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Influencia de la granulometría en el diseño de mezclas asfálticas en caliente M.C Mayra Flores Flores
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Influencia de la granulometría en el diseño de mezclas asfálticas en caliente
M.C Mayra Flores Flores
Objetivo.
Evaluar el efecto de la granulometría en:
• Las propiedades volumétricas de la mezcla.
• Susceptibilidad a la humedad y deformaciónpermanente.
• La vida a la fatiga.
Materiales utilizados
• Agregado basáltico
• Asfalto PG 64-22
• Tres granulometrías (TMN 19 mm):
gruesa, intermedia y fina 4º Nivel
Nivel III +
Fatiga
3er. NivelNivel II + Módulo
Dinámico
2º. NivelNivel I + Susceptibilidad a la
deformación permanente
1er. NivelDiseño volumétrico, susceptibilidad a la
humedad
Criterios de diseño
Nivel de tránsito alto (3 a 30 millones de ESALs)
Compactación a 100 giros
Va= 4%VAM= 13% mínVFA= 65-75 %
Proporción de polvo= 0.6- 1.2
Diseño de la mezcla
PA-MA 01/2013
Característica Resultado Norma Especificación
Desgaste de Los Ángeles 12%ASTM
C 131
30% máx
(Capas estructurales)
Desgaste Microdeval 9%ASTM
D 6928
18% máx
(capas estructurales)
Intemperismo acelerado 6% ASTM C8815% máx
para sulfato de sodio
Caras fracturadas
(2 o más caras)94%
ASTM
D 582190% mín
Partículas planas y alargadas
Relación 5:15%
ASTM
D 4791
10 % máx.
relación 5 a 1
Angularidad del agregado fino 46% AASHTO T 304 40 % mín
Equivalente de arena 53%ASTM
D 2419
50% mín
(capas estructurales)
Azul de metileno 28 mg/g AMAAC RA-0515 máx
(capas estructurales)
Adherencia con el asfalto 85 % AMAAC RA-08 90% mín
Características del agregado
Curvas granulométricas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500
% q
ue
pas
a
Abertura de la malla elevada a potencia 0.45, mm
Tamaño nominal 19 mm
Punto de control
maxima densidad
G1
G2
G3
ParámetroGranulometrías
Especificación
AMAAC PA-MA 01/2013
G1 G2 G3
Gsb 2.696 2.683 2.675
Gb 1.03 1.03 1.03
C.Ao, % 5.3 5.7 6.4
Gmb 2.402 2.401 2.384
Gmm 2.505 2.508 2.484
VAM, % 15.6 15.6 16.6 13 mín
VFA,% 73.6 72.8 75.7 65-75
Va, % 4.1 4.3 4.0 4.0
Dp 1.2 1.2 0.9 0.6-1.2
Propiedades volumétricas de las mezclas
EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO Y
RESULTADOS
6250
43
32
44
52
6 6 5
5,35,7
6,4
2
3
4
5
6
7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
G1 G2 G3
GRUESO FINO FILLER C.Ao
6250
43
32 44 52
6 6 5
15,6 15,6
16,6
13
14
15
16
17
18
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
G1 G2 G3
GRUESO FINO FILLER VAM
Ret
enid
o, %
Ret
enid
o, %
VA
M, %
6250
43
32 44 52
6 6 5
73,672,8
75,7
65
68
71
74
77
80
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
G1 G2 G3
GRUESO FINO FILLER VFA
6250
43
32 44 52
6 6 5
1,2 1,2
0,9
0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
1,5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
G1 G2 G3
GRUESO FINO FILLER Proporcion de polvo
Pro
po
rción
de p
olvo
Ret
enid
o, %
CA
o, %
VFA
, %R
eten
ido
, %
Propiedades volumétricas de las mezclas
Especímenes
Va=7±1 %D=150 mmH= 95 mm
TSR=
Susceptibilidad a la humedad (ASTM D 4867-04)
6250
43
3244 52
6 6 5
95
88
84
80
84
88
92
96
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
G1 G2 G3
GRUESO FINO FILLER TSR
TSR , %R
eten
ido
, %
Condiciones del ensayoGrado de saturación del 70 al 80%
Congelamiento de -18 2°C durante 15 hBaño maría a 60 1°C durante 15 hBaño maría a 25 1°C durante 1 h
Vel. Carga = 50 mm/min
80 %
Susceptibilidad a la deformación permanente (Recomendación AMAAC RA-02)
Especímenes
Va=7±1 %D=150 mmH= 75 mm
6250
43
32
44
52
6 6 5
4,3
3,8
5
2
3
4
5
6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
G1 G2 G3
GRUESO FINO FILLER Profundidad de rodera (APA)
Ret
enid
o, %
Pro
fun
did
ad d
e ro
de
ra , mm
Condiciones del ensayo
T=64 °CCarga= 100 lb
Presión =100 psi8000 ciclos
L=380 mmH= 50 mmA=63 mm
Va= 4±1 %
Condiciones del ensayo Carga cíclica (onda haversine)Deformación controladaFrecuencia = 10 HzTemperatura = 20°C
Niveles de deformación: 400, 500 y 600 me
Vida a la fatiga (AASHTO T 321-07)
S =𝜎𝑡
𝜀𝑡
Parámetros medidos
Esfuerzo a tensión
Deformación a tensión
Ángulo de fase ()
Número de ciclos
Módulo de rigidez (S)
Características de los especímenes
GranulometríaVa
%me
S
MPa
No. Ciclos
a la falla
G2
3.7 400 4500 1010000
3.4 500 3769 170000
3.7 600 3850 75000
G3
4.2 400 3704 810000
4.2 500 3599 331425
3.9 600 3179 200000
Resultados de fatiga (AASHTO T 321-07)
810000
331425
200000
1010000
170000
75000
y = 1E-06x-3,47
R² = 0,9898
y = 9E-17x-6,471
R² = 0,9769
10000
100000
1000000
10000000
0,0001 0,001
No
. cic
los
microdeformaciones, me
G3 G2
ParámetroGranulometría
G2 G3
K1 9.00E-17 1.00E-6
K2 6.471 3.47
e6 392 348
Ley de Wöhler
Leyes de fatiga
𝑁𝑓= 𝑘1 𝜀𝑡
−𝑘2
• Las propiedades volumétricas se ven afectadas por la granulometría, a mayorporcentaje de agregado fino el contenido de asfalto óptimo y los vacíos en elagregado mineral se incrementan, mientras que los vacíos llenos con asfalto semantienen dentro del límite permitido.
• En la susceptibilidad a la humedad a mayor porcentaje de agregado fino la relaciónde resistencia a la tensión (TSR) disminuye.
• En cuanto a la deformación permanente, las mezclas de granulometría intermedia agruesa son menos susceptibles a la deformación permanente. La mezcla intermediapresentó el mejor desempeño a la deformación permanente, mientras que el de lamezcla fina fue inferior.
• La mezcla de granulometría intermedia (G2) mostró un mejor desempeño a la fatiga,soportó una deformación mayor (392 me) a un millón de ciclos de carga.
• De todas las mezclas evaluadas, la mezcla de granulometría intermedia (G2) presentóel mejor desempeño.
Conclusiones
