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M.I. Eymard Ávila Vázquez

Diseño y selección de mezclas asfálticas y sus

tendencias

Julio/19

DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

OBJETIVO: Determinar la mezcla óptima de componentes materiales para una aplicación determinada.


Características de la mezcla asfáltica

Resistencia a la deformación permanente

• Agregado: Dureza, granulometría, superficie del agregado.• Asfalto: Contenido/tipo de asfalto, viscosidad a altas

temperaturas.



Resistencia a la Fatiga

• Contenido/tipo de asfalto• Grado de compactación



DurabilidadVacíos de aire, película efectiva de asfalto



Resistencia al daño inducido por humedad

Vacíos de aire, características del agregado, propiedades químicas



Resistencia al deslizamientoCaracterísticas del agregado, contenido de asfalto, granulometría



ManejabilidadAgregado: Textura, forma, granulometríaAsfalto: Contenido de asfalto, viscosidad y temperaturas de compactación


Procedimiento básico

Determinación del contenido óptimo del asfalto

• Realizar diferentes mezclas variando el contenido de asfalto

• Compactar las mezclas en laboratorio. Simular condiciones de campo.

• Ejecutar ensayos de laboratorio para determinar características clave de las muestras

• Elegir el contenido de asfalto que mejor satisface los objetivos de la mezcla

Selección y evaluación del material pétreo y asfáltico


Métodos de diseño• Marshall• Superpave (Protocolo AMAAC)


Diseño Marshall• Bruce Marshall – 1939 – Mejorado por el cuerpo de

ingenieros – Diseño Volumétrico.


Requerimientos SCT (N-CMT-4-05-003/16)


Diseño Hveem• Francis Hveem– 1920-1930 – División de carreteras de

California


Requerimientos SCT (N-CMT-4-05-003/16)


Superpave – Protocolo AMAAC• SHRP


Desempeño• Susceptibilidad a la daño inducido por humedad• Susceptibilidad a la deformación permanente• Módulo dinámico• Vida a la fatiga

SELECCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Consideraciones

• Espesor de la capa• Nivel de tránsito• Función de la capa• Condiciones climáticas• Tránsito• Materiales disponibles en la zona


Algunos tipos de mezclas asfálticasCapas estructurales• Mezclas densas en caliente• Mezclas densas en frío• Mezclas de granulometría discontinua (SMA)Capas de Rodadura• Mezclas de granulometría abierta• Mezclas de granulometría discontinua (SMA)Tratamientos Superficiales• Morteros asfálticos o slurry seal• Microcapa• Microaglomerados con fibra• Riego de sello• Riegos de taponamiento

Tipo de Conservación en el Pavimento


Capas de rodadura

Estudio del nivel de ruido para diferentes superficies(NCAT para Michigan DOT)

• Velocidad de operación 60 mph

• 12 superficies de pavimento medidas en Michigan

• 2 tipos de llantas

95

96

97

98

99

100

CASAA SMA Mezcla Densa Pavimento de Concreto

Cemento Portland

Ru

ido

med

ido

en

las lla

nta

s, d

B(A

)

CAPAS DE RODADURA

OGFC

HMA DENSA

CASAASMA

COMPARATIVA DE GRANULOMETRÍAS

VOLUMETRÍA

Tipo de capa % que pasa la malla

½” #4 #200

SMA 90-100 20-35 8-11

CASAA 85-100 28-36 4-7

OGFC 65-100 18-38 2-4

MALLAS DE CONTROL

Tipo de capa vacíos de aire vacíos en el

agregado mineral

Vacíos llenos

de asfalto

SMA 4% > 17% 75-82%

CASAA 13- 25% > 13%

OGFC > 20% -

Clasificación

Espesor mínimo para capas nuevas sobre pavimentos

reconstruidos o caminos nuevos (mm)

Espesor mínimo para capas con fallas

funcionales menores (mm)

Tipo de vía en la que se aplica

Tipo “A” CASAA 15 20Adecuado para pistas deaterrizaje en aeropuertos.

Tipo “B”

CASAA 20 25Adecuado para vialidadesurbanas de alto tránsito

SMA 30 35

Tipo “C”

Granulometría Abierta

35 40Adecuado, se recomiendapara carreteras y autopistasSMA 35 40

CASAA 25 37,5

ESPESORES DE LA CAPA

Equipo.

MEDIOS DE TRANSPORTE.

