Yves BROSSEAUD -...

Intervenant – Manifestation - date 1

LA FORMULACIÓN FRANCESA

DE MISTURAS ASFÁLTICAS

Y CON LAS OTRAS METODICAS EN LA EUROPA

Yves BROSSEAUD - IFSTTAR

Seminario Diseño de Mezclas Asfálticas en Caliente en los Inicios del Siglo XXI

La Visión Europea

Coordinador Ing. Jorge Tosticarelli


Contenido

• Histórico de la metodología en Francia

• Presentación de la metodología Francia:

– ensayos e interpretación

– ejemplo de formulación

– correspondencia entre obras e laboratorio

– guía de formulación (español versión)

– aventajes de la metodología

• Otras metodologías en la Europa

– Normas

– Marshall – España y muchos otras país

– Otras ensayos

• Conclusión


Histórico

Se hace necesario estudiar el comportamiento de

los concretos asfálticos a partir de una metodología

que permita establecer relaciones

campo/laboratorio bien definidas y más próximas

posibles, teniendo en cuenta la frecuencia y la

temperatura de solicitación del material .

Principio mas simple:

* un material para cada necesidad

* un ensayo para cada propiedad

Intervenant – Manifestation - date 4 4 - YB - LCPC

Historia

• La prehistoria : el concreto bituminoso estará conformado, sea de 2 partes en volumen de masticó en estado líquido y sobre aquel se incorporarán 3 partes de gravillas perfectamente limpias y secas, sea de 25 a 30% de “molasse d’Auvergne” por 100 partes de gravilla…. Podrá ser impregnado de 7 à 8% de alquitrán de gas

(artículo 37, Travaux publics de Paris 1862 L.MALO).

• Tratado de materiales de construcción M.Duriez 1950 –Dunod-.


Historia

• Tratado de materiales

de construcción

M.Duriez 1950 –Dunod-

.


Historia : de instructivos a normas

• Instructivos (1975 a 1980)

– Curva granulométrica – 3 contenidos de ligante – Duriez, Marshall (25, 50, 75)

• Notas técnicas (1980 a 1990)

– + Ahuellamiento – + Tracción directa

Beneficios (status de una guía) Codificación de nuevas técnicas Recomendaciones

Constituyentes y composición de base Comportamiento que se espera en laboratorio Fabricación, construcción y Controles

Normas Francesas (1990 a 2007) – Europeas (> 2007)

Referencia obligatoria para los estudios, y producción en planta Contratos públicos


Historia

• Método « Huet-Grimaux » 1970

– Variantes

– PCG (desaparición del Marshall)

– Tracción

– Fatiga, módulo complejo

• Método Normas Generación 1991

– Curva granulométrica de inicio, nueva fórmula, verificación, adaptación, performances en laboratorio, propiedades de fabricación, puesta en obra y recibo.

• Método Normas Generación 2000

– Actualización, clase de performances

• Método Normas Europeas 2007 (ver la parte EN)

– Performances únicamente a la salida de la central


Introducción

El carácter racional de la metodología es asegurado

por Centros de Excelencia en investigación, como el

Institut Français des Sciences et Technologies des

Transports, de l’aménagement et des réseaux

(IFSTTAR) antiguo Laboratoire Central des Ponts et

Chaussées (LCPC)

Formulación de los materiales

+

Dimensionamiento de carreteras


Comportamiento : obras vs laboratorio

Superposición de las señales de

deformación en el campo y calculada

(PEREZ, 2003) Ejemplo del tipo de señal de

deformación (PEREZ, 2003)


NIVELES DE FORMULACIÓN

Niveles

Fundamentales

Niveles

Empíricos


NIVEL 0

• En este nivel se encuentran todos los procesos

preliminares de selección y caracterización de los

granulares (incluyendo la curva granulométrica),

ligantes y aditivos.


Selección de los constituyentes : ligante

Standard des bitumen en Francia NF EN 12 591


Selección de los constituyentes : agregados

• Características intrínsecas

– LA < 30

– MDE < 25

– PSV > 50 (superficial)

• Características de fabricación

– Granulometría (Dmax 20-14mm base, 14,10, o 6 mm)

– Angularidad

– Propreté : azul metileno

– Forma FI < 25

– Ecoulement Ecs > 38

NF EN 13043


Modulo de riqueza : K (útil, pero no esta en Europa)

Intervenant – Manifestation - date 16 16 - YB-LCPC

Mezclador BBMAX 80

• Normalizadas (ej. NFP 98-250-1)

• Mezclado hepicicloidal,

temperatura controlada,

• Representativo del terreno

• Repetible (muestras homogéneas)

