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SEMINARIO
IMPORT NCI DE LOS
GREG DOS PTREOS EN LOS
P VIMENTOS FLEXIBLES
GUADALAJARA, JAL.
JUNIO 2004
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Asociacin Mexicanadel Asfalto, A. C.
CALIDAD DE LOSMATERIALES PTREOS
ING. RAFAEL NGEL LIMN LIMN
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PROCEDIMIENTOS DE DISEO DE SUPERPAVEPARA MEZCLAS ASFALTICAS.
. .Tpicamente se utilizan pasos aislados para la seleccin de asfaltos y
materiales agregados y dirigen los procedimientos de diseo de mezclas
para combinarlos. El diseo de mezcla de Superpave integra la seleccin
de material y el diseo en procedimientos basados en el clima y el trafico
del proyecto.
AGREGADOS MINERALES.Las propiedades de los agregados minerales son obviamente importantes
para el desempeo de la mezcla asfltica. Mientras no se desarrollen
nuevos procedimientos de pruebas, los procedimientos existentes sonajustados para encajar en el sistema Superpave. En el sistema Superpave
se especifican dos tipos de propiedades de los agregados: de fuente y de
consenso.
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PROPIEDADES DE CONSENSO
Las investigaciones de SHRP creen que son criticas para alcanzar unalto desempeo del HMA. Deben ser obtenidas a varios niveles
dependiendo del volumen de trfico y la posicin del pavimento. Las
propiedades de consenso son angulosidad de los agregados gruesos;
Angulosidad de los agregados finos; particulas largas y planas; y elcontenido de arcilla (equivalente de arena).
Mediante la especificacin de la angulosidad de los agregados finos ygruesos, Superpave busca alcanzar un HMA con alto grado de friccin
interna y as obtener mayor fuerza en las esquilas para la resistencia a
las roderas. La limitacin de las piezas alargadas asegura que el HMA
no sea susceptible a fracturas durante el manejo construccin y el trfico.
La limitacin de la cantidad de arcilla hace crecer la adhesin entre el
asfalto y los agregados.
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PROPIEDADES DE ORIGEN O FUENTE
Las propiedades de origen de Superpave son la dureza, pureza y laelasticidad de los materiales. La dureza es medida mediante la prueba de
abrasin LA. La pureza es medida mediante la prueba de pureza de
sulfato de magnesio. La elasticidad de los materiales mediante las
pruebas de grumos de arcilla y fiabilidad.
Para determinar el tipo de granulometra, Superpave utiliza el grfico de
graduacin de poder de 0.45, que controla los lmites de en una zonarestringida para desarrollar el diseo de la estructura de los agregados.
Esta debe pasar entre los puntos de control graduado mientras restringe
la zona de graduacin. La zona restringida es utilizada por Superpave
para eliminar las mezclas que tienen una alta porcin de arena fina conrelacin a la arena total y para evitar graduaciones que sigan la lnea de
mxima densidad, que normalmente no tienen vacos adecuados en los
agregados minerales (VAM).
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DISEO DE MEZCLA SUPERPAVE
Existen dos nuevos elementos dentro del sistema de Superpave, las pruebas dedesempeo y los diseos de compactacin. Los diseos de compactacin van
acompaados del compactador giratorio de Superpave (SGC. El SGC, puede
utilizarse para disear mezclas que no presenten un comportamiento delicado y
que no se densifican en forma peligrosa con bajos contenidos de vacos de airebajo la accin del trafico.
Los ensayes base de comportamiento y los modelos de prediccin de desempeo
para HMA, son desarrollos importantes de la investigacin de asfalto de SHRP. Los
resultados de estas pruebas son utilizados para hacer predicciones detalladas del
desempeo del pavimento actual. Los procedimientos de prueba y los modelos de
prediccin del desempeo han sido desarrollados de forma tal, que permita al
ingeniero estimar la vida til de un prospecto de HMA en trminos del equivalente
de ejes sencillos de carga (ESALs). Se han desarrollado dos nuevas pruebas dedesempeo, el Probador de Esfuerzo Cortante de Superpave (SSt) y el Probador
de Tensin Indirecta (IDT).
El diseo y procedimientos de anlisis de mezcla de Superpave, dependen para suuso del nivel de trfico para el cual son diseados los pavimentos
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ANGULARIDAD DE LOS AGREGADOS GRUESOS
Trfico
Millones de ESALs
Profundidad desde
la superficie
< 100 mm.
Profundidad desde
la superficie
> 100 mm
< 0.3 55/- -/-
< 1 65/- -/-
< 3 75/- 50/-< 10 85/80 60/-
< 30 95/90 85/75< 100 100/100 95/90
> = 100 100/100 100/100
CRITERIOS
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ANGULARIDAD DE LOS AGREGADOS FINOS
Trfico
Millones de ESALs
Profundidad desdela superficie
< 100 mm.
