lisandro alvarado decanato de ingenieria...

SOLICITUD DE AUTORIZACIÓN DE SUSTENTACIÓN DEL TRABAJO

ESPECIAL DE GRADO

Quien suscribe, profesor: Ing. Oscar Zavarce, tutor del trabajo especial de grado

denominado: “EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECANICO DE

UNA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE P-401 UTILIZANDO AGREGADOS

VIRGENES CON LA INCORPORACIÓN DE MATERIAL PROVENIENTE DE

LA ESCARIFICACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA (FRESADO)”, presentado

por los bachilleres: Arteaga Valero, Carmen Julia C.I:14.799.216 y Rios Sánchez, William

Enrique C.I: 17.852.911, considera que el proyecto está terminado y se ajusta al instructivo

para la Elaboración, Presentación y Evaluación de Trabajo Especial de Grado de la carrera

Ingeniería Civil y por tanto pueden presentarlo en fe de cual firmo.

Atentamente:

_____________________

Ing. Oscar Zavarce.

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL

LISANDRO ALVARADO

DECANATO DE INGENIERIA CIVIL

BARQUISIMETO

AUTORIZACIÓN DE SUSTENTACIÓN DEL TRABAJO ESPECIAL

DE GRADO

Visto el informe presentado por el tutor Ing. Oscar Zavarce, el Decanato de Ingeniería Civil

autoriza a los bachilleres:

Arteaga Valero, Carmen Julia Rios Sánchez, William Enrique

C.I:14.799.216 C.I: 17.852.911

Sustentar por parte del Jurado Calificador, el Trabajo Especia de Grado titulado:

EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECANICO DE UNA

MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE P-401 UTILIZANDO AGREGADOS


LA ESCARIFICACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA (FRESADO).

Dicho jurado estará conformado por:

_____________________________________ (Coordinador)

_____________________________________ (Examinador)

_____________________________________ (Suplente)

Decano:_____________________

Barquisimeto, ___ de __________ de 2013


LISANDRO ALVARADO


CONSTANCIA DE EVALUACIÓN DEL TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

Quienes suscriben, miembros del jurado designado por el consejo de decanato de

Ingeniería Civil de la Universidad Centrooccidental “Lisandro Alvarado”, reunidos para

examinar y dictar veredicto sobre el trabajo Especial de Grado denominado:




LA ESCARIFICACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA (FRESADO).Presentado por

los BachilleresArteaga Valero, Carmen Julia,y Rios Sánchez, William Enrique, para

optar por el título de Ingeniero Civil, haciendo analizado con el mayor detenimiento e

interés dicho trabajo, se procedió a realizar la sustentación por parte de sus presentadores

emitiéndose el veredicto que a continuación se expresa:

_________________________________

En fe de lo expresado, firmamos la presente Acta en la Ciudad de Barquisimeto, a

los ____ días del mes de ________________ de dos mil trece.

___________________________ _____________________________

___________________________ _____________________________

Observaciones:

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________


LISANDRO ALVARADO



“LISANDRO ALVARADO”

DECANATO DE INGENIERÍA CIVIL

EVALUACIÓNDEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECANICO DE UNA


VIRGENES CON LA INCORPORACIÓN DE MATERIAL PROVENIENTE

DE LA ESCARIFICACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA (FRESADO).

ARTEAGA VALERO, CARMEN JULIA

RIOS SÁNCHEZ, WILLIAM ENRIQUE

Barquisimeto, 2013




EVALUACIÓNDEL COMPORTAMIENTO FÍSICO MECANICO DE UNA


VIRGENES CON LA INCORPORACIÓN DE MATERIAL PROVENIENTE

DE LA ESCARIFICACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA (FRESADO).

Trabajo Especial de Grado presentado ante el Decanato de Ingeniería Civil.

Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado” para optar al título de

Ingeniero Civil

Por: ARTEAGA VALERO, CARMEN JULIA C.I:14.799.216

RIOS SÁNCHEZ, WILLIAM ENRIQUE C.I.17.852.911

Tutor: ING. OSCAR ZAVARCE

Barquisimeto, Julio 2013

vi

INDICE GENERAL

Pág.

INDICE DE TABLAS………………………………………………………….. ix

INDICE DE FOTOGRAFIAS……………………………………….…………. xi

INDICE DE FIGURAS………………………………………………..……….… xiii

INDICE DE GRAFICOS........................................................................................ xiv

INDICE DE ANEXOS…………………………………………………...………. xvii

RESUMEN…………………………………………………………………..…… xviii

AGRADECIMIENTO............................................................................................. ixx

DEDICATORIA....................................................................................................... xx

INTRODUCCION…………………………………………………………...……. 1

CAPITULO I. EL PROBLEMA

Planteamiento del Problema……………………………………………………….. 3

Objetivo General…………………………………………………………………... 6

Objetivos Específicos……………………………………………………………… 6

Justificación………………………………………………………………………... 8

Alcances y Limitaciones…………………………………………………………… 9

CAPITULO II. MARCO TEORICO

Antecedentes de la Investigación……………………………………………………10

Bases Teóricas……………………………………………………………………….15

CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO

Naturaleza del Estudio……………………………………………………..………. 62

Diseño de la Investigación…………………………………………...…………….. 63

vii

Procedimiento………………………………………………………………….…… 63

Caracterización de los agregados naturales y material proveniente del…………

fresado…………………………………………………………………………….. 64

Caracterización de los agregados naturales………………………………………….65

Granulometría de los agregados pétreos…………………………………………..65

Tamaño nominal máximo………………………………………………………….66

Peso específico…………………………………………………………………..…66

Porcentaje de caras producidas por fracturas……………………………………..68

Porcentaje de partículas alargadas y planas……………………………………….68

Equivalente de arena……………………………………………………………….69

Resistencia de los agregados al desgaste………………………………………….70

Caracterización del material producto del fresado………………………………..70

Determinación del contenido de ligante asfáltico………………………………...70

Granulometría antes de la extracción……………………………………………...71

Caracterización el cemento asfáltico……………………………………………..71

Peso específico………………………………………………………..................71

Penetración…..…………………………………………………………………72

Punto de ablandamiento………………………………………………………. 73

Viscosidad Absoluta…………………………………………………………….73

Ductilidad……………………………………………………………...............73

Punto de inflamación…………………………………………………..............74

viii

Diseño de mezcla patrón en caliente P- 401 con el uso de materiales vírgenes……..74

Diseño de mezcla en caliente con el uso de materiales vírgenes y provenientes………

del fresado, adicionando un aditivo………………………………………………… 78

Evaluación de las propiedades físico-mecánicas de la mezcla asfáltica caliente....... 80

Densidad real de las briquetas……………………………………………………….80

Estabilidad y Flujo…………………………………………..……………………….81

Análisis de densidad y vacíos………………………………………………………. 82

Realización de estudio comparativo de las propiedades de una mezcla asfáltica…...…

en caliente (mac)……………………………………………………………………..86

CAPITULO IV. ANALISIS Y RESULTADOS

Análisis y Resultados…………………………………………………………......88

CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones…………………………………………………………………….119

Recomendaciones………………………………………………………………..123

BIBILOGRAFIA………………………………………………………………..124

ANEXOS……………………………………………………………………......126

ix

INDICE DE TABLAS

Pág.


Tabla N°1. Granulometría de los agregados ……………..………………………..17

Tabla N°2. Criterios de diseño Marshall para mezcla P-401 75 golpes......................18

Tabla N°3. Evaluación integral de pavimento.............................................................53


Tabla Nº 4. Mezclas Trabajo…………..…………………………………………….64

Tabla Nº 5 Tamaño Máximo nominal……………………….………………………66

Tabla Nº 6. Granulometría de Diseño………………...…..………………………....75

Tabla Nº 7.Pesos de los agregados combinados por porcentaje decemento

asfáltico………………………………………………………………………….....75

Tabla Nº 8Pesos de los agregados retenidos en cada tamiz para cada porcentaje. 77

Tabla Nº 9. Pesos a adicionar del aditivo en la mezcla…….………………………..79

Tabla Nº 10. Porcentajes de aporte de cada agregado por fracción….………………84


Tabla Nº 11.Tamaño máximo nominal……………………………………..……… 89

Tabla Nº 12.Pesos específicos de los Agregados Minerales………………….……..90

Tabla Nº 13. Porcentaje de Caras Producidas por Fracturas………….……………..90

Tabla Nº 14. Porcentaje de Caras Largas y Aplanadas………………….……..……91

Tabla Nº 15. Peso específico Bulk y aparente del material proveniente del fresado..91

x

Tabla Nº 16.Distribución granulométrica de agregados naturales y producto

delfresado……………………………………………………..………………………...

93

Tabla Nº 17. Porcentaje Obtenido del Ensayo del Equivalente de Arena para la

muestra patrón………………….………………………………………………..…..94

Tabla Nº 18. Porcentaje Obtenido del Ensayo del Equivalente de Arena en la muestra

con material fresado……………….……………………………...............................94

Tabla Nº19. Porcentaje Obtenido de Resistencia al Desgaste………….……………95

Tabla Nº 20.Propiedades del cemento asfáltico………………………………..95-96

Tabla Nº 21.Porcentaje en la combinación para cada agregado para la

muestrapatrón…………………………………………………………………………..

.……97

Tabla Nº 22.Porcentaje en la combinación para cada agregado para la muestra con

material fresado……………………………………………………………………..97


10% de material fresado…………………………….……………………….…….109

Tabla Nº 24.Porcentaje de aditivo regenerador para la muestra con 10% de material

fresado………………………………………………………………………………110

Tabla N 25. Porcentajes de cemento asfaltico óptimo probable para cada mezcla...114

.

xi

INDICE DE FOTOGRAFIA

Pág.


Fotografía Nº 1. Método de Cuarteo……………………………………….……..65

Fotografía Nº 2. Juego de Tamices………………………………………………..66

Fotografía Nº 3. Secado de la Muestra……………………………………………67

Fotografía Nº 4. Muestra Inmersa…………………………………………………67

Fotografía Nº5. Preparación…………...…………………………………………..67

Fotografía Nº6. Medición del Volumen Desplazado……………………………..67

Fotografía Nº 7. Muestra Utilizada……………………………………………….68

Fotografía Nº 8. Extracción de Aire………………………………………………68

Fotografía Nº 9.Calibrador para el Ensayo……………………………………….69

Fotografía Nº 10. Ensayo Equivalente de Arena…………………………………69

Fotografía Nº 11. Equipo Agitador……………………………………………….69

Fotografía Nº 12. Ensayo, Desgaste de los Ángeles……………………………..70

Fotografía Nº 13.Horno de Ignición…………………………………………… 71

Fotografía Nº 14. Peso del Picnómetro Vacío……………………….……………72

Fotografía Nº 15. Picnómetro con cemento Asfáltico A-20………………………72

Fotografía Nº 16.Ensayo de Penetración………………………………………...72

xii

Fotografía Nº 17. Ensayo de Punto de Ablandamiento…………………………73

Fotografía Nº 18. Elaboración de las Briquetas…………………………………78

Fotografía Nº 19. Incorporación del Aditivo Rejuvenecedor…………………..80

Fotografía Nº 20. Briqueta Sumergida…………………………………………..81

Fotografía Nº 21.Ensayo de Estabilidad y Flujo………………………………..82

Fotografía Nº 22. Ensayo del Método Rice…………………………………….85

xiii

INDICE DE FIGURAS

Pág.


Figura 1.Curva de diseño de pavimento flexible………….………...……………….24

Figura 2. Distribución de carga característica de un Pavimento Flexible versus

unoRígido.

…………..…………………………………………………………………..44

Figura 3. Modelo de Boussinesq………..……………………...……………………46

Figura 4. Proceso de selección de estrategias de rehabilitación……………..………51

xiv

INDICE DE GRAFICOS

Pág.