• Capacidad : 80 o 25 kg

Fabricación de mezclas

NF EN 12697-35

http://www.vectra.fr/


Compactador de placas:

400*600*150 mm o

180*500*25 a 100 mm

• Normalizado ej. NFP 98-250-2

• Plan de compactación controlado por micro procesador

• Acción rodante o amasado del fondo del molde [carga (520 daN), presión (0,7 MPa)]

• Duración de compactación 20 min por placa

Fabricación de placas

NF EN 12697-30



Banco gamma vertical

• Normalizado (ej. NFP 98-250-5)

• Medida MVA por absorción

gamma, verificación de la

homogeneidad de las probetas

(modo localizado o continuo),

manejado por microprocesador

• Probetas cilíndricas o

prismátcias (precisión 0,5%)

Vérificación del % de vacíos

NF EN 12697-27


Mezclador

Fabricación de mezclas (síntesis)

Compactador de placas:

Objetivos : • Ensayos Normalizados

• Representativo del terreno

• Repetible (muestras homogéneas)

• Precisión suficiente para diferenciar las performances

Buena gestión

Control de los medios



PCG

• Verifica la habilidad a la compactación de la mezcla

asfáltica, a través de una compactación lenta e

isotérmica, sometido a baja compresión estática,

ejecutada por un movimiento cizallarte o giratorio de

una de sus caras en torno al eje de simetría del

cuerpo de prueba, aplicando un ángulo α.


Prensa de cizallamiento

giratorio

• Prensa de Cizallamiento Giratorio

• Normalizado ej. NFP 98-252

• Caracteriza la reducción del % de

vacíos bajo fuerza axial +

cizallamiento giratorio

• Optimización de la composición por

ajuste del contenido de vacíos,

conforme a normas de productos

• Predicción del % vacíos de campo

Cc = C*10e

Caracterización de la compactabilidad PCG

PCG3

PCG2

NF EN 12697-31

Muy buena repetibilidad, buena

pertinencia del ensayo



Interpretación de la PCG


Repetibilidad 0,95

Reproducibilidad 1,34

Resultado típico C

on

ten

ido d

e vací

os

(%)


Densificación función del espesor de la capa

% vacíos

Número de pasadas 2 26 16 8

20

10

5

4 cm

6 cm

8 cm

12 cm


N giros = 10 * espesor (cm)

Interpretación del ensayo PCG C

on

ten

ido d

e vací

os

(%)


DURIEZ

• Evalúa la sensibilidad al agua de la mezcla asfáltica

teniendo en cuenta la perdida de la resistencia. Los

valores resultantes tanto de los cuerpos de prueba

condicionados a seco, como los condicionados en el

agua deben ser comparados y verificados según la

norma referente a su clasificación.

• Caracterizase la adhesión pasiva

• Tomar decision sobre uso de agentes de adhesion.


Ensayo Duriez

Resistencia al agua: ensayo Duriez

• Normalizado ex NFP 98-251-1

• Compactación de doble efecto:

D< 14 mm H 190 mm, 60 kN, 5 min

D>14 mm H 270 mm, 180 kN, 5 min

• Conservación 18 C, 7 días, en seco 50

% humedad relativa y en inmersión

• Falla vertical (1 mm/s )

• Relación Ri / Rs (y % vacíos)

• r = 0,08 R =0,13 (relación de 0,73)

NF EN 12697-12


Características de las probetas


Preparación de la probetas


NIVEL 2

• Deformación permanente; que ensaya la resistencia

de la mezcla asfáltica a la formación de

ahuellamiento a una temperatura de 60 C.

(MANUAL LPC, 2007).


Características de las probetas

Espesor de la placa:

50 mm si la espesor de la capa en obras < 50 mm

100 mm en otras condiciones


Caracteristicos de las probetas


Descripción del equipaje

Máquina de deformación permanente.



Descripción del equipaje (2)


• Normalizado ej NFP 98-253-1

• Influenciado por tráfico pesado,

lento, canalizado, bajo alta

temperatura

• Ranking pertinente (terreno),

ensayo repetible (r = 1,2 y R =1,3)

• limites con ligantes polímeros

• Condiciones de ensayo:

– llanta lisa, presión 0,6 MPa

– carga 5 kN, veloc. 1 ciclo / s

– temperatura controlada 60 C

El Ahuellador LPC

Relevé de l ’ornière

Détail de la roue

NF EN 12697-22

Detalle de la llanta

Medida de la huella


Resultado típico de maquina MLPC de Ahuellamiento


Ejemplo de resultados


Influencia del tipo de arena


Influencia del tipo de ligante


Diseño de mezcla y especificación para el nivel 2:

PCG + Sensibilidad al agua + deformación permanente (fabricación-compactación-verificación)

Prueba Marshall



NIVEL 3

• Especificado para obras importantes y cuando la

capa interviene en el funcionamiento estructural del

pavimento. Los valores del módulo a 15 C y 10Hz o

0,2 segundos, son utilizados directamente en los

modelos de cálculo de dimensionamiento

(MANUAL LPC, 2007)


MÓDULO COMPLEJO

• Determina la rigidez de la mezcla ante diferentes

tipos de condicionamientos, tanto de frecuencia

como de temperatura. Este ensayo es hecho

aplicando una flexión alternada continua.


