Control de calidad de las mezclas calientes y templadas

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCO

“CONTROL DE CALIDAD DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS CALIENTES Y

TEMPLADAS”

TESIS

PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

PRESENTA:

SUSANA MÉNDEZ OLVERA

ASESOR

ING. JOSE SANTOS ARRIAGA SOTO

JULIO 2013

AGRADECIMIENTOS

A mis padres:

Ramón Carmelo Méndez Domínguez María Susana Olvera Anieva

A mi hermana y sobrino:

Luz Irene Méndez Olvera Iker Landin Méndez

A mi familia

A mis amigos:

En especial a mi amiga Diana Martínez Fuentes

A mi asesor:

Ing. José Santos Arriaga Soto

i

i

IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN iii

JUSTIFICACIÓN iv

ANTECEDENTES v

MARCO TEÓRICO viii

CAPITULO I.- TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS 10

I.1. Mezcla asfáltica en caliente 11

I.1.1 Mezcla asfáltica de granulometría densa 12

I.1.2. Mezcla asfáltica de granulometría abierta 13

I.1.3. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt) 14

I.2. Mezclas templada 15

I.2.1 Comparación de las especificaciones de la SCT vs Planta de Asfaltos GDF 17

I.3.Mezclas asfálticas en Frio 19

I.3.1. Mezcla asfáltica de granulometría densa 19

I.3.2.Mortero asfaltico 19

I.4. Mezclas asfálticas por el sistema de riegos 20

Diagrama resumen del capítulo I Tipos de mezclas asfálticas 21

CAPITULO II.- CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. 22

II.1. Material pétreo 24

II.1.1. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría densa 25

II.1.2. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta y abierta 27

II.1.3. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de Mortero asfaltico 29

II.1.4. Materiales pétreos para carpetas asfálticas por el sistema de riegos 30

II.1.5. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría discontinua tipo SMA 31

II.2. Materiales asfalticos aditivos y mezclas. 32

II.2.1. Cemento asfaltico 32

II.2.2. Emulsion Asfaltica 35

II.2.3. Asfaltos Rebajados 37

II.2.4 Asfaltos Modificados 38

ii


II.2.5. Cementos asfalticos grado PG (Grado Performance) 39

II.2.6. Asfaltos espumados. 41

II.2.6.1.Propiedades del asfalto espumado 43

Diagrama resumen del capítulo II características de los materiales para mezclas asfálticas. 44

CAPITULO III.-. ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS 45

III.1. Explotación y tratamiento previo del material pétreo y cemento asfaltico 46

III.1.1.Consideraciones particulares según el tipo de muestreo 47

III.1.2 Pruebas de control de calidad para materiales pétreos 49

III.1.3 Pruebas de calidad para cemento asfaltico 58

III.2 Planta de asfalto 64

III.3. Proceso de elaboración de mezclas asfálticas en la planta de asfaltos GDF 66

III.4. Condiciones de elaboración de las mezclas asfálticas en caliente 72

III.5. Condiciones de elaboración de las mezclas asfálticas en frio 73

III.6. Beneficios de la mezcla templada 74

Diagrama resumen del capítulo III.-. Elaboración de las mezclas asfálticas 75

CAPÍTULO IV PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO Y CONTROL DE CALIDAD. 76

IV.1. Tendido de la mezcla en caliente de acuerdo a la norma N-CTR-CAR-1-04-006-00 76

.IV.2.-Calidad de la mezcla asfáltica 79

IV.2. Riegos que se aplican en el tendido de una carpeta asfáltica. 85

IV.3. Proceso constructivo de las mezclas asfálticas frías 87

IV.4.Muestreo de mezcla asfáltica en planta 89

IV.5. Muestreo de mezcla asfáltica en obra 90

IV.6. Cálculo de la mezcla asfáltica necesaria 91

Diagrama del capítulo IV Procedimiento constructivo y control de calidad 95

CONCLUSIONES xi

BIBLIOGRAFÍA xvii

GLOSARIO xviii

ÍNDICE DE TABLAS xx

ÍNDICE DE IMÁGENES xxii

iii


INTRODUCCIÓN

Como bien sabemos los caminos son el medio que nos sirven para trasladarnos

de un lugar a otro, el ser humano se ha preocupado por abrir calles que lo ayuden

a trasladarse con rapidez y comodidad, además que estas vías de comunicación,

están ligadas con la economía y fortalecen el crecimiento de una población.

Es por esto, que la tesis que se presenta, sobre el control de calidad en las

mezclas asfálticas, desarrolla el tema de la carpeta asfáltica, que es una de las

capas que conforman el pavimento, este elemento es el primero en recibir las

cargas que transmiten los vehículos se encuentra expuesta a la intemperie. Al

mismo tiempo es en la que se reflejan los daños, que afectan a los usuarios de

estas vías. Por esa razón en este trabajo lo que se pretende es dar a conocer, que

es la carpeta asfáltica, cuales son los tipos, sus pruebas, su producción, proponer

que exista un debido control de calidad en la elaboración de la mezcla asfáltica y

la selección de los materiales que la conforman, en el tendido de la misma, para

evitar fallas en los pavimentos.

En el primer capítulo estudiaremos las diferentes mezclas asfálticas existentes

según sea el procedimiento de mezclado, dándole prioridad a las mezclas

templadas, se efectuara un comparativo de la mezcla en caliente con respecto a la

mezcla tibia, obteniendo como resultado que las mezclas de este tipo tienen la

misma calidad de una mezcla en caliente.

En el segundo capítulo se hace un estudio de los diferentes productos asfalticos

que existen, sus características, tipos y especificaciones de los agregados

pétreos, productos asfalticos y mezclas, de acuerdo a la normativa de la

Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT).

En el tercer capítulo de esta tesis, describe el proceso de elaboración en la planta

de asfaltos, del gobierno del Distrito Federal, conoceremos a detalle cual es el

proceso de elaboración, así como las nuevas propuestas de producción de

mezclas asfálticas templadas, esto con la finalidad de reducir la contaminación,

durante su producción.

Por último tenemos el cuarto capítulo en el cual se describe cual es el proceso de

construcción de una carpeta asfáltica tomando como referencia la normativa de la

Secretaria Comunicaciones y Transporte (SCT), esto es con la finalidad de tener

un adecuado control de la calidad durante el proceso de construcción de la misma.

iv


La finalidad de dicho estudio es hacer conciencia entre los productores de mezclas

y quienes las ocupan para los diferentes trabajos que se requieren en la

pavimentación de las vialidades, tratando de encausarlos para que se empleen

productos que además de proporcionarnos un buen resultado ayuden a disminuir

la contaminación en el planeta y por consecuencia proporcionarle al ser humano

un mejor modo de vida.

JUSTIFICACIÓN

En virtud de que cada día existe una mayor demanda de infraestructura vial, es

importante brindarle al usuario de estas vías, un nivel de servicio bueno y

aceptable. Ya que es una necesidad trasladarse de un lugar a otro, por medio de

estos caminos, de manera cómoda, eficiente y con seguridad.

La elaboración de esta tesis, pretende un conocimiento más amplio de las mezclas

asfálticas, la producción y ejecución para poder así obtener un nivel de servicio,

deseado, por otro lado el hacer conciencia del medio ambiente, el impacto

ambiental que tiene la elaboración de mezclas asfálticas, ya que es un tema que

en la actualidad nos interesa y beneficia a todos, la disminución de la

contaminación es posible mediante la producción de mezcla asfáltica templada,

Se efectuara un comparativo entre la mezcla asfáltica en caliente que es la que

presenta mejores características, en cuanto a su resistencia para soportar cargas

de mayor peso, además de que presenta un flujo o deformación más adecuado y

tiende a recuperarse de mejor manera.

El comparativo se realizara con la mezcla asfáltica templada que es la que

actualmente trabaja la planta de asfalto del Gobierno del Distrito Federal.

De acuerdo a las vialidades que se han construido con este tipo de mezclas, se ha

encontrado que no presentan deterioros prematuros y que están cumpliendo con

el periodo de vida útil, para el que fueron diseñadas, semejante a las mezclas en

caliente, pero observamos que se requiere una menor cantidad de energía (calor)

en su producción y en su proceso de tendido y compactación, y aunque su costo

se incremente por el aditivo empleado para su elaboración, tenemos que al

requerir menos energía calorífica, se contamina menos y se reducen los costos de

alguna manera, por la menor cantidad de combustible que se emplea para su

producción.

v


ANTECEDENTES

Historia de las mezclas templadas

El concepto de mezcla tibia surgió en Europa, tras la necesidad de una mezcla

bituminosa que ofreciera economía de energía y tuviera el mismo desempeño de

las mezclas bituminosas en caliente.

El desarrollo de esta tecnología con enfoque en la reducción de temperatura de

mezcla y compactación empezó en 1997, para cumplir con el protocolo de Kioto.

La alternativa también facilita el trabajo de pavimentación en los países en los que

el invierno es muy riguroso, una vez que la mezcla tibia enfría más lentamente que

la mezcla en caliente.

En 2002, especialistas de los Estados Unidos empezaron a investigar esta técnica,

que rápidamente sería adoptada por ese país. En Brasil, se empezó a investigar la

tecnología, adaptándola para las condiciones de trabajo locales.

Los antecedentes cronológicos de las mezclas tibias (WMA) se presentan a

continuación1:

1995: En 1995, Shell y KoloViedekke, iniciaron un programa en conjunto, para el

desarrollo de un producto, y del proceso para la fabricación de mezcla agregado -

asfalto a temperaturas más bajas; obteniendo mejores propiedades o equivalentes

condiciones de desempeño, con relación a las mezclas tradicionales en caliente.

1999-2001: Reportes iniciales de las tecnologías de la mezcla tibia en el Congreso

Eurasphalt/Eurobitume, el Fórum Alemán de Bitumen, conferencia sobre

pavimentos asfalticos en Sudáfrica, principalmente.

2002: Recorrido de exploración a Dinamarca, Alemania y Noruega realizado por

directores de NAPA para examinar las tecnologías de la mezcla asfáltica tibia

(WMA), Aspha-min, la espuma y el sasobit. En la agenda de trabajo del grupo, se

incluyeron reuniones con el Fórum Alemán de Bitumen, con el objetivo de

considerar algunas actividades del grupo de trabajo sobre reducción de

temperatura.

1 Fuente: Revista HMAT, 2008

vi


2003: Los estudios sobre mezclas tibias, son presentados en la Convención Anual

de la Asociación Nacional de Pavimento Asfaltico NAPA.

2004: Los estudios sobre mezclas tibias, son presentados en la Convención Anual

de la Asociación Nacional de Pavimento Asfaltico NAPA.

2004: La demostración de mezclas tibias, es presentada en el Mundo del Asfalto.

2004: Las primeras pruebas de campo fueron realizadas en Florida y Carolina del

Norte.

2005: Formación del grupo de trabajo (TWG) de la mezcla Asfáltica Tibia de

NAPA-FHWA. El objetivo principal del trabajo es la implementación adecuada a

través de recolección de datos y análisis, de un método genérico de

especificaciones técnicas en WMA.

2005: Declaración de investigación de problemas sometido a la consideración de

la American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO.

2005: Se realizan pruebas de campo en Florida, Indiana, Maryland, New

Hampshire, Ohio; y en Canadá.

2006: Durante la Conferencia de Pavimento Asfaltico en el Mundo del Asfalto, se

presenta una sesión de medio día sobre mezclas tibias.

2006: Grupo de Trabajo Técnico TWG, publica lineamientos sobre el

funcionamiento y pruebas ambientales.

2006: Con base en la declaración de investigación de problemas, cuyo documento

fue sometido en 2005 a evaluación por parte de la AASHTO, se define como de

alta prioridad la destinación de fondos de la investigación en WMA.

2006: Se realizan pruebas de campo en: California, con la mezcla de hule

asfaltico; Michigan, Missouri, sobre la nueva aplicación para evitar baches

causados por temperatura en la carretera; Nueva York, donde se probó el nuevo

proceso de asfalto de bajo consumo de energía; Ohio, donde se realizó una

exhibición abierta al público con 225 asistentes; Carolina del Sur, Texas, Virginia y

Wisconsin, también se realizaron exhibiciones abiertas al público.

2006: Un contratista de Missouri, realiza trabajos de producción de pavimento con

mezcla en tibio partiendo de una prueba exitosa.

vii


2007: 30.000 toneladas de diferentes tecnologías de WMA, son colocadas cerca de Yellowstone, para el mes de Agosto. En las pruebas realizadas en la Yellowstone, se utilizaron 9,000 toneladas métricas de asfalto, en cada una de las tres secciones (Sección de Control, Sección Sasobit y Sección de Advere WMA). Durante el proceso de acarreo, las mezclas fueron conducidas cerca de 90 minutos desde una planta portátil en Cody, Wyo. Aunque fue difícil la logística, las cuadrillas de pavimentación lograron buenas

densidades: el promedio de Advere WMA-93.9% de densidad teórica máxima; el

promedio de Sasobit – 93.4%. Neitke, quien estuvo a cargo del proyecto, declaró

que la densidad no fue difícil de alcanzar, aun cuando las temperaturas de la

mezcla bajan, ante lo cual, parecía un tanto difícil mantener bajas las temperaturas

de la mezcla; las temperaturas de producción tenían una tendencia a brincar de

120 a 127°C. Las pruebas mostraron que los agregados se secaron

adecuadamente aun con las temperaturas bajas. Los contenidos de humedad

estaban abajo del máximo de 0.5% tanto para las mezclas en tibio como para la

mezcla de control

2007 Son realizadas numerosas pruebas de campo, en California, Illinois, Nueva

Jersey, Nueva York, Carolina del Norte, Ohio, Carolina del Sur, Tennessee, Texas,

Virginia, Wisconsin, Wyoming y otros estados; y en Ontario

.

viii


MARCO TEÓRICO

Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están

formadas por una combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarburo, de

manera que aquellos quedan cubiertos por una película delgada continua. Se

fabrican en plantas fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se

extienden y se compactan. (Kraemer et al., 2004).

Las mezclas se utilizan en la construcción de carreteras, aeropuertos, pavimentos

industriales entre otros. Sin olvidar que se utilizan en las capas inferiores de los

firmes para tráficos pesados intensos, conocidas como bases estabilizadas o

asfálticas.

Están constituidas aproximadamente por un 90 % de agregados gruesos y finos,

un 5% de polvo mineral (filler) y otro 5% de ligante asfaltico aproximadamente.

Los componentes mencionados anteriormente son de gran importancia para el

correcto funcionamiento del pavimento y la falta de calidad en alguno de ellos

afecta a la mezcla asfáltica. El ligante asfaltico y el polvo mineral son los dos

elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su

costo total.

Por procedimiento de mezclado las mezclas asfálticas se clasifican en:

Mezcla asfáltica en caliente. Elaborada con cemento asfaltico y agregados

pétreos, en una planta mezcladora, provista de un equipo calentador de los

componentes de la mezcla. A su vez, está mezcla asfáltica en caliente se clasifica:

Mezcla asfáltica de granulometría densa. Elaborada en caliente con cemento

asfaltico y agregados pétreos graduados, cuyo tamaño nominal varía entre 37,5

mm y 9,5 mm como tamaños máximos.

Mezcla asfáltica de granulometría abierta. Elaborada en caliente en forma

uniforme, homogénea, con un alto porcentaje de vacíos, con cemento asfaltico y

materiales pétreos de granulometría uniforme, con tamaño nominal que varía

entre 12, 5 mm y 6,3 mm. (Normas de construcción de la administración pública

del Distrito Federal, libro 4 calidad de los materiales, capítulo 001 mezclas

asfálticas, enero 2009)

ix


Mezclas asfálticas en frio. Elaboradas mediante emulsiones asfálticas y agregados

pétreos en una planta mezcladora. A su vez esta mezcla se clasifica en:

Mezcla asfáltica de granulometría densa. Mezcla elaborada en frio en forma

uniforme y homogénea, mediante emulsión asfáltica y materiales pétreos cuyo

tamaño nominal varía entre los 37.5 mm y 9.5 mm.

Mortero asfaltico. Mezcla asfáltica de granulometría densa, elaborada en frio de

manera uniforme y homogénea, mediante emulsión asfáltica, agua y arena, con

tamaño máximo de 2,36 mm.

Mezcla asfáltica por el sistema de riegos. Elaborada mediante la aplicación de uno

o dos riegos de material asfaltico, intercalados con una, dos o tres capas de

material pétreo triturado, de tamaños decrecientes.