Grafico N°1. Combinación Granulométrica para mezcla patrón…………………….89

Grafico N°2. Combinación Granulométrica para mezcla patrón…………………….98

Grafico N°3. Combinación Granulométrica para mezcla con material producto del

fresado………………………………………………………………………………..98

Grafico N° 4. Densidad Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón………………….99

Grafico N° 5. Estabilidad Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón…………….…100

Grafico N° 6. Flujo Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón……………………..101

Grafico N° 7. Vacíos Totales Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón………… 101

Grafico N° 8. Vacíos de Agregado Mineral Vs % Cemento Asfáltica Mezcla

Patrón…………………………………………………………………………….. 102

Grafico N° 9. Vacíos Llenados Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón…….…..103

Grafico N° 10. Densidad Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000). Mezcla…

con la incorporación de material fresado…………………………………….……..104

Grafico N° 11. Flujo Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000). Mezcla con la

incorporación de material fresado………………………………………………….104

Grafico N° 12. Estabilidad Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000). Mezcla

con la incorporación de material fresado……………………………………...……105

xv

Grafico N° 13. Vacíos llenados Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000).

Mezcla con la incorporación de material fresado……………………………..……105

Grafico N° 14. Vacíos totales Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000).

Mezcla con la incorporación de material fresado…………………………….…….106

Grafico N° 15.Vacíos de agregado mineral Vs % Porcentaje de Aditivo(Iterlene ACF

100). Mezcla con la incorporación de material fresado……………………….……106

Grafico N° 16. Combinación Granulométrica para mezcla con 10% de material

fresado……………………………………………………………………………....110

Grafico N° 17. Densidad Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado y 0,5

% de Aditivo………………………..………………………………………………111

Grafico N° 18. Estabilidad Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado y

0,5 % de Aditivo……………………………………………………………………111

Grafico N° 19. Flujo Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado y 0,5 %

de Aditivo…………….……………………………………………………...…..…112

Grafico N° 20. Vacíos Totales Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado

y 0,5 % de Aditivo…………………….………………………………………..…..112

Grafico N° 21. Vacío de Agregados Minerales Vs % Cemento Asfaltico. Mezclacon

10% de fresado y 0,5 % de Aditivo…………………………..……………..……..113

Grafico N° 22. Vacío Llenados Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% defresado

y 0,5 % de Aditivo…………………………………………………………...…….113

Grafico N 23. Comparación de Estabilidad vs %Cemento Asfaltico entre mezclacon

fresado más aditivo y mezcla patrón……………..……………………..………….115

Grafico N 24. Comparación de Flujo vs %Cemento Asfaltico entre mezcla con

fresado más aditivo y mezcla patrón…………………………..……………….…..115

xvi

Grafico N 25. Comparación de Densidad vs %Cemento Asfaltico entre mezcla con

fresado más aditivo y mezcla patrón…………..……………...……………………116

Grafico N 26. Comparación de Vacíos Totalesvs %Cemento Asfaltico entre mezcla

con fresado más aditivo y mezcla patrón…………………………………………...116

Grafico N 27 Comparación de Vacíos Llenados vs %Cemento Asfaltico entre mezcla

con fresado más aditivo y mezcla patrón…………………………………………..117

Grafico N 28 Comparación de Vacíos de Agregado Mineral vs %Cemento Asfaltico

entre mezcla con fresado más aditivo y mezcla patrón…………………………….118

xvii

INDICE DE ANEXOS

Pág.

ANEXOS

Anexo A Tablas de densidad, estabilidad y flujo……….........................................122

Anexo B Densidad Máxima Teórica (gmm) o densidad rice……………..….........125

Anexo C Vacíos Totales (VT)……………………….……….................................126

Anexo D Porcentaje de Vacíos del agregado mineral……………...………..…….127

Anexo E Porcentaje de vacíos llenados de asfalto……………………………..….128

Anexo F Graficas de Densidad, Flujo, Estabilidad,VAM,VT,VLL…………........129

Anexo GCarta Técnica del Aditivo Regenerador y Especificaciones de la F.A.A.

.................................................................................................................................132







LA ESCARIFICACIÓN DE LA CARPETA ASFÁLTICA (FRESADO).

Autores: Carmen Julia Arteaga Valero

William Enrique Ríos Sánchez

Tutor: Ing. Oscar Zavarce.

RESUMEN

El estudio se basa en proponer mezclas recicladas en caliente para aeropuertos

motivado a la necesidad de buscar nuevas alternativas que paren el desgaste

ambiental, garantizando la calidad de los trabajos realizados.Se realizó el diseño de

mezclas asfálticas incorporando un porcentajes de fresado de 30% que sustituyeron a

los porcentajes de arrocillo de una mezcla tipo P-401 cuyos resultados no fueron

favorables, posteriormente se evaluó la cantidadde aditivo regenerador ITRELENE

ACF 1000 a usar, determinando un porcentaje de material fresado de 10%, para

posteriormente mediante la aplicación del método Marshall, comparar el

comportamiento de estas mezclas no convencionales con una mezcla patrón diseñada

y elaborada en laboratorio.Dando como resultados que cumplen con las

especificaciones de la Administración Federal de Aviación en Pavimentos de

Aeropuertos (FAA), a excepción de los vacíos del agregado mineral y el flujo que

resultaron ser inferiores al valor mínimo requerido y superiores al máximo

respectivamente, se estima que el factor determinante podría ser la cantidad de finos

aportados por el fresado al ser sometido a temperaturas de mezclado.Por lo que se

hizo necesario recomendar que se realicen estudios con una mezcla patrón y material

fresadovariando la cantidad de material fresado en un rango entre 10% y 20%, pero

sin dejar de incorporar el aditivo regenerador.

Palabras Clave:P-401, FAA, mezclas asfálticas de aeropuertos, rap, aditivo regenerador.

AGRADECIMIENTO UCLA-DIC

AGRADECIMIENTO

Agradecemos primeramente a Dios, por habernos dado la vida y permitirnos

llegar hasta este momento tan importante de nuestra vida, donde hemos obtenido este

logro académico y profesional tan importante. A la UCLA institución que nos ha

dado la oportunidad de ser parte de ella. Al Decanato de Ingeniería Civil (DIC),

escuela de formación donde gracias a su destacado equipo de profesionales,

adquirimos los conocimientos necesarios para enfrentar la vida profesional. A el Ing.

Oscar Zavarce, nuestro tutor que nos ofreció las herramientas y conocimientos

necesarios para lograr este triunfo. Al Laboratorio de pavimentos del Decanato de

Ingeniería Civil de la UCLA (DIC), que nos brindó sus instalaciones y equipos para

poder lograr culminar este trabajo de grado, y en especial a su valioso personal las

TSU Mileida y Lenny ya que sin su valiosa colaboración este trabajo de grado no

sería hoy una realidad. Al Ing. Eleazar Colina evaluador del trabajo de grado que nos

ofreció su ayuda, colaboración y conocimientos para salir adelante con el trabajo de

grado.Muy especialmente queremos agradecer a la empresa Motiasca y al personal

que hay labora como lo son el Tsu. Hugo Muñoz y la Ing. Mariannne Gutiérrez que

nos facilitaron todo el material granular y asfáltico utilizado en el trabajo de grado. A

todos infinitas gracias.

Carmen Arteaga y William Ríos

DEDICATORIA UCLA-DIC

DEDICATORIA

Dedico este trabajo principalmente a Dios, por haberme dado la vida y

permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación

profesional. A mi madre, por ser el pilar más importante y por demostrarme siempre

su cariño y apoyo incondicional sin importar las adversidades que se presenten. A la

Profesora Zunilde Escalona, por siempre brindarme su apoyo y ayuda desinteresada

durante este largo caminar. A mis hermanos Daniel y David, que siempre están en

apoyo constante. A mis tíos Olida, Aura y Luigi por motivarme a seguir adelante. A ti

abuela Carmen que con tu aplomo me enseñaste a no desmallar. A mis amigas

Merlin, Dalila y María de los Ángeles a quienes les agradezco por compartir

momentos significativos conmigo y por siempre estar dispuestas a escucharme y

ayudarme en cualquier momento.

Carmen Arteaga

INTRODUCCION UCLA-DIC

INTRODUCCION

Actualmente la necesidad de prolongar la vida útil de las estructuras en el área de

la ingeniería y el desarrollo de todos los sectores productivos, ha llevado a generar el

deterioro del medio ambiente en que vivimos por lo que se tiene la necesidad de

buscar nuevas alternativas que disminuyan el desgaste ambiental, garantizando la

calidad de los trabajos realizados.

Uno de los proyectos de mayor contribución en el desarrollo de las ciudades han

sido las carreteras, por ello las técnicas para mejorarlas se deben cada día mejorar y

enfocar la construcción de carreteras sostenibles para de esta manera reducir

considerablemente el daño causado al medio ambiente. Dos medios para mejorar la

sostenibilidad de las carreteras son el minimizar la cantidad de energía empleada para

su construcción y utilizar eficientemente los materiales producto de la escarificación

de las carreteras para reducir los desperdicios.

El futuro de los pavimentos asfálticos es altamente positivo. El desarrollo de

nuevas tecnologías en los últimos años ha permitido mejorar la calidad de los

productos y procedimientos utilizados en la pavimentación de vías con dos grandes

ventajas: la reducción en los costos y alta durabilidad durante toda la vida de servicio

del pavimento.La durabilidad de los pavimentos se traduce en mantenimientos y

INTRODUCCION UCLA-DIC

reparaciones mínimas durante su vida útil, enfrentar el paso de millones de vehículos,

resistir los efectos dañinos de los rayos solares, el aire y agua.

En muchos casos el mantenimiento del pavimento supera los fondos disponibles.

El reciclaje del pavimento asfáltico se ha convertido en una opción de mantenimiento

y rehabilitación poderosa y económicamente efectiva que además ofrece beneficios

ambientales. El primer caso documentado de reciclaje en caliente en el sitio aparece

en la literatura de la década de 1930, y el reciclaje en frío y rehabilitación de vías data

de 1900.Los avances más grandes en tecnología y equipo ocurrieron a mediados de la

década de 1970. Hay dos eventos que avivaron este interés: la crisis del petróleo de

1970 y la introducción en 1975 de las máquinas fresadoras. Desde ese momento, los

métodos de reciclaje de la carpeta asfaltica han avanzado exponencialmente.

CAPITULO I. EL PROBLEMAUCLA-DIC

3

CAPITULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Los pavimentos son superestructuras que gracias a su diseño han ido

evolucionando con el paso de los años, donde se toma en consideración la variable

“tiempo”, y el diseño se realiza desde el momento presente y a lo largo de un número

de años determinado.La construcción del primer pavimento, tipo SheetAsphalt,

ocurre en 1876 en Washington D.C., con asfalto natural importado. En 1900 aparece

la primera mezcla asfáltica en caliente, utilizada en la rue du Louvre y en la Avenue

Victoria en París, la cual fue confeccionada con asfalto natural de la Isla de Trinidad.

A partir del año 1902, se inicia el empleo de asfaltos destilados de petróleo en los

Estados Unidos, que por sus características de pureza y economía en relación a los

asfaltos naturales, constituye en la actualidad la principal fuente de abastecimiento.


4

La aparición y desarrollo de la circulación automovilística en las carreteras de

aquel entonces - de macadam a base de agua - provocaban grandes nubarrones de

polvo, ello dio origen a los tratamientos superficiales a base de emulsiones en el año

1903, con objeto de enfrentar dicho inconveniente. En 1909 en Versalles, sobre el

cuerpo de una carretera con un tráfico diario de 5000 vehículos, se construyó una

capa de aglomerado bituminoso de 5 cm de espesor. Así pues, en los albores del siglo

XX, ya existían los principales componentes de la técnica de revestimientos

bituminosos. Su desarrollo y perfeccionamiento, es tarea que incumbe a los

profesionales del asfalto del siglo XX.

Con el paso del tiempo se ha buscado desarrollar nuevas tecnologías que

permitan mejorar la calidad de los productos y procedimientos utilizados en la

pavimentación, tratando también que estas innovaciones tecnológicas reduzcan el

impacto ambiental, y abaratar los costos de producción. Actualmente, se está llevando

a cabo a nivel europeo el proyecto PARAMIX (Road Pavement

RehabilitationTechniquesUsingEnhancedAsphalt Mixtures) dentro del programa

Growth del V plan marco de la Unión Europea. El consorcio formado por 13 socios

de cinco países diferentes (España, Suecia, Bélgica, Italia y Alemania) se plantea una

sistematización del proceso de reciclado así como mejoras en el procedimiento

constructivo y el desarrollo de nuevos métodos de cálculo y evaluación con una

voluntad de intercambiar conocimientos y diferentes maneras de enfocar el problema.