Comportadamente visco-elástico

Gráficos de fuerza e desplazamiento en

cuerpos de prueba visco elásticos


Etapa de corte


Secuencia de corte

• Dimensiones función del tipo de mezcla (Dmax)

– Cortadas 15 días antes del ensayo

• Medidas cercanas en 1mm y pesos cercanos en 1 g

– Desviación standar de cont de vacíos < 0.7 %

– => tri por lotes homogéneos


Control automático de geométricos de la probeta

• Espesor, largo, alto



Descripción del equipo

Vibrador electromagnético

Máquina automatica 3MC



Ensayo de módulo complejo

• Normalizado ej NFP 98 260-2

• Flexión 2 puntos, sobre probeta trapezoidal

• Media de 4 repeticiones

• Trazado de las isotermas : E dimensionamiento 15 C, 10

Hz

• Trazado de la curva maestra (otras representaciones)

• r = 335 MPa , R = 2750 MPa (E = 15300 MPa)

NF EN 12697-26 Vibrador electromagnético

Máquina automatica 3MC



Ejemplo de resultados : isócronas


Ejemplo de resultados : isótemperaturas


Mater curve


Representara en el plano curva de Black


Representara en el plano Cole-Cole


Modelo de Huet Sayegh

i Número complexo, i²=-1

E∞ Módulo inst. para elev. frec. bajas temp.

Eo Módulo estat. para bajas frec. elev. temp.

Τ Tiempo de relajación de los amortiguadores

h,k Parám. de los elem. parabólicos del modelo

δ Constante adimens. (ligante, curva gran.)

ω 2πf, f=frecuencia de sol.; (pulsación)


Modelo Huet-Sayegh


Probeta cilíndrica

H=200 mm y diámetro 80mm

Máquina de ensayos reológicos: MAER



Ensayo de tracción directa

• Normalizado : ej NFP 98 - 260-1

• Tracción directa (ley de deformación impuesta por calculadora)

• Ensayo sobre probeta estabilizada en deformación

50 micro def y temperatura (a + 0,2 C)

• Timpo de carga de 1 a 300 s, temperatura de 0 C a 15 C

• Medida del módulo secante : dimensionamiento 15 C y 0,02s

• Calcula una no linearidad 1- pérdida de módulo 0 a 500

microdef)

NF EN 12697-26


(t)


Resultados medidos de módulo en tracción


NIVEL 4

• Este nivel es especificado para el caso de

pavimentos muy importantes en que la capa en

cuestión trabaje a fatiga.


FATIGA

• Es realizado a flexión alternada continua en cuerpos

de prueba trapezoidales. La frecuencia de

solicitación está estipulada en 25Hz a una

temperatura de 10 C.


El criterio de fatiga a deformación constante

Comportamiento durante la fatiga a deformación constante


Motor y excéntrica

Ensayo de fatiga

Ensayo de fatiga

• Normalizado ej NF P 98-261-1

• Flexión 2 puntos, anclado a la

base

• Probetas trapezoidales;

– B=56, b=25, e=2, h=250 mm

• 3 niveles de 6 probetas, 10 C

y 25 Hz entre 70 y 300 10-6

• Cálculo de déformación a 1

millón de ciclos 6

• r = 4,2 microdef R= 8,3 microdef

NF EN 12697-24


Droite de fatigue

1000

10000

100000

1000000

10000000

10 100 1000

Déformation

No

mb

re d

e cycles

6

Aparato M 2 F

Prueba de Fatiga

Leí de fatiga

Resultados (dimensionamiento):

- Epsilon 6

- Dispersión (regresión)

- Cuesta de la recta de fatiga



Ejemplo de resultado de fatiga


Pasos de la formulación : resume


69

Evaluación del contenido de vacios en laboratorio

correlacionado con el valor en el lugar

0

2

4

6

8

10

12

14

BB

AC

BB

AC

(bin

der)

