

inferiores, proporcionando unas condiciones adecuadas de rodadura, cuando se

emplean en capas superficiales; y como material con resistencia simplemente

estructural o mecánica en las demás capas de los firmes.

El comportamiento de la mezcla depende de circunstancias externas a ellas

mismas, tales como son el tiempo de aplicación de la carga y de la temperatura.

Por esta causa su caracterización y propiedades tienen que estar vinculadas a

estos factores, temperatura y duración de la carga, lo que implica la necesidad del

conocimiento de la reología del material.

Las cualidades funcionales del firme residen fundamentalmente en su superficie.

De su acabado y de los materiales que se hayan empleado en su construcción

dependen aspectos tan interesantes y preocupantes para los usuarios como:

1. La adherencia del neumático al firme.



_____________________________________________________________________________________________

2. Las proyecciones de agua en tiempo de lluvia.

3. El desgaste de los neumáticos.

4. El ruido en el exterior y en el interior del vehículo.

5. La comodidad y estabilidad en marcha.

6. Las cargas dinámicas del tráfico.

7. La resistencia a la rodadura (consumo de carburante).

8. El envejecimiento de los vehículos.

9. Las propiedades ópticas.

Estos aspectos funcionales del firme están principalmente asociados con la

textura y la regularidad superficial del pavimento.

Actualmente la reología de las mezclas está bien estudiada tanto desde el punto

de vista experimental como del teórico, con una consecuencia práctica inmediata:

la mejor adaptación de las fórmulas de trabajo y de los materiales a las

condiciones reales de cada pavimento.

Como resumen, se puede decir que en una mezcla asfáltica, en general, hay que

optimizar las propiedades siguientes:

A. ESTABILIDAD

Capacidad de un pavimento para resistir, los esfuerzos inducidos por el

transito que producen las deformaciones.

B. DURABILIDAD

Capacidad para resistir factores como desintegración de agregados,

cambios en las propiedades del asfalto a consecuencia de transito y clima.

C. RESISTENCIA A LA FATIGA

Capacidad de soportar los esfuerzos provocados por el transito.

D. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

Capacidad de superficie del pavimento cuando se encuentra mojado, para

ofrecer resistencia al deslizamiento.

E. PERMEABILIDAD ADECUADA



_____________________________________________________________________________________________

Resistencia que ofrece al paso del agua.

2.2.2.2 PROPIEDADES DE LAS MEZCLAS AFALTICAS

La capa superior de un pavimento es la que debe proporcionar una superficie de

rodadura segura, confortable y estética. Como todas las exigencias deseables

para una superficie de rodadura no pueden optimizarse simultáneamente hay que

equilibrar las propiedades contrapuestas para llegar a las soluciones más

satisfactorias.

Los materiales asfálticos proporcionan superficies continuas y cómodas para la

rodadura de los vehículos. No obstante, hay que establecer un balance entre la

durabilidad, rugosidad, impermeabilidad, y otras características útiles o

imprescindibles para el usuario. Por ejemplo, en las ciudades de temperaturas

bajas y húmedas, se han desarrollado mezclas muy impermeables y ricas en

mortero.

En las capas de rodadura el uso de agregados de alta calidad y de aditivos se

justifica por las solicitaciones a que están sometidas. Actualmente la modificación

del ligante se ha generalizado para carreteras importantes persiguiéndose la

optimización de la respuesta mecánica y de la durabilidad de la mezcla. Por la

misma razón, la calidad de los agregados es absolutamente imprescindible,

aunque todo ello suponga un costo mayor para el pavimento.

A PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS

A.1 GENERALIDADES

Un factor importante que debe ser considerado en el comportamiento de mezclas

asfálticas son las relaciones volumétricas entre el ligante asfáltico y los

agregados.

Las propiedades volumétricas más importantes de una mezcla compactada de

pavimento son: vacíos de aire (Va), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos

llenos con asfalto (VFA), y contenido de asfalto efectivo (Pbe), proporcionan un

índice del probable comportamiento de la mezcla durante su vida de servicio.



_____________________________________________________________________________________________

A.2 DEFINICIONES

El agregado mineral es poroso y puede absorber agua y asfalto en diferentes

grados. Además, la proporción de agua a asfalto absorbido varia con el tipo de

agregado. Los tres métodos para medir las gravedades especificas de los

agregados consideran estas variaciones.

Los métodos son: gravedad específica bulk, gravedad especifica aparente y

gravedad especifica efectiva. La diferencia entre las gravedades especificas viene

de las diferentes definiciones de volumen del agregado.

A) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK, GSB

La relación del peso en el aire de un material permeable (incluyendo los vacíos

permeables e impermeables del material) a temperatura establecida al volumen

del agregado incluyendo los vacíos permeables. Imagen 02 -05

Donde:

Gsb: gravedad especifica bulk del agregado

Ws: peso del agregado seco

Vs: volumen del agregado con los vacíos impermeables

Vpp: volumen de vacíos permeables

γw: peso específica del agua, 1 gr/cm3

B) GRAVEDAD ESPECÍFICA APARENTE, GSA

Es la relación del peso en el aire de un material impermeable con respecto al

volumen del agregado incluyendo los vacíos impermeables. Imagen 02 -05.

Donde:

Gsa gravedad especifica aparente



_____________________________________________________________________________________________

Ws peso del agregado seco

Vs volumen del agregado con los vacíos impermeables

γw peso específica del agua, 1 gr/cm3

C) GRAVEDAD ESPECÍFICA EFECTIVA, GSE

Relación del peso en el aire de un material permeable (excluyendo

los vacíos permeables al asfalto) con respecto al volumen del

agregado con los vacíos impermeables y vacíos permeables que no

absorbieron asfalto. Imagen 02 -05.

Donde:Gse: gravedad especifica efectiva

Ws: peso del agregado seco

Vs: volumen del agregado con los vacíos impermeables

γw: peso específico del agua, 1 gr/cm3.

Imagen 02 – 06 : Propiedades Peso – Volumen en mezclas asfalticas



_____________________________________________________________________________________________

Las definiciones de vacíos en el agregado mineral (VMA), contenido de asfalto

efectivo (Pbe), vacíos de aire (Va), y vacíos llenos con asfalto (VFA) son:

D) VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)

Volumen de vacíos entre los agregados de una mezcla compactada que incluye

los vacíos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado en porcentaje del

volumen total de la mezcla. Imagen 02 -06.

DEMOSTRACION:

Por definición se tiene que:VMA=

V T−V sbV T

x100

La formula VMA puede obtenerse considerando la relación peso – volumen de la Imagen

02-06, se recomienda que para el calculo sea realizado con la gravedad especifica Bulk

de agregado:

VMA=V T−V sbV T

x100=100−V sbV T

x 100

Sustituyendo volumen con el peso dividido entre la gravedad especifica:

VMA=100−

W s

G sbW T

Gmb

x100

: Sustituyendo W s=WT−P b xWT

Simplificando:

VMA=100(1−Gmb(1−P b )

Gsb )Donde:

Vsb: Volumen bulk del agregado

VT: Volumen total de la mezcla compactada

Ws: Peso del agregado.



_____________________________________________________________________________________________

WT: Peso total de la mezcla

Pb: Contenido de asfalto.

.

E) PORCENTAJE DE ASFALTO ABSORBIDO (Pba)

El porcentaje de asfalto absorbido del agregado mineral usualmente se expresa

por peso del agregado mas que por un peso de la mezcla total. La ecuación para

calcular el asfalto absorbido puede obtenerse apartir de :

DEMOSTRACION:

Pba=W ba

W s

x100

Sustituyendo, Peso = Volumen x Gravedad Especifica

Pba=V ba xGb

W s

x100

El volumen de asfalto absorbido es la diferencia entre el volumen bulk del

agregado y su volumen efectivo, por lo tanto.

Pba=(V sb−V se) xGb

W s

x100

Sustituyendo, volumen = Peso / Gravedad Especifica

Pba=(W s

Gsb−W s

Gse) xGb

W s

x100

Simplificando:

Pba=Gse−G sbGsb xGse

xGbx100

Donde:

Pba: Porcentaje de asfalto absorbido por peso del agregado



_____________________________________________________________________________________________

Wba: Peso del asfalto Absorbido

Ws: Peso del Agregado.

Vba: Peso del asfalto Absorbido.

Vsb: Volumen del Bulk del agregado

Vse:Volumen efectivo del agregado.

Gb,Gse,Gsb: Gravedad especificad del asfalto, efectiva y bulk del agregado

F) VACÍOS DE AIRE (VA)

Volumen total de las pequeñas cavidades de aire entre las partículas de agregado

cubiertas en toda la mezcla, expresada como porcentaje del volumen bulk de la

mezcla compactada. Imagen 02 -06.

DEMOSTRACION:

Por definición tenemos que: V a=

V vV Tx 100

si, V v=V T−V fa−V sb

Sustituyendo:

V a=(V T−V fa−V sb)

V Tx100

V a=(1−(V fa+V sb )V T

) x100

Multiplicando el numerador y denominador por WT y simplificando

V a=(1−

W T

V TW T

(V fa+V sb)

)x 100

Sustituyendo : V a=(1−

GmbGmm

) x100

Donde:

Va: Vacios de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total

Vv: Volumen de vacios de aire.

Vt: Volumen total del espécimen compactado



_____________________________________________________________________________________________

Vfa: Volumen de vacios llenos de asfalto.

Vsb: Volumen Bulk del agregado.

WT: Peso total del espécimen compactado

Gmb: Gravedad especifica bulk del espécimen compactado

Gmm: Gravedad especifica teorica máxima de la mezcla

G) VACÍOS LLENOS CON ASFALTO (VFA)

Porción del volumen de vacíos entre las partículas de agregado (VMA) que es

ocupado por el asfalto efectivo. Imagen 02 -06.

Imagen 02 -06

El diseño de mezclas Superpave requiere del cálculo de VMA para mezclas compactadas

en función de la gravedad específica bulk del agregado. La gravedad específica efectiva

es la base para el cálculo de los vacíos de aire en mezclas asfálticas compactadas.

Los vacíos en el agregado mineral (VMA) y los vacíos de aire (Va) se expresan como

porcentaje por volumen de mezcla. Los vacíos llenos con asfalto (VFA) es el porcentaje

de VMA lleno con asfalto efectivo. El contenido de asfalto puede expresarse como



_____________________________________________________________________________________________

porcentaje del peso total de la mezcla, o por peso, del agregado de la mezcla.

El Instituto del Asfalto recomienda que los valores de VMA para mezclas compactadas

deben calcularse en función de la gravedad específica bulk del agregado, Gsb. La

gravedad específica efectiva debe ser la base para calcular los vacíos de aire en la

mezcla de asfalto compactado.

F) ANÁLISIS DE MEZCLAS COMPACTADAS

La siguiente relación indica el procedimiento para analizar los vacíos de una mezcla

Compactada:

1. Medida de la gravedad específica bulk del agregado grueso (AASHTO T85 o

ASTM C127) y de los agregados finos (AASHTO T84 o ASTM C128).

2. Medida de la gravedad especifica del cemento asfáltico (AASHTO T228 o ASTM

D70) y del filler mineral (AASHTO T100 o ASTM D854).

3. Cálculo de la gravedad específica bulk de la combinación de agregados en la

mezcla.

4. Medida de la gravedad específica teórica máxima de la mezcla suelta (ASTM

D2041 o AASHTO T209).

5. Medida de la gravedad específica bulk de la mezcla compactada (ASTM D1188 o

ASTM D2726 o AASHTO T166).

6. Cálculo de la gravedad específica efectiva del agregado.

7. Cálculo de la gravedad específica máxima de la mezcla a otros contenidos de

asfalto.

8. Cálculo del asfalto absorbido por el agregado.

9. Cálculo del contenido de asfalto efectivo de la mezcla.

10. Cálculo del porcentaje de vacíos en el agregado mineral en la mezcla

compactada.

11. Cálculo del porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada.



_____________________________________________________________________________________________

12. Cálculo del porcentaje de vacíos llenados con asfalto en la mezcla compactada.

PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS

SEGURIDAD

Resistencia al deslizamiento

Regularidad trasversal

Visibilidad

COMODIDAD

Regularidad longitudinal

Regularidad trasversal

Visibilidad

Ruido

DURABILIDADCapacidad de ser reciclable

Resistencia a la desintegración superficial

MEDIO AMBIENTERuido

Capacidad de ser reciclable

2.2.2.3 TIPOS DE MEZCLAS ASFALTICAS

Existen varios parámetros de clasificación para establecer las diferencias entre las

distintas mezclas y las clasificaciones pueden ser diversas:

A. POR FRACCIONES DE AGREGADO PÉTREO EMPLEADO.

Masilla asfáltica: Polvo mineral más ligante.


Mortero asfáltico: Agregado fino más masilla.



_____________________________________________________________________________________________


Concreto asfáltico: Agregado grueso más mortero.


B. POR LA TEMPERATURA DE PUESTA EN OBRA

B.1 Mezclas asfálticas en Caliente:

Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150

grados centígrados, según la viscosidad del ligante, se calientan también los

agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en contacto con ellos. La

puesta en obra se realiza a temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en

caso contrario, estos materiales no pueden extenderse y menos aún compactarse

adecuadamente.

B.2 Mezclas asfálticas en Frío:



_____________________________________________________________________________________________

El ligante suele ser una emulsión asfáltica (debido a que se sigue utilizando en

algunos lugares los asfaltos fluidificados), y la puesta en obra se realiza a

temperatura ambiente.

C. POR LA ESTRUCTURA DEL AGREGADO PÉTREO

C.1 Mezclas con Esqueleto mineral:

Poseen un esqueleto mineral resistente, su componente de resistencia debida al

rozamiento interno de los agregados es notable. Ejemplo, las mezclas abiertas y

los que genéricamente se denominan concretos asfálticos, aunque también una

parte de la resistencia de estos últimos, se debe a la masilla.

C.2 Mezclas sin Esqueleto mineral:

No poseen un esqueleto mineral resistente, la resistencia es debida

exclusivamente a la cohesión de la masilla. Ejemplo, los diferentes tipos de

masillas asfálticas.

2.3 MARCO CONCEPTUAL



_____________________________________________________________________________________________

2.3.1 MEZCLAS DE AGREGADOS (9)

La finalidad de la mezcla de agregados es conseguir una granulometría que

permita obtener una dosificación, según los granos disponibles. La curva obtenida

por la mezcla de los agregados, consiste en componer una curva de agregado

total en función de las fracciones de agregado fino y agregado grueso que lo

componen, con el objeto de obtener una granulometría continua adecuada,

teniendo en cuenta los medios de mezclado.

Una vez que se cumplen con los requisitos de las zonas granulométricas, para el

agregado fino y el agregado grueso, debe encontrarse que fracción de cada uno o

en qué porcentaje participan para lograr un hormigón resistente, durable,

económico y trabajable.

2.3.2 GRANULOMETRIA SUPERPAVE

Se ha refinado procedimientos existentes, con el fin de ajustarlos dentro del

sistema superpave, como las propiedades consensuadas.

2.3.2.1 PROPIEDADES CONSENSUADAS:

Son definidas como aquellas propiedades consideradas críticas, para alcanzar un

alto comportamiento de la mezcla, estas propiedades son:

Angularidad del agregado grueso

Angularidad del Agregado fino

Partículas planas y alargadas

Contenido de Arcilla.