El reciclado de pavimentos constituye una alternativa de rehabilitación más

competitiva y económica que la elaboración de mezclas convencionales, ya que


5

permite minimizar la utilización de recursos no renovables, áridos naturales y ligantes

hidrocarbonados de origen petrolífero, previniendo de esta manera la creación de

residuos que generan la acumulación de desperdicios, disminuyendo por consiguiente

la necesidad de transportar estos materiales desde y hacia la obra.

En la actualidad, la red vial de Venezuela presenta un considerable deterioro,

requiriendo trabajos de mantenimiento, basado en la importancia de su

funcionamiento. Siendo los medios de transporte factores de vital importancia para el

desarrollo económico, político y cultural de un estado, resulta evidente la necesidad

de mantener en óptimas condiciones las estructuras para el perfecto funcionamiento

de los distintos sistemas de transporte.

Por tal motivo, el diseño de mezcla asfáltica en caliente P-401, pretende lograr una

contribución de gran relevancia, tanto para el mejoramiento de las estructuras

existentes en aeropuertos como para la disminución de costos y de incidencia en el

impacto del medio ambiente, en comparación con la utilización de mezclas

convencionales.

Finalmente, se plantean las siguientes interrogantes ¿la utilización de agregado

fresado para la elaboración de mezclas P-401 cumplirá con los requerimiento de la

norma de Airport Pavement, Federal Aviation Administration, (FAA)? ¿La

utilización de fresado para elaborar mezclas tendrá un efecto positivo en la

disminución de los niveles de contaminación ambiental con respecto a una mezcla sin

material fresado?


6

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo General

Evaluar el comportamiento de una mezcla asfáltica en caliente P-401 mediante la

incorporación de material proveniente de la escarificación de carpetas asfálticas y la

utilización de aditivo ITRELENE ACF 100.

Objetivos Específicos

Caracterizar agregados pétreos y asfálticos provenientes de planta ubicada en

el Estado Portuguesa.

Diseñar una mezcla asfáltica en caliente patrón P-401 con agregados vírgenes.

Diseñar una mezcla asfáltica en caliente P-401 adicionando agregado fresado

proveniente de la escarificación de vías ubicadas en el Estado Portuguesa.

Evaluar el comportamiento físico-mecánico de una mezcla asfáltica en

caliente P-401 con y sin la incorporación de material proveniente de la escarificación

de carpetas asfálticas proveniente de planta ubicada en el Estado Portuguesa.


7

Evaluar el comportamiento físico-mecánico de una mezcla asfáltica en

caliente P-401 con la incorporación de material proveniente de la escarificación de

carpetas asfálticas y un aditivo regenerador del material escarificado.


8

JUSTIFICACION

Los pavimentos como cualquier estructura, se diseñan, construyen y reparan; por

ésto se ilustran métodos y tecnología moderna relacionada con el diseño,

construcción y reparación de pavimentos flexibles.

Cada día adquiere mayor relevancia la nueva técnica de reutilización del material

fresado, debido a lo económico y de fácil colocación logrando obtener beneficios para

la comunidad como para el ambiente.

Es por ello que al realizar una rehabilitación con material reciclado se obtienen

mejores beneficios ajustados a los parámetros de disponibilidad y durabilidad

exigidos por la norma.

Más del 90 por ciento de los pavimento rehabilitados son del tipo flexible. Para

evaluar su condición se requiere de metodologías muy costosas que se adecuen a la

región donde están construidos. Con esta nueva técnica se ofrecen mayores beneficios

y la oportunidad de aumentar la meta física en proyectos de envergadura, como sería

la rehabilitación de pistas de aterrizaje en aeropuertos nacionales e internacionales.


9

ALCANCE

El trabajo se basa en el análisis del comportamiento de las mezclas asfálticas en

caliente recicladas que estan orientadas, para la rehabilitación de pistas de aterrizaje

de aeropuertos.

Los ensayos de caracterización y su respectivo aval se realizaron en las

instalaciones de la Universidad Centrooccidental Lisandro Alvarado Decanato de

Ingeniería Civil específicamente en el laboratorio de pavimentos.

LIMITACIONES

Una de las limitantes se encuentra en la aplicación y uso de estándares

internacionales como lo son la norma para la elaboración de mezclas asfálticas

especiales.

CAPITULO II. MARCO TEORICO UCLA-DIC

10

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION

Para el desarrollo de esta investigación se examinó la relación de ésta con

diferentes estudios similares con el objetivo de adquirir más información del tema. Es

importante citar que se tomaron en consideración los siguientes antecedentes y

publicaciones que se mencionan a continuación.

García y Medina (2010). “EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE

PAVIMENTOS RECICLADOS CON CEMENTO (REPACE) EN

COMPARACIÓN CON LOS RECICLADOS CON ASFALTO ESPUMADO,

PARA SER USADOS COMO BASE INTERMEDIA EN ESTRUCTURAS DE

PAVIMENTO. CASO DE ESTUDIO: MUESTRA PROCEDENTE DE LA

ESCARIFICACIÓN DE LA SUB- RAMAL 010 LA, MUNICIPIO TORRES,

ESTADO LARA”, El reciclaje de pavimentos se ha convertido en una importante

alternativa de rehabilitación de carreteras, debido principalmente a su valor ecológico

y los excelentes resultados que se han obtenido en diversos estudios realizados. Las

técnicas de reciclaje son relativamente nuevas en el país, por lo que es de interés de

este trabajo de investigación establecer parámetros y a su vez ampliar la gama de

conocimientos en lo que se refiere a las metodologías de REPACE y Asfalto

Espumado, realizando los diseños de mezcla a través de dichos métodos, con la

finalidad de compararlos en cuanto a costos, comportamiento estructural, eficiencia


11

entre otros, evaluando así el desempeño de los mismos como propuesta de

rehabilitación. Para llevar a cabo este propósito se planteó esta investigación en siete

fases (toma de las muestras, estudios de las propiedades de las muestras de agregado,

estudio de calidad del cemento, combinación granulométrica de los materiales, diseño

de la base intermedia del REPACE, determinación del CBR del REPACE, diseño de

la estructura de pavimento) utilizando las condiciones establecidas para una vía

hipotética de tráfico bajo. Se procedió a caracterizar el material proveniente de la

escarificación de la carpeta de rodamiento, como también, el empleado como base

granular en la hipótesis elaborada, para luego realizar la dosificación de los

materiales. Conjuntamente, se verificó la calidad del cemento para luego realizar el

diseño de mezcla, siguiendo los lineamientos específicos en el método de diseño

AASHTO para mezclas de REPACE, determinando el porcentaje óptimo de cemento.

Como resultado se obtuvo un porcentaje óptimo de cemento igual a 4%.

Posteriormente se comparó el desempeño de esta propuesta con la aportada por una

investigación paralela de reciclado con Asfalto Espumado bajo las mismas

condiciones establecidas. Concluyendo que el método de reciclado con Asfalto

Espumado representa la mejor alternativa de rehabilitación para esta vía.

Jiménez y Venegas (2010).”EVALUACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

RECICLADAS CON EMULSIÓN (MARE) EN COMPARACIÓN CON

MEZCLAS RECICLADAS DE PAVIMENTOS FLEXIBLES CON CEMENTO

(REPACE) PARA SER USADAS COMO BASE INTERMEDIA EN

CARPETAS DE PAVIMENTOS”, En el presente trabajo se evaluó el desempeño

de las mezclas asfálticas recicladas con emulsión para ser usada como base

intermedia en la propuesta hipotética de rehabilitación de la estructura de un

pavimento, mediante el mismo se busca valorar su comportamiento en comparación

con las mezclas recicladas con cemento. La investigación es de naturaleza

descriptiva. Se definió la emulsión asfáltica con ensayos de laboratorio y el

comportamiento con mezclas de materiales pétreos por el método Marshall

Modificado de Illinois. Se determinaron los parámetros físicos-mecánicos como


12

Estabilidad, Densidad Seca Bulk, Módulo de Elasticidad y Coeficiente Estructural, el

último fue determinado a través del método de tracción indirecta con la mordaza

Lottman mediante la implementación de un deformímetro ubicado de manera

perpendicular al eje diametral de la briqueta. Se concluyó que la mezcla estudiada

presenta propiedades óptimas como capa base en pavimentación, limitado su uso para

carpeta de rodamiento por el porcentaje de vacíos, donde el factor determinante

podría ser el tiempo de curado. El estudio condujo al diseño de una nueva estructura

de pavimento en comparación con las mezclas recicladas con cemento, demostrando

así sus parámetros más influyentes a la hora de tomar una decisión para la

rehabilitación.

Carrillo, Hernández y Toledo (2011). “PROPUESTA DEL PROYECTO DE

REHABILITACIÓN DE LA PISTA DE ATERRIZAJE DEL AERÓDROMO

LA GREDA. CARORA MUNICIPIO TORRES DEL ESTADO LARA”, Este

trabajo tuvo como objetivo realizar la propuesta del proyecto de rehabilitación de la

pista de aterrizaje del aeródromo La Greda. Carora Municipio Torres del estado Lara.

En función de los resultados logrados en el análisis de los materiales que componen

la estructura y mediante el Indicie de Condición de Pavimento se logró plantear dos

acciones de rehabilitación, la primera es la construcción de una base de suelo de 11

cm y carpeta asfáltica de 9 cm (REPACE), utilizando los materiales existentes se

reducirá el impacto ambiental comparado si se realiza una sustitución total de la

estructura de pavimento, para la evaluación de esta alternativa se realizaron los

ensayos necesarios para lograr la resistencia mínima a la comprensión simple sin

confiar a los 7 días de 20 kg/cm2 según Normas INVEAS 11-70, esta se realizó con

una fracción de material asfáltico extraído en la calicata y en una fracción del

material base utilizado en la construcción de la pista. La segunda propuesta es realizar

una escarificación total de la carpeta asfáltica y hacer un diseño de mezcla con

características propias de aeropuertos (P-401) de Norma F.A.A con espesor de capa

de rodamiento de 10 cm, para tal fin se contó con la colaboración de la planta de

mezcla asfáltica ubicada en Burere en la autopista Lara-Zulia donde se realizó la


13

caracterización del material empleado en la planta, así como la caracterización del

cemento asfáltico para posteriormente realizar la combinación granulométrica y el

diseño aplicando el método Marshall. Para la presentación de las alternativas solo se

consideró el pavimento flexible por ser el tipo de estructura que existe en la pista

estudiada. En base a los resultados obtenidos en los presupuestos planteados, se

evalúo cuál de las dos soluciones será la más viable al momento de la ejecución

tomando en cuenta el desarrollo endógeno e inversión que tenga proyectado el

Municipio.

Lara y Martínez (2011). “DISEÑO DE UNA MEZCLAS ASFÁLTICAS EN

CALIENTE MEDIANTE LA INCORPORACIÓN DE MATERIAL

PROVENIENTE DE LA ESCARIFICACIÓN DE CARPETAS ASFÁLTICAS”,

El aumento de las exigencias, hace necesario buscar alternativas para la utilización de

materiales reciclados, por lo que en el presente trabajo de investigación se plantea la

utilización de material proveniente de la escarificación de carpetas asfálticas en la

elaboración de mezclas asfálticas en caliente. El trabajo se inició con la

caracterización de agregados naturales, cemento asfálticos de fresado. Se realizó el

diseño de mezclas asfálticas incorporando varios porcentajes de fresado, 22% y 30%

que sustituyeron a los porcentajes de arrocillo de una mezclas tipo M19 Establecida

como patrón, para posteriormente ser evaluadas y obtenidas las propiedades

correspondientes mediante la aplicación del método Marshall, comparando el

comportamiento de estas mezclas no convencionales con una mezcla patrón diseñada

y elaborada en laboratorio. Cada mezcla fue evaluada para conocer el

comportamiento de las propiedades dando como resultados que cumplen con las

especificaciones NTF 2000-1: 2009, a excepción de los vacíos del agregado mineral

que resultaran ser inferiores al valor mínimo requerido, fallando así los diseños

planteados para esta propiedad, donde el factor determinaste podría ser la cantidad de

finos aportados por el fresado al ser sometido a temperaturas de mezclado. En

consecuencia no se pudo seleccionar la mezcla que mejor se ajusta a los


14

requerimientos estipulados, por lo que se hizo necesario desarrollar un cuerpo de

recomendaciones que dan paso a la profundización del tema en investigación.