BB

AG

G

BB

ME

GB

2

GB

3

EM

E 1

EM

E 2

Va

cio

s %

Correcto

Fuera de

especificación

PCG: Prueba Standard (NF EN 12697-31)

Prensa de cizallamiento giratoria (nivel 1)

Superficie Base


70

• Profundidad de roderas a 60 C

0

4

8

12

16

20

BBA

1

BBA

2

BBA

3

BBME

1

BBME

2

BBME

3

GB 2

to 4

EME

1-2

Pro

fun

did

ad

de r

od

era

[%

]

Base

Número

de ciclos 10 000 30 000 10 000 30 000

Fuera

Dentro

Prueba estándar EN 12697-22

Especificaciones para Prueba de Resistencia a las Roderas

(nivel 2)

Superficie


71

• Módulo (MPa) a 15 C: complejo (10 Hz) – lineal directo (0,02 s)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

BBA

1-2

BBA

3

BBME

1

BBME

2-3

GB 2-

3

GB 4 EME

1-2

Mó

du

lo [M

Pa

]

Fuera

Dentro

Especificación Rigidez (nivel 3)


72

• Deformación admisible ε6 [µdef] a 10 C y 25 Hz

70

80

90

100

110

120

130

140

150

BBA 1 BBA 2 BBA 3 BBME

1

BBME

2-3

GB 2 GB 3 GB 4 EME

1

EME

2

[µdefo

rmació

n]

Fuera

Dentro

Especificaciones para Fatiga (nivel 4)

ε6 [µdef]


Un método, una guía, recomendaciones


Valores especificados PCG en las normas «de producto»


Efectos de la composición en los resultados PCG

Tendencias de los efectos de los parámetros de composición sobre los

resultados de la prueba PCG

Parámetro Efecto % Vng Observaciones

Contenido de ligante - 0,25 + 0,5 a + 0,6 Ver contenido de agua

Contenido de ligante + 0,25 - 0,5 a - 0,6 Ver resistencia al

ahuellamiento

Contenido de finos + 1 - 1,7 a - 0,5

Volumen de arena + 10% -1

Pasa 2 mm + 5% -1 a - 1,5%

Discontinuidad 2/4 ( a % de arena constante) -1

Discontinuidad 2/6 ( a % de arena constante) -3

Discontinuidad 4/10

Volumen de mastic 16% -> 23% + 4%

+ 10% de arena rodada - 1,5 a -2 Atención al ahuellamiento


Mejoramiento de la composición

Ajustes sobre la composición

para que los vacíos PCG se sitúen en el intervalo deseado

Muy inferior al

porcentaje

deseable

inferiores al

porcentaje

deseable

Superiores al

porcentaje

deseable

Superiores al porcentaje

deseable

(>5%) (3%) (3%) (>5%)

Disminuir el % de

bitumen y disminuir

el % de finos

totales entre 1,5 %

y 2,5%

Aumentar el pasa 2 mm en aprox.

5 puntos y disminuir la

fracción 2/6,3

Disminuir el pasa 2mm

en aprox. 5 puntos

y aumentar la

fracción 2/6,3

Disminuir la fracción

2/6,3 del orden

del 10% y

aumentar el

6,3/10

Adicionar una arena molida a

razón de 10 o 15%

(Prestar atención a la resistencia

al ahuellamiento)

o

Arena rodada a razón de 10%

(Prestar atención a la

resistencia al ahuellamiento)


Valores especificados en las normas

«de producto» con la resistencia de agua


Mejoramiento de resultados

Relación r/R Duriez

Por debajo del valor indicado Muy por debajo del valor indicado

El mejorador de adherencia en la

masa (0,3% 0,6% en relación al

bitumen)

Empleo de finos activados por 20%

de cal viva o apagada

Aumentar el módulo de riqueza (y

disminuir el pasa 2mm)

Utilizar un bitumen más duro

Aumentar la compacidad

disminuyendo el 2/6

Adicionar 1% de cal viva o apagada

Reemplazo de toda o parte de la arena por

una arena de oro origen


Valores especificados en las normas «del producto» con

la resistencia a la deformación permanente


Interpretación y mejoramiento de resultados

Ahuellamiento – Profundidad de ahuellamiento

Superior al valor indicado 2% superior a lo indicado Observaciones

Usar curva mas abierta

Bajar el contenido de

ligante

Utilizar un bitumen de

TBA superior

Utilizar aditivos

Utilizar un bitumen de

temperatura TBA y

empleo de aditivos, PE…

Utilizar un bitumen

especial de sensibilidad

mejorada

Cambiar la arena

Tener cuidado con el

riesgo de fisuración

de arriba hacia

abajo: (grado duro +

contenido débil de

ligante).