“INCIDENCIAS DE LAS VARIACIONES DEL TIPO DE FILLER EN EL DISEÑO DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE PARA LA CARRETERA MUÑANI - SAYTOCOCHA; SECTOR II: KM 14+700 AL KM 30+000 -2012”

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

GRADUACIÓN SUPERPAVE DEFINIDA EN LA ASTM D 3515 (10) Tabla N° 02 -01

20118() MEZCLAS ASFALTICAS – ALEJANDRO PADILLA RODRIGUEZ – 2012 – CAP. 3 – PAG. 409 () DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE NUEVAS TENDENCIAS – MARCOS VINICIO – CENTRO DE INVESTIGACION GEOTECNICO – 200110 () ASTM D 3515

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ BACH. LUIS ALBERTO MAMANI MAMANI - 39 - BACH. DIEL RAMOS MAMANI


_____________________________________________________________________________________________



_____________________________________________________________________________________________

2.3.3 DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS MEDIANTE EL METODO MARSHALL

2.3.3.1 METODOLOGIA

El concepto del método Marshall para diseño de mezclas de pavimentación fue

formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de

Autopistas del estado de Mississippi en 1943. El cuerpo de ingenieros de Estados

Unidos, a través de una extensiva investigación y estudios de correlación, mejoró

y adicionó ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall y desarrollo un

criterio de diseño de mezclas. (11)

El método original de Marshall, sólo es aplicable a mezclas asfálticas en caliente

para pavimentación que contengan agregados con un tamaño máximo de 25 mm

(1”) o menor. El método modificado se desarrolló para tamaños máximo arriba de

38 mm (1 1/2”). Está pensado para diseño en laboratorio y control de campo de

mezclas asfálticas en caliente con graduación densa. Debido a que la prueba de

estabilidad es de naturaleza empírica, la importancia de los resultados en términos

de estimar el comportamiento en campo se pierde cuando se realizan

modificaciones a los procedimientos estándar.

El método Marshall utiliza especímenes de prueba estándar de una altura de 64

mm (2 ½”) y 102 mm (4”) de diámetro. Se preparan mediante un procedimiento

específico para calentar, mezclar y compactar mezclas de asfalto-agregado.

(ASTM D 1559). Los dos aspectos principales del método de diseño son, la

densidad-análisis de vacíos y la prueba de estabilidad y flujo de los especímenes

compactados.

La finalidad del método Marshall es determinar el contenido óptimo de asfalto para

una combinación específica de agregados, El método también provee información

sobre propiedades de la mezcla asfáltica en caliente y establece densidades y

11 () ANALISIS COMPARATIVO DE LOS METODOS MARSHALL Y SUPERPAVE – PAUL GARNICA ANGUAS 2005 – PAG. 14



_____________________________________________________________________________________________

contenidos óptimos de vacío que deben ser cumplidos durante la construcción del

pavimento.

2.3.3.2 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN

CALIENTE.

Los agregados y el asfalto presentan diferentes características, estas

características tienen un impacto directo sobre la naturaleza misma del

pavimento. El primer caso en el método de diseño Marshall, es determinar las

cualidades como son: estabilidad, fluencia, durabilidad, trabajabilidad, resistencia

al deslizamiento, etc. que debe tener la mezcla de pavimentación y seleccionar un

tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan combinarse para

producir esas cualidades.

A. SELECCIÓN DE LAS MUESTRAS DE MATERIAL

La primera preparación para los ensayos consta de reunir muestras del asfalto y

del agregado que van a ser usados en la mezcla de la pavimentación. Es

importante que las muestras de asfalto tengan características idénticas a las del

asfalto que va a ser usado en la mezcla final. Lo mismo debe ocurrir con las

muestras de agregado. La razón es simple; los datos extraídos de los

procedimientos de diseño determinan la formula o “receta” para la mezcla de

pavimentación. La receta será exacta solamente si los ingredientes ensayados en

laboratorio tienen características idénticas a los ingredientes usados en el

producto final.

Una amplia variedad de problemas graves, que van desde una mala trabajabilidad

de la mezcla hasta una falla prematura del pavimento, son el resultado histórico

de variaciones ocurridas entre los materiales ensayados en el laboratorio y los

materiales usados en la realidad.



_____________________________________________________________________________________________

B. PREPARACIÓN DEL AGREGADO

La relación viscosidad - temperatura del cemento asfaltico que va a ser usado

debe ser ya conocida para poder establecer las temperaturas de mezclado y

compactación en el laboratorio. En consecuencia, los procedimientos preliminares

se enfocan hacia el agregado (grueso y fino), con el propósito de identificar

exactamente sus características. Estos procedimientos incluyen secar el

agregado, determinar sus pesos específicos y efectuar un análisis granulométrico

por lavado.

SECANDO DEL AGREGADO:

El método Marshall requiere de los agregados ensayos que estén libres de

humedad, tan práctico como sea posible. Esto evita que la humedad afecte los

resultados de los ensayos.

Una muestra de cada agregado a ser ensayado se coloca en una bandeja, por

separado, y se calienta en un horno a una temperatura de 110 ºC. Después de

cierto tiempo la muestra caliente se pesa y se registra su valor.

La muestra se calienta completamente por segunda vez y se vuelve a pesar y a

registrar su valor. Este procedimiento se repite hasta que el peso de la muestra

permanezca constante después de dos calentamientos consecutivos, lo cual

indica que la mayor cantidad posible de humedad evaporada.

C. DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECIFICO

El peso específico de una muestra de agregado es determinado al comparar el

peso de un volumen dado de agregado con el peso de un volumen igual de agua

a la misma temperatura. El peso específico del agregado se expresa en múltiplos

del peso específico del agua.

El cálculo del peso especifico de la muestra seca del agregado establece un punto

de referencia para medir los pesos específicos necesarios en la determinación de



_____________________________________________________________________________________________

la proporciones de agregado de asfalto y vacios que van a usarse en los métodos

de diseño.

D. PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS (PROBETAS) DE ENSAYO

Las probetas de ensayo de las mezclas asfálticas son preparadas haciendo

que cada uno contenga un diferente porcentaje de asfalto y incrementándose

cada vez más en un 0.5 % de mismo. Este margen le da al laboratorio un punto

de partida para determinar el contenido exacto de asfalto en la mezcla final. La

proporción de agregado en las mezclas esta formulada por los resultados del

análisis granulométrico


LAS MUESTRAS SON PREPARADAS DE LAS SIGUIENTES MANERAS (12)

El cemento asfaltico se calienta hasta alcanzar una viscosidad de 170 ± 20

centistokes y el agregado hasta alcanzar una temperatura de 140 °C, para que

finalmente se mezclar los hasta que todas las partículas del agregado estén

revestidas.

El porcentaje de asfalto se determina haciendo pruebas como por ejemplo: Un

punto nos representa el promedio de 3 briquetas elaboradas con un 4.5 % de

cemento asfaltico ( con referencia al peso de la mezcla) y de ahí se va

12() MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES EM – 2000, - SECCION 05 MEZCLAS BITUMINOSAS – MTC E - 504



_____________________________________________________________________________________________

aumentando en 0.5 % el porcentaje de asfalto. De esta manera obtener nuestros

7 puntos como mínimo para representarlos en las diferentes graficas de

porcentaje de asfalto.

Las mezclas asfálticas en calientes se colocan en los moldes pre-calentados

Marshall, como preparación para la compactación. En donde se usa el martillo

Marshall de compactación, el cual también es calentado para que no enfríe la

superficie de la mezcla al golpearla.

Las briquetas son compactadas mediante golpes con el martillo Marshall de

compactación, el numero de golpes del martillo depende del tipo de transito, el

diseño de mezclas en caliente a elaborarse será para un tráfico pesado,

realizándose “75 golpes”, en ambas caras de la briqueta. Así una probeta recibe

realmente 150 golpes y por ultimo después de completar la compactación las

probetas son enfriadas y extraídas de los moldes.

E. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO MARSHALL

Existen tres procedimientos en el método de ensayo Marshall, estos son:

determinación del peso especifico total, medición de la estabilidad y la fluencia

Marshall, el análisis de la densidad y su porcentaje de vacios de las probetas.

E.1 DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO TOTAL

Se determina cuando las probetas recién compactadas se hayan enfriado a la

temperatura ambiente, esta medición de peso específico total se determina

usando el procedimiento discreto en la norma. MTC E 514 y AASHTO T166 ya

descrito y explicado en la parte de delante de Ensayos de controles de calidad en

la planta de asfalto.



_____________________________________________________________________________________________

E.2 ENSAYOS DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA

El ensayo de estabilidad está dirigido a medir la resistencia a la deformación de la

mezcla, la fluencia mide la deformación bajo la carga que ocurre en la mezcla. El

procedimiento de los ensayos es el siguiente:

Las probetas son sumergidas en un baño de agua a 60 ºC, a un tiempo que de 30

a 40 minutos. Las probetas son removidas del baño, secadas y colocadas

rápidamente en el equipo Marshall, el aparato consiste de un dispositivo que

aplica una carga sobre la probeta y de unos diales de carga y deformación

(fluencia).

EQUIPO MARSHALL

Imagen 02 – 09



_____________________________________________________________________________________________

Imagen 02 – 10

La carga del ensayo es aplicada a la probeta a una velocidad constante de 51 mm

(2 pulgadas) por minuto hasta que la muestre falle, la falla está definida como la

carga máxima que la briqueta va a resistir.

La carga de falla se registra como el valor de estabilidad Marshall y la lectura de la

deformación se registra como la fluencia Marshall, que no es otra cosa que la

deformación diametral vertical de la muestra.

VALOR DE ESTABILIDAD MARSHALL

El valor de estabilidad Marshall es una medida de la carga bajo la cual una

probeta cede o falla totalmente. Durante un ensayo cuando la carga es aplicada

lentamente, los cabezales superior o inferior del aparato se acercan. Y la carga

sobre la briqueta aumenta al igual que la lectura del dial. Luego se debe

suspender la carga una vez obtenida la carga máxima, la carga máxima indicada

mediante el dial es el valor de estabilidad Marshall.



_____________________________________________________________________________________________

Debido a que la estabilidad Marshall indica la resistencia de una mezcla a la

deformación, existe una tendencia a pensar que si un valor de estabilidad es

bueno, entonces un valor más alto sería mucho mejor.

Para muchos materiales de ingeniería, la resistencia del material es,

frecuentemente una medida de su calidad; sin embargo, este no es

necesariamente el caso de las mezclas asfálticas en caliente. Las estabilidades

extremadamente altas se obtienen a costa de su durabilidad.

VALOR DE FLUENCIA MARSHALL

La fluencia Marshall, medida en centésimas de pulgada, representa la

deformación diametral de la briqueta. La deformación está medida por un dial que

nos indica la disminución en el diámetro vertical de la briqueta.

Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de

estabilidad Marshall son considerados demasiados frágiles y rígidas para un

pavimento en servicio. Aquellas que tiene valores altos de fluencia son

consideradas practicas y tienen tendencia a deformarse fácilmente bajo las cargas

de transito.

F. ANÁLISIS DE DENSIDAD Y VACIOS

Una vez que se completan los ensayos de estabilidad y fluencia. Se procede a

efectuar un análisis de densidad y vacios para cada serie de probetas de prueba.

El propósito del análisis es el de determinar el porcentaje de vacios en la mezcla

compactada.

ANÁLISIS DE VACIOS

Los vacios son pequeñas bolsas de aire que se encuentran entre las partículas

del agregado revestidas de asfalto, el porcentaje de vacios se calcula a partir del

peso específico total de cada probeta compactada y del peso especifico teórico de

la mezcla de pavimentación (sin vacios). Este último puede ser calculado a partir

de pesos específicos de asfalto y agregado de la mezcla con un margen



_____________________________________________________________________________________________

apropiado para tener en cuenta la cantidad de asfalto absorbido por el agregado:

o directamente mediante el ensayo de densidad teórica máxima (RICE), efectuado

sobre mezclas sin compactar, la cuales son pesada al aire y al agua.

ANÁLISIS DEL PESO UNITARIO

El peso unitario promedio para cada muestra se determina multiplicando el peso

especifico total de la mezcla por 1000 kg/m3 (62.4 lb/ft3).

ANÁLISIS DE VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL (VMA)

Los vacios en el agregado mineral VMA, están definidos por los espacios

intragranulares de vacios que se encuentran entre las partículas de los agregados

de la mezcla pavimentada compactada, incluyendo los vacios de aire y el

contenido efectivo de asfalto y se expresan como porcentaje del volumen total de

la mezcla.

Por lo tanto el VMA puede ser calculado al restar el volumen de agregado

(determinado mediante el peso específico total del agregado) del volumen total de

la mezcla compactada.

ANÁLISIS DE VACIOS LLENOS DE ASFALTO (VFA)

Los vacios llenos de asfalto VFA, son el porcentaje de vacios intergranulares entre

las partículas de agregado VMA, que se encuentran llenos de asfalto, el VMA

abarca asfalto y aire.

G. ANALISIS DE RESULTADOS DEL ENSAYO MARSHALL

Los técnicos de laboratorio elaboran graficos de los resultados del ensayo

Marshall. Para poder entender las características particulares de cada probeta

usada en la serie. Mediante el estudio de todas las graficas ellos pueden

determinar qué porcentaje de asfalto sería el más adecuado para las condiciones

y criterios para el pavimento terminado.

Las proporciones de asfalto y agregado se convierten en las proporciones usadas

en la mezcla final. La grafica N° 02 – 02 refleja los resultados de ensayo Marshall.



_____________________________________________________________________________________________

Cada grafico tienen los resultados de las diferentes pruebas. Los valores de estos

resultados están representados por puntos.

La primera grafica muestra los porcentajes de vacios; La segunda grafica muestra

los porcentajes de vacios en el agregado mineral (VMA); la tercera grafica

muestra los porcentajes de vacios llenos de Asfalto “VFA”, la cuarta los pesos

unitarios “Densidades”, la quinta los valores de estabilidad Marshall y la sexta los

valores de fluencia Marshall.

Grafico N° 02 – 04



_____________________________________________________________________________________________

2.3.4 ESPECIFICACIONES DE LA METODOLOGÍA (13)

Las características de calidad de la mezcla asfáltica, deberán estar de acuerdo

con las exigencias de mezclas de concreto bituminoso que se indican en la Tabla

N° 02 - 02 y Tabla N° 02 – 03, según corresponda al tipo de mezcla que se

produzca, de acuerdo al diseño de la investigación.

Requisitos para Mezcla de Concreto Bituminoso

Tabla N° 02 – 02

Parámetro de DiseñoClase de Mezcla según ESAL

Pesado Intermedio Ligero

Marshall (MTC E 504)8 kN (815

Kg)5,34 kN (544

Kg)4,45 kN (453

Kg) Estabilidad (mín) 8 – 14 8 – 16 8 – 20

Flujo 0.25 mm 3 – 5 3 – 5 3 – 5 Porcentaje de vacíos con aire (MTC E 505)

(*)

Vacíos en el agregado mineral (VMA) (Ver Tabla 410-10)

Compactación, núm. de golpes en cada capa de testigo

75 50 35

Inmersión – Compresión (MTC E 518) ---------

Resistencia a la compresión Mpa mín. 2,1 2,1 1,4

Resistencia retenida % (mín) 70 70 70 Resistencia Conservada en la Prueba de Tracción indirecta (mín) (MTC E 521)

70 70 70

Relación Polvo – Asfalto 0,6 – 1,3 0,6 – 1,3 0,6 – 1,3

Relación Estabilidad / Flujo (**) 1700 – 2500(*) A la fecha se tienen tramos efectuados en el Perú que tienen el rango 2% a 4%

(es deseable que tienda al menor 2%) con resultados satisfactorios en climas

frígidos (4°C – 10°C) por encima de 3 000 m.s.n.m.

(**) Para zonas de con clima frígidos (5°C – 15°C) es deseable que la relación

Estabilidad / Flujo sea de la menor magnitud posible tendiéndose hacia el límite

inferior.

El Índice de Compactibilidad mínimo será 5.