15

BASES TEORICAS

Para el análisis, estructuración y planificación de este proyecto se requiere de una

serie de conceptos relacionados con el estudio a realizar.

Asfalto: Es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como

aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, autovías o

autopistas. También es utilizado en impermeabilizantes. Está presente en el petróleo

crudo y compuesto casi por completo de bitumen.

Como el asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo,

capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas

permanentes, presenta las propiedades ideales para la construcción de pavimentos

cumpliendo las siguientes funciones:

Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la

humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación.

Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la

acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos.

Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su

espeso

RAP: Se define como el pavimento asfaltico que ha cumplido su vida útil que ha

sido fresado o extraído y posteriormente triturado, y sus propiedades dependen

directamente de varios factores como: el tipo de mezcla asfáltica del que proviene, la

metodóloga empleada en su extracción, la capa del pavimento que se extrajo, o bien,

http://es.wikipedia.org/wiki/Aglomerante

http://es.wikipedia.org/wiki/Mezcla_asf%C3%A1ltica

http://es.wikipedia.org/wiki/Carretera

http://es.wikipedia.org/wiki/Autov%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Autopista

http://es.wikipedia.org/wiki/Impermeabilizante

http://es.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/Bitumen


16

del proyecto que proviene, lo que produce generalmente una heterogeneidad en el

material, implicando algunas variaciones significativas en cuanto a la calidad los

áridos, contenido y tipo de ligante adherido, lo cual puede influir en homogeneidad de

la mezcla final que se desea fabricar, sobre todo cuando el RAP se emplea en altas

tasas.

Aditivo Regenerador de asfalto en caliente ITERLENE ACF 1000

ITERLENEACF1000 es unaditivo líquidomultiusos, usadodirectamente en el

material producto de la escarificación de la carpeta asfáltica, que le permite

"regenerar" el cemento asfalticodelmaterial fresado.Consta dediferentescomponentes

químicos, cada unode los cuales tieneuna función precisaen relación conel cemento

asfáltico: antioxidante, plastificante, regeneración, agente humectante, dispersante y

diluyente.Puede seradicionadoenlos tanques de almacenamientode cemento asfalticoo

directamente duranteel ciclo de producción.(ver anexo G pag.125)

Mezclas Asfálticas para Aeropuertos: Son mezclas bituminosas diseñadas para

cumplir con requerimientos específicos de los pavimentos aeroportuarios varían

sustancialmente dependiendo de varios factores como clima, intensidad de tráfico,

tipos de avión, entre otros. Estas mezclas asfálticas ofrecen suficiente flexibilidad en

su composición y características físico/mecánicas para que puedan diseñarse a

medida para cumplir con las necesidades de aeropuertos individuales.

Especificaciones para granulometría de los agregados establecidapor la

Norma Administración Federal de Aviación de Pavimentos de

Aeropuertos(Airport Pavement Federal Aviation Administration; FAA).

Para la elaboración de las mezclas asfálticas para aeropuertos P-401, es

necesario que la granulometría de los agregados pétreos cumpla con los

parámetros siguientes:


17

Especificaciones para el diseño Marshallde Mezclas Asfálticas para

Aeropuertosestablecidas por la Agencia Federal de Aviación (FAA).

Las especificaciones establecidas por la Agencia Federal de Aviación para el

diseño de mezclas asfálticas en caliente P-401, está enmarcada en una serie de

criterios establecidos para determinar las propiedades Físico –mecánicas, las cuales

están reflejadas en las tabla mostradas a continuación:

Tabla 1. Granulometría de los Agregados


18

Tabla 2. Criterios de diseño Marshall para mezcla P-401 75 golpes

Pavimentos en Aeropuertos: Los pavimentos aeroportuarios son construidos para

soportar las cargas impuestas por las aeronaves, así como de proporcionar una

superficie adecuada y segura para transitar en cualquier condición meteorológica.

La determinación del espesor del pavimento se basa en el análisis teórico de la

distribución de las cargas por los pavimentos y los terrenos de fundación

(subrasantes), en el análisis de los datos experimentales relativos al pavimento y en

un estudio del comportamiento de los pavimentos, en condiciones de servicio reales.

Aun cuando la estructura básica y la función de los pavimentos en aeropuertos es

esencialmente la misma, que en una carretera, existen diferencias significativas entre

uno y otro, como por ejemplo: la anchura, la forma, los pesos totales y la elevada

presión que los neumáticos de las ruedas de las aeronaves transmiten. Los pavimentos


19

en las pistas también tienen que soportar las vibraciones del período de

calentamiento, el escape de los motores de reacción y los impactos del aterrizaje.

Las pistas sufren menos aplicaciones de carga que una carretera normalmente

concurrida. La disposición de las ruedas y los patrones de carga son diferentes; por lo

general, las aeronaves tienen un tren de aterrizaje en triciclo, con una rueda o

conjunto de ruedas dirigible. Las cargas se canalizan en la parte media de la pista, y

quedan un 80 % de las cargas dentro de 8% más o menos del área pavimentada. Así

pues, el esfuerzo se concentra dentro del tercio central del pavimento.

Uno de los métodos aceptados comúnmente para el diseño de pavimentos

aeroportuarios civiles, es el método modificado del Airport Paving Manual publicado

por la Federal Aviation Administration, el cual calcula la resistencia de los

pavimentos de un aeropuerto, en función del peso bruto de la aeronave, para cada tipo

de tren de aterrizaje.

Los pavimentos se dividen en general en dos tipos: flexible y rígido. Cuando está

apropiadamente diseñado y construido, cada tipo proporcionará un pavimento

aeroportuario satisfactorio.

Parámetros por considerar para el diseño de pavimentos por el método de la

Agencia Federal de Aviación (FAA).

Hay varios factores que ejercen influencia sobre el espesor del pavimento

requerido. Estos son la calidad del terreno de fundación y de los materiales, que

constituyen la estructura del pavimento, la magnitud y el carácter de las cargas de las

aeronaves que han de soportarse, el volumen del tránsito y su concentración en ciertas

zonas. Relacionando estos conceptos, la FAA ha preparado una serie de curvas para

el cálculo de los pavimentos, tanto rígidos como flexibles, con base en un cálculo de

vida útil de 20 años. Estas curvas simplifican los procedimientos de cálculo, para lo

cual es necesario contar con los siguientes parámetros:


20

Aeronave de Diseño: Las características de las aeronaves que influyen en el

diseño de los pavimentos son: peso bruto, porcentaje de carga sobre la rueda de proa,

disposición de las ruedas, carga sobre la pata principal, presión de los neumáticos y el

área de contacto de cada uno.

La aeronave de diseño se selecciona verificando todas las aeronaves del pronóstico

de tránsito del aeropuerto, así como el espesor de pavimento requerido por las

mismas, con la utilización de las respectivas gráficas. La aeronave que necesite

mayor espesor de pavimento será considerada como la aeronave de diseño.

Peso Máximo Aeronave de Diseño: Es el peso máximo de despegue de la

aeronave, que proporciona cierto grado de prudencia en el diseño, debido a que

pueden presentarse cambios en el uso operacional del pavimento, y en consideración

de que el tránsito previsto es una aproximación.

Salidas Anuales Equivalentes Aeronave de Diseño: Con el pronóstico del

tránsito anual de cada tipo de aeronave y el número de salidas anuales de la aeronave

de diseño, se determina el número de salidas anuales equivalentes, que transforman

los diferentes tipos de tren de aterrizaje de las distintas aeronaves, al tipo de tren de

aterrizaje que posee la aeronave de diseño, por medio de un factor de conversión

establecido. Con este procedimiento, se logra un único número de salidas anuales de

la aeronave de diseño.

Índice de Penetración de California (CBR): Es la relación entre la fuerza por

unidad de superficie necesaria, para penetrar en una masa de suelo y la fuerza

necesaria que permite penetrar en un material normalizado, se expresa en porcentajes.

Determina las características de resistencia del suelo para ser utilizado en el diseño de

pavimentos.

Diseño de Pavimentos Flexibles Por el Método de la FAA: El diseño de

pavimentos flexibles por el método de la FAA, se basa en los resultados de pruebas

de suelos de subrasantes, para reducir así la presión superficial a un valor que el


21

terreno de fundación pueda soportar. Cada una de las capas de la estructura debe

poseer el espesor mínimo que reduzca los esfuerzos sobre la capa inferior inmediata.

Así también, la capa de rodadura debe tener resistencia suficiente para aceptar sin

peligro las presiones producidas por los neumáticos de las aeronaves sobre la misma,

además de una adherencia adecuada entre la aeronave y el pavimento, aún en

condiciones húmedas.

La FAA ha ideado una relación entre las clases de suelo y el espesor de la capa

superficial, la capa base y la sub-base necesaria, para diferentes pesos brutos de

aeronaves, basados en diferentes condiciones de drenaje y la acción de congelación.

Estructura de los Pavimentos Flexibles

Subrasante: Se considera la cimentación del pavimento, por lo que es

indispensable realizar un análisis de las propiedades físicas del terreno, con el fin de

conocer las variaciones importantes de su estructura, cambios de contenido de

humedad, nivel de aguas freáticas, condiciones de drenaje, entre otros, lo cual

permitirá proporcionar una estimación del valor soporte del suelo bajo diferentes

condiciones. Cuanta mejor calidad tenga esta capa, el espesor del pavimento será más

reducido.

Los ensayos por realizarse para la determinación de las propiedades físicas del

suelo, están normalizados en las publicaciones de la ASTM para pavimentos, que

están previstos para servir a las aeronaves.

Las subrasantes deben compactarse escrupulosamente, para proporcionar la más

alta capacidad de soporte posible.

Sub-base: La sub-base está compuesta de material granular, integrante

generalmente de la estructura del pavimento flexible, está protegida por la carpeta y

la base, colocada sobre la sub-rasante compactada. Impide que el agua de las

terracerías ascienda por capilaridad y evita que el pavimento sea absorbido por la sub-


22

rasante. Ésta debe transmitir en forma adecuada los esfuerzos a las terracerías. Para

los mejores grupos de suelos, es posible prescindir de este elemento.

En algunos casos, esta capa permite transformar un cierto espesor de la capa de

base a un espesor equivalente de material de sub-base.

Base: La base es el componente estructural más importante de un pavimento

flexible ya que recibe la mayor parte de los esfuerzos producidos por las cargas

concentradas aplicadas a la superficie. Su propósito fundamental consiste en evitar

que se presenten deformaciones por corte y consolidación de la sub-rasante, y

adicionalmente provee un sub-drenaje al pavimento, así como protección contra la

acción de las heladas cuando fuere necesario.

Generalmente esta capa, además de la compactación, necesita otro tipo de

mejoramiento (estabilización), para resistir las cargas sin deformarse y transmitirlas

adecuadamente. Los materiales para la base son variados, con el fin de aprovechar los

materiales locales. Cuando se usan agregados de alta calidad, los tratamientos de

asfalto o cemento Pórtland producen bases que son más eficaces que las bases no

tratadas. De acuerdo con ello, la FAA reconoce una pulgada de ciertos materiales

tratados para base, como equivalente de 1.5 pulgadas de materiales para bases no

tratadas.

Áreas críticas: Son las que requieren mayor espesor de pavimento. Incluyen los

extremos de las pistas de aterrizajes, todas las pistas de rodaje y las plataformas. Estas

son áreas sujetas a las más diversas cargas por parte de los aviones. El espesor del

pavimento en zonas no críticas puede reducirse respecto del espesor mismo en las

zonas que sí lo son.

Carpeta de rodamiento: Es la parte superior del pavimento flexible, que

proporciona la superficie de rodamiento; es elaborada con material pétreo

seleccionado y un producto asfáltico, según los requerimientos de tránsito. La carpeta

de rodamiento tiene como función proteger la base del agua superficial y en el caso


23

de las pistas de los aeropuertos, proveer una superficie de rodaje tersa para las

aeronaves, dar espacio a cargas de tráfico, resistir patinamiento, resistir la abrasión al

tráfico y el desgaste a la intemperie.