Mezcla asfáltica templada. Es elaborada con cemento asfaltico, agregado pétreo y

un aditivo; el cual es capaz de reducir las temperaturas de producción en un rango

entre 303°K a 313 °K (30°C a 40°C) por debajo de las convencionalmente

empleadas en la elaboración de mezclas asfálticas calientes; lo cual la hace

potencialmente más ecoeficiente. (Normas de construcción de la administración

pública del distrito federal, libro 4 calidad de los materiales, capítulo 001 mezclas

asfálticas, enero 2009)

La mezcla asfáltica tibia es el nombre genérico de las tecnologías que permiten a

los fabricantes de material de pavimentación de las mezclas asfálticas en caliente,

bajar las temperaturas cuando el material es mezclado y colocado sobre el

camino.

Tales reducciones han arrojado beneficios al mermar el consumo de combustible y

disminuir la producción de los gases de efecto invernadero. (Revista asfáltica

técnica autor Dr. Rafael Martínez castillo)

10


CAPITULO I.- TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Una mezcla asfáltica es el producto obtenido de la incorporación y distribución

uniforme de un material asfaltico en uno pétreo.

Las mezclas asfálticas según el procedimiento de mezclado, se clasifican como:

I.1. Mezcla asfáltica en caliente

I.1.1 Granulometría densa

I.1.2 Granulometría abierta

I.1.3. Tipo SMA (Stone Mastic Asphalt)

I.2. Mezcla templada

I.3. Mezcla asfáltica en Frio

I.3.1 Granulometría densa

I.3.2 Mortero asfaltico

I.4. Mezclas asfáltica por el sistema de riego

Material pétreo

Producto

asfaltico

Mezcla Asfáltica

11


I.1. Mezcla asfáltica en caliente

Estas mezclas se elaboran generalmente en plantas mezcladoras estacionarias,

son las que tienen mayor temperatura durante el proceso de elaboración

alcanzando los 145°C o más, utilizando cemento asfaltico y materiales pétreos.

Las carpetas asfálticas con mezcla en caliente se construyen para proporcionar al

usuario una superficie de rodamiento uniforme, bien drenada, resistente al

derrapamiento, cómoda y segura. Cuando son de un espesor mayor o igual que 4

centímetros, las carpetas de granulometría densa tienen además la función

estructural de soportar y distribuir la carga de los vehículos hacia las capas

inferiores del pavimento.

Las carpetas de granulometría semi-abierta o abierta, no tienen función estructural

y generalmente se construyen sobre una carpeta de granulometría densa.

Las mezclas asfálticas en caliente a su vez se clasifican en:

1. Mezcla asfáltica de granulometría densa

2. Mezcla asfáltica de granulometría abierta

3. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt)

12


I.1.1 Mezcla asfáltica de granulometría densa

Es la mezcla en caliente, uniforme y homogénea, elaborada con cemento asfaltico

y materiales pétreos bien graduados, con tamaño nominal entre 37.5 milímetros (1

½ in) y 9.5 milímetros (3/8 in), que satisfaga los requisitos de calidad 2

Tabla A.-Requisitos de calidad para mezclas de granulometría densa, diseñadas mediante

el método Marshall

Características

Número de ejes equivalentes de diseño [1]

10< ∑L ≤106 10< ∑L ≤107 [2]

Compactación; número de golpes en cada cara de la probeta

50 75

Estabilidad; N (lb), mínimo 5340 (1200) 8000 (1800)

Flujo; mm (10-2 in) 2-4 (8-16) 2- 3.5 (8-14)

Vacíos en la mezcla asfáltica (VMC);% 3-5 3-5

Vacíos ocupados por el asfalto (VFA);% 65-78 65-75

[1] ∑L= Número de ejes equivalentes de 8,2 toneladas (ESAL), esperado durante la vida útil del pavimento [2] Para tránsitos mayores de 10

7 ejes equivalentes de 8.2 toneladas se requiere un diseño especial de la mezcla

2Norma de referencia N-CMT-4-05-003/02 característica de los materiales parte 4 materiales para los pavimento

13


I.1.2. Mezcla asfáltica de granulometría abierta

Es la mezcla en caliente, uniforme, homogénea y con un alto porcentaje de vacíos,

elaborada con cemento asfaltico y materiales pétreos de granulometría uniforme,

con tamaño nominal entre 12.5 milímetros (1/2 in) y 6.3 milímetros (1/4 in), que

satisfaga los requisitos de calidad 3

Estas mezclas generalmente se utilizan como capas de rodadura, no tienen

ninguna función estructural y se construyen sobre una carpeta de granulometría

densa, con la finalidad de que el agua de lluvia sea desplazada por las llantas de

los vehículos , ocupando los vacíos de la carpeta, con lo que se incrementa la

fricción de las llantas con la superficie de rodadura, se minimiza el acuaplaneo, se

reduce la cantidad de agua que se impulsa sobre los vehículos adyacentes y se

mejora la visibilidad del señalamiento horizontal.

Las mezclas asfálticas de granulometría abierta no deben colocarse en zonas

susceptibles al congelamiento ni donde la precipitación sea menos de 600

milímetros por año.

3Norma de referencia N-CMT-4-04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas

14


I.1.3. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt)

Es la mezcla en caliente, uniforme y homogénea, elaborada con cemento asfaltico

y materiales pétreos de granulometría discontinua, con tamaño nominal entre 19.0

milímetros (3/4 in) y 9.5 milímetros (3/8 in)

El SMA es una mezcla asfáltica en caliente que se caracteriza por ser

impermeable, dura, estable y resistente a la formación de roderas. Estas

propiedades de la mezcla se deben a la granulometría discontinua con la que se

forma un esqueleto mineral entre las partículas gruesas, a la presencia de un

mortero rico en asfalto y a la adición de fibras de celulosa asfaltadas (como agente

estabilizador). La carpeta SMA tiene dos objetivos principales:

1. Proporcionar una superficie de rodamiento de la más alta calidad en

términos de confort y seguridad para el usuario.

2. Garantizar una impermeabilización (sellado) total de la carpeta asfáltica de

proyecto, la cual protege la totalidad de estructura de pavimento de una

degradación acelerada.

Se caracteriza por su alto contenido en áridos gruesos y su distribución en un

esqueleto de estructura controlada. Los vacíos de la matriz estructural están

llenados por un mastic bituminoso de alta viscosidad. El elevado contenido de

agregados de por lo menos 70% asegura un contacto perfecto entre las partículas

después de la compactación. El grado de viscosidad del mastic se obtiene por el

agregado de arena triturada

Sintetizando la información, podemos decir que el SMA es una mezcla fuerte,

estable y resistente a las roderas, que se basa en el contacto de piedra sobre

piedra para proveer resistencia y un mortero rico en ligante que proporciona

durabilidad.

15


I.2. Mezclas templada

La mezcla asfáltica templada, está constituida de agregados pétreos de ¾” a finos,

con AC-20 y aditivo, su temperatura de producción va de un rango de 120 º C a

125 º C, estando por debajo de las convencionalmente empleadas, lo cual la hace

potencialmente más ecoeficiente.

Así mismo presenta una mejor adhesividad entre el asfalto y el agregado pétreo,

después de ser tendida y compactada conforme al procedimiento constructivo,

presenta una mejor fuerza de cohesión entre partículas.

Ofrece beneficios económicos y ambientales, sin sacrificar la calidad del producto

terminado, así como mejoras en las condiciones laborales del personal de obra, al

ser posible iniciar su proceso de compactación entre 95°C a 97°C,

generando disminución de la radiación térmica, además su facilidad de aplicación,

por lo mencionado anteriormente el personal no inhala tantos gases producto de la

combustión del asfalto a mayores temperaturas.

Esta forma de homogenizar tiene la finalidad de garantizar un revestimiento

correcto del esqueleto granular, una mezcla homogénea y una compactibilidad

adecuada durante el proceso de tendido y compactación.

La intención de disminuir la temperatura en dichas mezclas es con la finalidad de

reducir el consumo energético y bajar la contaminación durante la producción y

tendido de las mezclas asfálticas; la reducción de temperatura, en la elaboración

de las mezclas es posible mediante el asfalto espumado, el cual puede ser

obtenido por la inclusión de un aditivo o agua durante su elaboración o bien se

puede utilizar un aditivo reductor, en forma de cera uno de estos puede ser el

conocido como vipav que realmente es un polímero plástico y es el que más

comúnmente, emplea la planta de asfaltos de la Ciudad de México, esto es con el

propósito de reducir la viscosidad, además de provocar que la mezcla no pierda

fluidez y se pueda compactar de manera adecuada a menores temperaturas que

las convencionales (entre 110°C a 120° C).

16


En la Planta de Asfaltos del Gobierno del Distrito Federal, se han dado a la tarea

de producir mezclas asfálticas templadas, utilizando aditivos como lo pueden ser

las ceras orgánicas en general, que reducen la viscosidad a alta temperatura del

cemento asfaltico , es importante mencionar que dichas ceras no alteran las

propiedades de la mezcla asfáltica., se ha demostrado que la utilización de dichos

aditivos aumenta la rigidez lo que puede proveer una resistencia acrecentada a las

roderas, sin embargo el hecho de aumentar la rigidez puede ser causa de

agrietamientos térmicos en la carpeta asfáltica.

Para contrarrestar este efecto pueden utilizarse polímeros con el fin de brindar al

aditivo dicha elasticidad a baja temperatura.

El punto de fusión de los aditivos reductores de la viscosidad está alrededor de

100°C y son completamente solubles a 120°C, por debajo de esta temperatura de

fusión el aditivo forma una red cristalina al interior de la mezcla asfáltica lo que

puede aumentar la estabilidad.

Tabla B.-Especificaciones mecánicas mínimas de concretos asfalticos producidos en la

Planta de Asfalto del D. F. 4

Pruebas Criterios de aceptación

Fluencia Menor 4.00 mm

Estabilidad Mayor de 700 kgf

Vacíos ocupados con aire 3-5 %

Vacíos ocupados con asfalto 70 – 80 %

Densidad teórica máxima (D.T.M) 2320kg/ m3

Contenido óptimo de asfalto 6.5 %+/-0.5 %

Peso específico en el campo al terminar la compactación

>92% D.T.M >2.13 Kg/m3

4Datos obtenidos de revista técnica asfáltica número 27, edición especial

17


I.2.1 Comparación de las especificaciones de la SCT vs Planta de Asfaltos GDF

En la siguiente tabla se muestra una comparación de la mezcla templada contra la

mezcla caliente, dando a conocer que la mezcla templada tiene mayor estabilidad,

que la mezcla en caliente, sin embargo se puede observar que ambas mezclas

tiene similitud en las demás pruebas; Esto nos da un mejor panorama, que es

posible fabricar mezclas con menor temperatura, así reducimos el impacto

ambiental y obtenemos una mezcla con las misma calidad que la mezcla en

caliente.

Tabla C.-Comparación de las especificaciones de la SCT con respecto a la Planta de Asfaltos

del GDF.

Tabla D.-Temperaturas de las mezclas producidas en la Planta de Asfaltos del D.F.

Temperatura

Tipo de Mezcla

Caliente Templada Modificada Modificada templada

Elaboración 150°C a 160°C 120°C a 130°C 175°C a 180°C 150°C a 160°C

Tendido >130°C >110°C >140°C >130°C

Compactación >120°C >100°C >140°C >120°C

Pruebas

Mezcla templada Mezcla caliente

PLANTA DE ASFALTO GDF

NORMAS SCT ∑L<106

NORMAS SCT ∑L<107

Número de golpes en cada cara de la probeta

50 75

Estabilidad mayor de 700 Kgf 544 Kgf 816 Kgf

Flujo menor 4.00 mm 2 – 4 mm 2 – 3.5 mm

Vacíos ocupados con aire

3-5 % 3-5% 3 - 5%

Vacíos ocupados con asfalto

70 – 80 % 65-78% 65 - 75%

18


La producción de la mezcla asfáltica templada se inició a principios del 2008, pero

no fue hasta el 2010 con lo publicado en la gaceta oficial del Distrito Federal el 12

de octubre del mismo año. Que al calce dice lo siguiente: acuerdo por el que se

establece el uso obligatorio de mezclas asfálticas templadas en los trabajos de

pavimentación, repavimentación y bacheo, así como para otras obras que realiza

el gobierno del Distrito Federal

En la siguiente grafica se observa que ahora la planta de asfaltos del gobierno del

Distrito Federal, ha incrementado la producción de la mezcla asfáltica templada,

ya que se ha comprobado en vialidades donde se ha empleado, que se ha tenido

un desempeño satisfactorio en cuanto a resistencia y deformación, de la fecha

indicada anteriormente hasta estos momentos, donde se ha estado monitoreando

para verificar su eficiencia y durabilidad. En párrafos posteriores se hace mención

de dichas vialidades y además se presenta un resumen fotográfico de las mismas.

Fuente planta de asfaltos del Gobierno del D.F., histórico estadístico a la fecha

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

650000

2007 2008 2009 2010 2011 2012

TON

ELA

DA

S

AÑO

Producción de mezcla asfáltica por año

CALIENTE

TEMPLADA

FRIA

MODIFICADA

19


I.3.Mezclas asfálticas en Frio

Son elaboradas en frio, en una planta mezcladora móvil o fija, utilizando

emulsiones asfálticas o asfaltos rebajados y materiales pétreos.

Las mezclas asfálticas en frio se clasifican a su vez en:

I.3.1. Mezcla asfáltica de granulometría densa

Es la mezcla en frio, uniforme y homogénea, elaborada con cemento asfaltico y

materiales pétreos bien graduados, con tamaño nominal entre 37.5 milímetros (1

½ in) y 9.5 milímetros (3/8 in), que satisfaga los requisitos de calidad 5

Esta mezcla se elabora con emulsión asfáltica, la cual deberá ser de rompimiento

medio o lento, también se pueden emplear el asfalto rebajado será de fraguado

rápido.

Normalmente se utiliza en los casos en que la intensidad del tránsito (∑L) es igual

a un millón de ejes equivalentes o menor, en donde no se requiera de una alta

resistencia estructural, para la construcción de carpetas asfálticas de pavimentos

nuevos y en carpetas para el refuerzo de pavimentos existentes, así como para la

reparación de baches.

I.3.2.Mortero asfaltico

Es la mezcla en frio, uniforme y homogénea, elaborada con emulsión asfáltica de

rompimiento lento o asfalto rebajado fraguado rápido, agua y arena con tamaño

máximo de 2.36 milímetros (N°8), que satisfaga los requisitos de calidad 4

Normalmente se coloca sobre una base impregnada o una carpeta asfáltica, como

capa de rodadura.


20


I.4. Mezclas asfálticas por el sistema de riegos

Son las que se construyen mediante la aplicación de uno o dos riegos de un

material asfaltico, intercalados con una, dos o tres capas sucesivas de material

pétreo triturado de tamaños decrecientes que según su denominación, satisfagan

los requisitos de calidad 6

Las carpetas por el sistema de riegos se clasifican como de uno, dos y de tres

riegos (se conocen también como tratamientos superficiales). Las carpetas de

un riego o la última capa de las carpetas de dos o tres riegos, pueden ser

premezcladas o no.

Normalmente se colocan sobre una base impregnada o una carpeta asfáltica,

nueva o existente, como capa de rodadura con el objeto de proporcionar

resistencia al derrapamiento y al pulimento.

Para la elaboración de esta mezcla se utilizara emulsión asfáltica de rompimiento

rápido; sin embargo, nunca se utilizara la emulsión ECR-60.

Ilustración 1 Riego de impregnación


21


Diagrama resumen del capítulo I Tipos de mezclas asfálticas

Mezcla caliente

plantas estacionarias

temperatura 145°C o más

asfalto y material pétreo

Granulometría Densa

Bien Graduados

tamaño: 37.5 mm

(1 1/2 in) a 9.5 mm (3/8in)

Granulometría Abierta

Alto porcentaje de Vacíos

tamaño: 12.5 mm

(1/2 in) a 6.3 mm (1/4 in)

Granulometría discontinua

Tamaño: 19 mm (3/4 in) a 9.5 mm (3/8 in)

Mezcla Templada temperatura 120°C a 125°C

asfalto, aditivo y material pétreo

Agregados pétreos 3/4" a finos

Mezcla en Frio

planta mezcladora móvil

emulsiones asfálticas o asfaltos rebajados y material pétreo

Mortero

Asfaltico

Arena

tamaño maximo 2.36 mm (N°8)

Granulometría Densa

Bien graduados

tamaño: 37.5 mm

(1 1/2 in) a 9.5 mm (3/8in)

Mezcla por sistema de riegos

Uno o dos riegos de material asfaltico

intercalados con una, dos o tres capas de

material pétreo

22


CAPITULO II.- CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PARA MEZCLAS

ASFÁLTICAS.