Valores especificados en el modulo (15 C, 10hZ) en las

normas «del producto»


Factores de influencia en el modulo


Factores de influencia en el modulo

• Variación de compacidad :

El efecto puede aproximarse por medio de la fórmula

:

ΔE = (2000 – 310 TL) ΔC * TL

• Variación del contenido de ligante :

ΔE = (18000 – 3700 TL) ΔTL


Valores especificados en la fatiga en las normas «del producto»


Factores de influencia en la fatiga

• Contenido de ligante :

1% de TL ~ 25 μdef (hasta TL ~ 7 %)

• Compacidad :

Δε6 ~ 3.3 Δc

• Perdida de linearidad en tracción directa :

ε6 = 10-6 (2.39 + 3.30 (1-Γ)) (para bitumen puro)

• Pero también : ligant modificado, contenido de asfaltenos

…


Del laboratorio a la obra

las posibles correspondencias

Final parte del guía de la formulación francesa de mezclas


Ensayos de caracterización en obra

y en laboratorio de mezclas

PCG : Estado volumétrico

Ahuellamiento : Resistencia a las deformaciones

Propiedades mecánicas:

Módulo de rigidez

Comportamiento en Fatiga



Objectivos

• Dispersión del comportamiento «en obras»

• Correspondencia entre laboratorio & obra

• Factores de influencia

• Predicción de comportamientos «en obra»

• Validación del método de laboratorio

Metodología, preparación, ensayos, especificaciones,

Comparación de ensayos (módulo tracción, flexión, tracción indirecta)

• Pertinencia de las especificaciones normativas

• Posicionamiento en relación con Europa


PCG : conclusiones

• Estudio PCG pertinente si constituyentes de obra ( MVR).

• Buena correspondencia fabricación central y laboratorio,

en cuanto a la compactibilidad.

• Buena previsión del contenido promedio devacíos en obra

: V% à 10 * espesor (cm)

• Dispersión % vacíos in situ = 2 * dispersión % PCG

• PCG análisis global de la compacidad de la mezcla, buena

sensibilidad a los factores de formulación, pero no puede

sustituir al control de la composición,

• Estudio PCG en laboratorio indispensable para

optimizar la composición (control de parámetros).

• Especificaciones normativas realistas y accesibles.


Ahuellamiento : conclusiones

• Correspondencia entre campo y lab.:

– buena si la fórmula resiste bien el ahuellamiento (< 5% 30 000 ciclos),

– Desv. importante sobre fórmula sensible al ahuellamiento

(10% 3 000 cycles):

Lab. 10% a 3 000 cciclos obra 10% a 30 000 ciclos

• Validación de una fórmula «límite» no se puede hacer con mezclas fabricadas en planta,. Solamente por fabricación en lab. Con constituyentes de la obra (agregados, ligante)

• Laboratorio necesario para optimizar la fórmula (la fabricación en planta «rompe» los factores de influencia)

• Importancia del contenido de vacíos (norma).


Organización y medios de ensayos

• Ensayos realizados :

–módulo en flexión, tracción en probeta cilíndrica, tracción indirecta (NAT),

–Fatiga en flexión.

• Conservación de muestras : ensayos 3 semanas después del corte de

probetas.

• Realización simultanea de ensayos mecánicos sobre muestras y

fabricadas en lab. y tomadas in situ.

• Simultaneidad de conservación y % de vacíos.


Site Matériau E* min

(MPa)

E*max

(MPa)

E* moy

(MPa)

(MPa)

E*

prélève

ment

unique

(MPa)

E*

labo

(MPa)

A 39 GB 0/14 Desnes 12900 14600

20 prélèvements 12900 16600 15100 830

A 39 GB 0/14

Monnières

9100*

13200

9800*

12300

21 prélèvements 9450 14950 13100 1200

* zone volontairement sous compactée (aire de Rahon)

Variabilidad de módulos en campo/laboratorio

|E*| (15 C, 10 Hz)

*

* *

Obras Laboratorio


Correspondencia entre los módulos |E*|

en flexión / Tracción directa (MAER)

Monnières -Variabilité du module à 15 °C

9000

10000

11000

12000

13000

14000

15000

16000

17000

1 6 11 16 21

n° du prélèvement

module

(M

Pa)

MAER prisme 0,02 s

|E*| 10 Hz (moy. 3 ép.)

Buena correspondencia |E*| (15 C, 10 Hz) S(15 C, 0,02s)


Conclusiones módulo

• Valores promedio en campo del mismo orden de magnitud

que el estudio de laboratorio.