Profundidad desdela superficie
> 100 mm
< 0.3 - -< 1 40 -
< 340 40
< 10 45 40
< 30 45 40
< 100 45 40
> = 100 45 45
CRITERIOS
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CONTENIDO DE ARCILLA
TrficoMillones de ESALs
PorcentajeMximo
< 0.3 -
< 1 -
< 3 10
< 10 10< 30 10
< 100 10
> = 100 10
CRITERIO DE ANGULARIDAD DE LOS AGREGADOS GRUESOS
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Trfico
Millones de ESALs
Porcentaje Mnimo deequivalente de arena
0.3 40
1 40
3 40
10 40
30 45100 50
> = 100 50
CRITERIO DEL CONTENIDO DE ARCILLA
O VALOR EQUIVALENTE DE ARENA
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GRADUACIN
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GRADUACIONES DE MEZCLA SUPERPAVE
DesignacinSuperpave
Tamao MximoNominal
mm
TamaoMximo
mm
37.5 37.5 50.0
25.0 25.0 37.5
19.0 19.0 25.0
12.5 12.5 19.0
9.5 9.5 12.5
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MEZCLAS VOLUMTRICAS DE ASFALTO
El agregado mineral es poroso y puedeabsorver agua y asfalto en un grado variable
Volumen Especfico de Densidad, Dsb
Densidad Especifica Aparente, DsaDensidad Especifica Efectiva, Dse
Vacos en el Agregado Mineral, VAM
Contenido Efectivo de Asfalto, VvaVolumen de Vacos de Aire, Vv
Vacos rellenos de Asfalto, Vva
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ANLISIS DE UNA MEZCLA DE PAVIMENTOS COMPACTA
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ANLISIS DE UNA MEZCLA DE PAVIMENTOS COMPACTALa medicin y clculos necesarios para el anlisis de vacos son:
Medicin del volumen especfico de densidad del agregado mineral (AASHTO T85 o ASTM
C 127) y de los agregados finos (AASHTO T84 o ASTM C 128).
Medicin de la densidad especfica del cemento asfltico (AASHTO T 228 o ASTM D 70) y
del filler mineral (AASHTO T 100 o ASTM D 854).
Calcular la densidad especfica del volumen de la combinacin de agregados en la mezcla
de pavimento.
Medir la densidad mxima especfica de la mezcla de pavimento perdida (ASTM D 2041 o
AASHTO T209).
Medir la gravedad especfica del volumen de la mezcla de pavimento compactada (ASTM D1188/D 276 o AASHTO T166).
Calcular la densidad especfica de los agregados.
Calcular la densidad especfica mxima de otros contenidos de asfalto.
Calcular la absorcin de asfalto de los agregados.
Calcular el contenido efectivo de asfalto de la mezcla de pavimento.
Calcular el porcentaje de vacos en el agregado mineral en la mezcla compacta de
pavimento.
Calcular el porcentaje de vacos de aire en la mezcla compactada de pavimentos.
Calcular el porcentaje de vacos rellenos de asfalto en la mezcla compacta de pavimento.
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Gravedad
especfica
Mtodos de
Prueba
Composicin
de la Mezcla
Material
Cemento Asfltico
Agregados deGrava
Agregados Arenay Finos
Filler Mineral
Volumen
1.030 (Db)
2.716 (D1)
2.689 (D2)
---
AASHTO ASTM
T 228 D 70
T 85 C 127
T84 T 128
T 100 D 854
Porcentaje Porcentaje
por Masa por Masa
del Total del Total de
de Mezcla Agregados
5.3(Pb) 5.6 (Pb)
47.4 (P1) 50.0 (P1)
47.3 (P2) 50.0 (P2)
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MEZCLAS ASFLTICAS DE PAVIMENTOS
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MEZCLAS ASFLTICAS DE PAVIMENTOS
DENSIDAD ESPECIFICA DEL VOLUMEN DE LOS AGREGADOS.
P1 + P2 + .......+ Pn
Dsb = __________________
P1 + P2 +........+ Pn
D1 D2 Dn
Donde:
Dsb = Densidad de volumen especfico para el total de los agregados
P1, P2, Pn = Porcentajes individuales de masa de agregados
D1, D2, Dn = Densidad de volumen especficos de agregados.
El volumen especfico de gravedad de un material de relleno es
difcil de determinar. Sin embargo, si la densidad especfica
aparente del relleno es substituida, el error es insignificante.
MEZCLAS ASFLTICAS DE PAVIMENTOS
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MEZCLAS ASFLTICAS DE PAVIMENTOS
DENSIDAD ESPECIFICA EFECTIVA DE LOS AGREGADOS.
Pmn - Pbn
Dsb = __________________
Pmn - Pb
Dmn Db
Donde:
Dsb = Densidad especfica efectiva de los agregados
Dn
= Densidad mxima especfica de la mezcla
pavimentos (ASTM D 2041/AASHTO T 209)
Pmn = Porcentaje de masa
Pb = Contenido de Asfalto de la prueba ASTM D2041/AASHTO T209,
porcentaje total de masa de mezcla del total de la mezcla perdidaDb = Densidad especfica del asfalto
El volumen del ligante asfltico absorbido por un agregado es casiinvariablemente menor que el volumen de agua que se absorbe
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SELECCIN DEL AGREGADO
Gravedades especficas del agregado
AGREGADO
PESO
ESPECIFICOBRUTO
PESO
ESPECFICOAPARENTE
Grava de 1 2.703 2.785
Triturado de 2.689 2.776
Triturado de 3/8 2.723 2.797
Arena detrituracin
2.694 2.744
Arena natural 2.679 2.731
SELECCIN DEL AGREGADO
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SELECCIN DEL AGREGADO
Angularidad del agregado grueso
Agregado
Una o mscaras trituradas Criterio
Dos o mscaras
trituradasCriterio
Grava de 1 92% 95% min 88% 90% min
Triturado de 95% 95% min 94% 90% min
Triturado de 3/8 99% 95% min 95% 90% min
Angularidad del agregado fino
Agregado % vacos de aire (suelta) Criterio
Arena triturada 62% 45% min
Arena cribada 36% 45% min
SELECCIN DEL AGREGADO
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SELECCIN DEL AGREGADO
Partculas chatas y alargadas
Agregado %chatas/alargadas Criterio
Grava de 1 0% 10% max
Triturado de 0% 10% max
Triturado de 3/8 0% 10% max
Agregado % vacos de aire (suelta) Criterio
Arena triturada 47% 45% min
Arena cribada 70% 45% min
Contenido de arcil la (equivalente de arena)
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FIN
MUCHAS GRACIAS!