Es importante conocer las características de los materiales que se utilizan para la

elaboración de las mezclas asfálticas, la cual está compuesta de materiales

pétreos y productos asfalticos

Material pétreo

Este se obtiene de la trituración de la piedra de banco, grava de rio, piedra de

pepena, bien por medio de cribado de rio o grava de mina

Productos Asfaltico

El Asfalto es un material bituminoso de color negro, que se obtiene de la última

destilación del petróleo, constituido principalmente por resinas, aceites y

asfáltenos, elementos que proporcionan características de consistencia,

aglutinación y ductilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a

temperaturas ambientales normales. Al calentarse se ablanda gradualmente hasta

alcanzar una consistencia liquida.

Los asfaltos de petróleo pueden tener base asfáltica o base parafínica. Los de la

base asfáltica son los que poseen mejores características para su empleo en

pavimentación por sus propiedades ligantes y de resistencia a la meteorización

Los de base parafínica se oxidan paulatinamente al exponerse al aire, dejando un

producto pulverulento sin poder ligante

El tipo de base que posea un asfalto depende exclusivamente de las

características del crudo del cual proviene.

Los materiales asfalticos se emplean en la elaboración de carpetas morteros,

riegos y estabilizadores, ya sea para aglutinar los materiales pétreos utilizados,

para ligar o unir diferentes capas del pavimento; o bien para estabilizar bases o

subbases. También se pueden usar para construir, fabricar o impermeabilizar

otras estructuras, tales como algunas obras complementarias de drenaje, entre

otras.

23


Los productos asfalticos líquidos, que desarrollan un poder cementante al usarse,

y que provienen de la destilación del petróleo crudo se dividen en cinco grandes

grupos:

1.- Cementos Asfalticos: Es un ligante denso que a la temperatura ambiente es

semisolido,usualmente pegajosos y de color variable entre café muy oscuro y

negro.En los cuales el asfalto se hace manejable, exclusivamente por

temperatura.

2.- Emulsiones asfálticas:Es el estado del cemento asfaltico combinado con un

emulsionante y agua. Segun sea la caracteristica del emulgente, pueden ser

anionicas o cationicas, se tienen emulsiones de rompimento lento, medio y rapido.

Esto va a depender del porcentaje de asfalto empleado.

3.- Asfaltos rebajados: En los cuales el asfalto se hace manejable por medio de un

solvente,que proviene de destilados volatiles del petróleo, según sean dichos

solventes asi es el tipo de asfalto rebajado en cuanto a su velocidad de fraguado.

4.-Asfaltos modificados son aquellos que se mezclan con polimeros (SBS,

SBR,EVA,hule molido de neumaticos y otros productos.

5.- Asfaltos espumados son aquellos que se mezclan con agua

Tabla E.-Productos Asfalticos

Material asfaltico Vehículo para su aplicacion

Usos más comunes

Cemento asfaltico

Calor

Se utiliza en la elaboración en caliente de carpetas, morteros y estabilizaciones, así como elemento base para la fabricación de emulsiones asfálticas y asfaltos rebajados

Emulsión asfáltica

Agua Se utiliza en la elaboracion en frio de carpetas,morteros, riegos y estabilizaciones

Asfalto rebajado Solventes Se utiliza en la elaboración en frio de carpetas y para la impregnación de subbases y bases hidráulicas

24


II.1. Material pétreo

Estos son los que se extraen de un banco de materiales seleccionados, que

cubiertos por una película de asfalto, forman la capa de rodamiento y que deben

satisfacer los siguientes requisitos.

Clasificación

Los materiales pétreos para carpeta asfáltica se clasifican en tres grupos:

Materiales naturales que no requieren ningún tratamiento, tales como arenas

de rio y limos para mejoramientos; gravas con arenas, arenas graníticas,

areniscas., etc.

Materiales naturales o escorias de fundición que requieren un tratamiento

previo a su uso, de cribado o trituración.

Mezclas de materiales mencionados anteriormente

Condiciones de uso

Los materiales pétreos para carpetas asfálticas deben tener las siguientes

características principales

Tener la resistencia para soportar las cargas transmitidas por las aplanadoras

metálicas durante la construcción, sin sufrir fracturas,

Presentar afinidad con el asfalto

Baja absorción y alta densidad

No presentar tendencia marcada a romper en forma de laja principalmente si

se van a emplear en un tratamiento superficial

Tener las partículas de material una superficie exenta de arcilla o limo que

pudiera impedir una buena adherencia entre el agregado pétreo y el asfalto

25


II.1.1. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría densa

El material pétreo que se utilice en la elaboración de carpetas asfálticas de

granulometría densa, con mezcla en caliente o en frio en función de su tamaño

nominal y de la intensidad del tránsito esperado en términos del número de ejes

equivalentes de 8.2 toneladas, acumulados durante la vida útil del pavimento (∑L).

Cuando la intensidad del tránsito (∑L) sea menor o igual que 1 millón de ejes

equivalentes, el material pétreo cumplirá con las características granulométricas

que se establecen en la siguiente tabla y con los requisitos de calidad que se

indican de acuerdo a la Norma N-CMT-4-04/017

Tabla F.-Requisitos de granulometría del material pétreo para carpeta asfáltica de

granulometría densa (para ∑L ≤ 106)

Malla Tamaño nominal del material pétreo mm (in)

Abertura mm

Designación

9.5 (3/8)

12.5 (1/2)

19 (3/4)

25 (1)

37.5 (1 ½)

Porcentaje que pasa

50 2” --- --- --- --- 100

37.5 1 ½” --- --- --- 100 90-100

25 1” --- --- 100 90-100 76-90

19 ¾” --- 100 90-100 79-92 66-83

12.5 ½” 100 90-100 76-89 64-81 53-74

9.5 3/8” 90-100 79-92 67-82 56-75 47-68

6.3 ¼” 76-89 66-81 56-71 47-65 39-59

4.75 N°4 68-82 59-74 50-64 42-58 35-53

2 N°10 48-64 41-55 36-46 30-42 26-38

0.85 N°20 33-49 28-42 25-35 21-31 19-28

0.425 N°40 23-37 20-32 18-27 15-24 13-21

0.25 N°60 17-29 15-25 13-21 11-19 9-16

0.15 N°100 12-21 11-18 9-16 8-14 6-12

0.075 N°200 7-10 6-9 5-8 4-7 3-6

Tabla G.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría densa (para ∑L ≤ 106)8

7Tablas obtenidas de las normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos,

titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas) 8Tablas obtenidas de las Normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos,

titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas)

26


Características Valor

Densidad relativa. Mínimo 2.4

Desgaste de los Ángeles,% máximo 35

Partículas alargadas ,% máximo 40

Partículas lajeadas,% máximo 40

Equivalente de arena ,% mínimo 50

Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo 25

Si la intensidad del tránsito esperada (∑L) es mayor de un millón de ejes

equivalentes, el material pétreo cumplirá con las características granulométricas

que establece las normas de SCT, que se indican en la siguiente tabla

Tabla H.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría densa (para ∑L>106)7








27


II.1.2. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi -

abierta y abierta

El material pétreo que se emplee en la elaboración de carpetas asfálticas de

granulometría semi-abierta, generalmente con mezcla caliente, en función del

tamaño nominal que se vaya a utilizar, cumplirá con las normas de SCT, dichas

características se mencionan en las siguientes tablas.

En la siguiente tabla, que se presenta podemos observar cual es el tamaño

nominal del material pétreo que pasa de acuerdo a la abertura de la malla, para

una mezcla asfáltica con cemento asfaltico y por el otro lado una mezcla asfáltica

con cemento asfaltico modificado.9

Tabla I-Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta

Malla

Para mezcla con cemento asfaltico

Para mezcla con cemento asfaltico y

hule molido

Tamaño nominal del material pétreo mm (in)

Tamaño nominal del material pétreo mm (in)

Abertura mm

Designación

6.3 (1/4)

9.5 (3/8)

12.5 (1/2)

6.3 (1/4)

9.5 (3/8)

12.5 (1/2)

Porcentaje que pasa Porcentaje que pasa

16 5/8” --- --- 100 100

12.5 ½” --- 100 90-100 100 90-100

9.5 3/8” 100 81-100 63-94 100 80-100 64-90

6.3 ¼” 59-100 49-82 41-71 57-100 45-74 35-60

4.75 N°4 42-70 35-62 30-55 38-60 31-50 26-42

2 N°10 18-30 17-28 15-26 14-25 13-24 12-23

0.85 N°20 10-20 10-19 9-18 8-17 8-16 7-16

0.425 N°40 7-16 7-15 7-15 5-13 5-13 5-13

0.25 N°60 5-13 5-13 5-13 4-11 4-11 4-11

0.15 N°100 4-10 4-10 4-10 3-9 3-9 3-9

0.075 N°200 3-7 3-7 3-7 2-7 2-7 2-7

9Tablas obtenidas de las Normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos,

titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas)

28


Tabla J.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría semi-abierta o abierta10

Características (1) Valor







(1) el material debe de ser 100% producto de trituración

Tabla K.-Requisitos granulométricos del material pétreo para carpeta asfáltica de

granulometría abierta

Malla Porcentaje que pasa

Abertura Mm

Designación Para espesores<4

cm Para

espesores>4cm

25 1” --- 100

19 ¾” 100 62-100

12.5 ½” 65-100 45-70

9.5 3/8” 48-72 33-58

6.3 ¼” 30-52 22-43

4.75 N° 4 18-38 14-33

2 N°10 5-19 5-19

0.075 N°200 2-4 2-4

10

Tablas obtenidas de las Normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para

pavimentos, titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas)

29


En las normas de la SCT solo aparecen las características de los materiales

pétreos sin embargo la prueba que se le realiza a la mezcla asfáltica se llama la

prueba de cántabro, este ensaye aparece en la nueva Normatividad de la S.C.T.

pero aún no es publicado, la información sobre el procedimiento de esta prueba se

obtuvo del manual características de los materiales de carreteras de España, en el

capítulo IV se describe el ensaye de cántabro

Tabla L.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría abierta

Características (1) Valor

Densidad relativa. mínimo 2.4





Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo

25

el material debe de ser 100% producto de trituración de roca sana

II.1.3. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de Mortero asfaltico

Tabla M Requisitos de granulometría del material pétreo para carpetas de mortero

asfaltico

Malla Porcentaje que pasa

Abertura mm Designación

4.75 N° 4 100

2 N° 10 89-100

0.85 N° 20 43-72

0.425 N° 40 26-53

0.25 N° 60 17-41

0.15 N° 100 10-30

0.075 N° 200 5-15

30


Tabla N.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas de mortero asfaltico


Desgaste por abrasión en húmedo;%,máximo 10

Equivalente de arena;%, mínimo 50

Perdida de estabilidad por inmersión en agua ; %, máximo

25

II.1.4. Materiales pétreos para carpetas asfálticas por el sistema de riegos

El material pétreo que se utilice en la elaboración de carpetas construidas por el

sistema de riegos, según su denominación, cumplirá con las siguientes

características granulométricas que se establecen en las siguientes tablas.11

Tabla O.- Requisitos de calidad de materiales pétreos para carpetas por el sistema de

riegos

Malla Denominación del material pétreo

Abertura mm

Designación 1 2 3-A 3-B 3-E

Porcentaje que pasa

31.5 1 ¼” 100 --- --- --- ---

25 1” 95 min --- --- --- ---

19 ¾” --- 100 --- --- ---

12.5 ½” 5 máx. 95 min 100 --- 100

9.5 3/8” --- --- 95 min 100 95 min

6.3 ¼” 0 5 máx. --- 95 min ---

4.75 N°4 --- --- --- --- 5 máx.

2 N°10 --- 0 5 máx. 5 máx. 0

0.425 N°40 --- --- 0 0 ---

11

Norma N-CMT-4-04/03 (Características de los materiales, parte 4 materiales para pavimentos, titulo materiales pétreos

para Mezclas Asfálticas

31


Tabla P.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas por el sistema de riegos



Partículas alargadas y lajeadas,% máximo 35

Intemperismo acelerado; % ,máximo 12

Desprendimiento por fricción ; % ,máximo 25

Cubrimiento con asfalto (Método Ingles),% mínimo 90

II.1.5. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría

discontinua tipo SMA

Tabla Q.-Requisitos de calidad para mezclas asfálticas de granulometría discontinua, tipo

SMA

Característica Requisito

Número de giros en compactador giratorio (golpes por cara con martillo Marshall)

100 ( 50)

Vacíos en la mezcla asfáltica (VMC);%,mínimo 4.0 [1]

Vacíos en el agregado mineral (VAM);%, mínimo 17

Vacíos ocupados por el asfalto (VFA);% 75-82

Contenido de fibras de celulosa,% en peso de la mezcla, mínimo 0.3

Resistencia detenida a la tracción indirecta (TSR) [2],%;mínimo 80

Escurrimiento de asfalto a temperatura de producción,%, máximo 0.3[3]

Contenido de cemento asfaltico,% en peso de la mezcla, mínimo 6.0

Adicionalmente los vacíos de la grava en la mezcla asfáltica compactada (VAG máx. serán menores que los vacíos en la grava, en la condición de varillado en seco (VAG drc)[4] [1]Para caminos de bajo volumen de transito climas frios, se puede permitir un porcentaje de vacíos en la

mezcla menor que 4.0% pero nunca debajo de 3.0%

[2] Para determinar la resistencia retenida a tracción indirecta, se aplicara el método descrito en el manual M-

MMP-4-05-045, Resistencia de las Mezclas Asfálticas Compactadas, al daño inducido por la humedad.

[3] Para determinar el escurrimiento de asfalto, se aplicara el método descrito en el manual M-MMP-4-05-044,

Determinación del Escurrimiento en Mezclas Asfálticas sin Compactar.

[4] Para determinar los valores VAG max y VAG drc se aplicara los procedimientos indicados en el manual M-

MMP-4-05-043, Método de Diseño para Mezclas de Granulometría Discontinua, tipo SMA.

32


Tabla R.-Requisitos de calidad para el agregado grueso para mezclas SMA



Partículas alargadas y lajeadas,% máximo 20

Intemperismo acelerado; % ,máximo

Sulfato de sodio 15

Sulfato de magnesio

20

Partículas trituradas,%, mínimo

Una cara 100

2 caras 90

Desprendimiento por fricción ; % ,máximo 5

II.2. Materiales asfalticos aditivos y mezclas.

II.2.1. Cemento asfaltico

Los cementos asfalticos son productos obetenidos del proceso de destilación del

petróleo para eliminar solventes volatiles y parte de sus aceites:su viscosidad varia

con la temperatura y entre sus componetes, las resinas le producen adherencia

con los materiales pétreos,siendo excelentes ligantes, pues al ser calentados se

licuan, lo que les permite cubrir totalemte las particulas del material pétreo.Según

su viscosidad dinamica a 60 °C, los cementos asfalticos se clasifican como lo

marca la SCT.12

12

Norma N-CMT-4-05-001/00

33


Tabla S.- Clasificacion de los cementos asfalticos según su viscosidad dinamica a 60°C

Clasificación Viscosidad a

60°C Pa-s (P[1])

Usos mas comunes

AC-5 50±10

(500±100)

En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 1

En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen para riegos de impregnación, de liga y poreo con arena, así como en estabilizaciones

AC-10 100±20

(1000±200)


En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en frio, así como en carpetas por sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas como zona 1

AC-20 200±40

(2000±400)


En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en frio, así como en carpetas por sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas como zona 2

AC-30 300±60

(3000±600)


En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en frio, así como en carpetas por sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas como zona 3 y 4

En la elaboración de asfaltos rebajados en general, para utilizarse en carpetas de mezcla en frio, así como en riegos de impregnación.

34


Regiones geograficas para la utilización de asfaltos clasificados según su

viscocidad dinamica a 60 °C ( N.CMT.4.05.001/00)

35


II.2.2. Emulsion Asfaltica

Las emulsiones asfálticas son los materiales asfalticos liquidos estables,

constituidos por dos fases no misibles, en lo que la face continua de la emulsion

esta formada por agua y la fase discontinua por pequeños globulos de cemento

asfaltico.Se denominan emulsiones asfálticas aniónicas cuando el agente

emulsificante confiere polaridad electronegativa a los globulos y emulsiones

asfálticas catiónicas , cuando les confiere polaridad electropositiva. Dicha carga

electrica nos ayuda para que los globulos de asfalto no se unan antes de tiempo.

Las emulsiones asfálticas pueden ser de los siguientes tipos:

De rompimiento rapido , que generalmente se utilizan para riegos de liga y

carpetas por el sistema de riegos, a excepcion de la emulsion ECR-60, que no

se debe utilizar en la elaboracion de estas ultimas.

De rompimiento medio,que generalmente se utilizan para carpetas de mezcla

en frio elaboradas en planta, especialmente cuando el contenido de finos en

lamezcla es menor o igual a 2% ,asi como en trabajos de conservacion tales

como bacheos, renivelaciones y sobrecarpetas.