Para las mezclas asfálticas, es de gran importancia conocer la cantidad de asfalto

por emplearse, debiéndose buscar un contenido óptimo, ya que en una mezcla este

elemento debe formar una membrana alrededor de las partículas, de un espesor tal,

que sea suficiente para resistir los efectos del tránsito y de la intemperie, pero no debe

resultar muy gruesa, ya que además de ser antieconómica puede provocar una pérdida

de la estabilidad en la carpeta; este exceso de asfalto puede hacer resbalosa la

superficie. Para calcular este contenido óptimo de asfalto, se tienen las pruebas de

compresión simple para mezclas en frío, la prueba de Marshall para muestras en

caliente, y otras.

Procedimiento de diseño: Para el diseño de los pavimentos flexibles se requiere

de los siguientes parámetros:

• CBR del suelo de fundación

• CBR del material para la sub-base

• Peso bruto de la aeronave de diseño

• Número de salidas anuales de la aeronave de diseño

Una vez obtenidos los anteriores parámetros, se hace uso de las curvas

publicadaspor la FAA


24

Figura 1.Curva de diseño de pavimento flexible

Fuente: Airport Pavement, Federal Aviation Administration, FAA. Curva de

diseño de pavimento flexible en zonas críticas; tren de aterrizaje de doble rueda, así

también se han establecido curvas para tren de aterrizaje de una rueda y de tándem

doble.

Mediante el uso de las curvas de cálculo, se determina el espesor del pavimento

para cada aeronave, el espesor del revestimiento asfáltico, el espesor mínimo de la

base y sub-base.

Se registra en la abscisa superior el valor CBR del terreno de fundación, que se

proyecta verticalmente hasta el peso bruto de la aeronave, en el punto de intersección

se traza una línea horizontal, hasta el número de salidas anuales equivalentes; y de

este nuevo punto de intersección, se proyecta verticalmente hacia abajo, para

determinar el espesor total del pavimento requerido. El mismo procedimiento se

utiliza para la determinación del espesor de la sub-base, excepto que se ingresa el

valor CBR del material de la sub-base. Habiendo determinado estos valores y el

espesor de la carpeta asfáltica, que también es proporcionado por las curvas, se

determina el espesor de la base.

El procedimiento anterior es utilizado para determinar los espesores en áreas

críticas de las pistas, que son las que por su posición sufren concentración de


25

movimientos de las aeronaves, para el caso de las áreas no críticas, las que sufren

menos concentración de esfuerzos; el espesor del pavimento se obtiene tomando el

valor 0.9 de los espesores críticos.

Cementos Asfálticos:Los cementos asfálticos se utilizan principalmente en

aplicaciones viales. Son sólidos a temperatura ambiente y se clasifican por su

consistencia de acuerdo al grado de penetración o por su viscosidad.

Son recomendados para la construcción de carreteras, autopistas, caminos y demás

vías y forman parte de la capa estructural de una vía, brindando propiedades

de impermeabilidad, flexibilidad y durabilidad aún en presencia de los diferentes

grado de penetración o por su viscosidad grado de penetración o por su viscosidad

agentes la externos tales como el clima, la atura, la temperatura ambiental y

condiciones severas de tráfico.

Asfalto Líquido:Son materiales asfálticos de consistencia blanda o fluida por lo

que se salen del campo en el que normalmente se aplica el ensayo de penetración,

cuyo límite máximo es 300. Están compuestos por una fase asfáltica y un fluidificante

volátil, que puede ser bencina, queroseno o aceite. Los fluidificantes se evaporan

(proceso de curado), quedando el residuo asfáltico el cual envuelve y cohesiona las

partículas del agregado. Son asfaltos líquidos los siguientes productos.

Asfaltos Emulsificados: Son parte de los asfaltos líquidos. Es un sistema

heterogéneo de dos fases normalmente inmiscibles, como son el asfalto y el agua, al

que se le incorpora una pequeña cantidad de un agente activador de superficie,

tensoactivo o emulsificante, de base jabonosa o solución alcalina, el cual mantiene en

dispersión el sistema, siendo la fase continua el agua y la discontinua los glóbulos del

asfalto, en tamaño, entre uno a diez micrones.

El asfalto es emulsificado en un molino coloidal con 40-50% por peso de agua que

contiene entre 0.5 y 1.5% por peso de emulsificante. Permite la aplicación del asfalto

donde no es práctico, por las condiciones, el uso de materiales calientes.


26

Cuando la emulsión se pone en contacto con el agregado se produce un

desequilibrio que la rompe, llevando a las partículas del asfalto a unirse a la superficie

del agregado. El agua fluye o se evapora, separándose de las partículas pétreas

recubiertas por el asfalto. Existen emulsificantes que permiten que esta rotura sea

instantánea y otros que retardan éste fenómeno. De acuerdo con la velocidad de

rotura, las emulsiones asfálticas pueden ser:

De rompimiento rápido, la que se designa por las letras RS (Rapid Setting).

Estas producen una capa relativamente dura y principalmente es usada para

aplicaciones en spray sobre agregados y arenas de sello, así como penetración sobre

piedra quebrada; que por ser de alta viscosidad sirve de impermeabilizante.

De rompimiento medio, las que se designan con las letras MS (Medium

Setting).

Rompimiento lento, designada por las letras SS (SlowSeting). Son diseñadas

para una máxima estabilidad de mezclado. Son usadas para dar un buen acabado con

agregados compactos y asegurar una buena mezcla con éstos.

El tipo de emulsión a utilizar depende de varios factores, tales como las

condiciones climáticas durante la construcción, tipos de agregados disponibles, etc.

Las emulsiones asfálticas deben ser afines a la polaridad de los agregados con el

propósito de tener una buena adherencia. Esta cualidad se la confiere el emulsificante,

el cual puede darle polaridad negativa o positiva, tomando el nombre de aniónicas, las

primeras, afines a los áridos de cargas positivas y catiónica, las segundas, afines a

áridos de cargas negativas; como son las de origen cuarzoso o silíceo.

Principales pruebas para determinar las propiedades físicas del asfalto:Entre

las principales pruebas para determinar las propiedades físicas de los cementos

asfálticos tenemos.


27

Peso Específico:Este ensayo se efectúa para ubicar las correlaciones necesarias de

peso a volumen, varía con la temperatura, o al adicionarle algún otro material;

regularmente el asfalto presenta una densidad mayor que el agua.

Solubilidad Tricloroethileno: Este método sirve para detectar impurezas o

materiales extraños que presente el asfalto, o bien algún elemento que no sea soluble

al asfalto.

Punto de Inflamación:Es una prueba de seguridad que se realiza para conocer a

que temperatura provoca flama el material asfáltico.

Punto de ablandamiento:Por el método del anillo y la esfera, nos proporciona

una medida a la resistencia del material al cambio de sus propiedades de acuerdo a su

temperatura.

Penetración a 25° C:Con esta prueba se determina la dureza que presentan los

diferentes tipos de asfalto; de acuerdo a la dureza nos indica de qué tipo de cemento

se trata.

Ductilidad a 25° C:Mide al alargamiento que presenta el asfalto sin romperse, la

longitud del hilo de material se mide cuando se corta en cm., este ensayo además de

indicarnos el tipo de asfalto nos da la edad del mismo; ya que si se rompe a valores

menores a los establecidos nos indica que es un asfalto viejo y que ha perdido sus

características, por consecuencia puede provocar grietas en la carpeta "cemento

asfáltico crackeado" (viejo.)

Viscosidad SaybolFurol: Nos ayuda a conocer la temperatura en la cual el asfalto

es de fácil manejo. En esta prueba se mide el tiempo que tardan en pasar 60 cm³ de

asfalto por un orificio de diámetro aproximadamente igual a 1 mm, este ensayo se

efectúa a temperaturas que van de los 60 a los 135° C dependiendo del tipo de asfalto

de que se trate.


28

Viscosidad Absoluta a 60° C:Con esta prueba se clasifica el cemento. Consiste en

hacer pasar hacia arriba el asfalto dentro de un tubo capilar bajo condiciones

controladas de vacío y temperatura, el resultado se calcula de acuerdo al tiempo que

tarda en pasar el asfalto de un punto a otro dentro del tubo, este tiempo se multiplica

por una constante del equipo usado y la unidad que se maneja es el "poise" que es una

fuerza de 1g/cm² y de acuerdo con la viscosidad que presente se clasifican los

asfaltos.

Viscosidad Cinemática a 135° C:Con esta prueba se mide el tiempo en que un

volumen de asfalto fluye a través de un viscosímetro capilar, de un orificio

determinado. El tiempo se multiplica por un factor de calibración del viscosímetro, la

unidad que emplea es el "centistokes". Esta unidad se basa en las relaciones de

densidad de un líquido a la temperatura de prueba representada en 1g/cm³.

Pérdida por Calentamiento:También llamada prueba de película delgada; esta

prueba estima el endurecimiento que sufren los asfaltos después de calentarse a

temperaturas extremas (163° C) además nos determina los cambios que sufre el

material durante el transporte, almacenamiento, calentamiento, elaboración y tendido

de mezcla. Se efectúa en películas de pequeño espesor que se someten a los efectos

del calor y el aire, con ellos se evalúa el endurecimiento que presenta y la pérdida de

su propiedades; después de efectuado este ensaye se efectúan pruebas de viscosidad,

ductilidad, penetración y pérdida de peso.

CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA

Densidad:Es una característica muy importante, la que está definida para la

mezcla asfáltica compactada como su peso unitario. Es esencial obtener una densidad

alta para obtener un rendimiento duradero.


29

Las especificaciones usualmente requieren que la densidad del pavimento sea un

porcentaje de la densidad del laboratorio, debido a que no siempre se logra una

compactación in – situ con las densidades que se obtienen en el laboratorio.

Vacíos de Aire:Los vacíos de aire son espacios pequeños de aire, o bolsas de aire,

que están presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final compactada.

El porcentaje permitido de vacíos (en muestras de laboratorio) para capas de base

y bacheos es del 3 al 5 %, dependiendo del diseño específico.

La densidad y el contenido de vacíos están directamente relacionados.

Entre más alta es la densidad, menor es el porcentaje de vacíos en la mezcla y

viceversa. El rango de vacíos dado por el criterio de diseño, está basado en numerosas

investigaciones que muestran que el desempeño de la mezcla depende

fundamentalmente del contenido de vacíos tras 2 a 3 años de servicio:

Vacíos en la Mezcla inferiores al 3% tienden a producir inestabilidad y

exudación.

-Vacíos en la Mezcla mayores al 5% producen mezclas permeables al aire y

agua, por lo que son propensas a sufrir envejecimiento prematuro y posterior

desintegración por oxidación prematura.

Las especificaciones en las obras generalmente requieren una densidad que

permita acomodar el menor número posible de vacíos; menos del 8%.

Existe consenso en que niveles mayores al 8% dan lugar a mezclas muy

permeables al aire y agua, resultando en oxidación prematura, desprendimiento y

desintegración.


30

Vacíos en el Agregado Mineral (VAM):Son los espacios de aire que existen

entre las partículas de agregado en una mezcla compactada, incluyendo los espacios

que están llenos de asfalto.

El VAM representa el espacio disponible para acomodar el volumen efectivo de

asfalto y el volumen de vacíos necesarios en la mezcla. Cuanto mayor sea el VAM,

más espacio habrá disponible para las películas de asfalto.

Existen valores mínimos para VAM los cuales están recomendados y

especificados como función del tamaño del agregado. Cuyos valores se basan en el

hecho de que, cuanta más gruesa sea la película de asfalto que cubre las partículas de

agregado, más durable será la mezcla.

Propiedades deseadas en las mezclas asfálticas en caliente colocada:Las

buenas Mezclas Asfálticas en Caliente, son aquellas que se diseñan,elaboran y

colocan, cuidando que se adquieran propiedades que garanticen la obtención de

pavimentos y Mantenimientos funcionales y durables.

Estas propiedades son:

Estabilidad:Es su capacidad para resistir desplazamiento y deformación bajo las

cargas de tránsito. Una carpeta de pavimento estable es capaz de mantener su forma y

lisura bajo las cargas repetidas del tráfico. La estabilidad depende de la fricción y la

cohesión interna en la mezcla.

Durabilidad:Es la habilidad de una carpeta de asfalto, para resistir factores como

la desintegración del agregado, cambios en las propiedades del asfalto y la separación

de las películas de asfalto.