El Índice de Compactabilidad se define como: 1

GEB50 yGEB5

13 ( ) ESPECIFACIONES TECNICAS GENERALES PARA CARRETERAS EG – 2000, CAP 4 SUELOS Y PAVIMENTOS – SECCION 410 – PAG. 12



_____________________________________________________________________________________________

Siendo GEB50 y GEB5, las gravedades específicas bulk de las briquetas a 50 y 5

golpes.

Vacíos mínimos en el agregado mineral (VMA)

Tabla N° 02 – 03

TamizVacíos mínimos en agregado mineral %

Marshall Superpave

2,36 mm. (N° 8) 21 -

4,75 mm. (N° 4) 18 -

9,5 mm. (3/8”) 16 15

12,5 mm. (½”) 15 14

19 mm. (3/4”) 14 13

25 mm. (1”) 13 12

7,5 mm. (1 ½”) 12 11

50 mm. (2”) 11.5 10.5

Los valores de esta Tabla serán seleccionados de acuerdo al tamaño máximo

nominal.

2.3.5 FALLAS EN CARPETAS ASFALTICA (14)

Los pavimentos asfálticos o flexibles presentan una serie de fallas debido a

factores de clima y del no mantenimiento adecuado de las carreteras, a

continuación presentamos algunos tipos de fallas.

2.3.5.1 GRIETAS POR FATIGAMIENTO:

Se conocen también como «piel de cocodrilo» y son una serie de fisuras

interconectadas formando trozos de ángulos agudos, de dimensiones

normalmente inferiores a 300 mm. Se originan por fatigamiento del material

sometido a cargas reiteradas.

14() FALLAS EN PAVIMENTOS ASFALTICOS – ING. JAIME COTRADO



_____________________________________________________________________________________________

Imagen 02 – 11

2.3.5.2 GRIETAS EN BLOQUE:

Fisuras y grietas que conforman una serie de trozos aproximadamente

rectangulares, cuyas dimensiones pueden estar comprendidas entre 0,1 y 10 m2 .

Son causadas por diferenciales térmicos, especialmente en mezclas muy duras.

Imagen 02 – 12

2.3.5.3 GRIETAS DE BORDE:

Son grietas en forma de media luna que se producen en los bordes de las

carpetas asfálticas que no cuentan con bermas pavimentadas. Son provocadas

por las cargas cuando la base es débil.



_____________________________________________________________________________________________

Imagen 02 – 13

2.3.5.4 GRIETAS LONGITUDINALES:

Grietas predominantemente paralelas al eje del camino. Son causadas por una

mala construcción cuando se encuentran a lo largo del eje, por debilidad de la

base cuando coinciden con la huella de paso de los vehículos (aprox. 600 mm del

borde), y por contracciones térmicas cuando están en otras posiciones

.Imagen 02 – 14

2.3.5.5 GRIETAS TRANSVERSALES:

Son aproximadamente normales al eje del camino y se producen sin existir un

pavimento de hormigón subyacente. Las causas son las mismas señaladas para

las grietas longitudinales.



_____________________________________________________________________________________________

Imagen 02 – 152.3.5.6 BACHES:

Son deformaciones que tienen la forma de una taza. Tienen su origen en mezclas

asfálticas mal dosificadas o con compactación insuficiente y zonas débiles de la

subrasante.

Imagen 02 – 16

2.3.5.7 AHUELLAMIENTOS:



_____________________________________________________________________________________________

Son depresiones longitudinales que coinciden con la zona donde pasan las ruedas

de los vehículos. Se originan en mezclas que originalmente no fueron

suficientemente compactadas; cuando van asociadas con deformaciones laterales

de la carpeta son productos de bases o subrasantes débiles..

.Imagen 02 – 17

2.3.5.8 EXUDACIÓN:

Parte del asfalto contenido en la mezcla aflora a la superficie creando una película

de material bituminoso puro, de aspecto brillante y, a veces, pegajosa. Se origina

en mezclas mal diseñadas, por insuficiente cantidad de huecos o construidas con

exceso de asfalto. Normalmente comienza en la zona por donde transitan las

ruedas.

Imagen 02 – 182.3.5.9 PÉRDIDA DE ÁRIDOS:



_____________________________________________________________________________________________

Es el desgaste del pavimento, perdiéndose primero el ligante y luego

progresivamente el árido. Es causado por una insuficiente adherencia entre el

ligante y el árido.

Imagen 02 – 15

2.3.5.10 ONDULACIONES:

Son una serie de levantamientos tipo ondas, poco separadas y más o menos

regulares (calamina). Son causadas por el tránsito, donde la base o la subrasante

es débil o tiene poca estabilidad.

Imagen 02 – 16

2.3.5.11 DEPRESIONES:



_____________________________________________________________________________________________

Son pequeñas áreas que han bajado respecto del plano general de la superficie y

que no constituyen baches abiertos. Se originan por asentamientos de la base o la

subrasante. Cuando las delimitan líneas rectas, probablemente la causa se

encuentra en que se constituyo una zanja u otro trabajo similar.

Imagen 02 – 17

2.3.5.12 LEVANTAMIENTO:

La carpeta se levanta formando una superficie convexa. Se origina por un

aumento de volumen del suelo de la subrasante, causado por la existencia de un

suelo expansivo con la humedad o, en zonas frías, por congelamiento del suelo.

Imagen 02 – 18

2.3.5.13 BERMAS DESNIVELADAS Y/O SEPARADAS:



_____________________________________________________________________________________________

El desnivel es la diferencia entre el borde del pavimento y la berma, causado por

asentamiento de ésta. La separación corresponde a la abertura entre el borde del

pavimento y la berma.

Imagen 02 – 19

2.3.6 ENSAYOS REALIZADOS EN LABORATORIO

A. GRANULOMETRIA (15)

El objetivo de la granulometría es obtener cuantitativamente los tamaños de las

partículas de agregados gruesos y finos de un material por medio de tamices de

abertura cuadrada.

Se determina la distribución de los tamaños de las partículas de una muestra seca

del agregado, por separación de tamices dispuestos sucesivamente de mayor a

menor abertura. La determinación exacta de materiales que pasan el tamiz N° 200

no puede lograrse mediante este ensayo. El método de ensayo que se debe

emplear será “determinación de la cantidad de material fino que pasa el tamiz N°

200”.

MUESTRA

15 ( ) MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES EM – 2000, - SECCION 05 AGREGADOS – MTC E – 204



_____________________________________________________________________________________________

La muestra para el ensayo de obtendrán por medio de cuarteo, manual o

mecánico. La muestra para el ensayo debe tener la masa seca aproximada y

consistir en una fracción completa de la operación de cuarteo.

La cantidad de muestra para el agregado fino será como mínimo 300gr.

después de ser secado

La cantidad de muestra para el agregado grueso después de ser secado, será

aproximadamente como sigue en la siguiente tabla.

Tabla N° 02 – 04

Tamaño máximo nominal de abertura cuadrada

Peso mínimo de la muestra de ensayo

Mm pulg. kg.

9.5 (3/8) 1

12.5 (1/2) 2

19 (3/4) 5

25 (1) 10

37.5 (1 1/2) 15

50 (2) 20

63 (2 1/2) 35

75 (3) 60

90 (3 1/2) 100

100 (4) 150

112 (4 1/2) 200

125 (5) 300

150 (6) 500

PROCEDIMIENTO

Se selecciona un grupo de tamices adecuados para cumplir con las

especificaciones del material que se va a ensayar. Colóquese los tamices en

orden decreciente, por tamaño de abertura. Efectúese la operación de

tamizado a mano.

Limítese la cantidad de material en un tamiz de tal forma que todas las

partículas tengan la oportunidad de alcanzar las aberturas del tamiz varias

veces durante la operación del tamizado.



_____________________________________________________________________________________________

Continúese el tamizado por un periodo suficiente, de la forma que después de

terminado, no pase mas del 1% de la cantidad en peso retenida en cada

tamiz, durante un minuto de tamizado continuo a mano, realizado de la

siguiente manera tomese individualmente cada tamiz, con su tapa y fondo

que ajuste sin holgura, con la mano en una posición ligeramente indicada.

Se golpea secamente el lado del tamiz, con un movimiento hacia arriba contra

la palma de la otra mano a razón de 150 veces por minuto, girando el tamiz

aproximadamente 1/6 de vuelta en cada intervalo de 25 golpes. Se considera

satisfactorio el tamizado para tamaños mayores al tamiz de 4.75 mm (N° 4),

cuando el total de las partículas del material sobre la malla forme una sola

capa.

El peso total después del tamizado, debe ser comparado con el peso original

de la muestra que se ensayo. Si la cantidad diferente den más del 0.3%,

basado en el peso de la muestra original seca, el resultado no debe ser

aceptado.

B. GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION (16)

Describe el procedimiento que debe seguirse para la determinación de los

pesos específicos aparente y nominal, así como la absorción, después de los

24 horas de sumergidos en agua, de los agregados con tamaño igual a 4.75

mm (tamiz N° 4)

MUESTRA

Se comienza por mezclar completamente los agregados, cuarteándolos,

hasta obtener la cantidad mínima necesaria para el ensayo. Las cantidades

mínimas para el ensayo se indican en la tabla.

Tabla N° 02 – 05




_____________________________________________________________________________________________

Tamaño máximo nominal de abertura cuadrada

Peso mínimo de la muestra de ensayo

Mm pulg. kg.

Hasta 12.5 (1/2) 2

19 (3/4) 3

25 (1) 4

37.5 (1 1/2) 5

50 (2) 8

63 (2 1/2) 12

75 (3) 18

90 (3 1/2) 25

PROCEDIMIENTO

La muestra se lava inicialmente con agua hasta eliminar completamente el

polvo u otras sustancias extrañas adheridas a la superficie de las partículas,

se seca a continuación en un horno eléctrico a 100° - 110°C y se enfría al aire

a la temperatura ambiente durante 1 a 3 horas.

Una vez fría se pesa, repitiendo el secado hasta lograr peso constante y

se sumerge en agua también a temperatura ambiente, durante 24 ± 4

horas.

Después del proceso de inmersión, se saca la muestra del agua y se

seca las partículas sobre un paño absorbente de gran tamaño, hasta que

se elimine el agua superficial visible, secando individualmente los

fragmentos mayores.

Se tomaran las precauciones necesarias para evitar cualquier

evaporación de la superficie de la superficie de los agregados.

A continuación se determina el peso de la muestra en el estado de

saturado con superficie seca (S.S.S.).

A continuación, se coloca la muestra en el interior de la canastilla

metálica y se determina su peso sumergido en el agua, a la temperatura

entre 21° y 25°C y un peso unitario de 0.997 ± 0.002 gr/cm3. Se tomaran



_____________________________________________________________________________________________

las precauciones necesarias para evitar la inclusión de aire en la muestra

sumergida, agitando convenientemente.

La canastilla y la muestra deberán quedar completamente sumergidas

durante la pesada y el hilo de suspensión será lo más delgado posible

para que su inmersión no afecte a las pesadas.

Se seca entonces la muestra en horno a 100° - 110°C, se retira al aire

libre a la temperatura ambiente durante a 3 horas y se determina su peso

seco hasta obtener un peso constante.

C. PARTICULAS DE CARAS FRACTURADAS (17)

Describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en peso de material

que presenta una, dos capas o mas fracturadas de las muestras de agregado

pétreo.

MUESTRA

La muestra para el ensayo deberá ser representativa y se obtendrá mediante

un cuidadoso cuarteo del total de la muestra. Hágase el análisis

granulométrico de la muestra cuarteada.

Sepárese por tamizado la fracción de la muestra comprendida entre los

tamices 3.75 mm y 9.5 mm (1 ½” y 3/8”)

El peso de la muestra dependerá del tamaño del agregado así:

Tamaño del agregado Peso (gr)

37.5 a 25.0 mm (1 1/2" a 1") 2000

25.4 a 19.0 mm (1" a 3/4") 1500

19.0 a 12.5 mm (3/4" a 1/2") 1200

12.5 a 9.5 mm (1/2" a 3/8") 300

PROCEDIMIENTO

Extiéndase la muestra en un área grande, para inspeccionar cada partícula. Si

en necesario lávese el agregado sucio. Esto facilitara la inspección y detección




_____________________________________________________________________________________________

de las partículas fracturadas.

Prepare tres recipientes con una espátula, las partículas redondeadas y las

que tengan una o más de dos caras fracturadas. Si una partícula de agregado

redondeada presenta una fractura muy pequeña, no se clasificara como

“partícula fracturada”. Una partícula se considera como fractura cuando un 25%

o más del área de la superficie aparente fracturada. Las fracturas deben ser

únicamente las recientes, aquellas que no han sido producidas por la

naturaleza, sino por procedimientos mecánicos.

D. PARTICULAS CHATAS Y ALARGADAS (18)

Describe el procedimiento que debe seguirse para la determinación de los

índices de aplanamiento y de alargamiento, de los agregados que se van a

emplear en la construcción de carreteras.

De acuerdo con este método, se define como índice de aplanamiento de una

fracción de agregado, el porcentaje en peso de las partículas que forman, cuya

dimensión mínima es inferior a 3/5 de la dimensión media de la fracción.

Se define índice de alargamiento de una fracción de agregado, el porcentaje en

peso de las partículas que forman, cuya dimensión máxima (longitud) es

superior a 9/5 de la dimensión media de la fracción.

Este método no es aplicable a las fracciones del agregado con tamaño inferior

a 6.3 mm (1/4”)

PROCEDIMIENTO

Para separar el material en forma aplanada de cada de las fracciones del

ensayo, se hace pasar cada partícula en el calibrador de aplanamiento por la

ranura cuya abertura corresponde a la fracción que se ensayo

La cantidad total de las partículas de cada fracción que pasa por la ranura

correspondiente, se pesa (P) con aproximación del 0.1% del peso total de la




_____________________________________________________________________________________________

muestra en ensayo.

E. EQUIVALENTE DE ARENA (19)

Determina la proporción relativa del contenido de polvo fino nocivo o material

arcilloso, en los suelos o agregados finos.

PROCEDIMIENTO

Viértase solución de trabajo de cloruro de calcio en el cilindro de plástico

graduado a una altura de 101.6 ± 2.54 mm (4 ± 1”)

Con ayuda del embudo, viértase la muestra del ensayo en el cilindro graduado.

Golpéese varias veces el fondo del cilindro con la palma de la mano para

liberar las burbujas de aire y remojar la muestra completamente y déjese en

reposo durante 10 ± 1 minuto.

Al finalizar los 10 minutos (Periodo de humedecimiento) tápese el cilindro con

un tapón y suéltese el material del fondo invirtiendo parcialmente el cilindro y

agitándolo a la vez.

Inmediatamente después de la operación de agitación, colóquese e cilindro

verticalmente sobre la mesa de trabajo y remuevas el tapón. Déjese el cilindro

y el contenido en reposo por 20 min.

Al final de los 20 min. Del periodo de sedimentación, léase y anótese el nivel de

la parte superior de la suspensión,

Cuando el nivel de las lecturas, de arcilla o arena, este entre líneas de

graduación, se anotara la lectura correspondiente a la graduación

inmediatamente superior.

Después de tomar las lecturas, sáquese el conjunto del cilindro, tape este con

un tapón de goma y sacúdase hacia arriba y hacia abajo en posición invertida

hasta que el material sedimentado se deshaga y vaciase inmediatamente.

2.3.7 MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO




_____________________________________________________________________________________________

Estas mezclas se usan asfaltos líquidos, la cual se efectúa sin calentar los

agregados y el asfalto se calienta a una temperatura relativamente baja, solo para

obtener la viscosidad necesaria de mezclado.