De rompimiento lento ,que comunmente se utilizan para carpetas de mezcla en

frio elaboradas en planta y para estabilizaciones asfálticas.

Para impregnación, que particularmente se utilizan para impregnaciones de

subbases y/o bases hidráulicas.

Superestables , que generalmente se emplean en estabilizaciones de

materiales y en trabajos de recuperación de pavimentos.

36


Tabla T.-Clasificación de las emulsiones asfálticas

Clasificación Contenido de

cemento asfaltico en masa %

Tipo Polaridad

EAR-55 55 Rompimiento Rápido

Aniónica

EAR-60 60

EAM-60 60 Ropimiento medio

EAM-65 65

EAL-55 55 Rompimiento Lento EAL-60 60

EAI-60 60 Para impregnación

ECR-60 60 Rompimiento

Rápido

Catiónica

ECR-65 65

ECR-70 70

ECM-65 65 Rompimiento

medio

ECL-65 65 Rompimiento lento

ECI-60 60 Para impregnación

ECS-60 60 Superestables

37


II.2.3. Asfaltos Rebajados

Los asfaltos rebajados, que regularmente se utilizan para la elaboración de

carpetas de mezcla en frio, así como en impregnaciones de bases y subbases

hidráulicas, son los materiales asfalticos líquidos compuestos por cemento

asfaltico y un solvente, clasificados según su velocidad de fragudo como se indica

en la siguiente tabla 13

Tabla U.- Clasificacion de asfaltos rebajados según su velocidad de fraguado

Clasificación Velocidad de fraguado Tipo de solvente

FR-3 Rápida Nafta,gasolina

FM-1 Media Queroseno

Si tenemos como solvente diesel, se tiene los fraguados lentos, que contienen en

su composición, cemento asfaltico, aceites de volatización lenta y aceites no

volátiles.

Si empleamos la kerosina como solvente, se tiene los fraguados medios, que

contienen en su composición cemento asfaltico y kerosina.

Si se usa como producto químico la gasolina, se tiene los fraguados rápidos, que

tienen en su composición cemento asfaltico y gasolina.

El número que presentan los asfaltos rebajados nos indica el porcentaje de

solvente que contienen, el número 3 nos indica el 30 % de gasolina y el numero 1

el 10% de kerosen.

Actualmente son pocos los lugares dónde se producen asfaltos rebajados, ya que

por emplear solventes para hacerlos manejables, estos productos al momento de

separarse del asfalto, provocan contaminación en la atmosfera por los gases

volatiles que contiene , en los cauces de arroyos y en los terrenos aledaños en

donde son empleados este tipo de productos

13

Norma N-CMT-4-05-001/00

38


II.2.4 Asfaltos Modificados

Los materiales asfalticos modificados son el producto de la disolución o

incorporación en el asfalto, de un polimero o de hule molido de neumaticos, que

son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura, que se le

añaden al material asfaltico para modificar sus propiedades físicas y disminuir la

susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación. Los

modificadores producen una actividad superficial iónica, que incrementa la

adherencia en la interfase entre el material pétreo y el material asfaltico,

conservandola aun en presencia del agua. También aumentan la resistencia de las

mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo

tanto a la fatiga y reducen el agrietamiento, asi como la susceptibilidad de las

capas asfálticas a la variaciones de temperatura.Estos modificadores por lo

general se aplican directamente al material asfaltico, antes de mezclarlo con el

material pétreo. Los principales modificadores utilizados en los materiales

asfalticos son:

Polimero tipo I

Es un modificador de asfaltos que mejora el comportamiento de mezclas asfálticas

tanto a altas como a bajas temperaturas . es fabricado a base de bloques de

estireno, en polimeros elastomericos radiales de tipo bibloque o tribloque,

mediante configuraciones como estireno-butadieno-estireno (SBS) o estireno-

butadieno (SB), entre otras. Se utiliza en mezclas asfálticas para carpetas

delgadas y carpetas estructurales de pavimentos con elevados índices de transito

y de vehiculos pesados, en climas frios y calidos, así como para elaborar

emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.

Polimero II

Este modificador de asfaltos mejora el comportamiento de las mezclas asfálticas a

bajas temperaturas . es fabricado con base en polimeros elastomericos lineales,

mediante una configuración de caucho de estireno, butadieno-latex o neopreno-

latex. Se utilizan en todo tipo de mezclas asfálticas para pavimentos en los que se

requiera mejor comportanmiento de servicio, en climas frios y templados, así como

para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales.

39


Polimero III

Este material mejora la resistencia al ahuellamiento de las mezclas asfálticas,

disminuye la susceptibilidad del cemento asfaltico a la temperatura y mejora su

comportamiento a altas temperaturas. Es fabricado con base en un polimero de

tipo plastomero, mediante configuraciones como etil-vinil-acetato (EVA) o

polietileno de alta o baja densidad (HDPE, LDPE), entre otras. Se utiliza en climas

calientes , en mezclas asfálticas para carpetas estructurales de pavimentos con

elevados índices de transito, asi como para elaborar emulsiones que se utilicen en

tartamientos superficiales.

Hule molido de neumaticos

Mejora la flexibilidad y resistencia a la tensión de las mezclas asfálticas ,

reduciendo la aparición de grietas por fatiga o por cambios de temperatura.Es

fabricado con base en el producto de la molienda de neumaticos.Se utiliza en

carpetas asfálticas delgadas de granulometría abierta . tratamientos superficiales.

II.2.5. Cementos asfalticos grado PG (Grado Performance)

Son aquellos cuyo comportamiento en los pavimentos esta definido por las

temperaturas máxima y mínima que se esperan en el lugar de su aplicación,

dentro de las cuales se asegura un desempeño (performance) adecuado para

resistir deformaciones o agrietamientos por temperaturas altas o muy bajas y por

fatiga.

Asfaltos grado de desempeño (PG)

El grado de desempeño o Grado PG es el rango de temperaturas, máxima y

mínima, entre las que un cemento asfaltico se desempeña satisfactoriamente.El

Grado PG permite seleccionar el cemento asfaltico mas adecuado para una

determinada obra, en función del clima dominante y de la magnitud del transito a

que estara sujeta durante su vida útil.

Un cemento asfaltico clasificado como PG 64-22 tendrá un desempeño

sastisfactorio cuando trabaje a temperaturas tan altas como 64°C y tan bajas

como menos 22°C

40


Regiones geograficas para la utilización recomendable de cementos asfalticos

grado PG

41


II.2.6. Asfaltos espumados.

El asfalto espumado es una tecnica relativamente nueva en su uso que permite

producir mezclas asfálticas de un modo muy diferente a los sistemas tradicionales.

Las mezclas asfálticas producidas con asfalto espumado tiene un comportamiento

estructural similar a una mezcla tradicional pero difieren en su estructura interna

El asfalto espumado puede ser usado como agente estabilizador con una variedad

de materiales que va desde gravas de buena calidad hasta suelos marginales con

plasticidad relativamente alta y tambien en materiales asfaltico reciclados

Produccion del asfalto espumado

El asfalto espumado (también conocido como asfalto celular) se logra mediante un

proceso , en el cual se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (1 a 2% del

peso del asfalto) y aire comprimido a una masa de asfalto caliente ( 160 °C –

180°C), dentro de una cámara de expansión generando espontaneamente

espuma.

Ilustración 2 Cámara de expansión

42


El proceso de expansión se puede explicar de la siguiente manera: en el momento

que las gotas de agua fría toman contacto con el asfalto caliente, se produce un

intercambio de energía entre el asfalto y las gotas de agua, lo que eleva la

temperatura del agua hasta los 100°C, esta transferencia energética genera de

forma instantánea vapor y expansión explosiva del asfalto. Las burbujas de vapor

son forzadas a introducirse en el asfalto dentro de la cámara de expansión el

asfalto junto con el vapor de agua encapsulado es liberado desde la cámara a

través de una válvula (dispositivo rociador) y el vapor encapsulado se expande

formando burbujas de asfalto contenidas por la tensión superficial de este hasta

alcanzar un estado de equilibrio.

Debido a la baja conductividad térmica del asfalto y el agua, las burbujas pueden

mantener el equilibrio por pocos segundos (10-30 segundos). Este proceso ocurre

para una gran cantidad de burbujas a medida que la espuma se enfría a

temperatura ambiente, el vapor en las burbujas se condensa causando el colapso

y la desintegración de la espuma. La desintegración de la burbuja (o colapso de la

espuma) produce miles de gotitas de asfalto las cuales al unirse recuperan su

volumen inicial sin alterar significativamente las propiedades reológicas originales

del asfalto.

Para la producción de mezclas con asfalto espumado, el agregado debe ser

incorporado mientras el asfalto se encuentre en estado de espuma. Al

desintegrarse la burbuja en presencia del agregado, las gotitas de asfalto se

aglutinan con las partículas más finas (especialmente con aquellas fracciones

menores a 0.075 mm), produciendo una mezcla asfalto agregado fino, proceso

que se denomina dispersión del asfalto. Esto resulta en una pasta de filler y asfalto

que actúa como mortero entre las partículas gruesas. El proceso de dispersión es

considerado por muchos autores como fundamental para la obtención de las

propiedades mecánicas de las mezclas con asfalto espumado.

43


II.2.6.1.Propiedades del asfalto espumado

El asfalto espumado se caracteriza en función de dos propiedades empíricas:

Razón de expansión (ex): es la razón entre el volumen de asfalto espumado y el

volumen del asfalto original. La razón de expansión indica la trabajabilidad de la

espuma, y su capacidad de cubrimiento y mezclado con los agregados.

Vida media (t1/2): es el tiempo, en segundos, que tarda el asfalto en reducir su

volumen a la mitad del volumen expandido. La vida media es un indicador de la

estabilidad de la espuma y entrega una idea del tiempo disponible para mezclar

el asfalto espumado con los agregados antes que colapse la espuma.

La razón de expansión y vida media son medidas que dependen de factores, entre

estos: Temperatura del asfalto: Las propiedades de espumación de la mayoría de

los asfaltos mejora con temperaturas más altas. Espumas aceptables se

consiguen con temperaturas sobre 149°C y la dosis de agua inyectada:

generalmente la razón de la expansión aumenta, con un incremento en la cantidad

de agua inyectada, mientras la vida media decrece.

44


Diagrama resumen del capítulo II Características de los materiales para mezclas asfálticas.

Material pétreo Trituración de

piedra

Arena de rio y limos

gravas con arenas

Productos asfalticos

Ultima destilación del petróleo

CEMENTO ASFALTICO

Ligante denso manejable por temperatura

EMULSIONES

cemento asfaltico + emulsionante + agua pueden ser Anionicas Cationicas

ASFALTOS REBAJADOS

cemento ascfaltico + solvente

ASFALTOS MODIFICADOS

Cemento asfaltico + Polimeros ( SBS,SBR,EVA, hule molido , etc)

ASFALTOS ESPUMADOS

Cemento Asfaltico + Agua

45


CAPITULO III.-. ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS

Extración del material pétreo

Trituración

Almacenamiento del material en tolvas

Banda transportadora y secador

Colectores de polvo y crivado

Mezcladora

Almecenamiento en silos y distribución

46


III.1. Explotación y tratamiento previo del material pétreo y cemento asfaltico

El material pétreo es extraído de un banco de materiales, después se le realizan

diferentes pruebas de laboratorio esto es con la finalidad de conocer su calidad,

para la elaboración de las mezclas asfálticas, en este capítulo mencionamos las

pruebas que se le realizan al material pétreo y al cemento asfaltico.

Muestreo

Consiste en tener una porción representativa del volumen de material pétreo en

estudio, este se realiza directamente en los bancos de explotación, en almacenes

de materiales o durante las maniobras de carga y descarga. El muestreo incluye

además las operaciones de envase, identificación y transporte de las muestras.

Tabla V.- Número, frecuencia y tamaño del muestreo

Tipo Número y frecuencia

Tamaño de las muestras parciales

[1] Kg

Exploración de bancos

Una muestra por sondeo por cada 20 000 m3 de material homogéneo[2] 20

Una muestra por sondeo por cada 5000 m3 de material heterogéneo

Estudio de bancos

Una muestra por sondeo por cada 10 000 m3 de material homogéneo[1] 50

Una muestra por sondeo por cada 2500 m3 de material heterogéneo

Estudio de almacenamientos

Una muestra por cada 400 m3 de material

20

Control de calidad


5


40

[1] Cuando el banco presente diversos estratos con materiales diferentes, será necesario tomar una muestra

integrada en la se queden representados cada uno de los estratos y la proporción en la que participan

[2] El material se considera homogéneo cuando visiblemente sus características de color y tamaño no

presenten variaciones significativas.

47


III.1.1.Consideraciones particulares según el tipo de muestreo

Exploración de bancos

Mediante pozos a cielo abierto localizados en los vértices de una cuadricula

establecida a cada 100 o 200 m inscrita dentro del perímetro del banco, se

determina la calidad probable del material por extraer. Cada pozo tendrá un

tamaño aproximado de 1 m de ancho por 1.5 a 2.0 m de largo, hasta una

profundidad que permita establecer el piso de exploración (no más allá de 3.0 a

4.0 m). De requerirse una profundidad mayor, se utilizan herramientas manuales

como posteadora, muestreador helicoidal, entre otros, hasta alcanzar

profundidades de 7 a 8 m. Para profundidades aún mayores es necesario contar

con el auxilio de equipo mecánico para perforación.

Cada pozo de prueba será numerado, referido y registrado, haciendo la

descripción de sus dimensiones y reportando las observaciones respecto a su

geología y otras características.

Muestreo de bancos en explotación

En la pared de cada frente del banco en explotación, se abren canales verticales

con sección de 20 a 30 cm de ancho y de 15 a 20 cm de profundidad; el material

recuperado se recolecta en un cajón limpio. El número de canales y muestras se

definen tomando en cuenta la variabilidad del banco en explotación, así como el

volumen requerido por explotar

Cuando la cantidad del material de cada canal sea mayor que lo establecido en la

tabla V, se procede a reducir la muestra mediante un cuarteo.

Muestreo de minas

El material es tomado directamente de la mina, seleccionando sitios aleatorios

para completar una muestra del tamaño indicado en la tabla V, utilizando una pala

y costales para la recolección y envasado.

48


Para cementos asfalticos

Muestreo

El muestreo consiste en obtener una porción representativa del volumen de

material asfaltico en estudio. Se realiza en materiales almacenados en uno o

varios depósitos, o durante las maniobras de carga y descarga o aplicación. El

muestreo incluye además las operaciones de envase, identificación y transporte

de la muestras.

Muestreo en un solo deposito

El muestreo del material asfaltico que este almacenado en un solo deposito, como

tanque estacionario, fosa o carro tanque, se hace tomando en cuenta lo siguiente:

Consideraciones previas

Se observan las condiciones en las que se encuentra el material, si existen

impurezas tales como sedimentos, agua libre o espuma. De ser necesario se toma

una muestra de las impurezas

49


III.1.2 Pruebas de control de calidad para materiales pétreos

Secado: proceso mediante el cual el material disminuye su contenido de agua,

mediante calor, hasta obtener masa constante.

Disgregación: actividad mediante la cual se eliminan los grumos presentes en un

material terreo mediante percusiones sobre el mismo sin fracturar el agregado

pétreo

Cuarteo: acción en la cual se obtienen fracciones reducidas de una muestra

representativa, conservando las mismas características de esta

El secado tiene por objeto facilitar la disgregación y manejo de las muestras y

cuando estas contienen una humedad tal que permita facilitar la eliminación de

grumos no será necesario someterla a este proceso

El secado de las muestras no deberá efectuarse a temperatura elevada, por que

podrán alterarse ciertas características del material, tales como su plasticidad, su

contenido de materia orgánica. etc.

El cuarteo tiene por objeto obtener una porción representativa de tamaño

adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieran.

Ilustración 3 Cuarteo del material pétreo

50


Granulometría

Esta prueba permite determinar la composición por tamaños (granulometría) de

las partículas del material pétreo empleado en mezclas asfálticas, mediante su

paso por una serie de mallas con aberturas determinadas. El paso del material se

hace primero a través de las mallas con la abertura más grande, hasta llegar a las

más cerradas, de tal forma que los tamaños mayores se van reteniendo, para así

poder obtener la masa que se retiene en cada malla, calcular su porcentaje

respecto al total y definir la masa que pasa

Ilustración 4 Juego de mallas para granulometría

Ilustración 5 Agitador eléctrico para granulometría

51


Densidad Relativa

Esta prueba permite determinar la densidad relativa de los materiales pétreos

empleados en mezclas asfálticas con el fin de conocer la masa de sólidos por

unidad de volumen de dichos sólidos sin vacíos en cada una de sus fracciones, ya

sea arena con finos o grava, respecto a la densidad del agua.