• Fuertes dispersiones de los comportamientos de campo

(20 à 30%)

muestreo importante (20) para validar los estudios.

• Estudio de laboratorio indispensable.

• Factores de influencia : % de vacíos y características del

bitumen recuperado explican las dispersiones en campo.


Conclusiones módulo (continuación)

• Equivalencia de los módulos para las GB :

– MAER 15 C 0,02 s et |E*| 15 C 10 Hz

– Variabilidad en campo accesible para E*, MAER, NAT

(fuera de valor normativo).

• Módulo medio GB sílico-calcareo >> norma GB3, pero un

muestreo aleatorio puede conducir al valor de la

especificación.

• Estudio de soporte para las especificaciones GB 4.


Variabilidad de las características de fatiga

síntesis de los resultados obtenidos

Nota: para los módulos altos, la fatiga es menor e inversamente


Comentarios

• Variación de módulo del orden de 10% /valor medio.

• Buena correlación con el contenido de vacíos (variaciones

limitadas).

• Resultados de fatiga homogéneos (tomando en cuenta la

dispersión).

• Orden de magnitud comparable a la de la especificación.

• Dispersión residual Sn en la obra, igual a 0,234 (en

logaritmo decimal) mas débil que la utilizada por los

cálculos de dimensionamiento (0,3).

• Buena correspondencia lab./ promedio de obra.


Conclusiones

sobre el módulo y la fatiga

• Un muestreo puntual en obra no puede remplazar

el estudio de laboratorio.

• El estudio de laboratorio ofrece características

muy representativas de aquellas obtenidas en

promedio sobre muestreos de campo para las

características mecánicas.

• …A condición de utilizar las fórmulas y los

constituyentes de obra (ligante comprendido).


Dispersión de propiedades “terreno”

• los ordenes de magnitud siguientes pueden darse:

PCG

Material de base 2 à 2,5 puntos

Mezcla de superficie 1 à 1,5 points

Módulos 20 à 30 %

Fatiga 10 à 15 %

Ahuellamiento: cerca de 2 puntos para material poco sensible

al ahuellamiento (< 5% 30000 ciclos)

en obras donde las reglas del arte se respetan.


Control de calidad de las mezclas

• Formulación en laboratorio: performances y mecánicos

• Control en las obras :

– Calidad de los constituyentes (agregados, bitumen)

– Composición del producto : gradación y % ligante

– Espesor

– Collage de las capas

– Densidad (% vacos)

– Propil trasversal y longitudinal : UNI Notación en bande

d’ondes (APL – LPC)

– Textura y fricción (en superficie)


Que esta la situación de los carreteras en Europa?

Por los normas con agregados,

asfaltos, productos de mezclas

asfálticas, y los ensayos


Otras pedologías en la Europa

• De Receta

- Duriez

• Con base en ensayos empíricos

- Marshall [espana, portugal, GB,…]

• Con base en cálculos analíticos

- Prado “Programmes for Asphalt mix Design and Optimization“ [Belgica,…]

• Volumétricos

- Superpave en el principio

• Con base en ensayos de simulación

- Wheel Tracking tests en agua, [Alemana,…]

• Con base en ensayos fundamentales

- metodologia LPC


• Libre circulación de los productos por los carreteras en Europa (directive européenne des produits de la construction)

• Armonización de las metodologías (no esta la situación)

• Armonización de los principios

• Armonización de los ensayos (diferentes equipados)

– Agregados

– Ligantes de bitumen (clásico, duro, polímero)

– Productos de mezclas asfálticas : propiedad empírico o

fundamental

• Clasificación para la performencia de las mezclas por diferente

utilizaciones (Francia)

• o Marshall metodología + especial ensayos

• Pero no especificaciones por los país o las aplicaciones

Normas Europa : una necesidad


Normas Europa : una realidad

• NF NF EN

• Agregados 2003 NF EN 13 142 y 13 143 (por Mezclas asfalticas)

• Asfaltos calientes 2000: clásico NF EN 1259

• Emulsión de bitumen: 2005 NF EN 14733

• Agregados sin o con cimentó 2004 NF EN 13285 – NF EN 14227

• Mezclas asfálticas 2008 NF EN 13 108 – 1, 2, 7, 8, 20, 21


Tipos de bitumen

• Seleccionar para las diferentes tipos de bitumen

- Bitumen Puros NF EN 12591

- Bitumen Duros NF EN 13924

- Modificados con Polímero NF EN 14023 (*)

(*) Solamente un metodología global con diferentes tests y con

algunas especificaciones


Especificaciones para asfaltos convencionales: 20 - 330 1/10 mm de penetración

9 diferentes clases de asfaltos y solamente 5 para Francia


Especificaciones para asfaltos convencionales:

250 - 900 1/10 mm de penetración

País del norte : Vinland, Danmark, Suede,…ligantes mas molase


La lista de normas de Europa de mezclas asfálticas

Atención :

los especificaciones son solamente para el producto después de la central de

fabricación


Los diferentes ensayos por la mezclas asfálticas

• Todos los ensayos creados en Francia están en la norma europea para describir los características de la mezclas asfálticas.