Los concretos asfalticos en frio son mezclas utilizadas como carpeta de rodadura

en la pavimentación. Se obtienen de la dosificación de agregados gruesos, finos,

filler, emulsión asfáltica y agua. Estas mezclas poseen capacidad portante, por

esta razón es que se considera su aporte en el paquete estructural.

Los agregados gruesos son exclusivamente provenientes de trituración. los

agregados finos, conviene que provengan de la mezcla de arena de trituración,

que ofrecen la trabazón necesaria y arenas silíceas que otorgan trabajabilidad a la

mezcla, el filler puede ser el cemento portland o cal hidratada. Estas mezclas

asfálticas son ideales para pavimentaciones urbanas que estén sometidos a un

bajo volumen de transito y que ese tránsito sea exclusivamente de automóviles

A. METODOLOGIA DE DISEÑO

El objetivo es el de encontrar un porcentaje de asfalto que le otorgue a la mezcla

buen recubrimiento, trabajabilidad y compactación en las condiciones de uso

planificadas para luego determinar el contenido de asfalto. También es

conveniente determinar la resistencia al agua de la mezcla completamente

curada.

Una primera aproximación al contenido de asfalto en la mezcla se puede obtener

con la misma fórmula utilizada para mezclas en caliente partiendo de la curva

granulométrica del agregado:

P=0.05 A+0.01B

Donde:

P = Contenido de asfalto

A = Porcentaje que pasa la malla 4.75 mm (N° 4)

B = Porcentaje retenido en la malla 4.75 mm (N° 4)

B. CONTENIDO OPTIMO DE ASFALTO



_____________________________________________________________________________________________

Es necesario preparar distintas probetas variando el contenido de emulsión de a

1% o 0.5% entre ellas y curarlas completamente en estufa a 60ºC durante 48

horas. Luego se determinan las propiedades estructurales relevantes para la

futura aplicación de la mezcla. Es seleccionado un nivel de asfalto tal que la

probeta cumpla con los requisitos de modulo de, resistencia al ahuellamiento.

C. TRABJABILIDAD

La mezcla preparada con emulsiones asfálticas puede comenzar a tomar

consistencia inmediatamente después de preparada o luego de un periodo de

horas o días. Esto determina una “ventana de trabajabilidad” de la mezcla

requerida para su soporte y aplicación la cual depende de las características

del proyecto. Es prudente contar con un margen de trabajo de por lo menos 30

minutos para contrarrestar efectos de la temperatura u otras variables de obra.

PREPARACION DE LA MEZCLA

Los mezcladores comúnmente utilizados en el ámbito vial pueden ser

utilizados como por ejemplo un mezclador de cemento (hormgonero). Las

plantas para preparar mezclas en frió que posean 2 o más tolvas para

diferentes tamaños de agregados son preferibles para lograr mezclas de

calidad constante

Los agregados secos deben ser pre-humectados a un 2 - 3% de humedad

antes de agregar la emulsión pero se debe evitar un exceso de agua ya que

puede traer problemas de compactación. En planta la dosificación del agua se

puede ajustar “visualmente” hasta obtener una mezcla bien recubierta y de

consistencia seca.

Se debe vigilar el almacenamiento de los agregados para controlar la

humedad. Al abandonar el mezclador la mezcla se debe presentar de color

marrón. Si la mezcla se almacena por largos periodos se debe cubrir para

prevenir que pierda humedad.

D. RECOMENDACIONES



_____________________________________________________________________________________________

Se recomienda que en el mezclado en frio se usen agregados provenientes de

la trituración de rocas para que ofrezcan la trabajabilidad necesaria.

Se recomienda el uso de aditivos de adherencia, debido a que incrementa la

resistencia a la fragmentación.

Se recomienda su puesta en obra a temperaturas no inferiores a los 20°C ni

superiores a los 40°C

CAPITULO III

CARACTERISTICAS DEL AREA

DE INVESTIGACION



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO III: CARACTERIZACION DEL AREA DE

INVESTIGACION

3.1 INTRODUCCION

El área de estudio es el sector II de la carretera Muñani - Saytococha, debido a

que después de un año de su funcionamiento la carretera Azángaro – Muñani

presento diferentes problemas de carpeta de rodadura de asfaltado en frio,

usando el asfalto “RC-250”, Problemas como grietas de borde, grietas

longitudinales, grietas transversales, baches y perdida de áridos esto de debió a la

falta de parámetros de control de producción y en la parte de diseño de la mezcla

asfáltica.

Para evitar este problema en el nuevo tramo Muñani – Saytococha, Tenemos

que optimizar las propiedades de adherencia y cohesión de la mezcla.

Partiendo desde ese punto de vista, la investigación y estudios se realizaran en el

mencionado sector. Realizando un nuevo diseño de mezcla asfáltica en caliente

para las condiciones de clima, tráfico y suelo de la mencionada carretera.

3.2 AMBITO DE ESTUDIO

El tramo II inicia en el distrito de Muñani - ciudad y finaliza con dirección al Nor-

Este en el centro poblado de Saytococha. Geográficamente se encuentra ubicada



_____________________________________________________________________________________________

en el departamento de Puno, provincia de Azángaro, distrito de Muñani, con

altitudes que varían desde los 3500 m.s.n.m a los 4800 m.s.n.m.

El acceso al área de investigación, se presenta en el siguiente cuadro.

CUADRO Nº 03 – 01

VIAS DE ACCESO

TRAMODIST. (Km)

TIEMPO (Min)

TIPO DE VIA

VIA PRINCIPAL

Puno - Juliaca 45 45 Asfaltado Puno – Juliaca

Juliaca - Azángaro 54 90 Asfaltado Juliaca – Azángaro

Azángaro - Muñani 40 80 Asfaltado Azángaro – Sandia

Puno - Juliaca 45 45 Asfaltado Puno – Juliaca

Juliaca - Desv. Putina 38 40 Asfaltado Juliaca – Huancané

Desv. Putina - Putina 42 85 Asfaltado Juliaca – Putina

Putina - Muñani 35 70 Afirmado Putina – Sandia



_____________________________________________________________________________________________

Imagen Nº 03 – 01

Imagen Nº 03 – 02



_____________________________________________________________________________________________

3.3 INFORMACION METEOROLOGICA

3.3.1 PRECIPITACION

Son todas las formas de humedad que se condensan masivamente en la

atmosfera y a consecuencia del enfriamiento de las masas adoptan formas como

granizo, nieve, lluvia y neblina para finalmente caer en la superficie terrestre y

adoptar su forma original de líquido.

3.3.2 TEMPERATURA

Este fenómeno se denomina como el grado mayor o menor de calor que presento

un punto especifico de la atmosfera, es uno de los elementos más importantes del

tiempo y del clima, dado su gran influencia sobre todas las formas de vida de

nuestro planeta y porque es la causa de muchos otros fenómenos atmosféricos;

como son los cambios de presión atmosférica, vientos, contenido de humedad en

el aire, formación de las nueves y precipitaciones. La temperatura media anual

será de 8.8°C según el cuadro 3-1

La temperatura no es uniforme en toda la superficie terrestre, sus múltiples

variaciones se debe entre muchas causas, latitud, distribución de los continentes,

naturaleza del terreno, la razón de temperatura disminuye a 5.5 °C por mil metros

de altitud. Se presenta al final del capítulo la tabla 03 -01

CLASIFICACION DE KOPPEN

Wilhelm koopen, climatólogo de origen alemán, acepta para su clasificación los

mismos limites térmicos propuestos por Supan, es decir 10°C y 20°C, Con la

diferencia de que no se consideran valores anuales sino promedios mensuales, se

considera esta clasificación por ser la más completa y utilizada universalmente.

La clasificación establece los siguientes grupos climáticos:

A) CLIMA TROPICAL

Los doce meses del año con temperaturas medias mensuales superiores a los

18 °C.

B) CLIMA SECO



_____________________________________________________________________________________________

Periodos de 4 a 11 meses con temperaturas medias mayores a 18°C

C) CLIMA TEMPLADO

Periodo de 4 a 12 meses con temperatura media mensual entre 10°C a 18°C

D) CLIMA FRIGIDO

Periodo de 1 a 4 meses con temperaturas entre 10° a 18°C, y de 11 a 8 meses

con temperaturas inferiores a 10°C.

La temperatura media anual en nuestra zona de estudio es de 8.8°C, siendo

clasificado como clima frígido según KOPPEN

3.3.3 VIENTOS

Los vientos que se encontraron en la zona del altiplano son considerados suaves

con velocidades entre 2.1 m/s a 3.1 m/s, presentándose máximas de hasta 6.6

m/s que se clasifican como brisa fuerte, según la escala BEAUFORT.

Existen vientos locales o brisas del lago que soplan en ambos sentidos tierra -

lago y lago - tierra.

3.3.4 RELIEVE

El relieve topográfico es empinado por tramos y cuenta con colinas en las partes

bajas presentando gradientes moderadas, ocupa las laderas y paredes de los

valles interandinos. Cuenta con una Orografía accidentada y en su mayor parte

llana, por encontrarse en pleno altiplano.

La carretera comienza con una altitud de 4,421.6 m.s.n.m.y su tramo más alto

alcanza una altitud de 4,490.33 m.s.n.m.



_____________________________________________________________________________________________

FOTO 03 – 01 : El relieve de la vía

FOTO 03 – 02: El relieve de la vía



_____________________________________________________________________________________________

FOTO 03 – 03: El relieve de la vía


TESIS :INCIDENCIAS DE LAS VARIACIONES DEL TIPO DE FILLER EN LAS MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE

TRAMO : MUÑANI - SAYTOCOCHA SECTOR : KM 14+700 AL KM 30+000

N° FechaTemperatura Maxima °C

Temperatura Minima °C

Temperatura Media °C

Precipitacion MM

1 01/06/2011 16.5 -1.9 7.3 0

2 01/07/2011 15.7 -1.7 7 7.2

3 01/08/2011 17.8 -0.5 8.65 16.2

4 01/09/2011 16.5 1.4 8.95 70.3

5 01/10/2011 17.3 2.5 9.9 70.1

6 01/11/2011 18.8 3.3 11.05 20.3

7 01/12/2011 16.6 4.0 10.3 98.6

8 01/01/2012 15.2 4.2 9.7 153.9

9 01/02/2012 14 4.1 9.05 93

10 01/03/2012 15.9 3.4 9.65 83.5

11 01/04/2012 15.8 2.6 9.2 42.5

12 01/05/2012 16.6 -0.5 8.05 0

13 01/06/2012 16.2 -1.9 7.15 1.8

14 01/07/2012 16.8 -2.3 7.25 0.2

1.19

16.41

-2.30

18.80

8.80

657.60Precipitacion Anual total

CONDICIONES AMBIENTALES : RESUMEN ANUAL DE TEMPERATURA Y PRECIPITACION

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y MATERIALES

Temperatura minima Promedio Anual °C

Temperatura Maxima Promedio Anual °C

Temperatura Mensual Minimo Absoluta Anual °C

Temperatura Mensual Maximo Absoluta Anual °C

Temperatura Media Anual °C

-4.0

-2.0

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

04/2

011

05/2

011

06/2

011

07/2

011

08/2

011

09/2

011

10/2

011

11/2

011

12/2

011

01/2

012

02/2

012

03/2

012

04/2

012

05/2

012

06/2

012

07/2

012

08/2

012

Temperatura Maxima Temperatura minima

MAXIMA Y MINIMA TEMPERATURA - ESTACION MUÑANI

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

PRECIPITACION

CUADRO 03-01


_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO IV

DIAGNOSTICO Y EVALUACION

DEL TRAMO

AZANGARO - MUÑANI



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO IV: DIAGNOSTICO Y EVALUACION DEL TRAMO

AZANGARO - MUÑANI

4.1. INTRODUCCION

Definitivamente es un aspecto importante, el conocer los antecedentes de la

vía, pues nos mostrara el cambio o evolución periódica que ha sufrido la

carpeta asfáltica desde su ejecución, a la existente al, determinar las

características de la vía y algunas consideraciones de diseño que se tuvo.

Este proceso de cambios está estrechamente vinculado al desarrollo

poblacional así como su crecimiento demográfico.

4.2 EVALUACION DE LA VIA

4.2.1 TRABAJO DE CAMPO

A) INSPECCION VISUAL

Dentro de nuestro trabajo de investigación se consideran importante la

evaluación visual de la condición en el que el pavimento se encuentra, con la

recopilación de datos reales en campo, por lo que se ha efectuado la

determinación detallada de todos los deterioros y fallas observadas en la

carpeta de rodadura existente (Las fotografías se muestran en Anexos –

Evaluación Visual).

Las dificultades más grandes en este tipo de tareas son, por un lado, la forma

de recoger y procesar en forma conveniente la información y por otro lado la

falta de uniformidad o acuerdo en la terminología a adoptar, por ejemplo el

término “falla”,

El término “falla” en si mismo puede resultar ambiguo, en carpetas asfálticas

dicho término puede emplearse tanto para verdaderos colapsos o para

describir unos simples deterioros. En este sentido el problema se complica a un



_____________________________________________________________________________________________

más si se tiene en cuenta que el concepto de deterioro o falla está asociado al

nivel de serviciabilidad.

A mayor cantidad de factores a evaluar estos se traducirán posteriormente en

registrar, analizar, resumir y almacenar la información recabada; en nuestro

caso con fines de elaborar un diseño de mezclas asfálticas que puedan ser

planteadas en caso de que los resultados muestren la optimización de su uso.

La evaluación del estado de la carpeta, fue realizada en forma expeditiva, con

el propósito de caracterizar las condiciones de la carpeta asfáltica, basándose

en la apreciación subjetiva del estado de la superficie y la estructura del mismo

Teniendo en consideración estos aspectos la caracterización del estado de la

superficie de la vía, se ha llevado a cabo considerando tres aspectos:

El relevamiento de las distintas manifestaciones de deterioro

observadas en la superficie (identificación)

Análisis del tipo de falla observada, estableciendo las probables

causas o mecanismos que la han originado (interpretación)

Establecer la condición de servicio del pavimento en base a la

magnitud, extensión, tipo de falla y mecanismo de deterioro, orientado

hacia el futuro empleo de la información (evaluación).

Se realizo la identificación, clasificación, denominación e interpretación de los

distintos deterioros y fallas observadas en la carpeta asfáltica, lo que constituye

en un primer paso para la evaluación. La utilización de estas fichas de

evaluación, reporta numerosas ventajas en las que se pueden mencionar:

Permite definir las diferentes manifestaciones de deterioro.

Se ilustrara con imágenes del estado de la carpeta de rodadura que

nos facilite identificar la fallas



_____________________________________________________________________________________________

Las fichas permiten establecer un primer análisis de los mecanismos y

causas que pueden originar la falla, facilitando la interpretación de la

misma.

El trabajo en campo consistió, primeramente en una evaluación visual de todo

el tramo I: Azangaro – Muñani, para identificar y visualizar los problemas y

fallas en la carretera. De lo cual se tiene:

Se detectaron fallas de desprendimiento de material fino, por lo que

todo el agregado grueso de la mezcla asfáltica se encuentra disgregado

en toda la plataforma de la carretera, esta falla se presenta mas critico

en las zonas de curva.

Sectores como 27+740 donde solo existe la capa de imprimación,

porque toda la carpeta asfáltica se desprendió de la via.

Sectores con baches como la 32+270 profundo de 0.25 m y de 0.40m

de diámetro.

De la evaluación visual se puede decir que los problemas a nivel del pavimento

no presenta zonas de falla, pero si es notorio los problemas a nivel de carpeta

asfáltica, como son los desprendimientos de material asfaltico y fallas en la

carpeta asfáltica.