Ilustración 6 Equipo para prueba de densidad relativa

Partículas Alargadas Y Lajeadas De Materiales Pétreos Para Mezclas Asfálticas

El objetivo de la prueba permite determinar el contenido de partículas alargadas y

lajeadas presentes en los materiales empleados en muestras asfálticas. La prueba

consiste en separar el retenido en la malla N°4 de una muestra de materiales

pétreos para determinar la forma de cada partícula, empleando calibradores de

espesor y de longitud.

Ilustración 7 Equipo para prueba de partículas alargadas y lajeadas

52


Equivalente de arena

Esta prueba permite determinar el contenido y actividad de los materiales finos o

arcillosos presentes en los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas: la

prueba consiste en agitar un cilindro, que contiene una muestra del material pétreo

que pasa la malla N°4, mezclada con una solución que permite separar la arena

de la arcilla

Ilustración 8 Equipo para prueba de equivalente de arenas

53


Desgaste Mediante La Prueba De Los Ángeles de Materiales Pétreos Para

Muestras Asfálticas

El objetivo de la prueba es determinar la resistencia a la trituración de los

materiales pétreos empleados en muestras asfálticas. La prueba consiste en

colocar una muestra de material con características granulométricas específicas

dentro de un cilindro giratorio, en donde es sometida al impacto de esferas

metálicas durante un tiempo determinado, midiendo la variación granulométrica

después de haber sido sometida a este tratamiento.

Esta muestra que se recibe en el laboratorio, se disgrega de forma manual el

material que presente grumos, hecho lo anterior, se cuartea el material hasta

obtener una muestra de aproximadamente 40kg.

Una vez que el material esta disgregado se aplica hasta formar un cono, este se

divide en cuatro partes iguales de las cuales se toman dos cuartos opuestos. La

muestra resultante se lava mediante un chorro de agua para eliminar el polvo

adherido y posteriormente se seca en el horno a una temperatura de 110° ± 5°

hasta masa constante.

Ilustración 9 Máquina de abrasión Los Ángeles

54


La prueba que se menciona a continuación no se encuentra actualmente en las

normas de la Secretaria de Comunicaciones y Transporte (SCT) es por este

motivo que se describe para tener un conocimiento de cómo es que se ejecuta

dicha prueba.

Cántabro

Esta prueba o procedimiento de cántabro para el diseño y control de mezclas

asfálticas de granulometría abierta. Con esta prueba se determina el valor de la

perdida por desgaste de las mezclas asfálticas, empleando la máquina de

abrasión Los Ángeles, en probetas elaboradas con el método Marshall. El

procedimiento puede emplearse tanto en el proyecto de mezclas en el laboratorio

como para el control en obra de las mismas: se aplica a las mezclas asfálticas

fabricadas en caliente y granulometría abierta, cuyo tamaño máximo sea de 25

mm. La prueba permite valorar indirectamente la cohesión, trabazón del agregado

pétreo, así como la resistencia a la disgregación de la mezcla, ante los efectos

abrasivos y de tracción originados por el transito

Equipo necesario para efectuar esta prueba:

Equipo de compactación Marshall

Máquina de abrasión Los Ángeles

Termómetro de inmersión con capacidad de 0 a 200º C y aproximación de 8 ºC

para medir la temperatura de los agregados, el asfalto y mezcla asfáltica

Balanza con capacidad de 2 kilogramos y aproximación de 0.1 gramos, para pesar

los especímenes.

Balanza con capacidad de 5 kilogramos y aproximación de 1 gramo, para la

preparación de las mezclas

Cámara termostática, capaz de alojar la máquina de los Ángeles para mantener

constante la temperatura durante la prueba con error máximo de 1 ºC

Equipo de uso general, recipiente, espátulas, guantes de asbesto, marcadores de

cera, sujetadores curvos, discos de papel filtro etc.

55


La preparación delas muestras se llevara de la siguiente forma

El material pétreo en sus distintas fracciones que compone la mezcla, se seca en

estufa a una temperatura de 105º C a 110ºC

Se determina la temperatura de mezclado década material y la compactación de la

mezcla, estas temperaturas deberán ser las Adecuadas para que exista un buen

cubrimiento sin que se produzca escurrimiento.

Después se pesa en un recipiente tarado, las cantidades suficientes para la

elaboración de los especímenes, de tal modo que la cantidad de total del

agregado se de 1000 gramos por espécimen

Se compactan las probetas aplicándoles una energía de 50 golpes por cara

Una vez realizadas las probetas, se determina la densidad y contenido de vacíos.

Ilustración 10 Probetas para la prueba de cántabro

56


El procedimiento es el siguiente

La temperatura de esta prueba estará comprendida entre los 15 ºC y los 35ºC con

una tolerancia de ± 1 ºC

Se determina el peso de cada espécimen, con aproximación de 0.1 gramo y se

anota este valor como P1. Antes de ensayarlas, los especímenes se mantendrán

con la temperatura mencionada anteriormente en un lapso mínimo de 6 horas.

Después se introduce un espécimen o probeta en el tambor de la máquina de Los

Ángeles y sin la carga abrasiva de las esferas, se hace girar el tambor a una

velocidad de 30 y 33 revoluciones por minuto, hasta a completar 300 ciclos

Al final de la prueba se saca la probeta y se pesa de nuevo con la misma

aproximación de 0.1 gramos, anotándose este valor como P2

El procedimiento anterior se repite para las demás probetas preparadas.

En esta prueba se calcula el porcentaje de perdida por desgaste para cada

probeta ensayada mediante la expresión:

En donde:

P= Es el valor de perdida por desgaste, en %

P1= Es el peso inicial de la probeta o espécimen, en gramos

P2= Es el peso final de la probeta o espécimen, en gramos

Se calcula el valor promedio de todas las probetas ensayadas con el mismo

contenido de asfalto.

57


Criterios a considerar

1.- Para definir un contenido máximo de asfalto.- En las probetas elaboradas con

el método Marshall él % de vacíos será igual o mayor a 21%.

2.-Para definir su contenido mínimo de asfalto.- En el ensaye Cántabro el % de

pérdida por desgaste será igual o menor de 30%.

Como se observa en la gráfica, el contenido óptimo de asfalto se encuentra en

un rango de 4.2 a 4.7 %

58


III.1.3 Pruebas de calidad para cemento asfaltico

Para evaluar la calidad de cualquiera de los tipos de asfalto ya mencionados y

para realizar su clasificación se han ideado una serie de ensayos de laboratorio

que han llegado a formar parte de la práctica rutinaria y que pasamos a describir

someramente

Viscosidad

El ensayo tiene por objeto, determinar el estado de fluidez del asfalto en el rango

de temperaturas que se usan durante su aplicación. Se mide, ya sea por la

viscosidad cinemática o mediante la viscosidad Saybolt-Furol

Los asfaltos presentan un alto grado de viscosidad, siendo necesario disponer de

diversos viscosímetros que difieren en el diámetro del tubo capilar. La base de

este ensayo es medir el tiempo necesario para que un volumen constante de

material fluya bajo ciertas condiciones rígidamente controladas. Usando el tiempo

medido en segundos y la respectiva constante de calibración del viscosímetro, es

posible calcular la viscosidad del material en las unidades fundamentales.

Viscosidad dinámica 60°C

Determinar la consistencia de los materiales asfalticos mediante sus

características de flujo a una temperatura de 60°C. Y es aplicable a materiales

asfalticos que tengan una viscosidad de 4.2 a 20 000 Pas. (42 a 200 000 poises)

La prueba consiste en obtener el tiempo que tardan en pasar 20ml. del material a

través de un tubo capilar vacío, bajo condiciones de presión y temperatura.

En base a esta prueba es como se clasifican en la actualidad los cementos

asfalticos.

59


Viscosidad cinemática 135°C

Esta prueba permite determinar la consistencia de los cementos asfalticos sus

características de flujo a una temperatura de 135°C (275°F). Es aplicable a

cementos asfalticos que tengan una viscosidad de 30 a 100 mm²/s (30 a 100 00

centistoks.)(1.0 mm²/s = 1.0 centistoke).

La prueba consiste en determinar el tiempo que tardan en pasar 20 ml de material

por probar a través de un tubo capilar, bajo condiciones de temperatura

preestablecidas, y multiplicar dicho tiempo por el factor de calibración del

viscosímetro

Ilustración 11 Viscosímetro

60


Viscosidad Saybolt- Furol a 135°C

Conocer la calidad del material y estimar el probable comportamiento de los

cementos asfaltico y emulsiones, que se utilizan en la construcción de pavimentos,

riegos asfalticos y obras diversas.

El estudio de la viscosidad es para determinar la efectividad y características en el

grado de fluidez de un asfalto a determinada temperatura que es de 135°C en

asfaltos y de 25°C y 50°C en emulsiones, pudiéndose realizar esta prueba a otras

temperaturas comprendidas entre 120 y 235°C ayuda para determinar las

viscosidades apropiadas para la utilización de los asfaltos.

La prueba fundamentalmente consiste en determinar el tiempo que tardan en

pasar 60cm³ de producto asfaltico a través de un orificio furol bajo condiciones

específicas de tiempo y temperatura.

Sirve para predecir su probable comportamiento en la obra y controlar sus

propiedades durante la construcción

Ilustración 12 Viscosímetro para la prueba Saybolt- Furol

61


Penetración a 25°C

Se lleva a cabo sobre los cementos asfalticos y sobre los

residuos de la destilación de asfaltos líquidos o emulsiones

asfálticas, y es una medida de la consistencia de los mismos

.Sobre una pasta de asfalto previamente moldeada y

calentada hasta una temperatura uniforme de 25ºC, se coloca

una aguja de acero de diámetro y dimensiones normalizados,

que soportan un peso de 100 gramos y se deja libre durante 5

segundos. La distancia que la aguja logre penetrar dentro de

la pasta asfáltica en estas condiciones, medida en decimas

de milímetros, se denomina penetración del asfalto .mientras

mayor sea la penetración, más blanda es la consistencia del

cemento asfaltico.

Ilustración 13 Equipo para la prueba de penetración

Punto de inflamación

El objetivo de esta prueba permite determinar la

temperatura mínima a la que el asfalto produce flamas

instantáneas al estar en contacto con el fuego directo, así

como aquella en que inicia su combustión. La prueba

consiste en colocar una muestra de asfalto en una copa

abierta de Cleveland, en donde se aumenta paulatinamente

su temperatura hasta lograr que al pasar una flama por la

superficie de la muestra se produzcan en ella flamas

instantáneas, la temperatura correspondiente se denomina

punto de inflamación. Si se continúa elevando la

temperatura de la muestra se llega al punto en donde se

inicia la combustión del material, la temperatura

correspondiente se denomina punto de combustión.

Ilustración 14 Equipo para la prueba de punto de inflamación

62


Solubilidad

La solubilidad es una medida de la pureza del asfalto .los máltenos los

constituyentes cementantes (resinas) y los asfaltos, son solubles en disulfuro de

carbono, tricloroetileno, tetracloruro de carbono y otros solventes orgánicos de

bajo punto de ebullición. La materia inerte (no cementante) como sales, carbón

libre o impurezas orgánicas son insolubles en estos solventes .la solubilidad se

determina disolviendo el asfalto en el solvente y separando las proporciones

solubles e insolubles mediante filtrado en gooch con asbesto. Se cuantifica la

cantidad de material que es retenido en el filtro expresándolo como un porcentaje

en peso de la muestra original

Punto de reblandecimiento

Esta prueba permite estimar la consistencia de los cementos asfalticos y se basa

en la determinación de la temperatura a la cual una esfera de acero produce una

deformación de 25 mm, en una muestra de asfalto sostenida en un anillo

horizontal, que se calienta en un baño de agua o glicerina

Ilustración 15 Prueba de punto de reblandecimiento

63


Prueba de la película delgada

El ensayo al horno de película delgada es un procedimiento que trata de simular

en el laboratorio las condiciones que producen un aumento de la consistencia del

asfalto durante las operaciones de mezclado en la planta; por lo tanto mide el

endurecimiento o posible grado de “envejecimiento” del cemento asfaltico durante

las operaciones de mezclado y tendido. Una película de 3 mm de espesor se

calienta a 163ºC durante 5 horas, al cabo de las cuales se somete a los ensayos

de penetración , punto de reblandecimiento y viscosidad; se calcula el porcentaje

de pérdida de peso, la penetración retenida, el aumento del punto de

ablandamiento y el incremento de la viscosidad o relación de envejecimiento.

Ilustración 16 Horno de la película delgada

Ductilidad

Esta prueba permite determinar la capacidad para deformarse sin romperse de los

cementos asfalticos del residuo de la prueba de película delgada y de los residuos

asfalticos obtenidos por destilación de emulsiones. La prueba consiste en medir la

máxima longitud a la cual una briqueta de dichos materiales de geometría y bajo

condiciones de temperatura y velocidad de deformación específicas puede ser

estirada sin romperse.

Ilustración 17 Prueba de ductilidad

64


III.2 Planta de asfalto

Una planta de asfalto es un conjunto de equipos mecánicos electrónicos en donde

los agregados son combinados, calentados, secados y mezclados con asfalto para

producir una mezcla asfáltica en caliente que debe cumplir con ciertas

especificaciones. Una planta de asfalto puede ser pequeña o grande. Puede ser

fija (situada en un lugar permanente) o puede ser portátil (transportada de una

obra a otra).En términos generales cada planta puede ser clasificada como:

Planta de dosificación

Planta mezcladora de tambor

El propósito es el mismo sin importar el tipo de planta. Producir una mezcla en

caliente que posea las proporciones deseadas de asfalto, agregado, y que cumpla

con todas las especificaciones. La diferencia entre las dos tipos de plantas es que

las plantas de dosificación secan y calientan el agregado y después, en un

mezclador separado, lo combinan con el asfalto en dosis individuales; mientras

que en las plantas mezcladoras de tambor secan el agregado y lo combinan con el

asfalto en un proceso continuo y en la misma sección del equipo

Plantas de dosificación.

Los agregados finos (sin calentar) almacenados en las tolvas frías (1) se

proporcionan mediante compuertas de alimentación en frio (2) hacia una banda

transportadora, o elevadores de cangilones (3), el cual descarga los agregados en

el secador (4), en donde se someten a operaciones de secado y calentamiento.

Los colectores de polvo (5) remueven cantidades indeseables de polvo del escape

del secador. Los gases restantes del escape son eliminados a través de la

chimenea de escape de la planta (6). Los agregados ya secos y calientes son

luego llevados por un elevador de material en caliente (7) hacia la unidad de

cribado (8), la cual separa el material en fracciones de diferente tamaño y lo

deposita en tolvas calientes separadas (9) para un almacenamiento temporal.

Cuando es necesario, los agregados calientes son medidos en cantidades

controladas sobre la caja pesadora. Posteriormente, los agregados son

descargados dentro de la cámara mezcladora o amasadero (10), junto con la

cantidad correcta de relleno mineral (filler) proveniente de la reserva, si es que

este último es necesario en la formulación. El cemento asfaltico caliente,

proveniente del tanque de almacenamiento, es bombeado hacia la cubeta

http://www.agregados.biz/soluciones/construction-equipment/Banda-transportadora-apilables.php

http://www.agregados.biz/soluciones/construction-equipment/Banda-transportadora-apilables.php

http://www.agregados.biz/producto/otros-productos/elevadores-de-cangilones.php

http://www.agregados.biz/soluciones/cantera-de-piedra-caliza/maquinas-para-venta-13256878591240.php

http://www.agregados.biz/soluciones/cantera-de-piedra-caliza/maquinas-para-venta-13256878591240.php

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pesadora de asfalto, la cual pesa el cemento asfaltico antes de ser descargado en

la cámara mezcladora o amasadero, en donde es combinado en su totalidad con

los agregados y el relleno mineral. La mezcla asfáltica en caliente es entonces

almacenada en silos o en camiones. La siguiente figura esquematiza una planta

típica de dosificación

Ilustración 18 Planta de asfalto

1. Tolva fría

2. Compuerta de alimentación en frio

3. Elevador de material frio

4. Secador

5. Colector de polvo

6. Chimenea de escape

7. Elevador de material en caliente

8. Unidad de cribado

9. Tolvas en caliente

10. Unidad de mezclado amasadero

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10

66


III.3. Proceso de elaboración de mezclas asfálticas en la planta de asfaltos GDF

El proceso de elaboración de la mezcla asfáltica comienza con la explotación del

material pétreo, el cual, es obtenido de bancos de materiales o de minas, en este

caso es de “Parres” y “Moncayo”, el material pétreo extraído de estos bancos es

llevado a la planta de asfaltos, una vez que llega el camión, se toma muestra del

material, se le realizan pruebas de granulometría, densidad, desgaste de los

ángeles, partículas largadas y lajeadas, en el laboratorio, para saber si la calidad

del material pétreo, es el adecuado, de acuerdo a los criterios de evaluación, de la

SCT.