EXTENDEDORA.

COMPACTADORES.

Mezclas Asfálticas Tipo SMA

Equipo.

Mezclas Asfálticas Tipo SMA

PAVIMENTADORAS

Ejecución.

• Preparación de Superficie.

• Limitaciones Ambientales.

• Tramo de Prueba.

• Tendido y Riego de Liga.

• Compactación.

Capas de rodadura

Condiciones de Acabado y Aceptación.

• Densidad

• Espesor y Acabados Geométricos

• Regularidad Superficial

• Resistencia a la Fricción

Capas de rodadura

Tratamientos superficiales

RIEGO DE SELLO

RIEGOS DE SELLO PREMEZCLADO

En caliente(CEMENTO ASFÁLTICO)

En frío(EMULSIÓN ASFÁLTICA)

Construcción de una capa delgada que actúa como membrana absorbente de esfuerzos:

1. Primer riego de emulsión modificada con polímero

2. Aplicación de fibra de refuerzo

3. Segundo riego de emulsión modificada con polímero

4. Y, aplicación de gravilla.

35

Riego de sello sincronizado, con fibra

Tabla 1. DOSIFICACIÓN DE LA EMULSIÓN EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DEL PAVIMENTO

Textura del Pavimento Existente Dosificación Emulsión en campo (B), L/m²

Negro, Asfalto brillante 0.8 1.0 0.9

Uniforme, no poroso 1.1 1.3 1.2

Ligeramente Poroso y Oxidado 1.3 1.5 1.4

Ligeramente Poroso, Oxidado y con Oquedades 1.5 1.7 1.6

Severamente Poroso, Oxidado y con Oquedades 1.7 1.9 1.8

Resultados de Diseño

10.7

8.3Dosificación Agregado (C), L/m²

Dosificación Agregado (C), kg/m²

Tratamientos superficiales

Es un mortero asfáltico que consiste en una mezcla de emulsiónasfáltica, agregado mineral, agua, aditivos y fibras cuando así serequiera, mezclados y distribuidos uniformemente, de acuerdoa lo solicitado en el proyecto, sobre una superficie preparada.

Conveyor

Aggregate

Water Spraybar

Fines Feeder

Aggregate Gate

Mixer

Spreader Box

Mixer Gate

Emulsion, Water, & Additive Injectors

Slurry mix

.

MICROAGLOMERADOTRABAJOS PRELIMINARES

• Reparación de grietas

• Bacheo

• Re-nivelaciones

• Limpieza de la superficie

USOS COMUNESTipo % Contenido

AsfálticoPromedio de

aplicación kg/m2Recomendado en:

I (Tamaño máx. 3.2mm)

10-16 3.63-5.44 Aeropuertos/Estacionamientos/Calles residenciales

II (Tamaño máx. 6.3mm)

7.5-13.5 5.44-9.07 Calles Residenciales/Avenidas

III (Tamaño máx. 9.5mm)

6.5-12 8.16-13.6 Carreteras

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5

Pé

rdid

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do

(A

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/A

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(R

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ca

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da

), g

/m

2

% de emulsion usada

Efecto del contenido de emulsión en Abrasión y Rueda cargada

Límite rueda cargada

ABRASION EN HUMEDO

RUEDA CARGADA

DISEÑO EQUILIBRADO

Consiste en la aplicación de un riego de sello sobre un mortero asfáltico o microcarpeta.

Desarrollado en Sudáfrica a finales de 1950 por Cape ofGood Hope Provincial Administration.

41

CAPE SEAL

Riego negro

Su función es mejorar la apariencia de la textura superficial de la carpeta existente

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Dirección General de Conservación de Carreteras

Carretera: Autopista Tinaja - IslaTramo: 0+000 - 118+000Tipo de Carpeta: Open GradedTemperatura del producto: 50°CDosificación: 1.0 L/m²Dilución: 25-75% (sellador con polímero - agua)Tiempo rompimiento: 1.5 hFecha: Octubre 2014

Riego taponamiento

TENDENCIAS EN MEZCLAS ASFÁLTICAS

• Reciclado de pavimentos (RAP)• Incremento en el contenido de RAP

• Incorporación de hule de llanta• Uso de nanomateriales• Pavimentos perpetuos• Flexibilización de bases rígidas• Asfalto espumado

M.I. Eymard Ávila Vázquez

[email protected]

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