De lo cual se determina que se hará una evaluación deflectometrica con una

viga benkelman de 02 brazos para evaluar toda estructura del pavimento,

Extracción de muestras de carpeta asfáltica de sectores críticos, Para un

lavado asfaltico y determinar los porcentajes de RC-250 utilizados en el mezcla

asfáltica en fría, de los agregados obtenidos se verifica las granulometría de la

vía, así como también Caras fracturadas y chatas y alargadas a los agregados

obtenidos.



_____________________________________________________________________________________________

La frecuencia de los ensayos son los siguientes:

Ensayos en la Vía Frecuencia

Inspección Visual Todo el tramo

Evaluación deflectometrica 32 pruebas

Extracción de Muestras 10 muestras

Lavado Asfaltico 10 Lavados

Granulometría de Muestras Obtenidas del Lavado

10 granulometrías

Chatas y Alargadas 01 ensayo General

Caras Fracturadas 01 ensayo General4.3 ENSAYOS EN LA VIA

4.3.1 DEFLEXIÓN Y DETERMINACION DEL RADIO DE CURVATURA DEL

PAVIMENTO FLEXIBLE EMPLEANDO LA VIGA BENKELMAN

PROCEDIMIENTO (20)

Se coloca la viga benkelman sobre el pavimento, detrás del camión,

perpendicular al eje de la carga, de modo que la punta de prueba del

primer brazo coincida con el punto de ensayo y que la viga no roce contra

las llantas de la rueda dual.


20 () MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES EM – 2000 - SECCION 10 MISCELANEOS – MTC E – 1002 – PAG 02



_____________________________________________________________________________________________

Se liberan los seguros de los brazos y se ajusta la base de la viga por

medio del tornillo trasero de manera que los dos brazos de medición

queden en contacto con los diales.

Imagen N° 04 – 02 Se ajustan a los diales de modo que sus vástagos tenga un recorrido libre

que están comprendido entre 4 a 6 mm. Se giran las esferas de los diales

hasta que las agujas queden en cero y se verifica la lectura golpeándolos

suavemente con un lápiz, girar si es necesario y repetir la operación hasta

obtener la posición de cero.




_____________________________________________________________________________________________

Se hace avanzar suave y lentamente el camión; se pone en marcha el

cronometro y se leen los diales cada 60 segundos. Cuándos dos lecturas

sucesivas de cada uno de ellos no difieran en más de 0.01 mm, se da por

finalizada la recuperación, registrándose las ultimas lecturas Observadas

(L0 y L25).


Con el fin de medir la temperatura del pavimento se realiza un orificio. El

rango de temperatura de trabajo deberá quedar dentro de los siguientes

límites: Limite Inferior 5 °C y limite Superior 35 °C.




_____________________________________________________________________________________________

CALCULOS

La deflexión bajo el eje de carga (DO), se calcula mediante la expresión:

DO=4∗LO (Expresada en 0.01 mm)

Donde: LO es la lectura registrada en el 1° brazo de la viga benkelman

La deflexión a 25 cm del eje de carga (D25), se calcula con la expresión:

D25=4∗L25 (Expresada en 0.01 mm)

El radio de curvatura en el punto de ensayo se calcula con la expresión:

RC= 3125

(D 0−D25 )4.3.2 EXTRACCION CUANTITATIVA DE ASFALTO EN MEZCLAS

PROCEDIMIENTO (21)

Se extrae de la carpeta el material en estudio, una cantidad entre 650 gr. a

2500 gr., dependiendo del tamaño máximo nominal del agregado usado.


21 () MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES EM – 2000 - SECCION 05 MEZCLAS BITUMINOSAS – MTC E – 502 – PAG 04



_____________________________________________________________________________________________

El coloca el material obtenido en la taza del equipo y se cubre con el

solvente tricloroetileno o cloruro metileno y déjese el tiempo suficiente para

que se disuelva y se desintegre (no más de 1 hora).


Determine el peso del anillo filtrante y ajústese alrededor del borde de la

taza, apriétese la tapa firmemente sobre la taza y colóquese un recipiente

baja el desagüe para recoger el extracto.




_____________________________________________________________________________________________

Iníciese la centrifugación girando lentamente y auméntese gradualmente

la velocidad a un máximo de 3600 rpm, hasta que deje de fluir el solvente

por el desagüe. Déjese que se detenga la maquina y agréguense 200 ml o

cuanto sea apropiado y repítase el procedimiento.

Imagen N° 04 – 09 Remuévase el anillo filtrante de la taza y séquese al aire, Si se emplean

anillos filtrantes de filtro, cepíllese el material mineral adherido a la

superficie. Séquese el anillo hasta el peso constante en un horno 110 °C

con un rango de +- 5°C .




_____________________________________________________________________________________________

Calculo del volumen del asfalto y de los finos en el extracto, con la siguiente fórmula:

V 1=V 2(M 1−M 2

G1)

Donde: V1: Volumen de asfalto y de los finos en el extracto

V2: Volumen del frasco

M1: Masa de los contenidos del frasco

M2: Masa del asfalto y finos en el extracto o masa de la muestra total

menos la masa del agregado extraído

G1: Peso especifico del solvente determinado con aproximación a

0.001Calculo del peso de los finos en el extracto con la siguiente fórmula:

M 3=K (M 2−G3 )Donde: M3 = Masa de los finos en el extracto.

M2 = Masa del asfalto y de los finos en el extracto.

V1 = Volumen del asfalto y de los finos en el extracto.

G2 = Peso específico de los finos.

G3 = Peso específico de asfaltos.

K=G2

G2−G3

Mezcla Asfáltica Normal (MAC) (22)

La gradación de la mezcla asfáltica normal (MAC) deberá responder a alguno de los

siguientes husos granulométricos. Los lavados asfalticos se verificaron con dicha

norma MAC -2.

TamizPorcentaje que pasa

MAC -1 MAC-2 MAC-3

25,0 mm (1”)19,0 mm (3/4”)12,5 mm (1/2”)9,5 mm (3/8”)

4,75 mm (N° 4)2,00 mm (N° 10)425 mm (N° 40)180 mm (N° 80)75 mm (N° 200)

10080 -10067- 8560 - 7743 - 5429 - 45

1g4 - 258 -1704 - 8

-100

80 - 10070 - 8851 - 6838 - 5217- 288 -1704 - 8

---

10065 - 8743 - 6116 - 299 -19

05 - 10

22 Especificaciones Generales para Carreteras EG-2000, Capitulo 4, Sección 410________________________________________________________________________________ BACH. LUIS ALBERTO MAMANI MAMANI - 87 - BACH. DIEL RAMOS MAMANI

PROYECTO : TESIS DE INVESTIGACION DE INCIDENCIAS DEL TIPO DE FILLER EN MEZCLAS ASFALTICASTESISTA : LUIS ALBERTO MAMANI MAMANITESISTA : DIEL RAMOS MAMANI

CARRETERA : AZANGARO - MUÑANI

LADO PROGRE- TEMPERAT. VERIFICACION POR DO

DE LA SIVA AMB. CARP. 10 VALORES CORRIDOS

PRUEBA (Km) (°C) (°C) L0 LF L25 D0 D25 Rc D0 D25 Rc X0(10) s(10) Dc(10)HI

D 38+000 15.7°C 24.2°C 5 1.05 20 13 40 26 223 41 27 217D 37+000 14.4°C 25.1°C 5 1.05 12 8 24 16 391 25 16 382D 36+000 17.8°C 32.3°C 5 1.05 18 9 36 18 174 36 18 176D 35+700 19.1°C 32.3°C 5 1.05 24 9 48 18 104 47 18 105D 34+500 22.9°C 32.8°C 5 1.05 15 10 30 20 313 30 20 317D 31+200 17.8°C 36.1°C 5 1.05 25 18 50 36 223 49 35 230D 28+600 15.6°C 29.8°C 5 1.05 16 10 32 20 260 32 20 260D 22+400 14.2°C 26.8°C 5 1.05 23 13 46 26 156 47 26 154D 20+000 10.2°C 14.8°C 5 1.05 10 7 20 14 521 22 15 483D 17+000 10.8°C 18.2°C 5 1.05 12 7 24 14 313 25 15 295 35 10.19 52D 12+000 11.5°C 23.3°C 5 1.05 21 10 42 20 142 43 21 138 35 10.35 52D 10+400 11.9°C 26.2°C 5 1.05 20 11 40 22 174 41 22 170 37 9.70 53D 9+800 12.4°C 23.3°C 5 1.05 18 10 36 20 195 37 21 189 37 9.68 53D 7+600 11.3°C 24.1°C 5 1.05 20 11 40 22 174 41 23 169 37 9.13 52D 4+400 12.0°C 24.8°C 5 1.05 18 9 36 18 174 37 18 169 37 22 226D 2+900 14.0°C 26.7°C 5 1.05 16 9 32 18 223 33 18 220 37 21 225

I 37+500 15.1°C 23.8°C 7.5 1.05 21 10 42 20 142 43 20 139I 36+500 17.5°C 25.5°C 7.5 1.05 22 10 44 20 130 44 20 129I 35+300 17.4°C 32.1°C 7.5 1.05 18 8 36 16 156 35 15 162I 33+800 17.2°C 33.1°C 7.5 1.05 13 8 26 16 313 25 15 327I 29+000 19.3°C 33.7°C 7.5 1.05 12 9 24 18 521 23 17 547I 23+000 17.0°C 29.3°C 7.5 1.05 12 10 24 20 781 24 20 796I 21+800 10.8°C 18.2°C 7.5 1.05 12 8 24 16 391 26 17 367I 19+500 9.5°C 15.1°C 7.5 1.05 12 9 24 18 521 26 20 478I 14+300 11.6°C 20.9°C 7.5 1.05 19 10 38 20 174 40 21 166 32 8.78 46I 12+150 11.8°C 21.5°C 7.5 1.05 20 10 40 20 156 42 21 150 33 8.85 47I 11+900 11.5°C 22.0°C 7.5 1.05 18 8 36 16 156 37 17 151 32 8.29 46I 10+950 11.6°C 22.6°C 7.5 1.05 22 9 44 18 120 45 19 117 32 8.45 46I 10+000 11.6°C 22.5°C 7.5 1.05 16 10 32 20 260 33 21 253 32 8.41 46I 6+500 12.0°C 23.6°C 7.5 1.05 10 8 20 16 781 20 16 764 32 8.92 46I 3+700 13.1°C 24.0°C 7.5 1.05 18 12 36 24 260 37 24 255 33 8.49 47I 1+500 12.7°C 28.3°C 7.5 1.05 20 5 40 10 104 40 10 105 35 8.03 48

ES

TA

C

ION

AL

.

ES

PE

S

OR (LECTURAS EN 0.01 mm) (DEFL. EN 0.01 mm)

AMBOS CARRILES DATOS DE CAMPO CALCULADOS CORREGIDOS

(DEFL. EN 0.01 mm)

DEFLECTOMETRIA DE LA CARPETA ASFALTICA AZANGARO - MUÑANI

CARRIL IZQUIERDO

CARRIL DERECHO

CUADRO 04-01

PULGADAS mm

3/4" 19.05 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.0 100.0 SI CUMPLE

1/2" 12.70 95.35 96.42 93.81 93.92 96.19 93.92 89.13 86.59 95.98 98.17 93.95 100.0 80.0 SI CUMPLE

3/8" 9.53 88.50 86.76 84.23 85.49 87.18 83.61 82.25 79.69 89.87 95.14 86.27 88.0 70.0 SI CUMPLE

No 4 4.75 65.59 62.52 62.89 63.88 63.94 62.14 59.92 58.02 65.11 70.23 63.42 68.0 51.0 SI CUMPLE

No 8 2.36 51.08 48.73 49.33 49.48 49.61 48.40 49.20 46.65 44.99 64.56 50.20 52.0 38.0 SI CUMPLE

Nº16 1.19 42.38 40.98 41.49 46.03 41.39 40.51 41.37 38.17 37.17 44.16 41.36 -

No 30 0.60 32.74 32.05 32.37 37.49 32.15 31.23 31.41 29.01 29.01 36.32 32.38 40.0 27.0 SI CUMPLE

No 50 0.30 17.82 16.91 16.99 21.63 17.63 16.03 17.93 15.51 23.06 20.52 18.40 -

No 100 0.15 5.27 5.09 4.98 11.35 4.35 4.18 4.70 4.92 9.44 8.53 6.28 -

No 200 0.07 2.32 3.59 2.46 8.61 2.83 1.91 3.01 2.26 7.04 6.42 4.04 8,0 4.0 SI CUMPLE0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

4.70% 3.98% 3.62% 3.43% 7.98% 3.02% 3.90% 3.24% 4.38% 4.62% 4.29%

% ARENA LAVADA 63.27 58.94 60.44 55.28 61.12 60.23 56.91 55.76 58.06 58.13 58.81

% GRAVA INTEGRAL 34.41 37.48 37.11 36.12 36.06 37.86 40.08 41.98 34.89 35.44 37.14

% FILLER 2.32 3.59 2.46 8.61 2.83 1.91 3.01 2.26 7.04 6.42 4.04

PROYECTO

SECTOR

TESISTAS

PUNTOS DE CONTROL

: D. R. M.

: KM 14+700 AL KM 30+000

: L. A. M. M.

EVALUACION DE LA GRANULOMETRIA DEL ENSAYO DE LAVADO ASFALTICO:TESIS DE INVESTIGACION DE INCIDENCIAS DE LAS VARIACIONES DEL TIPO DE FILLER EN LA PROPUESTA DE DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE PARA LA CARRETERA MUÑANI – SAYTOCOCHA; SECTOR II: KM 14+700 AL KM 30+000 -2012

TRAMO : MUÑANI - SAYTOCOCHA

Resultados obtenidos del lavado asfaltico realizado en el laboratorio

% DE ASFALTO

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 02

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 03

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 04

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 05

BANDEJA

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 01

COLCLUSION

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 09

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 10

PROMEDIOTAMICES

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 07

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 08

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M - 06

PROMEDIOMATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

RESULTADOS

TESISTAS

MATERIAL QUE PASA

EN (%) M

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

MATERIAL QUE PASA

EN (%)

CUADRO 04-02

CUADRO 04-03


_____________________________________________________________________________________________

Ahora con el promedio de las granulometrías obtenidas de los lavados asfalticos

podemos estimar el contenido óptimo, minimo y máximo del RC- 250.

CUADRO 04 -04



_____________________________________________________________________________________________

CUADRO : 04-06CHATAS Y ALARGADAS



_____________________________________________________________________________________________

CUADRO : 04-07

CARAS FRACTURADAS MTC – E210, ASTM D 5821



_____________________________________________________________________________________________

4.4 CONCLUSIONES:

1. De la evaluación visual que se realizo en el tramo – I, se aprecio el

desprendimiento de los agregados. Lo que origino, que en determinados

tramos se obtenga espesores menores a 1”. Asi como problemas de fallas

como piel de cocodrilo, ahuellamientos, segregación de mezcla asfaltico y

exudación y en los más críticos solo queda como carpeta de rodadura la

imprimación ( Ver Anexos: Inspeccion Visual )

2. De la evaluación con la viga benkelman dio como resultados que el tramo no

presenta problemas serios de deflexión, solo son unos pequeños puntos los

que dieron resultados menores al deflexión admisible (92.2x10-2mm), pero

existen tramos como 37+000, 34+500, 20+000, 33+800, 29+000, 23+000,

21+800, 19+800, 6+500 donde el radio de curvatura (3.10 mm) esta pasa los

admisibles, pero no es un problema estructural para el pavimento. (Ver cuadro

04-01).