Una vez cumplido con los requisitos de calidad es transportado a la planta, en

donde existe un conjunto de trituración, el material pétreo libre de materia

orgánica, es triturado y por medio de una banda transportadora, es llevado a la

planta existen dos plantas estacionarias las cuales son:

La planta productora No. 7, Marca Barber Greene, modelo DM71, capacidad de

producción 180 ton / Hr. Esta planta cuenta con tres silos de almacenamiento con

capacidad de 200 toneladas cada uno. Lo cual permite almacenar hasta 600

toneladas de mezcla asfáltica en esta planta. Cabe señalar que estos silos son

térmicos, por lo tanto, permite almacenar la mezcla hasta por un periodo de 24

horas.

También se cuenta con la segunda planta productora de mezclas asfálticas No.

8, planta de asfalto estacionaria ecológica Marca Almix, modelo Duo Drum 114

CF, capaz de producir 300 toneladas efectivas por hora de mezcla asfáltica.

Cuenta con tres silos térmicos de almacenamiento de 150 toneladas de capacidad

cada uno.

Estas plantas cuentan con tolvas de almacenamiento; ahí el material es

almacenado, para después ser trasladado sobre una banda secadora, la cual tiene

por objetivo eliminar la humedad. Antes de ser enviado a la mezcladora, se toma

una muestra al material pétreo triturado, para realizarle pruebas de granulometría,

en el laboratorio de control de calidad, esto es con la finalidad de conocer sus

características.

67


Este es enviado a una mezcladora en donde el material pétreo se mezcla con el

cemento asfaltico, que a este también se le realizan pruebas de control de calidad,

a una temperatura aproximada de 145°C, después de ser combinado el material

se almacena en silos térmicamente aislados, la mezcla puede estar almacenada

durante 24 hrs, sin pérdida de temperatura

Se almacena, para después ser depositada en los camiones de carga (la caja

deberá estar limpia para evitar se adhiera la mezcla) y por ultimo ser trasladada a

el sitio donde se empleara. (El vehículo se llenara con varias descargas para

minimizar la segregación de los materiales, acomodándolo de los extremos de

caja hacia su centro).

Cargado el vehículo se cubre la mezcla con una lona que la preserve del polvo,

materias extrañas y de la perdida de temperatura.

La temperatura de fabricación no deberá incrementarse para que al final de su

transporte tenga la temperatura adecuada para su tendido y compactación.

El tiempo de transporte está en función de la perdida de temperatura de la mezcla.

Durante el proceso de producción con objeto de controlar la calidad de la mezcla

por cada 200 m3 o fracción, realizara las pruebas necesarias que aseguren que

cumple con el contenido de asfalto establecido.

La planta productora número 8 es la que cuenta con el Colector de Humos Azules

en esta planta se realizan las mezclas templadas ya que cuenta con el colector

que tiene 7 etapas de filtración, con un filtro de alta eficiencia al final, con una

eficiencia del 95 % en la captura de partículas tan pequeñas como de 0.03

micrómetros (creando un filtro de calidad equivalente HEPA). Pero este filtro de

alta eficiencia es el componente final del sistema. Debido a que el humo azul es

un vapor a altas temperaturas, un sistema de ductos, incorpora la infusión de aire

del ambiente en puntos claves para ayudar a unir las pequeñas gotas de aceite

(humo azul) en una gota más grande que pueda ser filtrada por el colector de

humos azules. El aceite fusionado se drena a través de los filtros por gravedad y

son colectados en un receptor de aceite.

68


Las mezclas templadas tienen temperaturas de producción en un rango entre

303ºK y 313ºK (30°C y 40°C) por debajo de las convencionalmente empleadas en

la elaboración de mezclas asfálticas calientes,

En ambas plantas existe un control de calidad, para ello hay una persona,

laboratorista tomando la temperatura de producción, esto es con el propósito de

controlar la temperatura y así mantenerla dentro de las normas, también se toma

una muestra de la mezcla, al inicio de arranque de producción y después cada dos

horas aproximadamente, esto es con la finalidad de tener un control de calidad en

la producción de la mezcla, dichas muestras son llevadas al laboratorio para su

estudio.

Ilustración 19 Colector de humos azules

La planta de Asfalto del D.F. utiliza como combustible Gas Natural, lo cual

representa menos emisiones a la atmósfera. Otras plantas utilizan diesel u otro

tipo de combustibles los cuales afectan más al medio ambiente.

69


Proceso de producción en la planta productora No.7 de Mezcla Asfáltica

Llegada del camion a la zona de descarga

Descarga del material pétreo, el cual se toma una muestra, para hacerle pruebas de calidad

Se obtiene una muestra para el estudio de control de calidad

El material que aprobo las pruebas de calidad, pasa al conjunto de trituración

70


Banda transportadora

Es transportado el material pétreo ya triturado, por estas bandas para almacenarce en tolvas

Banda transportadora de material pétreo, sale de las tolvas a tambor mezclador

Durante la transportación del material pétreo , esta banda tiene un secador, que al llegar el material al tambor transportador llega sin humedad

71


Tambor Mezclador de materiales pétreos y producto asfaltico

Elevador de rastras que lleva el material a los silos de almacenamiento

Compuertas de los silos para desalojo de mezcla asfáltica, aquí se estaciona el camión para cargar

72


III.4. Condiciones de elaboración de las mezclas asfálticas e n caliente

Las mezclas asfálticas en caliente se elaboran a temperaturas lo más bajas

posibles que permitan obtener una mezcla uniforme y cubriendo en su totalidad el

material pétreo de forma completa, pero lo suficientemente altas para disponer del

tiempo requerido para su transportación, tendido y compactación. En general las

temperaturas de mezclado dependen del tipo de cemento asfaltico utilizado

pueden ser las indicadas en la siguiente tabla .Cuando se trate de cementos

asfalticos modificados, las temperaturas de mezclado deben consultarse con el

fabricante del modificador que utilice, siendo rango comunes de 175° C a 180°C.

Tabla W Temperaturas de mezclado para mezclas en caliente14

Clasificación del cemento asfaltico Temperatura de mezclado °C

AC-5 120-145

AC-10 120-155

AC-20 130-160

AC-30 130-165

14

Norma N-CMT-4-05-003/02 característica de los materiales, parte materiales para pavimentos título materiales asfalticos,

aditivos y mezclas, capítulo calidad de mezclas asfálticas para carreteras

73


III.5. Condiciones de elaboración de las mezclas asfálticas en frio

La temperatura de las emulsiones asfálticas al momento de su empleo en mezclas

asfálticas en frio o de su aplicación para las carpetas asfálticas por el sistema de

riegos, será de 5 a 40 °C, en el caso de asfaltos rebajados, será de 60 a 80 °C

No se aplicaran los materiales asfalticos cuando la temperatura ambiente sea

menos de 5°C, cuando exista amenaza de lluvia o cuando la velocidad del viento

impida que la aplicación con petrolizadora sea uniforme.

Tabla X.-Contenidos de cemento asfaltico, agua y disolventes en mezclas asfálticas

Material asfaltico empleado en la

elaboración de la mezcla

Tolerancia en el contenido de

cemento asfaltico (CA)[1] %

Contenido de agua libre permitido[2]

%

Relación de disolventes a

cemento asfaltico en masa (kg)

Cemento asfaltico CA±0.05 1 0

Emulsión asfáltica sin disolventes

CA±0.1 ------ 0

Emulsión asfáltica con disolventes

CA±0.1 ------ 0.05 a 0.08

Asfaltos rebajados CA±0.1 1 0.05 a 0.08

[1]CA correspondiente al contenido de cemento asfaltico determinado en el diseño de la mezcla, en por ciento respecto a la masa del material pétreo [2]respecto a la masa de la mezcla asfáltica

74


III.6. Beneficios de la mezcla templada

1.-Consumo de energía. La reducción del consumo de energía es el beneficio más

obvio de las mezclas

Estudios han demostrado que la reducción del consumo de energía de alrededor

de 30% se puede lograr mediante la disminución de las temperaturas de

producción en la planta de asfalto. El descenso en el consumo de energía reduce

a su vez el costo de la producción de la mezcla, pero puede haber también un

añadido por disminución en los costos involucrados en el uso del proceso de

mezcla tibia, es decir, para los aditivos y/o equipos de modificación.

Otro beneficio adicional de la reducción de las temperaturas de producción, que a

veces no se menciona es el menor desgaste de la planta de asfalto.

2.-Emisiones. Otra de las ventajas de la mezcla tibia es la reducción de las

emisiones debido a la reducida temperatura de producción. La producción de

mezcla tibia reduce significativamente las emisiones de gas carbónico y los olores,

en comparación con la producción de mezclas en caliente.

Cabe recordar que las emisiones de producción de mezcla - asfalto y la colocación

pueden, en ciertos niveles elevados, ser perjudiciales para la salud. En 2000, el

Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) de EE.UU.

publicó un estudio de riesgo sobre los efectos en la Salud Ocupacional de la

exposición a la mezcla- asfalto. En esta revisión, el NIOSH evaluó los efectos

potenciales para la salud que tiene la producción de las mezclas asfálticas en

caliente y en 1977, el NIOSH determinó que entre los efectos adversos para la

salud por la exposición se encuentran la irritación de en ojos, malestar en las vías

respiratorias y problemas en la piel.

75


Diagrama resumen del capítulo III.-. Elaboración de las mezclas asfálticas

Extracción del material pétreo de bancos

Trituración Almacenamiento en

tolvas

Se transporta en una banda secadora dura

sobre un minuto elimina la humedad

Se envía a una mezcladora en donde el material pétreo se

mezcla con el cemento asfaltico a una

temperatura de 145°C

Se almacena en silos térmicamente aislados, la

mezcla puede ser almacenada hasta por 24

horas sin perdidas de temperatura y calidad

considerable

Llegada de los camiones a cargar

mezcla asfaltica

Tendido de la mezcla asfaltica

76


CAPÍTULO IV PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO Y CONTROL DE CALIDAD.

IV.1. Tendido de la mezcla en caliente de acuerdo a la norma N-CTR-CAR-1-04-

006-00

Una vez terminada de compactar la base se barre y se retiran materiales y objetos

extraños y se le aplica un riego de impregnación (con emulsión asfáltica

superestable o emulsión para impregnación) la cantidad de emulsión puede variar

dependiendo de la porosidad del material de la base y oscila de entre 1.0 a 1.5

l/m2 el cual debe penetrara dentro de la base por lo menos 4 mm cuando no se

conoce la cantidad adecuada emulsión se recomienda realizar mosaicos de

prueba de 1.0 m x 1.0 m poniendo en ellos diferentes cantidades de emulsión y

observar cual resulta más adecuada, para que penetre lo que marca la Norma

.este riego le provocara a la misma mayor estabilidad, que sea más impermeable

, la protegerá del medio ambiente y además la capa inferior presente una mejor

adherencia con la carpeta.

Elaboración de la mezcla asfáltica

Transportación de la mezcla al

sitio

Tendido de la mezcla asfáltica

Compactación

Acabado Calidad de la mezcla asfáltica

Carpeta asfáltica

77


Aproximadamente una o dos horas antes de tender la mezcla asfáltica, es

necesario aplicar un riego de liga (con emulsión asfáltica de rompimiento rápido)

en una proporción de 0.5 a 0.7 l/m2 procurando evitar charcos y planos de falla y

se realiza con la finalidad de que se tenga una mejor adherencia entre la base y la

nueva carpeta.

Una vez que se elaboró la mezcla asfáltica, se extenderá y se conformara con una

pavimentadora autopropulsada, de tal manera que se obtenga una capa de

material sin compactar de espesor uniforme. Sin embargo, en áreas irregulares, la

mezcla asfáltica puede tenderse y terminarse a mano.

Si la mezcla esta quemada no se permite su tendido

Se determina la temperatura mínima del tendido de la mezcla asfáltica

conveniente según se determine mediante la curva de viscosidad temperatura.

El tendido deberá de realizarse de forma continua, minimizando las paradas y

arranques de la extendedora.

En caso del tendido de la mezcla asfáltica densa, cuando el tendido se haga en

dos o más franjas, con un intervalo de más de un día entre franjas, estas se

ligaran con cemento asfaltico o con emulsión de fraguado rápido. Esto se puede

evitar si se elimina la junta longitudinal utilizando extendedoras en batería.

Cada capa de mezcla asfáltica se colocara cubriendo como mínimo el ancho total

del carril

Durante el tendido de la mezcla, la tolva se descargara en la finisher, esto es

para evitar segregación de los materiales. No se permitirá el tendido de la mezcla

si existe segregación.

Al final de cada jornada se limpiara perfectamente todas aquellas partes de la

pavimentadora que presenten residuos de la mezcla

Inmediata mente después de tendida la mezcla asfáltica, será compactada (en la

mezcla asfáltica templada se sigue el mismo proceso, pero con temperaturas

menores, lo que provoca una disminución de gases en la atmosfera)

La compactación se hará longitudinalmente a la carretera, de las orillas hacia el

centro en las tangentes y del interior al exterior en las curvas, con un traslape de

cuando menos la mitad del acho del compactador en cada pasada, a esto se le

conoce como compactación a media rueda

El uso de compactadores vibratorios solo se permitirá para la compactación de

capas mayores de 4 cm de espesor, en carpetas de granulometría densa

78


La compactación se terminara cuando la mezcla asfáltica tenga una temperatura

igual o mayor que la mínima conveniente para la compactación y por ningún

motivo se estacionara el equipo de compactación, por periodos prolongados,

sobre la carpeta recién compactada, esto es para evitar que se produzcan

deformaciones permanentes en la superficie terminada.

Una vez concluida la compactación en todo el ancho de la corona de la última

capa de la carpeta de granulometría densa, se formara un chaflán en las orillas,

cuya base será igual que 1,5 veces el espesor de la carpeta asfáltica,

compactándolo con el equipo adecuado. Para lo cual se tendrá que utilizar mezcla

asfáltica adicional, colocándola inmediatamente después del tendido, o bien

directamente con las pavimentadoras si están equipadas para hacerlo.

En el caso de mezclas de granulometría densa una vez tendida y compactada el

contratista de obra realizara las pruebas necesarias que aseguren la estabilidad

de la obra.

En el caso de carpetas de granulometría semi-abierta o abierta, una vez concluida

la compactación en todo el ancho de la corona, se verificara que no se haya

obstruido el drenaje lateral en ningún tramo.

79


.IV.2.-Calidad de la mezcla asfáltica

Para tener un buen control de la calidad es necesario realizar las siguientes

pruebas después de tendida la carpeta asfáltica, nos arrojara resultados con los

cuales conoceremos si la carpeta asfáltica se encuentra en las mejores

condiciones para su uso.

1. Extracción de corazones

Este muestreo se efectúa para verificar el grado de compactación de la carpeta y

las pastillas o corazones que se extraen se les realizan un ensaye por lavado o

centrifugado para conocer el porcentaje de asfalto y su granulometría, en caso en

que se requiera.

El número de corazones por extraer se determinara aplicando la siguiente fórmula:

Dónde:

C= Numero de corazones por extraer, aproximadamente la unidad superior

L= Longitud del tramo construido en un día de trabajo, (m)

Cuando se concluya la extracción de corazones, se rellenara los huecos con el

mismo tipo de mezcla asfáltica utilizada en la carpeta, compactándola y enrasando

su superficie con la original de la carpeta.

80


2. Permeabilidad

Para conocer el resultado que presenta la carpeta se realizara en ella una prueba

de campo, la cual consiste en colocar un aro de lámina galvanizada de 250mm de

diámetro y una altura de 50 mm, se sella el aro al pavimento con plastilina y se

coloca al centro un cono de bronce de 25 mm de altura, se agrega agua hasta el

ras del cono observando que no baje este nivel en un tiempo de 10 min.

El índice de permeabilidad del material se calcula con la siguiente ecuación:

IP= Vt / Vfa (1247 cm3)

Dónde:

Vt= volumen delimitado en el interior del aro y cuyo valor es de 1247 cm3

Vf= volumen final

La carpeta deberá presentar un índice de permeabilidad menor del 10 %.

3. Índice de perfil

Esta prueba se realiza para obtener el perfilograma o perfil longitudinal de la

superficie de rodamiento y determinar a partir de este el índice de perfil del

pavimento. Esta prueba mide las irregularidades en la superficie de rodadura que

se obtiene al desplazar el perfilografo tipo california, a lo largo un tramo o franja

que se desee estudiar.