• Pero también con equipos de otros países

• Ejemplo : parar la determinación de la deformación permanente

– Equipo Inglés

– Equipo Alemán

– Equipo Francés

Pero cuando se habla de altas cargas la recomendación de la comisión es la utilización del equipo francés, porque es más exigente


Método español de formulación de mezclas asfálticas (deriva del Marshall)


El tipo de mezcla impone el huso granular

• Ejemplo para una mezcla AC16

from CIESM, 2009

Método español


El tipo de mezcla impone el huso granular

• Ejemplo para una mezclas drenantes

from CIESM, 2009

31

.5

22

.4 16

11

.2 8

5.6 4 2

0.5

0.2

5

0.1

25

0.0

63

SIEVES SIZE, mm

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

PA

SS

ING

,%PA 11

PA 16

PA 11

PA 16

Método español


El contenido de ligante se determina por el

ensayo Marshall...

from CIESM, 2009

Método español


OBLIGATORIAS

MEZCLA TIPO S20

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%d

en

sid

ad

rela

tiva

9,0

11,0

13,0

15,0

17,0

19,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

es

tab

ilid

ad

,kN

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

de

form

ac

ión

, m

m

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

árid

os

,%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

me

zc

la,

%

correcta

MEZCLA TIPO S20

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

den

sid

ad

rela

tiva

9,0

11,0

13,0

15,0

17,0

19,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

es

tab

ilid

ad

,kN

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

de

form

ac

ión

, m

m

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

árid

os

,%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

me

zc

la,

%

correcta

MEZCLA TIPO S20

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

den

sid

ad

rela

tiva

9,0

11,0

13,0

15,0

17,0

19,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

es

tab

ilid

ad

,kN

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

de

form

ac

ión

, m

m

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

árid

os

,%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

me

zc

la,

%

correcta

MEZCLA TIPO S20

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

den

sid

ad

rela

tiva

9,0

11,0

13,0

15,0

17,0

19,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

es

tab

ilid

ad

,kN

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

de

form

ac

ión

, m

m

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

árid

os

,%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

me

zc

la,

%

correcta

MEZCLA TIPO S20

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

den

sid

ad

rela

tiva

9,0

11,0

13,0

15,0

17,0

19,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

es

tab

ilid

ad

,kN

1,0

2,0

3,0

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2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

de

form

ac

ión

, m

m

13,0

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20,0

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

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os

en

árid

os

,%

0

1

2

3

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5

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7

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9

10

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0

ligante,%

hu

ec

os

en

me

zc

la,

%

correcta

Huecos mezcla Huecos aridos

Estabilidad Deformación Densidad

Opcionales

Dosificación mezclas ejemplo tipo AC Método español


... pero hay requisitos = prescripciones Método español


Mezclas tipo AC

• Art. 542 del PG3

– http://www.carreteros.org/normativa/pg3/pdf/oc24_08/542.pdf

– Densidad: 75 golpes/cara Marshall D ≤ 22 / vibratoria D > 22

– Resistencia al agua (ITSR)

• > 80% (media, base) o 85% (rodadura)

– Ensayo de pista (pequeño equipado)

• Pendiente entre 5.000 y 10.000 < 0,07 o 0,1 mm/1.000 ciclos

según trafico y posición (rodadura, media, base)

– IRI (según tipo de vía)

– Rodadura

• macrotextura > 0,7 mm

• CRT > 65%

Método español


Mezclas discontinuas (tipo BBTM / Drenantes)

• Art. 543 del PG3

– http://www.carreteros.org/normativa/pg3/pdf/oc24_08/543.pdf

– Densidad (50 golpes/cara)

– Resistencia al agua (ITSR)

• > 90% (BBTM) o 85% (Drenantes)

– Ensayo de pista (BBTM) – [pienso no útil]

• Pendiente entre 5.000 y 10.000 < 0,07 o 0,1 mm/1.000 ciclos

según trafico y posición (rodadura, media, base)

– Cantabro (Drenantes) – [representación?]