Esta propiedad se mejora de tres formas:

Usando la mayor cantidad posible de asfalto,


31

Usando una gradación densa de agregado resistente a la separación,

Diseñando y compactando la mezcla para obtener la máxima

impermeabilidad.

Impermeabilidad:Es la resistencia al paso del aire y agua hacia el interior del

pavimento, o a través de él. Esta característica está relacionada con el contenido de

vacíos de la mezcla compactada.

Aunque la impermeabilidad es importante para la durabilidad de las mezclas

compactadas, virtualmente todas las mezclas asfálticas usadas en la construcción de

carreteras tienen cierto grado de permeabilidad. Esto es aceptable, siempre y cuando

la permeabilidad esté dentro de los límites especificados.

Trabajabilidad:Está descrita por la facilidad con la que una mezcla de

pavimentación puede ser colocada y compactada.

Flexibilidad:Es la capacidad de un pavimento asfáltico para acomodarse, sin que

se agriete a movimientos y asentamientos graduales de la sub-rasante.

Resistencia a la Fatiga:Es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de

tránsito. Se conoce por medio de los estudios realizados a diferentes carpetas

asfálticas, que los vacíos y la viscosidad del asfalto, tienen un efecto considerable en

la resistencia a la fatiga.

Resistencia al deslizamiento:Es la habilidad de una superficie de pavimento de

minimizar el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos,

particularmente cuando la superficie esta mojada.

La mejor resistencia al deslizamiento se obtiene con un agregado de textura

áspera, en una mezcla de graduación abierta y con un tamaño máximo de 9.5mm

(3/8”) a 12.5 mm (½”).


32

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

Consiste en mezclar el agregado pétreo y el cemento asfáltico a alta temperatura

(135 a 165 ºC), son las de mayor estabilidad de todas las mezclas asfálticas, se

clasifican de acuerdo a diferentes criterios.

A continuación se muestra a manera de información general las diferentes

clasificaciones:

Según la granulometría:

a) Mezclas de gradación fina

b) Mezclas de gradación densa

c) Mezclas de gradación gruesa

d) Mezclas de gradación abierta.

Según el porcentaje de huecos en la mezcla:

a) Mezclas abiertas: huecos mayores al 5%

b) Mezclas cerradas: huecos menores al 5%

Según el método constructivo:

a) Mezclas en el lugar o mezclas en frío.

b) Mezclas en planta.

Según la temperatura de colocación:

a) Mezclas en Caliente

b) Mezclas en Frío


33

MATERIALES DE UNA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE

Los materiales que contiene son:

Agregados: Debe ser grava o combinaciones de grava sin triturar y arena,

procedente de rocas duras y resistentes, no debe contener arcilla en terrones ni como

película adherida a los granos; y debe estar libre de todo material orgánico.

El agregado se clasifica en: grueso, fino y polvo mineral.

El agregado grueso: Es la fracción del agregado que queda retenida en la

malla Nº 8 y no debe tener más de 5%, de su peso, de partículas planas y achatadas, el

porcentaje de desgaste (Ensayo de los Ángeles), no debe ser mayor de 50%.

El agregado fino:es la fracción que pasa la malla Nº 8 y se retiene en la Nº

200.

Debe estar constituido por arena o residuos de grava, en forma de granos limpios y

duros. En esta fracción también suele incluirse el Relleno Mineral, cuyas partículas

pasan el tamiz N°30.

El polvo mineral: Es la fracción del agregado que pasa la malla Nº 200.

El concreto asfáltico mezclado en planta y compactado en caliente es el pavimento

asfáltico de mejor calidad y se compone de una mezcla de agregados gradados y

asfalto, realizada a una temperatura aproximada de 150 °C colocada y compactada en

caliente. Las plantas para la producción de mezclas en caliente se construyen de tal

manera que, después de calentar y secar los agregados, los separa en diferentes

grupos de tamaños, los recombina en las proporciones adecuadas, los mezcla con la

cantidad debida de asfalto caliente y finalmente los entrega a los camiones

transportadores, éstos a su vez, la colocan en el lugar a realizar el tipo de


34

mantenimiento, después de lo cual se compacta mediante rodillos mientras la

temperatura se conserva alta. Para la construcción de este tipo de pavimento se usan

cementos asfálticos de penetración 60-70 (AC-20), y 85-100 (AC-10).

Agregados:Los agregados empleados en la construcción de carreteras, deben

cumplir con requisitos de granulometría y especificaciones técnicas, que garanticen

un buen comportamiento durante su periodo de vida. A su llegada al laboratorio, las

muestras deben ser preparadas para someterlas a diferentes ensayos de calidad de

agregados.

Dependiendo de la función que van a cumplir como parte de la estructura del

pavimento se las prepara para los siguientes ensayos:

Agregados naturales:Estos son aquellos que son usados en su forma natural, con

muy poco o con ningún procesamiento. Están constituidos por partículas producidas

mediante procesos naturales de erosión y degradación. Los principales tipos de

agregado natural usados en la construcción de pavimento son la grava y la arena. La

grava se define usualmente, como partículas de un tamaño igual o mayor que 6.35

mm (1/4”). La arena se define como partículas de un tamaño menor que 6.35 mm

(1/4”) pero mayor que 0.075 mm (Nº 200). Las partículas de un tamaño menor que

0.075 mm (N° 200) son conocidas como relleno mineral, el cual consiste

principalmente en limo y arcilla.

Agregados procesados: Son aquellos que han sido triturados y tamizados antes de

ser usados. Esto se hace debido a tres razones: para cambiar la textura superficial de

las partículas de lisa a rugosa, para cambiar la forma de la partícula de redonda a

angular, para mejorar la distribución de los tamaños de las partículas (graduación).

Agregados sintéticos: Ellos son el producto del procesamiento físico o químico

de materiales. Algunos son subproductos de procesos industriales de producción

como el refinamiento de metales. Estos agregados son relativamente nuevos en la


35

industria de la pavimentación. Los productos finales son típicamente livianos y tienen

una resistencia alta al desgaste.

En la carpeta compactada, los agregados pétreos constituyen entre el 90 y el 95 por

ciento en peso, y entre el 75 y 85 por ciento en volumen. La capacidad de carga de la

carpeta es proporcionada esencialmente por los agregados, por lo que la selección

adecuada y el buen manejo de estos materiales contribuyen en la construcción de un

pavimento asfáltico de buena calidad. Para ello, las características de los materiales

pétreos deben cumplir con las especificaciones, las cuales están relacionadas

principalmente a su granulometría y a las características intrínsecas del material. Esto

hace que la calidad del agregado usado sea un factor crítico en el comportamiento del

pavimento. Sin embargo, además de la calidad, se aplican otros criterios que forman

parte de la selección de un agregado en una obra de pavimentación. Estos criterios

incluyen el costo y la disponibilidad del agregado. Aún más, un agregado que cumple

con los requisitos de costo y disponibilidad deberá poseer también ciertas

propiedades para poder ser considerado apropiado para pavimento asfáltico de buena

calidad.

Principales pruebas para determinar las propiedades físicas del agregado

natural:

Graduación y Tamaño Máximo:(Normas: AASHTO T - 27 y AASHTO T – 11,

ASTM D 546), Todas las especificaciones de pavimento asfáltico de mezcla en

caliente, requieren que las partículas de agregado estén dentro de un cierto margen de

tamaños y que cada tamaño de partículas, esté presente en ciertas proporciones

mediante el cribado de los agregados.

Esta distribución de varios tamaños de partículas dentro del agregado, es

comúnmente llamada graduación del agregado o gradación del agregado.


36

Es necesario entender cómo se mide el tamaño de partículas para determinar si la

graduación del agregado cumple o no con las especificaciones.

Tamaño Máximo de Partícula:El tamaño de las partículas más grandes en la

muestra debe ser determinado, debido a que las especificaciones hablan de un tamaño

máximo de partículas para cada agregado usado. Existen dos formas de designar

tamaños máximos de partículas:

a) Tamaño máximo nominal de partícula, designado como un tamiz más grande

que el primer tamiz que retiene más del 10 por ciento de las partículas de agregado,

en una serie normal de tamices.

b) Tamaño máximo de partícula designado como un tamiz más grande que el

tamaño máximo nominal de partícula, típicamente, este es el tamiz más pequeño por

el cual pasa el 100 por ciento de las partículas de agregado.

Una mezcla de pavimentación se clasifica de acuerdo a su tamaño máximo o a su

tamaño máximo nominal.

La granulometría de las partículas es determinada por un análisis de tamices (o

granulometría) efectuado sobre las muestras de agregados. El análisis de tamices

consiste en pasar la muestra por una serie de tamices (ver Figura Nº 2.3), cada uno de

los cuales tiene aberturas de un tamaño específico.

Los concretos asfálticos son clasificados de acuerdo a los porcentajes de partículas

de agregado que contienen:

Agregado grueso: material retenido por el tamiz de 2.36 mm (Nº 8).

Agregado fino: material que pasa el tamiz de 2.36 mm (Nº 8).

Relleno mineral: fracciones de agregado fino que pasan el tamiz de 0.60 mm

(Nº30).


37

Polvo mineral: fracciones de agregado fino que pasan el tamiz de 0.075 mm

(Nº200).

Todos ellos son esenciales para la producción de una mezcla densa, cohesiva,

durable, y resistente a la penetración del agua. Sin embargo, un pequeño porcentaje

de más o menos de relleno o polvo mineral, puede causar que la muestra aparezca

excesivamente seca o excesivamente rica (o sea, la mezcla de pavimentación parecerá

como si tuviera muy poco asfalto o demasiado asfalto).

Limpieza:(Norma: AASHTO T 176), Esta prueba se utiliza para estimar la

cantidad de partículas de materiales extraños que adulteran el agregado, generalmente

estas las constituyen: vegetación, arcilla esquistosa, partículas blandas, terrones de

arcillas, etc. Las cantidades excesivas de estos materiales, pueden afectar

desfavorablemente el comportamiento del pavimento.

La limpieza del agregado puede determinarse, usualmente, mediante inspección

visual, pero un tamizado por lavado (donde el peso de la muestra de agregado antes

de ser lavada es comparado con su peso después de ser lavada) proporciona una

medida exacta del porcentaje de material indeseable más fino que 0.075 mm (No.

200). El ensayo de equivalente de arena (AASHTO T 176) es un método para

determinar la proporción indeseable de polvo fino y arcilla en la fracción (porción) de

agregado que pasa el tamiz de 4.75 mm (No. 4).

Dureza:(Norma: AASHTO T 96), Los agregados deben ser capaces de resistir la

abrasión (desgaste irreversivo) y degradación durante la producción, colocación, y

compactación de la mezcla de pavimentación, y durante la vida de servicio del

pavimento. Los agregados que están en, o cerca de, la superficie, deben ser más duros

(tener más resistencia) que los agregados usados en las capas inferiores de la

estructura del pavimento. Esto se debe a que las capas superficiales reciben los

mayores esfuerzos y el mayor desgaste por parte de las cargas del tránsito.


38

El Ensayo de Desgaste de Los Ángeles (AASHTO T 96) es la medida más común

de la dureza en los agregados. Este ensayo nos permite tener una idea, de la forma en

que se comportaran los agregados, bajo los efectos de la Abrasión causados por el

tráfico. Además nos proporciona una idea del grado de intemperismo que poseen los

agregados. Los agregados intemperizados tendrán valores de desgaste elevados, por

lo que su uso podrá ser limitado o nulo, dentro de un proyecto de pavimentación. Por

lo tanto, este valor, es muy utilizado como un indicador de la relativa calidad de los

agregados a utilizarse en pavimentación.

Una medida indirecta de la dureza también la proporciona la prueba de Sanidad de

los Agregados, ya que mide la resistencia de este a una simulación de intemperismo

agresivo.

También los ensayos para determinación de gravedades específicas están

relacionados con la dureza, pues usualmente se acepta que:

Agregados con Gravedades Específicas bajas (< 2.000) no son apropiados para

mezclas de superficie, ya que pueden catalogarse como agregados livianos, propensos

a excesiva pulimentación, a causa de las cargas vehiculares. También la gravedad

específica está relacionada con la porosidad del agregado y por lo tanto a su

capacidad de absorción, por eso éstos valores pueden ser un indicativo de la calidad

de los materiales pétreos, así por ejemplo, absorciones altas indicaran agregados con

alto contenido de poros permeables, lo que los vuelve de mala calidad para mezclas

de superficie.