Se efectúa en la última capa de la carpeta asfáltica de granulometría densa

compactada y construida en un día de trabajo, en un tramo de 200 m de longitud o

más. Los parámetros a considerar serán de 14 cm por kilómetro como máximo, el

contratista de obra, podrá realizar esta prueba, dentro de 48 horas siguientes a la

terminación de la compactación.

Un tipo de perfilografo que se utiliza y que establecen las normas de SCT, es el

perfilografo tipo california, este tiene las siguientes características:

Marco: rígido de 7.62 m de longitud y aproximadamente 1 m de altura,

integrado por armaduras de aluminio desmontables para facilitar su

transporte

81


Carros de carga: soporta el carro y permite su desplazamiento a lo, largo de

la trayectoria indicada

Llanta sensora: neumática de 15.2 cm de diámetro y ubicada en la parte

central del marco, con libre desplazamiento vertical, está llanta sirve para

registrar la elevación del perfil de la superficie de rodadura respecto a la

línea de referencia, formando el perfilograma.

Consola de registro: registra el perfilograma, grafica electrónicamente, este

dispositivo de registro grafico tendrá una pluma trazadora con la cual

trazara el perfilograma sobre un rollo de papel, con escala vertical de 1:1 y

horizontal de 1:300g

Ilustración 20 Perfilografo

Determinación del índice de perfil

Este se iniciara a partir de los 5 primeros metros de la carpeta asfáltica construida

en un día de trabajo y será medido a lo largo de la línea imaginaria ubicada a

90±20 cm de la orilla exterior del carril, las mediciones serán divididas en

secciones consecutivas de 200 metros, con el propósito de establecer sub-tramos

en los que los que se le otorgue al contratista de obra un estímulo por

mejoramiento de calidad o se le aplique una sanción por incumplimiento de la

calidad, respecto al precio unitario.

Cuando la longitud del tramo construido no alcance los 200 metros en un día de

trabajo, se agrupara con el tramo inmediato que se construya al día siguiente, para

este caso la medición del índice de perfil deberá hacerse tan pronto como sea

practico y posible pero no después de las 48 horas de terminado el último tramo.

Si el índice de perfil determinado en algún sub-tramo de 200m, resulta menor o

igual que 10 cm por kilómetro, el contratista recibirá un estímulo por mejoramiento

de calidad, excepto cuando el sub-tramo presente un índice de perfil mayor de 14

cm por kilómetro, aunque después de haber sido corregido el índice resulte menor

Cada día de trabajo se determinara el índice de perfil, esto es con la finalidad de

sacar el índice de perfil diario, que es un promedio, si este resulta mayor a 24 cm

82


por kilómetro, se suspenderá de inmediato la construcción de la carpeta asfáltica,

hasta que el contratista de obra corrija la carpeta defectuosa. Para reanudar la

construcción de la carpeta, se tendrá que elaborar un tramo de prueba. Los

atrasos originados por este motivo son atribuidos al contratista de obra.

Las correcciones del índice de perfil propuesto para disminuirlo son:

a) Fresado continuo de la superficie de la carpeta de granulometría densa, en

tramos no menores de 100 metros y a todo el ancho de la calzada, para

reducir el índice de perfil a 10 cm por kilómetro por lo menos.

b) Colocación de sobre la carpeta de granulometría densa, de una sobre

carpeta de 3 cm de espesor como mínimo, en tramos no menores de 100

metros y a todo el ancho de la calzada, elaborada con la misma mezcla

utilizada en la carpeta, teniendo un índice de perfil de 14 cm por kilómetro

como máximo.

Cuando el índice de perfil de cualquier sub-tramo de 200 m este entre 14.1 y 24

cm por kilómetro, el contratista de obra podrá elegir entre corregir la superficie

terminada o aceptar una sanción por incumplimiento de calidad, calculada con

respecto al precio unitario de la carpeta asfáltica.

Todos los trabajos que se realicen de corrección serán por cuenta del contratista y

previamente a su ejecución la SCT deberá autorizar esos trabajos. No se permitirá

efectuar trabajos corrección con equipos de impacto que puedan dañar la

estructura del pavimento, ni con resanes superficiales adheridos

4. Perfilometro

El perfilometro laser es un equipo basado en la medida de distancias por medio de

laser preparado para registrar los perfiles longitudinales y transversales de las

carreteras, así como para tomar simultáneamente datos de texturas. Las

mediciones se realizan con el vehículo circulando totalmente integrado

Ilustración 21 Perfilometro laser

http://3.bp.blogspot.com/_Q-GLzzvnYmc/TPnv9mAwEWI/AAAAAAAAACQ/r5y-zKCjaR8/s1600/foto-20.jpg



83


5. Resistencia a la fricción

Una de las principales características que debe cumplir un pavimento, se refiere a

disponer de una superficie que asegure una buena adherencia con los neumáticos

en todo instante y especialmente en zonas de frenado y curvas cuando el

pavimento se encuentra mojado, lo cual es fundamental para la seguridad de los

usuarios. Existen distintos procedimientos de ensayos para determinar esta

propiedad

Que la carpeta asfáltica compactada, tenga una resistencia a la fricción en

condiciones de pavimento mojado, igual o mayor de seis décimas (0.6) medida

con el equipo Mu-Meter, a una velocidad de 75 km/hr , por lo menos sobre la

huella de la rodada externa de cada carril, esta prueba se hará sobre la superficie

de rodamiento compactada.

También es importante que la fricción entre la carpeta y el neumático, no sea

demasiado alta ya que por el efecto de fricción y rotación se puede provocar

mayor desgaste al neumático y en algunos casos su posible estallamiento.

Ilustración 22 Equipo Mu-Meter

84


6. Rugosímetro

Un rugosímetro es un instrumento de medición que se encarga de proporcionar el

nivel de rugosidad de una superficie en función de sus diferencias de altura.

Existen dos clases de rugosímetros, de acuerdo a su tipo de palpación: los de

contacto y los de no contacto; los primeros se caracterizan porque tienen una

punta o palpador, cuya función es tomar los datos, previo barrido sobre la pieza, y

los segundos son aquellos que analizan el material mediante una línea láser.

Un ejemplo de un rugosímetro es el que se presenta a continuación:

Hommel Tester t500

Instrumento portátil y rápido para medición a pie de línea. De sencillo manejo y

medición de alta fiabilidad, son las principales características de este equipo de

inspección de rugosidad.

Características técnicas:

visualiza las tolerancias de cada parámetro

longitudes de avance 1.5 / 4.8 / 15.0 mm

parámetros de rugosidad / filtros según DIN/ISO/JIS

memoria interna para almacenar hasta 125 mediciones/ 10 perfiles de

rugosidad

85


IV.2. Riegos que se aplican en el tendido de una carpeta asfáltica.

Las carpetas asfálticas empleadas en los pavimentos flexibles se pueden clasificar

en varios grupos, teniendo cada uno de ellos proceso constructivo diferente, es

importante mencionar que para cada cualquiera de los procedimientos es

necesario contar con un tratamiento superficial de la base.

Riego de impregnación

Es la aplicación del material bituminosos ligero aplicado a la superficie de la capa

de base sobre la cual se tenga planeado el tendido de una carpeta asfáltica, el

propósito de este riego es que el producto asfaltico aplicado actué como agente

ligante y a la vez selle la junta entre la base y el nuevo pavimento, de esta

manera se evita la ascensión de la humedad a la superficie producida por el

fenómeno de capilaridad.

Antes del riego se procederá a barrer la superficie a tratar, para eliminar todo

material orgánico, polvo y materias extrañas. El barrido de la superficie de la base

no elimina todos los finos sueltos y, sin un riego de impregnación que proporcione

la adhesión requerida, los finos actúan como un lubricante entre la base y la

carpeta, los materiales asfalticos utilizados en este riego son poco viscosos con el

fin de que puedan penetrar en la base lo suficiente para prevenir el

desprendimiento de los finos y evitar posibles fallas.

El riego de impregnación no es necesario cuando se tienden carpetas

relativamente gruesas, debido a la estabilidad inherente que presenta una capa de

esta naturaleza, sin embargo, durante la construcción de una carpeta de cualquier

grosor, la presencia de un riego de impregnación ayuda a el material a convertir a

la base a prueba de agua, la cual, en caso de lluvia, se seca rápidamente.

Las altas temperaturas de las mezclas asfálticas hacen que al tenderlas sobre la

superficie fría se ablanden el material utilizado en la impregnación y así

proporcionar la adhesión deseada.

El material de impregnación es aplicado por medio de una pretolizadora durante

las horas de más calor en el día, siempre y cuando la base no se encuentre

mojada. La cantidad de material aplicado es aproximadamente 1:1 a 2:2 litros por

metro cuadrado.

La cantidad aplicada deberá ser absorbida en 24 horas, y el periodo normal de

curado y secado es aproximadamente 48 horas,

86


La superficie impregnada deberá presentar un aspecto uniforme y el material

asfaltico deberá estar firmemente adherido; la penetración del riego deberá ser

mayor de 4 milímetros (por lo general), pudiendo ser menor, siempre que exista

buena adherencia entre el aglutinante y la superficie impregnada.

No debe permitirse la circulación de vehículos sobre la superficie impregnada para

prevenir la perdida de material asfaltico y evitar la acumulación excesiva de polvo.

Cuando el tráfico no puede evitarse, se distribuye arena mediante fina sobre la

superficie para proteger al material de impregnación. Este material debe retirase

cuando se va a colocar la carpeta. Materiales empleados para el riego de

impregnación son Asfaltos rebajados de fraguado medio o lento, los asfaltos de

fraguado rápido no son recomendables porque el destilado tiene la tendencia a

separarse del cemento asfaltico y penetrar a la base del camino, dejando un

exceso de cemento asfaltico sobre la superficie.

Riego de liga

Este riego consiste en la aplicación de un material asfaltico sobre una capa de

pavimento, con el objeto de lograr una buena adherencia con otra capa de mezcla

asfáltica que se construya encima, por lo general en este riego se emplea una

emulsión asfáltica de rompimiento rápido, este riego se puede omitir cuando se

construya tiene un espesor igual o mayor de 10 cm 15

Riego de sello

Este riego consiste en una emulsión, la cual se cubre con un material pétreo del

tipo 3E, esto se compacta para que penetre en la carpeta y con ello evitar que se

produzca el agua en ella, además protege del desgaste y proporciona una

superficie antiderrapante.

En algunos casos se puede emplear un mortero asfaltico que consiste en la

mezcla de una emulsión y un material pétreo (arena) que se emplea comúnmente

cuando se va a utilizar un camino que ya ha tenido cierto uso, a este tratamiento

se le conoce como “slurry -seal”

15

Norma N-CTR-CAR-1-04-005/00

87


IV.3. Proceso constructivo de las mezclas asfálticas frías

Carpetas de un riego

Las carpetas de un riego son capas delgadas de materiales asfalticos y

agregados pétreos aplicadas a bases existentes o a superficies de cualquier tipo.

Su construcción implica la aplicación de material asfaltico a la base o superficie

seguida por la aplicación de un agregado de tamaño pequeño para cubrir o

proteger el asfalto

Procedimiento

Barrido: Para quitar el polvo y otros materiales

Impregnación y curado de la base: Opcional dependiendo de las condiciones

de la base

Riego de liga: Aplicado por medio de una petrolizadora

Aplicación del agregado: Se puede colocar con esparcidores mecánicos

jalados por camiones de volteo o por esparciadores autopropulsados con

tolvas receptoras.

El agregado es ocasionalmente esparcido manualmente del camión en

movimiento.

Planchado y rastreado: se utiliza alternadamente el rodillo neumático o de

rodillo liso y la escoba para suavizar y compactar la superficie

88


Carpetas de riegos múltiples

Este método de construcción es similar al de carpetas de un riego, con la

excepción de que existen dos o más aplicaciones de agregado y material asfaltico

para dar a la superficie mayor consistencias y poder así soportar mayores cargas.

El agregado de mayor tamaño se puede utilizar en la primera capa y los

agregados de menor tamaño en las capas siguientes, esto es para que el

agregado de mayor tamaño se conserve firme en su lugar, a este método se le

conoce como penetración invertida

Procedimiento

Barrido: Para quitar el polvo y otros materiales

Impregnación y curado de la base: Opcional dependiendo de las condiciones

de la base

Riego de liga: Aplicado por medio de una petrolizadora

Primera aplicación del agregado: Se aplica con esparcidores mecánicos

jalados por camiones de volteo, o por esparciadores autopropulsados con

tolvas receptoras. El agregado es ocasionalmente esparcido manualmente del

camión en movimiento.

Primer planchado y rastreado: estos dos pasos se alteran para estabilizar

mecánicamente el agregado pétreo

Segundo riego de liga: se aplica el mismo tipo de material empleado en el

primer riego de liga por medio de petrolizadora.

Segunda aplicación de agregado: se realiza con una menor cantidad de

material, de menor tamaño que el primero distribuyéndose uniformemente para

llenar los espacios vacíos, dejados en la primera aplicación

Compactación y rastreado final: el uso alterado de compactación (neumático o

rodillo liso) y la rastra suaviza y compacta la superficie, el rastreo y barrido final

llena laso pequeños huecos dejando una textura uniforme.

El número de aplicaciones depende del espesor de carpeta deseado; se puede

repetir tres o cuatro veces el mismo proceso, disminuyendo sucesivamente el

material pétreo

89


IV.4.Muestreo de mezcla asfáltica en planta

Se toma la temperatura, con un termómetro bimetálico con vástago largo

graduado entre 10°C a 200°C una vez saliendo la mezcla de la unidad de

mezclado al elevador transportador; la mezcla debe tener una temperatura de

145°C aprox.

Se toma una porción de mezcla con un cucharon, se deposita en un costal y se

traslada al laboratorio de control de calidad.

Una vez que llega la muestra se anota la temperatura de planta, se le realiza un

cuarteo para tomar una porción de mezcla la cual se realiza, la prueba de pérdida

de asfalto por lavado a base de solventes o bien la prueba de centrifugado. Esto

es para saber cuál es el porcentaje de asfalto que se tiene en la mezcla.

En la planta de asfalto del Distrito Federal cuentan con equipo para determinar el

porcentaje de asfalto de la muestra , mediante un horno , que calcina el cemento

asfaltico, lo cual provoca que el material pétreo se limpie y se realicen otros

ensayes, este horno determina también el porcentaje de asfalto.

Posteriormente se le realiza la prueba de granulometría, esto es para conocer la

composición del material pétreo que contiene y finalmente se le realiza el ensaye

de densidad relativa con el fin de conocer la masa de sólidos por unidad de

volumen de dichos sólidos sin vacíos en cada una de sus fracciones, ya sea arena

con finos o grava, respecto a la densidad del agua.

Del material que se cuarteo, se toma una porción, para realizar la prueba Marshall

Todas estas pruebas se le realizan a la mezcla asfáltica para tener un control de

calidad en la planta de asfalto.

90


IV.5. Muestreo de mezcla asfáltica en obra

Una vez que llega la unidad al lugar donde se llevará a cabo el tendido, esta

tendrá que estar cubierta con una lona, se toma la temperatura, con un

termómetro bimetálico con vástago largo graduado entre 10°C a 200°C

Se le solicita al operador de la unidad la remisión para registrar la hora de salida

de la planta, el número de placas toneladas de asfalto y destino, esto es con la

finalidad de llenar un reporte, para tener un control de calidad en la temperatura en

planta, hasta que llega al sitio

También se toma la temperatura de la mezcla asfáltica una vez que se empieza a

tender y se mide el espesor suelto de la carpeta con un escantillón

Se toma una muestra, mediante el cuarteo, se pesa y se anota el peso inicial, el

muestreo se toma de forma aleatoria aproximadamente por cada 50 m3 de mezcla,

la muestra es mandada a laboratorio para realizarle las pruebas siguientes:

Contenido de asfalto

Granulometría

Densidad

91


IV.6. Cálculo de la mezcla asfáltica necesaria

Para poder adquirir la mezcla asfáltica es necesario saber los cálculos

correspondientes, para conocer cuál es la cantidad de mezcla asfáltica necesaria

para el tramo que se pavimentara, por esta razón se muestran dos ejemplos

diferentes para su cálculo

Calculando la producción del mezcla asfáltica

El peso de la carga se usa para verificar la producción del asfalto (longitud de

sección de pavimento por camión de mezcla) para empezar es necesario saber

cuánto pesa la mezcla asfáltica después de compactada. Una vez que se obtenga

esa información, se puede proceder a determinar si la producción actual está

cerca a la esperada, usando las medidas de la carpeta colocada y unos cálculos

simples.