3. Los lavados asfalticos dieron como resultado diferentes % de asfalto los cuales

solo la muestra M-1 pasa por los requerimiento de diseño mediante áreas

equivalentes, Los demás porcentajes están desfasados de los rangos

previstos. (Ver cuadro 04-03 )

4. La Curva granulométrica obtenida del lavado asfaltico, cumplen con la MAC -02

De la EG -2000, pero sus caras fracturadas, chatas alargadas no cumplen con

dicha norma por lo cual también es una falla de diseño. (Ver cuadro 04-07 )



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO V

METODOLOGIA DE LA

INVESTIGACION



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO V: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

5.1 HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION

5.1.1 HIPOTESIS GENERAL DE LA INVESTIGACION

A. HIPOTESIS Y VARIABLES

A.1 HIPOTESIS GENERAL

Los diferentes tipos de filler inciden directamente en propiedades como

estabilidad, fluencia, tracción indirecta y adherencia en una mezcla asfáltica en

caliente.

A.2 HIPOTESIS ESPECÍFICAS

La cal hidratada mejora las propiedades de cohesión y adherencia en la

propuesta de diseño de mezcla asfáltica en caliente

El cemento portland mejora la estabilidad y fluencia en la propuesta de

diseño de mezclas asfálticas en caliente

El filler sílico mejora las propiedades de estabilidad, tracción adherencia

y cohesión medianamente

5.2 VARIABLES COMO INDICADORES DE CONTROL

INDEPENDIENTE : Tipos de filler (cal hidratada, cemento portland,

filler sílico y Sin filler)

DEPENDIENTE : Diseño de mezcla asfáltica en caliente

INDICADORES| : - Estabilidad (en kg)

- Fluencia en (mm)

-Tracción Indirecta.(kg/cm2)

- Adherencia (%)

5.3 UNIDAD DE ANALISIS PARA LA INVESTIGACION

5.3.1 POBLACION

La población es representada por nuestra elección de cantera. La población

considerada son las canteras propias de la zona de influencia de la carretera

del tramo II.



_____________________________________________________________________________________________

La cantera Viluyo para los agregados pétreos y el rio Azángaro son los únicos

que cumplen con las especificaciones y criterios para la producción de mezclas

asfáltica en caliente. En los anexos se muestran los certificados de los ensayos

realizados a los agregados.

5.3.2 MUESTRA

La muestra está representada por el número de especímenes preparados para

realizar los ensayos de laboratorio conforme al diseño cuasi - experimental

planteado “los grupos intactos: conjuntos de sujetos (muestras), donde no se

asignan de manera aleatoria sino que se emparejan antes del experimento o ya

están dados por normas y/o criterios” (23).

Es así que se practico un muestreo referencial conforme al diseño de la

investigación y de acuerdo a las especificaciones y normas de los ensayos.

Dado que estas pruebas ya fueron verificadas mediante pruebas estadísticas de

desviación estándar y varianza de los resultados, es por eso que el número de

muestras será para tres tipos de filler (cal hidratada, cemento portland, filler

silico) y uno sin filler.

Tabla N° 05 - 01

VARIABLES ESTABILIDAD FLUENCIATRACCION INDIRECTA

ADHERENCIADISEÑO

MARSHALL

N° de muestras

16 16 40 12 21

5.4 TIPO DE MATERIAL EXPERIMENTAL PARA LA INVESTIGACION

La unidad experimental para este es el espécimen o probeta, que son los objetos

a los cuales se han aplicando los experimentos y tratamientos.

Los especímenes, han sido preparados a través de una combinación de

agregados minerales, de acuerdo a las proporciones que se especifican en los

23() ROBERTO HERNANDEZ SAMPIERI, METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION



_____________________________________________________________________________________________

diseño, con cemento asfaltico PEN 120-150 y con proporciones de aditivos,

conforme al diseño experimental planeado que se describe en adelante.

5.5 METODOS, TECNICAS, MATERIALES E INSTRUMENTOS DE

VERIFICACION

Manteniendo en mente, los objetivos de la investigación del presente trabajo,

este diseño experimental fue orientado para determinar las incidencias de los

tipos de filler en el diseño de mezclas asfálticas en caliente, Las operaciones

principales realizadas durante el proceso de la elaboración del estudio se

describen a continuación:

Revisión Bibliográfica :

Administración

Logístico



_____________________________________________________________________________________________

Tabla N° 05 - 02

ACTIVIDADES MATERIALES EQUIPOS Y OTROS

I. REVISION BIBLIOGRAFICA

Diseño de mezclas asfálticas - método MarshallTextos de

internet, revistasNo corresponde

II. ADMINISTRATIVO

Diseño de mezclas asfáltica método Marshall Papelería, Material

fotográfico

Solicitudes y trámites administrativos Evaluación de equipos mínimos para la ejecución

del experimento

III. LOGISTICO

Adquisición del Cabezal Lottman

Asfalto, Aditivos y filler's

Equipos e instrumentos ,

bomba de vacios Adquisición de Insumos de laboratorio

Alquiler de Equipos para la evaluación del tramo - IIV. ENSAYOS DE EVALUACION Y DIAGNOSTICO DEL TRAMO - I Evaluación visual del tramo I , de las fallas en la carretera y condiciones de diseño Muestras

representativas de Agregados

Viga Benkelman de 02 brazos, y

extractor de asfalto Evaluación deflectometrica de la vía

Evaluación mediante lavado asfaltico de la vía

V. ENSAYOS NO CONVENCIONAL EN AGREGADOS MINERALES

Petrografía de agregados

Adherencia de los agregados

VI. EJECUCION DEL DISEÑO CUASI – EXPERIMENTAL

Provisión de materiales experimentales

Agregados, cemento Asfaltico,

Aditivos, fillers, filtros y

disolventes

Equipo Marshall, Bomba de vacios, Tamices, Horno,

Cocina y Baño Maria

Selección de diseños de antecedentes

Ensayos rutinarios en materiales

Fabricación de especímenes de prueba

Condicionamiento de los especímenes

Ensayos rutinarios en materialesVII. DISEÑO ESTADISTICO

Organización y tabulación de datos

Computadoras y

calculadoras Diseño estadístico y elección de método

VIII. ANALISIS DE RESULTADOS

Diseño estadístico y elección de método

Computadoras y calculadoras

Prueba de Hipótesis

IX. REDACCION DE INFORME FINAL

Redacción preliminar

Computadoras y calculadoras Redacción definitiva



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO VI

DESARROLLO DE

LA INVESTIGACION

CAPITULO VI: DESARROLLO DE LA INVESTIGACION



_____________________________________________________________________________________________

6.1. INTRODUCCION

El desarrollo de nuestro trabajo de investigación está basado en la metodología

de investigación que se plantea en el capitulo V. el cual nos dirige a la

realización de ensayos de laboratorio, para obtener datos que serán

relacionados directamente con nuestras hipótesis de estudio; para lo cual será

necesario recopilar información adicional de evaluación y diagnostico de los

conceptos asfalticos en uso.

6.2. METODO EXPERIMENTAL PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS

6.2.1 METODOLOGIA EXPERIMENTAL

Principalmente está basado en las variables de estudio que se han plantea

anteriormente, para la cual será muy necesario considerar la operacionalidad

de las mismas, pues estratégicamente serán utilizadas en nuestra

investigación.

Para el desarrollo de esta metodología será necesario seguir una secuencia

adecuada, el cual permita su buena aplicación.

6.2.2 SELECCIÓN, EXTRACCION Y ABASTECIMIENTO DE MATERIALES

El abastecimiento de materiales se realizo de acuerdo al requerimiento de la

investigación, ya que se toma como referencia principal los trabajos de

pavimentación en caliente de vías en las que se usan estos materiales.

6.2.2.1 JUSTIFICACION DE LA SELECCIÓN DEL TIPO DE ASFALTO

A. CEMENTO ASFALTICO PEN 120 – 150 (24)

Básicamente la selección del tipo de asfalto usado en nuestro trabajo de

investigación, se debió a que el cemento asfaltico está siendo usado con

más frecuencia en la construcción de pavimentos flexibles debido a las

propiedades que brinda.

24 ( ) ESPECIFACIONES TECNICAS GENERALES PARA CARRETERAS EG – 2000, CAP 4 SUELOS Y PAVIMENTOS – SECCION 400 – PAG. 2



_____________________________________________________________________________________________

La selección del cemento asfaltico, específicamente CA: 120 – 150, se hizo

en función a las ventajas que nos ofrecía y en el uso específico que se le

puede dar.

Tipo de Cemento Asfáltico Clasificado según Penetración

Tabla N° 06 - 01

Temperatura Media Anual

24°C o más 24°C – 15°C 15°C - 5°C Menos de 5°C

40 – 50, 60-70 ó

Modificado60-70

85 – 100120 – 150

Asfalto Modificado

El cemento asfaltico se selecciono de acuerdo al tipo de grado de

penetración, este producto depende en gran parte del agregado que se

usara, condiciones climáticas y método de mezclado, usualmente el tipo de

agregado es la que determina el tipo de producto asfaltico a usar, mientras

que las condiciones ambientales y el método de mezclado determinan el

grado del cemento asfaltico.

Por el grado de viscosidad que se tiene, ya que este permite ser aplicado

en zonas de altura y de clima frio.

El endurecimiento de la carpeta asfáltica es relativamente rápido, después

de su aplicación en obra.

Conocer el comportamiento del cemento asfaltico con diferentes fillers en

un diseño de mezclas

B. AGREGADOS MINERALES

Los agregados minerales son materiales de suma importancia en la

preparación de mezclas asfálticas ya que muchas veces, depende de este

material para que una mezcla asfáltica cumpla con las condiciones de uso,



_____________________________________________________________________________________________

por lo que se es necesario conocer la propiedades de las mismas para su

aplicación e incluso verificar mediante ensayos de laboratorio.

B.1 RELLENO MINERAL

El relleno mineral o filler de origen mineral, que sea necesario emplear ya

sea como relleno de vacios, específicamente del asfalto o como mejorador

de adherencia al par agregado – asfalto (mezcla asfaltica), para nuestro

caso es la cal hidratada, cemento portland, filler sílice y un caso sin filler.

La cantidad a utilizar esta definido en la etapa de diseño de mezclas,

según el método Marshall.

C. ENSAYOS DE AGREGADOS PREVIO AL DISEÑO EXPERIMENTAL

La adecuación de los agregados para su utilización en mezclas asfálticas

se determino por los resultados de los siguientes ensayos.

C.1 GRANULOMETRIA

El ensayo granulométrico de cada una de los agregados que conforman

la mezclas, es un índice para determinar cuantitativamente, los tamaños

de partículas de agregados gruesos, intermedios y finos de un material,

por medio de tamices seleccionados, dependiendo de las

especificaciones para usos del material que está siendo ensayado; esto

permitirá realizar os tanteos correspondientes de la proporción de cada

material agregado ( grueso, fino y filler ) que se utilizara; el cual será

ajustado a las especificaciones técnicas que se use para el diseño de

mezclas respectivo.

C.2 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCION

Este ensayo es muy importante para nuestro diseño experimental,

describe el procedimiento que debe seguirse para la determinación de los

pesos específicos aparente y nominal, así como la absorción, después de

24 horas de sumergido en agua de los agregados.



_____________________________________________________________________________________________

VOLÚMENES APARENTES Y NOMINALES

Es un sólido permeable, si se incluye en su volumen la parte de vacios

accesibles al agua en las condiciones que se establezcan, se define el

volumen denominado “aparente” si se incluye este volumen de vacios, al

volumen resultante, se denomina “nominal”

PESO ESPECIFICO APARENTE Y NOMINAL

Para agregados se define el peso específico aparente como la relación

entre el peso al aire del sólido y el peso del agua, correspondiente a su

volumen aparente y peso específico nominal la relación entre el peso al

aire del sólido y el peso del agua correspondiente a su volumen nominal.

C.3 PARTICULAS DE CARAS FRACTURADAS

Describe el procedimiento para determinar el porcentaje, en peso del

material que presenta una, dos o más caras fracturadas de las muestras

de agregados pétreos

C.4 PARTICULAS CHATAS ALARGADAS

El porcentaje de las mismas definirán la trabajabilidad y resistencia final de

la mezcla y determinar la adherencia del asfalto

C.5 EQUIVALENTE DE ARENA

Nos indica la proporción relativa del polvo fino o materiales arcillosos

contenidos en los áridos que son perjudiciales para las mezclas asfálticas.

Todos estos ensayos están resumidos en las siguientes tablas (25)

REQUERIMIENTO PARA AGREGADOS GRUESOS

TABLA N° 06 - 02

25 ( ) ESPECIFACIONES TECNICAS GENERALES PARA CARRETERAS EG – 2000, CAP 4 SUELOS Y PAVIMENTOS – SECCION 410



_____________________________________________________________________________________________

ENSAYOS NORMA

REQUERIMIENTO

ALTITUD (M.S.N.M.)

< 3000 > 3000

Durabilidad (al Sulfato de Sodio) MTC E 209 12% máx. 10% máx.

Durabilidad (al Sulfato de Magnesio)

18 máx. 15% máx.

Abrasión Los Ángeles MTC E 207 40% máx.. 35% máx.

Índice de Durabilidad MTC E 214 35% mín. 35% mín.

Partículas chatas y alargadas MTC E 221 10% máx. 10% máx.

Caras fracturadas MTC E 210 Según Tabla N° 06 -03

Sales Solubles Totales MTC E 219 0.5% máx. 0.5% máx.

Absorción MTC E 206 0.01 Según Diseño

Adherencia MTC E 519 95

REQUERIMIENTOS PARA CARAS FRACTURADAS

TABLA N° 06 - 03

Tráfico en Ejes Equivalentes Espesor de Capa

(millones) < 100 mm > 100 mm

≤ 3 65/40 50/30

> 3 – 30 85/50 60/40

> 30 100/80 90/70

REQUERIMIENTO PARA AGREGADOS FINOS

TABLA N° 06 – 04

Ensayos Norma

Requerimiento

Altitud (m.s.n.m.)

< 3000 > 3000

Equivalente de Arena MTC E 209 Según Tabla 06 – 04

Angulosidad del agregado fino MTC E 222 Según Tabla 06 – 06

Adhesividad (Riedel Weber) MTC E 220 4% mín. 6% mín.

Índice de Plasticidad (malla N°40) MTC E 111 NP NP

Índice de Durabilidad MTC E 214 35 mín. 35 mín.

Índice de Plasticidad (malla N°200) MTC E 111 Max 4 NP

Sales Solubles Totales MTC E 2190.5% máx.

0.5% máx.

Absorción MTC E 205 0.50% Según Diseño

REQUERIMIENTOS DEL EQUIVALENTE DE ARENATABLA N° 06 - 05

Tráfico en Ejes Equivalentes Porcentaje de Equivalente Arena (mínimo)



_____________________________________________________________________________________________

(millones)

≤ 3 45

> 3 – 30 50

> 30 55

ANGULARIDAD DEL AGREGADO FINO

TABLA N° 06 – 06

Tráfico en Ejes Equivalentes Espesor de Capa

(millones) < 100 mm > 100 mm

≤ 3 30 mín. 30mín.

> 3 – 30 40 mín. 40 mín.

> 30 40 mín. 40 mín.

6.3 DESARROLLO EXPERIMENTAL DEL METODO MARSHALL CON

DIFERENTES TIPOS DE FILLERS

Se presenta los trabajos de laboratorio, donde en una primera etapa se verifico

las propiedades y características de materiales (asfalto – agregado),

realizándose ensayos de laboratorio donde se realizo un diseño patrón de

mezclas en caliente y en donde se vario tres tipos de filler

El diseño granulométrico cumple con la banda granulométrica de las

especificaciones de la AASHTO, para un tamaño máximo nominal del agregado

igual a ½”.

