control de calidad de las mezclas calientes y templadas
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
5Norma de referencia N-CMT-4-04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas
20
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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
6Norma de referencia N-CMT-4-04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas
21
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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
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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
sub- bases. También se pueden usar para construir, fabricar o impermeabilizar
otras estructuras, tales como algunas obras complementarias de drenaje, entre
otras.
23
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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
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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
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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
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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
Características Valor
Densidad relativa. Mínimo 2.4
Desgaste de los Ángeles,% máximo 30
Partículas alargadas ,% máximo 35
Partículas lajeadas,% máximo 35
Equivalente de arena ,% mínimo 50
Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo 25
27
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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
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Tabla J.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de
granulometría semi-abierta o abierta10
Características (1) Valor
Densidad relativa. Mínimo 2.4
Desgaste de los Ángeles,% máximo 30
Partículas alargadas ,% máximo 25
Partículas lajeadas,% máximo 25
Equivalente de arena ,% mínimo 50
Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo 25
(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
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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
Desgaste de los Ángeles,% máximo 30
Partículas alargadas ,% máximo 25
Partículas lajeadas,% máximo 25
Equivalente de arena ,% mínimo 50
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
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Tabla N.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas de mortero asfaltico
Características Valor
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
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Tabla P.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas por el sistema de riegos
Características Valor
Desgaste de los Ángeles,% máximo 30
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
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Tabla R.-Requisitos de calidad para el agregado grueso para mezclas SMA
Características Valor
Desgaste de los Ángeles,% máximo 25
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
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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 carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 2
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 carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 3
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 carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 4
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
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Regiones geograficas para la utilización de asfaltos clasificados según su
viscocidad dinamica a 60 °C ( N.CMT.4.05.001/00)
35
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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
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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
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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
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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.
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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
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Regiones geograficas para la utilización recomendable de cementos asfalticos
grado PG
41
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
Una muestra por cada 250 m3 de material
5
Una muestra por cada 2500 m3 de material
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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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 %
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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.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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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=
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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,
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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.
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BIBLIOGRAFÍA
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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.
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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
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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
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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
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Tabla X.-Contenidos de cemento asfaltico, agua y disolventes en mezclas asfálticas ......... 74
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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
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