• < 20 (T00-T2) o 25 % de perdida a 25 C

– IRI (según tipo de vía)

– Rodadura

• macrotextura > 1,1 mm (BBTM A) o 1,5 mm

• CRT > 65% (BBTM A) o 60%

Método español


Selección del tipo de mezcla: Espesor del paquete bituminoso

• Catalogo de estructuras nacional (Norma 6.1-IC)

– http://www.carreteros.org/normativa/firmes/6_1ic/indice.htm

– Temperatura de referencia 20 C

– Modulo de una mezcla = 6 000 MPa

– Coeficiente de Poisson : 0,33

– Ley de fatiga (20 C – 30 Hz):

6 = 161 def

pendiente -1/3,67 (-0,27)

– Mezclas de Alto Modulo existen pero no se usan

11 000 MPa / 6 = 153 def

Catalogo sin firmes totalmente bituminosos

Método español


Espesor de cada capa Método español


Ciertas comunidades disponen de una

instrucción propia

• Andalucia - Icafir (Catalogo + software)

– http://www.aopandalucia.es/principal.asp?alias=descarg

a&t=6&idsejpf=area_tecnica%5CIngenieria%5CRedacci

on_de_proyectos%5CICAFIR)

– Listado de mezclas mas detallado

Método español


Ciertas comunidades disponen de una

instrucción propia

• Icafir

– Mas opciones de espesores (de aquí el software)

Método español


Método Alemana o Inglesa de formulación de mezclas asfálticas (deriva también del Marshall)

• Marshall ensayo :

– huevo max 4%, VFA, VMA

• Verificación de Ahuellamiento

– Pequeño equipado (Inglesa)

– Grande equipado sin o con agua (Alemana)

• Mezclas producir a la planta

• No hay ensayos mecánicos (o poco, y no especificación)

• Retraía empecé (inverno temperaturas) (poco Alemana)

• Formulación continua mejoramente

• Excepción : SMA (grande parte de mastica)


Ensayos practicar en la formulación en Europa

Deformación permanente

pequeño equipado (UK) Módulos résiliente

compresión brésilian

Módulos en flexión 4 puntos

mezclador

Paletas del mezclador


Ensayos practicar en la formulación en Europa

Deformación permanente

Retractación empecé

(Brunswich test Al)

Giratorio compactar (Pine modelo)


Considerciones finales de la metologia francesa

• Estrecha relación laboratorio-campo

• Caracterización detallada del comportamiento de la

mezcla asfáltica.

• En función de la heterogeneidad del material la

cantidad de cuerpos de prueba asegura la

confianza estadística (por el dimensionamiento).


Conclusión para la formulación francesa de

mezclas calientes


Conclusion

• La asociación de los resultados de módulo y de

fatiga tornan posible el análisis detallado del

comportamiento dentro de una estructura de

pavimentos proyectada.

• La metodología fundamental significa que los

parámetros de dimensionamiento; la rigidez y

deformación admisible son obtenidos en ensayos

de laboratorio.

csr

b60,5eq6eq .k.k.k).(NE/10)](θ*C)/E(10º*C,25Hz).[E(10ºεf),θε(NE,


ENFOQUE SOBRE LA ADAPTACIÓN DE LA

TÉCNICA FRANCESA DE DIMENSIONAMIENTO DE

PAVIMENTOS DE CONCRETO ASFÁLTICO PARA

LOS PAÍSES DE AMÉRICA DEL SUR

Eduardo Castañeda PINZON - UIS

Breno BARRA - UFSC

Leto MOMM - UFSC

Yader GUERRERO- UFSC

Yves BROSSEAUD - IFSTTAR

Jean Maurice BALAY - IFSTTAR


tr. 130

Dimensionamiento mecánico: resumen

Modelo

Suelo

Materiales

Clima

t

eq

Tránsito

x NE

t,cal

h

log t,adm

log N h solución


Conclusiones

• Metodología de fundamento racional

• Comprobada y estrecha relación campo/laboratorio: única no mundo

• Validación de las técnicas adoptadas

• Ensayos con elevada reproductibilidad

• Modelos matemáticos describen el comportamiento de los materiales

• Parámetros a ser adaptados dependen únicamente de estudios locales

• Perfecta adaptación de la metodología a los países de Sur-América


Un tipo de material para cada necesidad

Optimizado con criterios por desempeños

Ensayo con buen preciso, repetitividad y reproductibilidad,

discriminación (clase de material par con sus propiedades)

En relación con su uso en el pavimento

Método utilizado en Francia desde hace más de 30 años, con

una gran experiencia

Una prueba de laboratorio para Un desempeño

Principios diseños francesa de mezclas

Repetitividad y reproductibilidad


Muchas gracias por su atención

Yves BROSSEAUD -...

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