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M.I. Eymard Ávila Vázquez
Diseño y selección de mezclas asfálticas y sus
tendencias
Julio/19
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
OBJETIVO: Determinar la mezcla óptima de componentes materiales para una aplicación determinada.
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Características de la mezcla asfáltica
Resistencia a la deformación permanente
• Agregado: Dureza, granulometría, superficie del agregado.• Asfalto: Contenido/tipo de asfalto, viscosidad a altas
temperaturas.
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Características de la mezcla asfáltica
Resistencia a la Fatiga
• Contenido/tipo de asfalto• Grado de compactación
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Características de la mezcla asfáltica
DurabilidadVacíos de aire, película efectiva de asfalto
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Características de la mezcla asfáltica
Resistencia al daño inducido por humedad
Vacíos de aire, características del agregado, propiedades químicas
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Características de la mezcla asfáltica
Resistencia al deslizamientoCaracterísticas del agregado, contenido de asfalto, granulometría
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Características de la mezcla asfáltica
ManejabilidadAgregado: Textura, forma, granulometríaAsfalto: Contenido de asfalto, viscosidad y temperaturas de compactación
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Procedimiento básico
Determinación del contenido óptimo del asfalto
• Realizar diferentes mezclas variando el contenido de asfalto
• Compactar las mezclas en laboratorio. Simular condiciones de campo.
• Ejecutar ensayos de laboratorio para determinar características clave de las muestras
• Elegir el contenido de asfalto que mejor satisface los objetivos de la mezcla
Selección y evaluación del material pétreo y asfáltico
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Métodos de diseño• Marshall• Superpave (Protocolo AMAAC)
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Diseño Marshall• Bruce Marshall – 1939 – Mejorado por el cuerpo de
ingenieros – Diseño Volumétrico.
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Requerimientos SCT (N-CMT-4-05-003/16)
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Diseño Hveem• Francis Hveem– 1920-1930 – División de carreteras de
California
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Requerimientos SCT (N-CMT-4-05-003/16)
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Superpave – Protocolo AMAAC• SHRP
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DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Desempeño• Susceptibilidad a la daño inducido por humedad• Susceptibilidad a la deformación permanente• Módulo dinámico• Vida a la fatiga
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SELECCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Consideraciones
• Espesor de la capa• Nivel de tránsito• Función de la capa• Condiciones climáticas• Tránsito• Materiales disponibles en la zona
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SELECCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Algunos tipos de mezclas asfálticasCapas estructurales• Mezclas densas en caliente• Mezclas densas en frío• Mezclas de granulometría discontinua (SMA)Capas de Rodadura• Mezclas de granulometría abierta• Mezclas de granulometría discontinua (SMA)Tratamientos Superficiales• Morteros asfálticos o slurry seal• Microcapa• Microaglomerados con fibra• Riego de sello• Riegos de taponamiento
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Tipo de Conservación en el Pavimento
SELECCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
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SELECCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
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SELECCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
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Capas de rodadura
Estudio del nivel de ruido para diferentes superficies(NCAT para Michigan DOT)
• Velocidad de operación 60 mph
• 12 superficies de pavimento medidas en Michigan
• 2 tipos de llantas
95
96
97
98
99
100
CASAA SMA Mezcla Densa Pavimento de Concreto
Cemento Portland
Ru
ido
med
ido
en
las lla
nta
s, d
B(A
)
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CAPAS DE RODADURA
OGFC
HMA DENSA
CASAASMA
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COMPARATIVA DE GRANULOMETRÍAS
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VOLUMETRÍA
Tipo de capa % que pasa la malla
½” #4 #200
SMA 90-100 20-35 8-11
CASAA 85-100 28-36 4-7
OGFC 65-100 18-38 2-4
MALLAS DE CONTROL
Tipo de capa vacíos de aire vacíos en el
agregado mineral
Vacíos llenos
de asfalto
SMA 4% > 17% 75-82%
CASAA 13- 25% > 13%
OGFC > 20% -
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Clasificación
Espesor mínimo para capas nuevas sobre pavimentos
reconstruidos o caminos nuevos (mm)
Espesor mínimo para capas con fallas
funcionales menores (mm)
Tipo de vía en la que se aplica
Tipo “A” CASAA 15 20Adecuado para pistas deaterrizaje en aeropuertos.
Tipo “B”
CASAA 20 25Adecuado para vialidadesurbanas de alto tránsito
SMA 30 35
Tipo “C”
Granulometría Abierta
35 40Adecuado, se recomiendapara carreteras y autopistasSMA 35 40
CASAA 25 37,5
ESPESORES DE LA CAPA
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Equipo.