Forma de la Partícula:(Normas: ASTM D 692), La forma de la partícula afecta la

trabajabilidad de la mezcla durante su colocación, así como la cantidad de fuerza

necesaria para compactar la mezcla a la densidad requerida. La forma de la partícula

también afecta la resistencia de la estructura del pavimento durante su vida.

Las partículas irregulares y angulares generalmente resisten el desplazamiento

(movimiento) en el pavimento, debido a que tienden a entrelazarse cuando son


39

compactadas. El mejor entrelazamiento ocurre con partículas de bordes puntiagudos y

de forma cúbica, producidas casi siempre, por trituración.

Muchas de las mezclas asfálticas de pavimentación contienen partículas angulares

y redondas. Las partículas gruesas (grandes) de agregado, proporcionan la resistencia

en el pavimento y provienen generalmente de piedra o grava triturada.

Las partículas finas de agregado suministran la trabajabilidad necesaria en la

mezcla y generalmente provienen de arenas naturales.

La prueba de laboratorio más utilizada para medir la forma de las partículas es

conocida como “cubicidad de las partículas”. Este método comprende el

procedimiento de laboratorio para determinar las partículas chancadas (caras

fracturadas), rodadas y lajeadas de la fracción retenida en la malla Nº 4 (4.75 mm) de

un pétreo.

Valores altos de chancado indicarán que el agregado se compone de partículas con

el potencial de proporcionar una superficie con adecuada rugosidad.

Los valores que componen a la Cubicidad, toman mayor significado en el diseño

de las mezclas para superficie de pavimentos, ya que estos valores serán

determinantes para obtener el porcentaje óptimo de aglutinante y la rugosidad de la

superficie del pavimento a construir con dichos agregados. Así agregados con bajo

porcentaje de partículas chancadas, requerirán de un mayor porcentaje de aglutinante

que otros con alto porcentaje de partículas chancadas. Las partículas chancadas

contribuyen en gran medida a la Estabilidad de la mezcla elaborada con estas mismas.

Las especificaciones ASTM D 692, indican los valores permisibles de partículas

chancadas en agregados para mezclas bituminosas. En esta se especifica que para

mezclas convencionales, no menos del 40% en peso de las piezas de grava retenido

sobre la malla N"4 (4.75 mm), deberán tener por lo menos una cara fracturada, esto

significa que el porcentaje mínimo de Rodado permisible para los materiales

retenidos en esta malla es 40%. Así mismo para mezclas gruesas de gradación abierta,


40

se especifica un Porcentaje de Rodado no menor de 90% en peso y un chancado

mínimo del 75%, para el material retenido en la malla N° 4.

Textura Superficial:La textura superficial de las partículas de agregado es otro

factor que determina no solo la trabajabilidad y resistencia final de la mezcla de

pavimentación, sino también las características de resistencia al deslizamiento en la

superficie del pavimento. Algunos consideran que la textura superficial es más

importante que la forma de la partícula. Una textura áspera, como la del papel de lija,

aumenta la resistencia en el pavimento debido a que evita que las partículas se

muevan unas respecto a otras, y a la vez provee un coeficiente alto de fricción

superficial que hace que el movimiento del tránsito sea más seguro. Adicionalmente,

las películas de asfalto se adhieren más fácilmente a las superficies rugosas que a las

superficies lisas.

Las gravas naturales son frecuentemente trituradas durante su procesamiento

debido a que generalmente contienen superficies lisas. El trituramiento produce

texturas superficiales rugosas en las caras fracturadas, así como cambios en la forma

de la partícula.

No existe un método directo para evaluar la textura superficial. Es tan solo una

característica, como la forma de la partícula, que está reflejada en los ensayos de

resistencia y en la trabajabilidad de la mezcla durante la construcción.

Capacidad de Absorción: Normas: (Agregado grueso: AASHTO T 85-91 y

ASTM C 127. Agregado fino: AASHTO T 84 y ASTM C 128), Todos los agregados

son porosos, y algunos más que otros. La cantidad de líquido que un agregado

absorbe cuando es sumergido en un baño determina su porosidad. La capacidad de un

agregado de absorber agua (o asfalto) es un elemento importante de información. Si

un agregado es altamente absorbente, entonces continuará absorbiendo asfalto

después del mezclado inicial en la planta, dejando así menos asfalto en su superficie

para ligar las demás partículas de agregado. Debido a esto, un agregado poroso


41

requiere cantidades mayores de asfalto que las que requiere un agregado menos

poroso.

Los agregados altamente porosos y absorbentes no son normalmente usados, a

menos de que posean otras características que los hagan deseables, a pesar de su alta

capacidad de absorción. Algunos ejemplos de dichos materiales son la escoria de alto

horno y ciertos agregados sintéticos. Estos materiales son altamente porosos, pero

también son livianos en peso y poseen alta resistencia al desgaste.

El ensayo utilizado para medir está propiedad física es: el de Gravedad Específica

y Absorción del Agregado. El valor de Gravedad Específica y Absorción son

utilizados en el diseño de mezclas para superficie, así por ejemplo, la Gravedad

Especifica es utilizada en el análisis de DENSIDAD-VACIOS de las mezclas

asfálticas. También estos valores pueden ser un indicativo de la calidad de los

materiales pétreos, así por ejemplo, absorciones altas indicaran agregados con alto

contenido de poros permeables, lo que los vuelve de mala calidad para mezclas de

superficie.

Afinidad con el Asfalto:La afinidad de un agregado con el asfalto es la tendencia

del agregado a aceptar y retener una capa de asfalto, los agregados que tienen alta

afinidad con el asfalto son conocidos como hidrofóbicas (repelen el agua) porque

resisten los esfuerzos del agua por separar el asfalto de sus superficies. Los agregados

hidrofílicos (atraen el agua) tienen poca afinidad con el asfalto.

Por consiguiente, tienden a separarse de las películas de asfalto cuando son

expuestos al agua. Los agregados silíceos (como la cuarcita y algunos granitos) son

ejemplos de agregados susceptibles, al desprendimiento y deben ser usados con

precaución.

No es muy claro el por qué los agregados hidrofóbicos e hidrofílicos se comportan

de tal manera. A pesar de esto, existen varios ensayos para determinar su afinidad con


42

el asfalto y su tendencia al desprendimiento. En uno de estos ensayos, la mezcla de

agregado - asfalto sin compactar, es sumergida en agua, y las partículas cubiertas son

observadas visualmente. En otro ensayo, comúnmente conocido como ensayo de

inmersión-compresión, dos muestras de mezcla son preparadas y una es sumergida en

agua. Posteriormente, ambas son ensayadas para determinar sus resistencias. La

diferencia en resistencia es considerada un indicativo a la susceptibilidad del

agregado al desprendimiento.

Peso Específico:(Norma: ASTM D 70, AASHTO T 228), El peso específico de un

agregado (también conocido como gravedad específica) es la proporción entre el peso

de un volumen dado de agregado y el peso de un volumen igual de agua. El peso

específico es una forma de expresar las características de peso y volumen de los

materiales. Estas características son especialmente importantes en la producción de

mezclas de pavimentación debido a que el agregado y el asfalto son proporcionados,

en la mezcla, de acuerdo al peso. Una tonelada de agregado de bajo peso específico

tiene un volumen mayor (ocupa más espacio) que una tonelada de agregado con un

peso específico más alto.

Por consiguiente, para poder cubrir todas las partículas de agregado, más asfalto

debe ser adicionado a una tonelada de agregado con bajo peso específico (mayor

volumen) que a una tonelada de agregado con un peso específico más alto (menos

volumen.).

Otra razón importante por la cual es necesario conocer el peso específico de los

agregados usados es: que este ayuda en el cálculo de porcentaje de vacíos de aire

(espacios de aire) de las mezclas compactadas. Todas las mezclas de pavimentación

deben incluir un cierto porcentaje (en volumen) de vacíos o espacios de aire. Estos

espacios desempeñan una labor importante en el pavimento terminado. La única

manera de calcular el porcentaje de vacíos de aire en un volumen dado de mezcla de

pavimentación es midiendo el peso específico de una muestra de la mezcla de

pavimentación y luego restando, de su valor, los pesos específicos del agregado y el


43

asfalto que conformará la mezcla. El resultado es una indicación del volumen de

vacíos de aire en la muestra.

Todos los agregados son hasta cierto punto porosos.

Se ha desarrollado tres tipos de peso específico para tener en cuenta la porosidad

del agregado, debido a que esta afecta la cantidad de asfalto que se requiere para

cubrir las partículas de agregado y también el porcentaje de vacíos de aire en la

mezcla final.

Estos tres tipos son:

Peso específico total

Peso específico aparente, y

Peso específico efectivo

La determinación de esta propiedad (peso específico) incluyendo los tres tipos ya

mencionados, se logra mediante el ensayo de laboratorio conocido como: Gravedad

Específica y Absorción del Agregado.

El peso específico total de una muestra incluye todos los poros de la muestra. El

peso específico aparente no incluye, como parte del volumen de la muestra, los poros

y espacios capilares que se llenarían de agua al saturar la muestra. El peso específico

efectivo excluye, del volumen de la muestra, todos los poros y espacios capilares que

absorben asfalto. Ninguna de estas suposiciones excepto en casos muy raros, es

verdadera sin embargo, el peso específico efectivo, el cual discrimina entre poros

permeables al agua y poros permeables al asfalto, es el que más se acerca al valor

correcto que debe ser usado en los cálculos de mezclas asfálticas.

Granulometría densa del agregado natural:Agregado cuya distribución en el

tamaño de las partículas permite que cuando se compacte, los huecos entre las

partículas de agregado, expresados como porcentaje del espacio total que ocupa el

material, sean relativamente pequeños.


44

Pavimento:La superestructura de una vía, construida sobre la sub-rasante, y

compuesta normalmente por la sub-base, la base y la capa de rodamiento, cuya

función principal es soportar las cargas rodantes y transmitir los esfuerzos al terreno,

distribuyéndolos en tal forma que no se produzcan deformaciones perjudiciales, así

como proveer una superficie lisa y resistente para los efectos del tránsito.

Tipos de pavimentos

Flexible

Rígido

Otros.- Empedrados, adoquín, estampado

Pavimento Flexible

Pavimento Rígido

Figura 2. Distribución de carga característica de un Pavimento Flexible versus uno

Rígido. Fuente Eleazar Colina

Flexibles: Tienen carpetas asfálticas como rodamiento.

Características:

a) La capacidad estructural del pavimento es proporcionada por las capacidades

de aceptación y distribución de cargas de cada una de las capas de pavimento.

b) Son construidos (al menos la capa superior) con material asfáltico.

c) Variaciones pequeñas del suelo de fundación tienen gran incidencia en la

capacidad estructural del pavimento.

d) Las propiedades de las mezclas, afectan la resistencia del conjunto multicapa

Rígidos: Carpeta de concreto hidráulico como rodamiento.


45

Características:

a) Distribuye la carga sobre un área relativamente grande del suelo por la rigidez

y el módulo de elasticidad

b) Una gran parte de la capacidad estructural la proporciona la capa superior.

c) En su comportamiento influye notablemente l resistencia del concreto.

d) Variaciones pequeñas del suelo de fundación tienen poca incidencia en la

capacidad.

Modelación mecanicista de un pavimento flexible:Existen en general dos clases

de estructuras de pavimento, los flexibles y los rígidos; la principal diferencia entre

estos es la forma como reparten las cargas. Desde el punto de vista de diseño, los

pavimentos flexibles están formados por una serie de capas y la distribución de la

carga está determinada por las características propias del sistema de capas. Los

rígidos tienen un gran módulo de elasticidad y distribuyen las cargas sobre una área

grande, la consideración más importante es la resistencia estructural del concreto

hidráulico. (Ver figura 2).

Una buena forma de caracterizar el comportamiento de un pavimento flexible bajo

la acción de cargas de ruedas, es considerarlo como un semiespacio homogéneo; este

tiene un área infinita y una profundidad infinita con una carpeta delgada encima

donde son aplicadas las cargas.