Problema 1 ejemplo

Un camión entrega 15 toneladas (33070 libras) de mezcla en caliente al asfaltador

está colocando una carpeta de 3.75 metros de ancho por 4 centímetros de

espesor (compactado).La mezcla tiene una densidad in- situ de 2.3 ton/m3.

¿Qué sección de pavimento puede colocar el asfaltador con 15 toneladas?

Solución

Un metro cubico de mezcla asfáltica pesa 2.3 toneladas. Un metro cuadrado de

carpeta de 1 cm de espesor contiene 23 kilogramos (0.023toneladas)

2.3/100 = 0.023 ton/m2 por centímetro

23 kg/m2 por centímetro

Debido a que la carpeta está siendo colocada con un ancho de 3.75 metros y 4

centímetros de espesor. El peso de la mezcla por metro de pavimento es:

3.75 x 1 x 4 x 23 = 345 kg.

La cantidad de metros que el asfaltador puede colocar con 15 toneladas, se

determina dividiendo el peso de la carga (15000kg) por el peso de la mezcla por

metro.

15000/345 =43.5 m

92


Respuesta

La mezcla deberá ser capaz de pavimentar 43.5 metros de pavimento con la carga

entregada por el camión. Efectuando un cálculo más, encontramos que una

tonelada de mezcla pavimentara 2.9 metros.

Problema 2 ejemplo

Si se tiene una sección para pavimentar de 1000 m de largo por 4 m de ancho

con un espesor de carpeta 5 (compactado)

¿Cuánta mezcla asfáltica se requiere para pavimentar la sección mencionada?

Sabiendo Un metro cubico de

mezcla asfáltica pesa 2.3

toneladas. Un metro cuadrado

de carpeta de 1 cm de espesor

contiene 23 kilogramos

(0.023toneladas)

Solución

1000 x 4 x 5 x 23 = 460 000 kg

460 000/1000 = 460 ton

Se necesitan 460 ton de

mezcla asfáltica

Esta información puede ser

usada para compactar el peso total acumulado, en los boletos de carga, con la

cantidad de metros colocados de pavimento. También puede usarse para

determinar la cantidad de mezcla en caliente necesaria para pavimentar una

sección dada de carretera. Al finalizar el día, la información puede usarse para

calcular cuanta mezcla más se necesita para terminar una longitud dada de

carretera y por lo tanto saber en qué momento la planta debe detener la

producción

93


Segundo ejemplo de cálculo de la mezcla templada

Calcular el costo de la mezcla asfáltica necesaria y decir si cumple con el mínimo

que marca la SCT.

Distancia de la planta al tramo en construcción 25.00 metros

Longitud de la carpeta asfáltica 1200 metros

Espesor compactado 7.0 cm

Ancho de corona 13.00 metros

Costo por tonelada $ 855 ton

Ɣ de la mezcla asfáltica compactada en campo 1500 kg/ m3

Ɣ de la mezcla asfáltica suelta 1230 kg/ m3

Ɣ máximo de laboratorio 1580 kg/ m3

Costo por distribución 2.90 ton.km

Volumen compactado de la mezcla (vcm)= ( long de la carpeta)(espesor)(ancho de

corona)

Vcm= (1200 m) (0.07m) (13m) = 1092 m3

Coeficiente de variación volumétrica de estado suelto a compacto

Cvv =

Volumen suelto necesario

Vsn=

94


Peso de la mezcla necesaria

Pmn = (volumen suelto necesario) (peso volumétrico mezcla suelto)

Pmn = (1332 m3) (1230 kg/m3) = 1638000 kg = 1638 ton

Costo de la mezcla

Costo = 1638 x 855 =$ 1 400 490

Costo de distribución

(2.9 ton/km) (25km) (1638 ton) = $ 118755 ton/km

Costo total =$ 1 400 490 + $ 118755 ton/km = $ 1 519 245 .00

95


Diagrama del capítulo IV Procedimiento constructivo y control de calidad

Elaboración de la mezcla asfaltica

Transporte de la mezcla a la obra

Compactación de la base

La base debera de estar limpa de materia

orgánica

Riego de impregnación con emulsión asfáltica

Riego de liga con emulsión asfaltica de rompimiento rápido

Tendido de la mezcla asfaltica

Compactación de la carpeta

Conocer la calidad de la mezcla mediante la

toma de corazones

Después de haber sido compactada a las 48 hrs siguientes se

toma el indice de perfil

Carpeta asfáltica

xi


CONCLUSIONES

El aumento de la conciencia ambiental y una regulación más estricta de las

emisiones atmosféricas han llevado a un desarrollo de producción de mezclas

asfálticas tibias

Las mezcla asfáltica tibias son aquellas que se producen a una temperatura menor

que las mezclas en calientes y pretende reducir la viscosidad del asfalto hasta

lograr una adecuada adherencia de los agregados y el asfalto.

La reducción de la viscosidad a bajas temperaturas, es posible mediante un aditivo

o por los asfaltos espumados. Entre los beneficios de utilizar mezclas tibias en la

pavimentación se pueden mencionar los siguientes:

Facilidad para compactar empleando menos esfuerzos y menor temperatura

obteniendo valores de densidades muy cercanos a la densidad de diseño, lo

cual ocasiona que tengamos mezclas asfálticas de alto desempeño.

Menor porcentaje de vacíos en la mezcla asfáltica compactada, con lo cual

evitamos la oxidación del asfalto e incrementamos la densidad.

Facilidad para que la mezcla asfáltica sea transportada a grandes distancias de

donde es producida.

Facilidad para poder tolerar la incorporación de mezcla asfáltica reciclada.

Las mezclas templadas se pueden adaptar a los diferentes tipos de mezclas

asfálticas (densa, delgadas, drenantes, estructurales) al modo de producción

templado; es decir conservar los beneficios clásicos de los pavimentos

asfalticos.

-Es posible utilizar las instalaciones de producción y equipos de pavimentación

clásicos (centrales de mezclado, transporte, pavimentadoras, compactadores,)

teniendo un menor desgaste en el equipo empleado.

xii


En cuanto a los beneficios de utilizar mezclas tibias en el medio ambiente, cabe

resaltar que al tener que calentar menos el asfalto para elaborar la mezcla

asfáltica ahorramos el consumo de combustible reduciendo las emisiones de

diversos gases, siendo el principal el Dióxido de Carbono que es el responsable

del calentamiento global.

La Planta de Asfaltos de Gobierno del Distrito Federal, señala que se

obtuvieron reducciones importantes en el consumo de energía que rondan el

15%, así como reducciones del 20 % de CO2 equivalente; con respecto a las la

producción de mezcla asfáltica templada contra la mezcla en caliente

Por otra parte, entre los beneficios de utilizar mezclas tibias en las condiciones

de trabajo, podemos señalar los siguientes:

-Reducción de los humos azules (componentes volátiles orgánicos) generados

en la colocación de las mezclas asfálticas en caliente, con los cuales los

trabajadores aspiran menos cantidades de los mismos.

xiii


Reporte fotográfico de los tramos donde se empleó la mezcla templada

Tramo 1: Av. Presidente Plutarco Elías calles (eje 4 sur) delegación Benito Juárez

Tramo en estudio está ubicado en Av. Presidente Plutarco Elías calles

Carpeta hecha de mezcla asfáltica templada con material pétreo de ¾” a finos y ac-20

En esta imagen se observa como se encuentra la carpeta asfaltica mostrando fallas que son comunes por el lapso del tiempo

El pavimento no presenta fallas hasta ahora en este tramo

xiv


En el año 2008 se empleo la mezcla templada en esta avenida, siendo una de las mas transitadas, a la actualidad se puede observar que se presenta algunas fallas superficiales , se visito el sitio para constatar el resultado que nos ofrece la mezcla templada

xv


Tramo 2 Avenida Miguel Ángel de Quevedo, delegación Coyoacán

El segundo tramo en estudio está ubicado en av. Miguel Ángel de Quevedo

La carpeta fue elaborada con mezcla templada

En este tramo la carpeta está en buenas condiciones

Esta carpeta se puede ver que después de 4 años se empieza a formar algunas fallas,

xvi


En estas imágenes se comprueba que la mezcla asfaltica templada utilizada para estas vias, ha dado buenos resultados

Cabe mencionar que si se observaron algunas fallas como piel de cocodrilo, pero esto es comun en las carpetas asfálticas después de un determinado tiempo, teniendo en cuenta que es una de las avenidas que presenta mayor transito.

xvii


BIBLIOGRAFÍA

Mezclas asfálticas templadas . (2007). Revista técnica asfáltica .

AMAAC. (2006). Mejoramiento de calidad QUIP-122S. En N. A. ASSOCIATION, Diseño y fabricacion

de mezclas SMA Técnicas-prácticas (pág. 01). Ciudad de México: AMAAC.

Castillo, A. R. (s.f.). La Ingenieria de suelos en las vias terrestres volumen 1 y 2. Limusa.

E-Asfálto. (01 de mayo de 2013). E-asfálto. Obtenido de http://www.e-asfalto.com/sma/index.htm

SCT. (2003). Materiales pétreos para mezclas asfálticas N.CMT.4.04/03.

SCT. (s.f.). Características de los materiales. En Materiales asfalticos, aditivos y mezclas

N.CMT.4.05.002/01.

Soto, I. J. (2010). Apuntes de pavimentos .

Transporte, S. d. (2000). CMT Características de los Materiales . En 05 Materiales Asfalticos

,Aditivos y Mezclas N.CMT.4.05.001 /00.

Transporte, S. d. (2000). CTR-Construcción. En 04 Pavimentos N-CTR-CAR-1-04-005/00.

Transporte, S. d. (2001). 04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas, N.CMT.4.04/01.

Transporte, S. d. (2002). CTM Características de los Materiales. En 05 Materiales Asfalticos

,Aditivos y Mezclas N.CMT.4.05.003/02.

Transporte, S. d. (s.f.). Materiales pétreos para mezclas asfálticas N-CMT-4-04. Normas de SCT.

xviii


GLOSARIO

A

ACUAPLANEO: Es la situación en la que el vehículo atraviesa en la carretera a

cierta velocidad una superficie cubierta de agua, llevándolo a una pérdida de

tracción y control del mismo por parte del conductor

ASFALTO: material bituminosos producto de la destilación del petróleo crudo,

solido o semisólido a temperaturas inferiores a 15 °C, que se licua gradualmente al

calentarse. Posee propiedades aglutinantes.

C

CARPETA ASFALTICA: Es la última capa, de espesor variable, de la estructura

que forma un pavimento. Proporciona una superficie plana de rodamiento y

transmite las cargas del tránsito a la base. Está formada por material pétreo de

diferentes tamaños y por productos asfalticos

COMPACTACION: Es el incremento del peso volumétrico seco de un suelo

cuando se expulsa parte del agua y del aire de su masa por medios artificiales.

D

DESGASTE DE LOS ANGELES: Prueba que determina la resistencia a la

trituración de los materiales pétreos empleados en muestras asfálticas

E

EMULSIONES: es un asfalto líquido estable con fases no miscibles: la fase

continua formada por agua y la fase discontinua formada por glóbulos de asfalto.

Según el agente emulsionante, las emulsiones asfálticas pueden ser anicónicas o

catiónicas, según que los glóbulos de asfalto tengan carga eléctrica negativa o

positiva respectivamente.

EQUIVALENTE DE ARENAS: Esta prueba permite determinar el contenido y

actividad de los materiales finos o arcillosos presentes en los materiales pétreos

empleados en mezclas asfálticas

xix


G

GRANULOMETRIA: Es una prueba que permite determinar la composición por

tamaños (granulometría) de las partículas del material pétreo, mediante su paso

por una serie de mallas con aberturas determinadas.

M

MEZCLA ASFALTICA: es la composición de un material pétreo con un producto

asfaltico, que al mezclarse dan como resultado final una carpeta asfáltica.

P

PLANTA DE ASFALTO: Una planta de asfalto es un conjunto de equipos

mecánicos electrónicos en donde los agregados son combinados, calentados,

secados y mezclados con asfalto para producir una mezcla asfáltica

S

SMA: Stone Mastic Asphalt, de granulometría discontinua con esqueleto mineral

grueso relleno con Mastic (asfalto, arena, filler e inhibidores de escurrimiento). Su

durabilidad, resistencia a deformaciones y a la figuración son factores

determinantes para la elección de estas mezclas.

SOLVENTES: solución que puede disolver, la mezcla homogénea entre un

solvente.

T

TRABAJABILIDAD facilidad con la que una muestra puede ser elaborada,

distribuida, conformada y terminada

TEMPERATURA: La temperatura es una magnitud referida a las nociones

comunes de caliente, tibio o frio que puede ser medida con un termómetro

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro

xx


ÍNDICE DE TABLAS

Tabla A.-Requisitos de calidad para mezclas de granulometría densa, diseñadas mediante

el método Marshall ........................................................................................................... 12

Tabla B-Especificaciones mecánicas mínimas de concretos asfalticos producidos en la

Planta de Asfalto del D. F .................................................................................................. 16

Tabla C.-Comparación de las especificaciones de la SCT con respecto a la Planta de Asfaltos

del GDF. ............................................................................................................................. 17

Tabla D.-Temperaturas de las mezclas producidas en la Planta de Asfaltos del D.F ........... 18

Tabla E.-Productos Asfalticos ............................................................................................... 24

Tabla F.-Requisitos de granulometría del material pétreo para carpeta asfáltica de

granulometría densa (para ∑L ≤ 106) ................................................................................ 26

Tabla G.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría densa (para ∑L ≤ 106) ................................................................................ 27

Tabla H.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría densa (para ∑L>106) 7 ............................................................................... 27

Tabla I.-Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta ........ 28

Tabla J.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría semi-abierta o abierta .............................................................................. 29

Tabla K.-Requisitos granulométricos del material pétreo para carpeta asfáltica de

granulometría abierta....................................................................................................... 29

Tabla L.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de

granulometría abierta....................................................................................................... 30

Tabla M.-Requisitos de granulometría del material pétreo para carpetas de mortero

asfaltico ............................................................................................................................. 30

Tabla N.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas de mortero asfaltico .... 31

Tabla O.- Requisitos de calidad de materiales pétreos para carpetas por el sistema de

riegos ................................................................................................................................. 31

Tabla P.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas por el sistema de riegos 32

Tabla Q.-Requisitos de calidad para mezclas asfálticas de granulometría discontinua, tipo

SMA ................................................................................................................................... 32

Tabla R-Requisitos de calidad para el agregado grueso para mezclas SMA........................ 33

Tabla S.-Clasificacion de los cementos asfalticos según su viscosidad dinamica a 60°C ..... 34

Tabla T.-Clasificación de las emulsiones asfálticas .............................................................. 37

Tabla U.- Clasificacion de asfaltos rebajados según su velocidad de fraguado ................... 38

Tabla V.- Numero, frecuencia y tamaño del muestreo ......................................................... 47

Tabla W Temperaturas de mezclado para mezclas en caliente ........................................... 73

xxi


Tabla X.-Contenidos de cemento asfaltico, agua y disolventes en mezclas asfálticas ......... 74

xxii


ÍNDICE DE IMÁGENES

Ilustración 1 Riego de impregnación ................................................................................................. 20

Ilustración 2 Cámara de expansión ................................................................................................... 41

Ilustración 3 Cuarteo del material pétreo ......................................................................................... 49

Ilustración 4 Juego de mallas para granulometría ............................................................................ 50

Ilustración 5 Agitador eléctrico para granulometría ......................................................................... 50

Ilustración 6 Equipo para prueba de densidad relativa .................................................................... 51

Ilustración 7 Equipo para prueba de partículas alargadas y lajeadas ............................................... 51

Ilustración 8 Equipo para prueba de equivalente de arenas ............................................................ 52

Ilustración 9 Máquina de abrasión Los Ángeles ................................................................................ 53

Ilustración 10 Probetas para la prueba de cántabro ......................................................................... 55

Ilustración 11 Viscosímetro ............................................................................................................... 59

Ilustración 12 Viscosímetro para la prueba Saybolt- Furol ............................................................... 60

Ilustración 13 Equipo para la prueba de penetración ....................................................................... 61

Ilustración 14 Equipo para la prueba de punto de inflamación ........................................................ 61

Ilustración 15 Prueba de punto de reblandecimiento ...................................................................... 62

Ilustración 16 Horno de la película delgada ...................................................................................... 63

Ilustración 17 Prueba de ductilidad .................................................................................................. 63

Ilustración 18 Planta de asfalto ......................................................................................................... 65

Ilustración 19 Colector de humos azules .......................................................................................... 68

Ilustración 20 Perfilografo ................................................................................................................ 81

Ilustración 21 Perfilometro laser ....................................................................................................... 82

Ilustración 22 Equipo Mu-Meter ....................................................................................................... 83


Documents

Control de calidad de las mezclas calientes y templadas