MEDIOS DE TRANSPORTE.
EXTENDEDORA.
COMPACTADORES.
Mezclas Asfálticas Tipo SMA
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Equipo.
Mezclas Asfálticas Tipo SMA
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CASAA
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PAVIMENTADORAS
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Ejecución.
• Preparación de Superficie.
• Limitaciones Ambientales.
• Tramo de Prueba.
• Tendido y Riego de Liga.
• Compactación.
Capas de rodadura
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Condiciones de Acabado y Aceptación.
• Densidad
• Espesor y Acabados Geométricos
• Regularidad Superficial
• Resistencia a la Fricción
Capas de rodadura
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Tratamientos superficiales
RIEGO DE SELLO
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RIEGOS DE SELLO PREMEZCLADO
En caliente(CEMENTO ASFÁLTICO)
En frío(EMULSIÓN ASFÁLTICA)
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Construcción de una capa delgada que actúa como membrana absorbente de esfuerzos:
1. Primer riego de emulsión modificada con polímero
2. Aplicación de fibra de refuerzo
3. Segundo riego de emulsión modificada con polímero
4. Y, aplicación de gravilla.
35
Riego de sello sincronizado, con fibra
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Tabla 1. DOSIFICACIÓN DE LA EMULSIÓN EN FUNCIÓN DE LAS CONDICIONES DEL PAVIMENTO
Textura del Pavimento Existente Dosificación Emulsión en campo (B), L/m²
Negro, Asfalto brillante 0.8 1.0 0.9
Uniforme, no poroso 1.1 1.3 1.2
Ligeramente Poroso y Oxidado 1.3 1.5 1.4
Ligeramente Poroso, Oxidado y con Oquedades 1.5 1.7 1.6
Severamente Poroso, Oxidado y con Oquedades 1.7 1.9 1.8
Resultados de Diseño
10.7
8.3Dosificación Agregado (C), L/m²
Dosificación Agregado (C), kg/m²
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Tratamientos superficiales
Es un mortero asfáltico que consiste en una mezcla de emulsiónasfáltica, agregado mineral, agua, aditivos y fibras cuando así serequiera, mezclados y distribuidos uniformemente, de acuerdoa lo solicitado en el proyecto, sobre una superficie preparada.
Conveyor
Aggregate
Water Spraybar
Fines Feeder
Aggregate Gate
Mixer
Spreader Box
Mixer Gate
Emulsion, Water, & Additive Injectors
Slurry mix
.
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MICROAGLOMERADOTRABAJOS PRELIMINARES
• Reparación de grietas
• Bacheo
• Re-nivelaciones
• Limpieza de la superficie
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USOS COMUNESTipo % Contenido
AsfálticoPromedio de
aplicación kg/m2Recomendado en:
I (Tamaño máx. 3.2mm)
10-16 3.63-5.44 Aeropuertos/Estacionamientos/Calles residenciales
II (Tamaño máx. 6.3mm)
7.5-13.5 5.44-9.07 Calles Residenciales/Avenidas
III (Tamaño máx. 9.5mm)
6.5-12 8.16-13.6 Carreteras
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0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5
Pé
rdid
a d
e a
gre
ga
do
(A
bra
sió
n)
/A
ren
a a
dh
eri
da
(R
ue
da
ca
rga
da
), g
/m
2
% de emulsion usada
Efecto del contenido de emulsión en Abrasión y Rueda cargada
Límite rueda cargada
ABRASION EN HUMEDO
RUEDA CARGADA
DISEÑO EQUILIBRADO
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Consiste en la aplicación de un riego de sello sobre un mortero asfáltico o microcarpeta.
Desarrollado en Sudáfrica a finales de 1950 por Cape ofGood Hope Provincial Administration.
41
CAPE SEAL
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Riego negro
Su función es mejorar la apariencia de la textura superficial de la carpeta existente
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43
Dirección General de Conservación de Carreteras
Carretera: Autopista Tinaja - IslaTramo: 0+000 - 118+000Tipo de Carpeta: Open GradedTemperatura del producto: 50°CDosificación: 1.0 L/m²Dilución: 25-75% (sellador con polímero - agua)Tiempo rompimiento: 1.5 hFecha: Octubre 2014
Riego taponamiento
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TENDENCIAS EN MEZCLAS ASFÁLTICAS
• Reciclado de pavimentos (RAP)• Incremento en el contenido de RAP
• Incorporación de hule de llanta• Uso de nanomateriales• Pavimentos perpetuos• Flexibilización de bases rígidas• Asfalto espumado