6.3.1 CRITERIOS PARA LA DOSIFICACION DE MATERIALES

Primero se hizo el diseño granulométrico mediante la combinación de los

diferentes tamaños de los agregados, los mismos que son controlados por las

especificaciones de banda granulométrica (Tamaño Máximo Nominal de ½”) de

la AASHTO, dichos ensayos se encuentran en el capitulo IX. Donde se

muestran las cantidades de porcentaje de peso de los agregados para el

diseño granulométrico patrón, para ser combinado con el cemento asfaltico.



_____________________________________________________________________________________________

Nota: Los presentes datos de Granulometria son de los Anexos de Estudio de

Agregados de Cada uno de los Componentes.



_____________________________________________________________________________________________

Una vez obtenida la cantidad de agregados se identifica el porcentaje de

cemento asfaltico que será usado en el diseño mezclas. El porcentaje de

asfalto será de acuerdo a nuestra gradación que se tiene de la combinación de

agregados y de acuerdo a las especificaciones de granulometría de la

AASHTO.

, Para la gradación se usaran diferentes contenidos de asfalto con incrementos

0.5 % en peso entre ellos, requiriéndose al menos dos contenidos de asfalto

por encima y por debajo del contenido optimo teórico de asfalto de ese orden

especifico.

Formula de obtención del contenido de inicio de asfalto se obtiene mediante



_____________________________________________________________________________________________



_____________________________________________________________________________________________

6.3.2 PREPARACION DE LAS PROBETAS PARA EL DISEÑO PATRON DE

MEZCLA EN CALIENTE (26)

Se prepararon 03 probetas para cada grupo de un mismo contenido de asfalto,

incrementándose 0.5 % en peso el cemento asfaltico, empezando la

dosificación con 4.5 % de cemento; haciendo un total de 21 probetas.

Las probetas cilíndricas fueron de 101.6 mm (4”) de diámetro y 63.5 mm (2 ½”)

de altura, rompiéndolas posteriormente en la prensa Marshall y determinando

su estabilidad y deformación.

El procedimiento se inicia con la preparación de probetas de ensayo, para lo

cual los materiales propuestos deben cumplir con las especificaciones de

granulometría y demás fijadas para la investigación.

Para la determinación del porcentaje óptimo de asfalto de una gradación de

agregados dada se deberá elaboro una serie de probetas con distintos

porcentajes de asfalto, de tal manera que al graficar los valores obtenidos en

los diferentes cuadros y compararlos con las especificaciones nos permita

obtener un valor optimo.

26 () MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES EM – 2000 - SECCION 05 MEZCLAS BITUMINOSAS – MTC E – 504 – PAG 01



_____________________________________________________________________________________________

6.3.3 EQUIPOS REQUERIDOS

MOLDES DE COMPACTACION

Consiste en una placa base, molde y collar de extensiones cilíndricas. El

molde debe tener un diámetro inferior de 101.6 mm (4 pulgadas) y una

altura de 76.2 mm (3 pulgadas). La placa base y el collar se ajustan a

cualquier extremo del molde.

Imagen N° 06 - 01 EXTRACTOR DE PROBETAS

Este elemento de acero en forma de disco con diámetro de 100 mm y de

13 mm de espesor, es utilizado para extraer la probeta compactada del

molde con ayuda del collar de extensión.




_____________________________________________________________________________________________

MARTILLO DE COMPACTACION

Consiste en un dispositivo de acero formado por una base plana circular de

98.4 mm de diámetro y un pisón de 4.53 kg (10 lb) de peso total, montado

en forma que proporcione una altura de caída de 457.2 mm (18”)

Imagen N° 06 – 03 PEDESTAL DE COMPACTACION

Consiste en una pieza prismática de madera de base cuadrada de 203 mm

de lado y 457.2 mm de altura (8” x 8” x 18”) y provista de en su cara

superior de una plantilla cuadrada de acero de 304.8 mm de lado por 25.4

mm de espesor (12” x 12” x 1”)

Imagen N° 06 - 04



_____________________________________________________________________________________________

HORNO

Para calentar los agregados, materiales asfalticos se utilizara el horno

eléctrico, provisto de de controles termostáticos, capaz de mantener la

temperatura requerida.

Imagen N° 06 - 05

PRENSA MARSHALL

Aparato eléctrico diseñado para aplicar carga a las probetas durante el

ensayo a una velocidad de deformación de 50 ± 1 mm por minuto. Está

equipado con un anillo de prueba calibrado para determinar la carga

aplicada de una capacidad superior a 25 KN y una sensibilidad de 45 KN

con un dial graduado de 0.0025 mm para determinar la deformación que se

produce en l carga máxima. Se pude emplear este equipo con censor y

registrador de Estabilidad v/s fluencia.



_____________________________________________________________________________________________

Imagen N° 06 - 06

LAVADORA TERMICA PARA EL BAÑO MARIA

De al menos de 150 mm de profundidad termostáticamente a 60 ± 1°C. El

estanque debe tener un fondo perforado y un termómetro centrado y fijo.

Imagen N° 06 - 07



_____________________________________________________________________________________________

EQUIPOR VARIOS

o Bandejas para obtener la mezcla de los agregados con el asfalto


o Termómetros de 200 ± 10 °C, para determinar la temperatura

Imagen N° 06 - 09



_____________________________________________________________________________________________

o Balanzas con una capacidad de 5 kg ± 1gr

Imagen N° 06 - 10

o Guantes de goma y cuero

Imagen N° 06 - 11



_____________________________________________________________________________________________

o Mascarillas y respiradores

Imagen N° 06 - 12

6.3.4 ENSAYO DE ESTABILIDAD Y FLUENCIA MARSHALL (27)

Una vez elaborada las probetas se colocan en un baño de agua a 60 ± 1°C

durante 30 a 40 minutos. Antes de ensayar se limpia completamente la

mordaza del equipo Marshall. La temperatura de este debe mantenerse entre

21 y 38°C, usando un baño de agua si es necesario.

Se retira la probeta del agua y cuidadosamente se seca la superficie. Luego la

probeta se coloca y se centra en la mordaza del aparato de carga Marshall.

Se aplica la carga a la probeta a una velocidad constante de 50 ± 1 mm por

minuto, hasta que se produzca la falla. La falla máxima queda definida por la

carga máxima obtenida. Se define la estabilidad Marshall como el número total

de newton (N) necesarios para producir la falla de la probeta.

27( ) MANUAL DE ENSAYO DE MATERIALES EM – 2000, - SECCION 05 MEZCLAS BITUMINOSAS – MTC E – 504



_____________________________________________________________________________________________

A medida que avanza el ensayo de estabilidad se sujeta firmemente el medidor

sobre la barra guía y se retira cuando se produzca la carga máxima, se toma la

lectura y se anota. Esta lectura es el valor de fluidez de la probeta expresada

en unidades de 0.25 mm (1/100”). El procedimiento completo para la

estabilidad y fluencia, comienza desde el momento en que se retira la probeta

de agua y no debe durar más de 30 segundos.



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO VII

ANALISIS E INTERPRETACION

DE RESULTADOS

CAPITULO VII: ANALISIS E INTERPRETACION DE

RESULTADOS



_____________________________________________________________________________________________

7.1 DISTRIBUCION ESTADISTICA “T” (28)

Para nuestra Investigación se uso la prueba estadística “T DE STUDENT’S” o

distribución “T”, la prueba se usa para muestra pequeñas de menor o igual a 30

observaciones que tiene las siguientes características.

a) La distribución “T” es más extendida y menos aguda en el centro que la

distribución normal estándar.

b) No hay una distribución sino más bien una familia de distribuciones “T”,

todas tienen desviaciones estándar diferentes.

c) Los valores críticos de “T” para un nivel de significación dado son de

mayores magnitudes que los valores críticos de Z correspondientes.

d) La prueba necesita de un grupo de control y un grupo experimental para el

procesamiento de los datos.

VARIABLES DE PRUEBA

ESTABILIDAD

1 Cal Hidratada Cemento Portland

2 Cal Hidratada Filler Silico

3 Cal Hidratada Sin Filler

FLUENCIA




TRACCION IND.

GCS




TRACCION IND.

GSS




ADHERENCIA




28 ( ) ESTADÍSTICAS PARA ADMINISTRACIÓN Y ECONOMÍA – ROBERT MASON Y DOUGLAS - EDITORIAL TITIKAKA – PUNO 2004



_____________________________________________________________________________________________

Para esto por bibliografía se recomienda usar la variable que comúnmente se

usa y se aplica, para nuestro caso será la cal hidratada como grupo de control

y el procedimiento de evaluación será el siguiente:

Se hizo las pruebas estadísticas para cada variable y tipo de filler, Tomando

como grupo de control a la Cal hidratada y Grupo experimental a los demás

filler.

7.2 PRUEBA DE HIPOTESIS ESTADISTICA DE LA INVESTIGACION

A. PLANTEAMIENTO DE LAS HIPOTESIS. Tomando en cuenta la hipótesis

general se tiene la siguiente formulación.

A.1 PRIMERA HIPOTESIS

HO = El cambio de la cal hidratada por el cemento portland no influye

significativamente en la mezcla asfáltica en caliente.

H1 = El cambio de la cal hidratada por el cemento portland influye


Donde: Ho: Hipótesis nula

H1: Hipótesis alterna

A.2 SEGUNDA HIPOTESIS

HO = El cambio de la cal hidratada por el filler silico no influye


H1 = El cambio de la cal hidratada por el filler silico influye




A.3TERCERA HIPOTESIS

HO = El cambio de la cal hidratada por ningún filler no influye




_____________________________________________________________________________________________

H1 = El cambio de la cal hidratada por ningún filler influye




B. NIVEL DE SIGNIFICANCIA

En la presente investigación se asume el nivel de significancia de 0.05 de

margen de Error (0.05 que es igual al 5 %)

C. DETERMINACION DE LA DISTRIBUCION

Se Utilizo la prueba estadística de la t de student’s, Ya que dicha prueba es

utilizada cuando la muestra es menor a 30 datos.

D. CALCULO ESTADISTICO DE LA PRUEBA

Para ello se toma en cuenta los siguientes datos: Aplicando la formula de T de

Student’s:

E. ESQUEMA DE LA PRUEBA29

En estadística, grados de libertad es un estimador del número de categorías

independientes en una prueba particular o experimento estadístico.

29 Diseños Estadísticos Aplicados a la Educación, Pag. 207, Segunda Edicion - 2004________________________________________________________________________________ BACH. LUIS ALBERTO MAMANI MAMANI - 124 - BACH. DIEL RAMOS MAMANI


_____________________________________________________________________________________________

F. TOMA DE DECISIÓN

El último paso en la prueba de hipótesis es la toma de decisión de aceptar o

rechazar la hipótesis nula. De acuerdo a la prueba de distribución t se tiene que

cumplir la siguiente regla: -Tt > Tc > Tt ; Si se cumple se Acepta la hipótesis

Nula Ho y se rechaza la Hipótesis Alterna H1, En el caso que no se cumpla

dicha regla. Entonces se Rechaza la la Hipótesis Nula Ho y se Acepta la

Hipótesis Alterna H1.

7.3 PROCESAMIENTO DE LOS DATOS DE LA INVESTIGACION

7.3.1 VARIABLE ESTABILIDAD MARSHALL:

El calculo de la variable “Tc” para el grupo de control de la “Cal Hidratada” y como

Grupo Experimental Al “Cemento Portland”



_____________________________________________________________________________________________

El mismo procedimiento se realiza para el filler Silice y para sin filler Tt: 2.447

VARIABLESTIPO DE FILLER

CAL HIDRATADA

CEMENTO PORTLAND

FILLER SILICE

SIN FILLER

ESTABILIDAD

1 860.00 1209.00 1054.00 715.002 890.00 1159.00 1066.00 812.003 900.00 1142.00 1023.00 703.004 875.00 1162.00 1058.00 722.00

n 4.00 4.00 4.00 4.00MEDIA 881.25 1168.00 1050.25 738.00

MEDIANA 882.50 1160.50 1056.00 718.50VARIANZA 306.25 824.67 354.92 2495.33

DESVIACION ST. 17.50 28.72 18.84 49.95Tc -84.359 -56.070 34.884

Grados de Libertad 6 6 6 6

CUADRO 07-01

Nota: Los datos presentados en los cuadros, son los resultados obtenidos de los

ensayos, los cuales se presentan en los anexos de “Ensayos Marshall”.

7.3.2 VARIABLE FLUJO MARSHALL: G.L.= 6 Grados, se tiene Tt = 2.447.

CUADRO 07-02


CAL HIDRATADA

CEMENTO PORTLAND

FILLER SILICE

SIN FILLER

FLUENCIA

1 4.20 4.50 4.75 3.502 4.50 4.00 5.50 3.753 4.60 4.50 4.50 3.004 4.80 4.25 5.10 3.25

n 4.00 4.00 4.00 4.00MEDIA 4.53 4.31 4.96 3.38


DESVIACION ST. 0.25 0.24 0.43 0.32Tc 0.608 -1.057 3.039

Grados de

Libertad 6 6 6 6



_____________________________________________________________________________________________

7.3.3 VARIABLE TRACCION INDIRECTA: G.L =8 , tiene Tt = 2.306.

GRUPO EN CONDICIONES SECAS

CUADRO 07-03


CAL HIDRATADA

CEMENTO PORTLAND

FILLER SILICE

SIN FILLER

TRACCION IND

1 4.03 4.68 4.13 3.522 4.97 4.30 4.91 3.903 4.37 4.24 5.38 3.894 4.38 4.45 4.36 3.935 4.51 4.24 4.67 3.71

n 5.00 5.00 5.00 5.00MEDIA GSS 4.45 4.38 4.69 3.79

MEDIANA GSS 4.38 4.30 4.67 3.89

VARIANZA GSS 0.12 0.04 0.24 0.03

DESV. STD GSS

0.34 0.19 0.49 0.17

Tc 0.216 -0.585 2.065

Grados de Libertad

8 8 8 8

PORCENTAJE 98.4% 105.3% 85.1%

GRUPO EN CONDICIONES HUMEDAS:

CUADRO 07-04


CAL HIDRATADA

CEMENTO PORTLAND

FILLER SILICE

SIN FILLER

TRACCION IND

1 0.72 0.63 0.63 0.822 0.75 0.60 0.68 0.793 0.73 0.50 0.83 0.714 0.70 0.65 0.63 0.785 0.75 0.62 0.65 0.67

n 5.00 5.00 5.00 5.00MEDIA 0.73 0.60 0.68 0.75

MEDIANA 0.73 0.62 0.65 0.78

VARIANZA 0.0004119 0.0034188 0.0072375 0.0038813

DESVIACION ST. 0.020296 0.058470 0.085073 0.062300

Tc 13.649 12.926 13.044Grados de Libertad 8 8 8 8

PORCENTAJE 82.4% 93.9% 103.3%



_____________________________________________________________________________________________

RESULTADO DE TRACCION INDIRECTA:

VARIABLES

TIPO DE FILLER

CAL

HIDRATADA

CEMENTO

PORTLAND

FILLER

SILICE

SIN

FILLER

TRACCION IND

1 0.72 0.63 0.63 0.82

2 0.75 0.60 0.68 0.79

3 0.73 0.50 0.83 0.71

4 0.70 0.65 0.63 0.78

5 0.75 0.62 0.65 0.67

N 5.00 5.00 5.00 5.00

MEDIA 0.73 0.60 0.68 0.75

MEDIANA 0.73 0.62 0.65 0.78

VARIANZA 0.0004119 0.0034188 0.0072375 0.0038813

DESVIACION ST. 0.020296 0.058470 0.085073 0.062300

Tc 13.649 12.926 13.044

Grados de Libertad 8 8 8 8

CUADRO 07-05


ensayos, los cuales se presentan en los anexos “TRACCION INDIRECTA”

7.3.4 VARIABLE ADHERENCIA: G.L. : 4, de Libertad se tiene Tt = 2.776.


CAL HIDRATADA

CEMENTO PORTLAND

FILLER SILICE

SIN FILLER

ADHERENCIA1 100.00 95.00 98.00 95.002 100.00 96.00 99.00 94.003 99.00 96.00 99.00 93.00

N 3.00 3.00 3.00 3.00MEDIA 99.67 95.67 98.67 94.00


DESVIACION ST. 0.58 0.58 0.58 1.00

Tc 6.447 1.612 7.815Grados de Libertad 4 4 4 4

CUADRO 07-06



_____________________________________________________________________________________________

7.4 PRUEBA DE HIPOTESIS

La prueba de Hipotesis Consiste en determinar si existe o no incidencias la cual

consiste en verificar:

-Tt > Tc > Tt

Si se cumpla la regla entonces no Incide, pero si no se cumple, si incide dicha

propiedad en la mezcla asfáltica.

VARIABLES /

PRUEBASGrupo de Control Grupo Experimental

PRUEBA DE

HIPOTESIS

ESTABILIDAD

1 Cal Hidratada Cemento Portland Si existes incidencias

2 Cal Hidratada Filler Silice Si existes incidencias

3 Cal Hidratada Sin filler Si existes incidencias

FLUENCIA

1 Cal Hidratada Cemento Portland No existes incidencias

2 Cal Hidratada Filler Silice No existes incidencias


TRACCION IND

GCS


2 Cal Hidratada Filler Silice Si existes incidencias


ADHERENCIA


2 Cal Hidratada Filler Silice No existes incidencias


CUADRO 07-076.5 VALIDACION DE HIPOTESIS

Para determinar la Hipotesis se concuerda:

-Tt > Tc > Tt

Si se cumpla dicha regla, según el método de la T de student’s no existe Incidencias

entre los grupos de control y grupo experimental, Lo que con lleva a que la variación

de un tipo de filler por otro no incide en la mezcla asfáltica en una propiedad

especifica. Pero si no se cumple dicha regla quiere decir que los cambios o

variaciones de comparaciones entre el filler de control “Cal hidratada” y el grupo

experimental si incide en una propiedad espefica verificada.

PROCEDIMIENTO:

Para la verificacion de la Hipotesis estabilidad 1 : Cal hidrata (Grupo control) vs

Cemento Portland ( Grupo experimental)

T =- 2.447 > tC=−84.359 > Tt = 2.447



_____________________________________________________________________________________________

HO = El cambio de la cal hidratada por el cemento portland no influye


H1 = El cambio de la cal hidratada por el cemento portland influye




Como se cumple la regla entonces se rechaza la hipótesis Nula y se acepta la

Hipotesis H1 ( Hipotesis Alterna)

VARIABLES / PRUEBAS

Grupo de Control

Grupo Experimental

PRUEBA DE HIPOTESIS

NUMERO DE

HIPOTESIS

ESTABILIDAD

1Cal Hidratada

Cemento Portland

Se acepta la Hipotesis H1

LA 1° HIPOTESIS

2Cal Hidratada Filler Silice


LA 2° HIPOTESIS

3Cal Hidratada Sin filler


LA 3° HIPOTESIS

FLUENCIA

1Cal Hidratada

Cemento Portland

Se acepta la Hipotesis Ho

LA 1° HIPOTESIS



LA 2° HIPOTESIS



LA 3° HIPOTESIS

TRACCION IND GCS

1Cal Hidratada

Cemento Portland


LA 1° HIPOTESIS



LA 2° HIPOTESIS



LA 3° HIPOTESIS

ADHERENCIA

1Cal Hidratada

Cemento Portland


LA 1° HIPOTESIS



LA 2° HIPOTESIS



LA 3° HIPOTESIS

CUADRO 07-08


ensayos, los cuales se presentan en los anexos.



_____________________________________________________________________________________________

7.6 RELACION ENTRE LOS RESULTADOS

Se muestra la variación porcentual entre el grupo de control y experimental, con

referencias a las medias de cada tipo de filler y cada variable a estudiar de la mezcla

asfáltica en caliente.

( Media del Grupo control) / Media grupo Experimental)


CAL HIDRATADA CEMENTO PORTLAND FILLER SILICO S/FILLERESTABILIDAD 881.25 1168 1050.25 738

FLUENCIA 4.53 4.34 4.96 3.38TRACC. IND. GSC 6.1 7.35 6.87 5.06TRACC. IND. GSS 4.45 4.38 4.69 3.79

TRACCION GENERAL 73% 60% 68% 75%ADHERENCIA 99.67% 95.67% 98.67% 94.00%

RELACION ENTRE EL GRUPO DE CONTROL Y LOS GRUPOS EXPERIMENTALESVARIABLES CAL HIDRATADA CEMENTO PORTLAND FILLER SILICO S/FILLER

ESTABILIDAD 100% 133% 119% 84%FLUENCIA 100% 95% 110% 75%

TRACC. IND. GSC 100% 120% 113% 83%TRACC. IND. GSS 100% 98% 105% 85%

TRACCION GENERAL 100% 82% 94% 103%ADHERENCIA 100% 96% 99% 94%

CUADRO 07-09

ESTABILIDAD

FLUENCIA

TRACC. IND. G

SC

TRACC. IND. G

SS

TRACCION GENERAL

ADHERENCIA0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%CAL HIDRATADA CEMENTO PORTLAND FILLER SILICOSIN FILLER



_____________________________________________________________________________________________

DISTRIBUCION T DE STUDENT

CUADRO 06-10



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO VIII

CONCLUSIONES Y

SUGERENCIAS

CAPITULO VIII: CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS



_____________________________________________________________________________________________

8.1 CONCLUSIONES

Los diferentes tipos de filler Inciden directamente en las diferentes propiedades

y diseños de una mezcla asfáltica, es así que cada filler mejora cierta

propiedad y puede perjudicar o empeorar otra propiedad, es así que se tendrá

diferentes maneras para mejorar ciertas condiciones y propiedades de mezcla,

sin la necesidad de cambiar las proporciones de los agregados o el porcentaje

de asfalto. Dando así unas mayores alternativas de solución, y elimando ciertas

limitaciones que se tenía en un diseño convencional, que el factor de variable

era el cemento asfaltico, ahora quitando esta restricción con los tipos de filler.

(Ver Cuadro 07-07,07-08 y 07-09)

La Cal Hidratada es un material que a comparación de las demás filler tiene

mayor Incidencia en la tracción Indirecta y la Adherencia. Pero brinda menor

estabilidad a comparación de los demás filler. (Ver Cuadro 06-07,06-08 y 06-09)

El cemento Portland Incide directamente en las propiedades de la mezcla

asfáltica, excepto en la propiedad de “Fluencia”, Presenta mayor estabilidad

que todos los demás tipos de filler, lo cual sería una condición favorable para

traficos pesados, pero tiene un valor más bajo en la tracción Indirecta y en

Adherencia, Alta resistencia a la Tracción Indirecta en condiciones secas pero

cae bruscamente en condiciones de saturación lo cual ocasiona que se

encuentre por debajo de los demás. (Ver Cuadro 07-07,07-08 y 07-09)

El Filler Sílice Incide Directamente en la Estabilidad, Adherencia y Traccion

Indirecta, presenta mayor fluencia Marshall, Su estabilidad es la segunda

mayor de los demás filler, en adherencia y tracción Indirecta tiene un

desempeño alto y casi similar al de la cal hidrata. (Ver Cuadro 07-07,07-08 y

07-09)



_____________________________________________________________________________________________

Se aplico una Variable de Estudio como es el caso de Una mezcla asfáltica sin

filler para lo cual mediante la prueba de hipótesis se determino que si Incide

directamente en la mezcla asfaltica, para ver los efectos del sobre una mezcla

asfáltica netamente, se obtuvo una disminución en un 16 % aprox. En su

estabilidad, su fluencia se ve afectada en un 25 %, su tracción indirecta Varia

en un 17% aprox en condiciones secas, en condiciones saturadas disminuyo

en un 15%. Pero en el global del ensayo de tracción indirecta tiene un

incremento en 3% en el global da una falsa sensación de ser mejor que los

demás tipos de filler, pero es debido a los bajos valores alcanzados por estos,

Y en adherencia se aprecia desprendimiento de la capa de asfalto del

agregado en una 6% del mismo. (Ver Cuadro 07-07,07-08 y 07-09)

La evaluación del tramo I : Azángaro – Muñani, mediante las pruebas practicas

a esta via, como fueron una Inspección Visual, Viga Benckelman y Lavado

Asfaltico a dicha carpeta asfáltica, Se aprecia que la vía sufre problema de

Perdida de finos, cohesión y adherencia lo que origino que los espesores de

carpeta asfáltica se vean disminuido significativamente. Se concluye que los

defectos tienen mayor incidencia por problemas en el diseño de mezclas y asi

como parámetros de control, ya que se verifico que no tienen un minimo de

RC-250, Los agregados cumplen con la granulometría pero no con las chatas y

alargadas, Caras fracturadas, la Arena tiene un bajo equivalente de Arena y

mediante procedimientos empíricos se concluye que no contiene Un aditivo

mejorador de Adherencia. (Ver capítulo IV)



_____________________________________________________________________________________________

8.2 SUGERENCIAS

Se Sugiere que las diferentes propiedades de cada tipo de filler se deberán

considerar en función a la región climatica y/o lugar donde se construirán una

carretera, los diseños efectuados demostraron que cada tipo de filler, bonifica

y mejora Propiedades de la mezcla asfáltica , pero al mismo tiempo podría

mejorar otra, como también podría empeorarla, es asi que se la elección del

filler tendrá que estar ligada a la propiedad especifica a mejorar como son La

estabilidad, Fluencia, Adherencia, Traccion Indirecta.

La cal hidrata su uso se recomienda para zonas donde las variables como la

adherencia y % de vacios sea una prioridad, como es el caso de las zonas de

altitud superior a los 3000 msnm y regiones con gradiente térmico alto.

El cemento Portland es un filler cuya propiedad principal es la de mejorar la

Estabilidad de la mezcla asfáltica, pero tiene una gran deficiencia en mezclas

asfálticas abiertas en las cuales su % de vacios es superior a 4% en las cuales

como se vio en los ensayos de Traccion Indirecta Seca y saturada, el efecto

que tiene el Agua sobre esta es muy desfavorable.

El filler Sílice es un material Nuevo que esta apareciendo en el mercado, Como

se vio muestra Condiciones muy similares a la de cal Hidrata en varios

Indicadores. Salvo en las propiedades de Tracción indirecta y Adherencia

donde los porcentajes de variación con respecto a la cal hidratada las

diferencias son muy bajas.



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO IX

GLOSARIO Y BIBLIOGRAFIA



_____________________________________________________________________________________________

GLOSARIO

AGLOMERANTE:

Son materiales capaces de unir fragmentos de una o varias sustancias y dar

cohesión al conjunto por métodos exclusivamente físicos.

ADHESIVO:

Es una sustancia que puede mantener unidos a dos o más cuerpos por

contacto superficial. Es sinónimo de pegamento.

ASFALTO:

Es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en

mezclas asfálticas para la construcción de carreteras.

ASFALTO REFINADO:

Producto con más utilidad obtenida de la refinería

BETÚN:

Es la fracción residual resultante de la destilación fraccionada del petróleo y no

debe ser confundido con el asfalto.

CANTERA:

Es el lugar donde la roca se separa de sus lechos naturales y se prepara para

su utilización en la industria de la construcción.

CEMENTO ASFALTICO:

Son asfaltos refinados de consistencia apropiada para trabajos de

pavimentación.

CONCRETO ASFÁLTICO

Una mezcla en caliente, muy bien controlada de cemento asfaltico de alta

calidad y agregado bien graduado (también de alta calidad).

DURABILIDAD:



_____________________________________________________________________________________________

Capacidad para resistir factores como desintegración de bios en las

propiedades del asfalto a consecuencia de transito y clima.

ESTABILIDAD:

Capacidad de un pavimento para resistir, los esfuerzos inducidos por el transito

que producen las deformaciones.

LIGANTE:

Compuesto adhesivo que ligan y mantienen unidos dos elementos

PARAFINA:

Son cristales obtenidos por el enfriamiento a 0°C de aceites pesados

provenientes del petróleo

REOLOGÍA:

Se define como la relación entre el esfuerzo y la deformación en los materiales

que son capaces de fluir.

RESISTENCIA A LA FATIGA:

Capacidad de soportar los esfuerzos provocados por el transito.



_____________________________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFIA

1. Efecto de la concentración volumétrica filler / betún en la cohesión y

adhesividad del mastico – Martin Sánchez – Universidad Politécnica De

Catalunya – 2007 –pag. 54.

2. Carreteras, calles y aeropistas – Raúl Valle Rodas – Universidad De Texas –

6ta edición – 2008 – pag.193

3. Cemento asfaltico for asfalto – Javier Del Ángel Trinidad – 2012 - pag. 13.

4. Mezclas asfálticas – Alejandro Padilla Rodríguez – 2012 – cap. 2 – pag. 05,

pag. 14, pag. 40.

5. XVI - Congreso Ibero Latinoamericano De Asfalto – Brasil – Metodología para

la Evaluación en a incorporación de adherencia en cemento asfaltico – Gerardo

Botasso – 2011.

6. Diseño de mezclas asfálticas en caliente nuevas tendencias – Marcos Vinicio

– Centro De Investigación Geotécnico – 2001.

7. Especiaciones técnicas generales para carreteras eg – 2000, Cap 4 suelos y

pavimentos – sección 4o0 y sección 410.

8. Análisis comparativo de los métodos Marshall Y Superpave – Paul Garnica

Anguas 2005 – pag. 14.

9. Manual de ensayo de materiales em – 2000, - SECCION 05 MEZCLAS

BITUMINOSAS – MTC E – 502 Y MTC E – 504.

10. Fallas en pavimentos asfalticos – ing. JAIME COTRADO.

11. Manual de ensayo de materiales em – 2000, - seccion 05 agregados – mtc e –

204, mtc e – 206, mtc e – 114, mtc e – 210, mtc e – 221

12. Manual de ensayo de materiales EM – 2000 - Seccion 10 Miscelaneos – mtc e

– 1002.

13. Metodología de la investigación – Roberto Hernadez Sampieri – Tercera

Edición – editorial MC GRAW – 2003 – pag. 299



_____________________________________________________________________________________________

14. Estadísticas estadísticas para administración y economía – Robert Mason Y

Douglas - Editorial Titikaka – puno 2004 – pag. 40

15. Pavimentos flexibles – Nestor Huaman Guerrero – U.N.I. – Lima

16. Manual de laboratorio ensayos para pavimentos - ing. Silene Minaya Gonzalez

– U.N.I. – Lima 2001.

17. Propuesta de diseño del diseño de mezclas asfalticas en frio por el metodo

marshall para mantenimiento vial – Tesis Para Optar El Titulo De Ingeniero

Civil – Renzo Fernando Romero Guerra – U.N.A. – Puno 2005.

18. Tecnología del Asfalto y practicas de construcción – Comisión Permanete Del

Asfalto, Republica Argentina – 2da Edicion – Buenos Aires, Argentina - 2001

19. Diseño de mezclas asfaltica en caliente - Carretera Interoceanica Sur Tramo Iv-

Intesur – San Gaban 2010.

20. WWW.WIKIPEDIA.COM

21. WWW.MONOGRAFIAS.COM

.



_____________________________________________________________________________________________

CAPITULO IX

ANEXOS

ANEXOS (CERTIFICADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO,

EVALUACION DEL TRAMO - I, PANEL FOTOGRAFICO Y OTROS).


borrador final 03-12-12

Documents