Como un primer análisis para determinar la distribución de esfuerzos en un

pavimento se aplicó el modelo propuesto por el matemático francés Boussinesq en

1885, estado de esfuerzos en una masa de suelo a cualquier profundidad; el estudio

del matemático se basó en una carga concentrada aplicada en un semiespacio lineal,

elástico, isótropo y homogéneo; los esfuerzos, deformaciones y deflexiones debidos a

la carga concentrada pueden ser extrapolados para obtener aquellas debidas a una

área circular cargada.


46

Esta solución fue por mucho tiempo la única disponible, hasta que en 1945 Donald

M. Burmister propuso una teoría que se podía aplicar a estructuras de pavimentos,

basada en la de Boussinesq pero que tenía en cuenta estratos y las propiedades

mecánicas de los materiales que conforman la masa de suelo, para calcular el estado

de esfuerzos de ésta a cualquier profundidad. Desde el punto de vista del estudio de

pavimentos, el modelo de Burmister puede ser usado para determinar los esfuerzos,

deformaciones y deflexiones en la subrasante si la relación de módulos del pavimento

flexibley la subrasante es cercana a la unidad, si no es así, la modelación es más

compleja. (Ver figura 3)

La generalización del modelo a estructuras multicapa con diferentes condiciones

de frontera fue propuesta por Westergaard, Palmer y Barber, Odemark y otros; estos

modelos describen el funcionamiento del sistema en el cual, la presión ejercida por

una rueda q puede ser muy alta para ser soportada por el suelo natural; la estructura

del pavimento reparte la carga para llevarla lo más reducida posible a la subrasante

que es la fundación del pavimento; entonces la solución al problema consiste en

determinar a una profundidad z que cantidad de esfuerzo se ha disipado.

Figura 3. Modelo de Boussinesq

La modelación de la solución inicial basada en la teoría de Boussinesq se muestra

en la figura 3. La ecuación general para determinar la distribución de esfuerzos es la

siguiente:


47

σ z = k * (q/z2)

k = (3/2π) * (1/(1+(a/z)2)5/2

Donde,

σ z: es el esfuerzo vertical a cualquier profundidad.

q: es la presión de la carga.

a: es el radio de la carga de huella circular.

z: descenso

Se supone un comportamiento lineal entre los esfuerzos y deformaciones, lo que

indica que se acepta que los materiales trabajan dentro de su rango elástico; sin

embargo, la reología de los materiales asfálticos demuestra que su comportamiento es

viscoelástico, función del estado de esfuerzos, del tiempo de aplicación de las cargas

y de la temperatura; de la misma manera los materiales granulares responden a las

cargas, de acuerdo al nivel de esfuerzos aplicados, a su densidad y humedad, en

general su comportamiento no es lineal y depende en gran medida de las

características del material de la capa subyacente; en este sentido existen modelos

teóricos elásticos no lineales (Boyce 1980).

Consideraciones mecánicas de pavimentos flexibles:

• Un pavimento está compuesto por un sistema Multicapas.

• Los materiales en cada capa son homogéneos.

• Cada capa tiene espesor finito, excepto la subrasante. Todas las capas, sin

embargo son infinitas en la dirección lateral.

• El material que conforma cada capa es isotrópico.

• Se desarrolla la completa fricción entre las capas a nivel de las diferentes

interfaces.


48

• No ocurren esfuerzos cortantes en la capa de rodamiento.

• Los esfuerzos para cualquier material se definen mediante dos propiedades:

La relación de Poisson (μ).

Módulo de Elasticidad (E)

Mantenimiento y rehabilitación del pavimento flexible:Dentro del contexto de

rehabilitación se incluyen acciones tomadas para reparar, restaurar, rehabilitar y

reconstruir pavimentos. Todas las actividades están destinadas a alargar la vida útil

del pavimento, además de:

Mejorar capacidad estructural

Mejorar calidad de rodaje

Mejorar resistencia a la fricción (seguridad)

Mejorar apariencia

Sellar e impermeabilizar la superficie

Combinación de estas.

Pasos para seleccionar estrategias de M&R:La selección de estrategias

adecuadas para el mantenimiento y rehabilitación (M&R) de pavimentos se

considerada un arte más que una ciencia. Debido a las numerosas variables que deben

tomarse en cuenta (algunas no bien definidas aun) el problema y su solución son de

gran complejidad. Dentro de los aspectos a considerar están:

Tipos y severidad de la(s) falla(s) del pavimento

Posible causa de deterioro

Comportamiento general del pavimento


49

Tipo de estructura y subrasante

Importancia de la vía

Características del trafico

Forma de control del trafico

Técnicas disponibles y su aplicabilidad

Recursos disponibles

Condiciones ambientales

Nivel requerido o deseado de mejoramiento

Mantenimiento previamente aplicado y sus efectos

Políticas y metas de oficina (administración) responsable

Generalmente es factible encontrar y seleccionar varias alternativas que pueden

solucionar un problema determinado, de igual forma esta tendrá:

Diferente grado de efectividad

Diferente vida útil esperada

Diferente costo

Diferente comportamiento

Teniendo en cuenta que algunos de estos aspectos son difíciles de cuantificar la

decisión por lo general se torna difícil para el administrador. En este punto es donde

el buen criterio ingenieril, el análisis adecuado de las diferentes alternativas posibles

y la experiencia deben combinarse para lograr la mejor selección.


50

La figura 3, tomada “METODO AASHTO-86 para el diseño de pavimentos”,

ilustra esquemáticamente el proceso de selección de estrategias. Como puede

observarse se distinguen tres fases principales.

Fase 1: definición del problema, la cual consiste en:

a) Recolección de información.

b) Evaluación de información.

c) La identificación de las limitaciones

Fase 2: Selección de posibles soluciones:

a) Estas soluciones son analizadas en función d las limitaciones a fin de:

1. Determinar cuáles son realmente aplicables o factibles

2. Desarrollar diseños preliminares

Fase 3: Selección de la solución preferida basándose en los siguientes pasos:

b) Análisis de costo.

c) Consideraciones no económicas

d) Alternativa preferida y finalmente

e) Diseño detallado


51

Figura 4. Proceso de selección de estrategias de rehabilitación. Fuente AASHTO 86

Como se indicó anteriormente, por lo general este proceso es complejo y con

mucha frecuencia es difícil determinar cuáles alternativas o estrategias son buenas o

malas, por lo tanto es más generalizado al definir alternativas preferidas u “optimas”.

La Tabla 1, incluye una lista típica de verificación de los diversos parámetros o

variables que deben considerarse en el proceso de análisis discutido (referencia

AASHTO – 86)

El procedimiento puede ayudar al ingeniero a ahorrar tiempo y dinero en la

selección de la alternativa de rehabilitación que mejor satisfaga las necesidades del

proyecto, y se adapte a las políticas y recursos de la agencia, bien sea en función de

un proyecto específico a una red vial. Si el procedimiento es bien documentado y es

analizado con buen criterio de ingeniería, la selección de una determinada alternativa

será más fácil de justificar ante los diversos niveles administrativos y el público

usuario. Otro aspecto interesante e igualmente beneficioso es que ofrece la

posibilidad de emplear criterios diferentes y el uso de nuevos métodos y/o


52

alternativas diferentes y el uso de nuevos métodos y/o alternativas diferentes a los

normalmente establecidos que tienden a perdurar en las agencias.


53

Tabla 3. Evaluación integral de pavimento. Fuente AASHTO – 86

Clasificación del mantenimiento del pavimento flexible:Generalmente las

actividades de mantenimiento de pavimentos se agrupan en dos categorías,

preventivas y correctivas. El mantenimiento preventivo incluye aquellas actividades

realizadas para proteger el pavimento y reducir su tasa de deterioro. Por su parte el

mantenimiento correctivo consiste en aquellas actividades ejecutadas para corregir

fallas específicas del pavimento o áreas deterioradas.

Capacidad de soporte: Baja, media, alta

Deficiencia de capacidad estructural: Si, No. Reduccion potencial por humedad: Baja, Media, Alta

Condicion de rodaje: Muy buena, Buena, Aceptable, mala, muy mala Problemas de Temperatura: Si, No

Indice de Condicion del Pavimento (PCI) Problemas por suelos expansivos: Si, No

Resistencia al deslizamiento (friccion): Buena, cuestionable, mala. Malo, Aceptable, Bueno

Ahuellamiento: Poco, Moderado, fuerte Ha contribuido al deterioro la falta de mantenimiento: Si, No.

Sistematica a lo largo de la via: Si, No A largo plazo: Baja, Normal, Alta

Sistematica entre canales: Si, No A corto plazo: Baja, Normal, Alta

Variacion localizada areas muy malas localizadas: Si, No Puede habilitarse desvios y cerrar la via: Si, No.

Zona climatica: Deben trabajarse con traficos: Si, No

Humedad: Todo el ano Pueden traajarse fuera de horas pico de trafico. Explique

Por periodos Capacidad actual adecuada: Si, No

Poca humedad Capacidad futura adecuada: Si, No

Alta Requiere ampliacion: Si, N o

Temperatura Templada Indique sitios de peligrosidad

Fria Problemas de altura en puentes

Efectos de humedad en fallas: Baja, Media, Alta Problemas de obstruccion lateral

Fallas plasticas: Si, No Problemas de Instalaciones y servicios

Efectos sobre capas asfalticas: Alto, Medio, Malo Problemas de puentes/estructuras

Capacidad de Drenaje de la base: Bueno, Malo PDT (ambos sentidos)

Capacidad de Drenaje superficial. Debe Mojarse: Si, No. Explique Camiones por dia

Superficie: Estable, Deteriorada. Explique Ejes equivalentes acumulados

Base: Estable, deteriorada. Explique Ejes equivalentes por ano

Sub-Base: Estable, deteriorada. Explique Condicion del pavimento: Buena, Regular, Mala

Deterioro en areas localizadas: Si, No

DATOS DE TRAFICO

HOMBRILLOS

EVALUACION SUBRASANTE

EVALUACION DEL MANTENIMIENTO APLICADO

EVALUACION DE LA RATA DE DETERIORO

CONTROL DE TRAFICO DURANTE MANTENIMIENTO

GEOMETRIA Y ASPECTO DE SEGURIDAD

Fallas existentes: Asociacion con el trafico: alta, moderada, pocaEVALUACION ESTRUCTURAL

EVALUACION FUNCIONAL

EVALUACION DE VARIACION DE

CONDICION

EVALUACION DE EFECTOS CLIMATICOS

EVALUACION DE CAPAS DEL PAVIMENTO

EVALUACION DE LA TAZA DE DETERIORO


54

En el presente manual, se ha adoptado la siguiente clasificación, que agrupa en

forma práctica el concepto total de mantenimiento y rehabilitación de pavimentos:

El mantenimiento menor/rutinario incluye acciones que se aplican a pequeñas

áreas del pavimento para corregir fallas localizadas, mejorar su condición y/o

controlar el aumento de la tasa de deterioro. El mantenimiento rutinario debe

ejecutarse continuamente, e iniciarse tan pronto como el pavimento muestre los

primeros síntomas de falla. Dentro del mantenimiento rutinario se incluyen aquellas

acciones menores tanto programadas como de emergencia.

Por su parte, el mantenimiento mayor incluye actividades que se aplican a toda el

área de un tramo, estas pueden estar precedidas por acciones preparatorias de

mantenimiento menor.

Acciones de mantenimiento y rehabilitación:Como se indicó, las acciones de

M&R se clasifican en mantenimiento menor y mantenimiento mayor.

Adicionalmente, se han considerado un grupo de acciones denominadas acciones

complementarias, las cuales, principalmente se requieren para corregir problemas en

vías urbanas.

Tipo de Método de

Mantenimiento del pavimento

Característica de las acciones

Alcance Objetivo

a. Menor / Rutinario

b. Mayor

Localizado

(Puntual)

Todo el área

Preventivo Correctivo

Efectivo Correctivo


55

MÉTODO MARSHALL PARA DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS.

NORMAS: AASHTO T-245, ASTM D-1559

Descripción General

Muchas agencias usan actualmente el Método Marshall para el diseño de mezclas.

Es desde hace mucho tiempo, el procedimiento más usado para el diseño de Mezclas

Asfálticas en Caliente en el mundo. Esta técnica finalmente fue normalizada como

ASTM D 1559, “Resistencia a la fluencia plástica de mezclas bituminosas usando

el Aparato de Marshall”.

El método Marshall es un experimento de laboratorio dirigido al diseño de una

adecuada mezcla asfáltica por medio del análisis de su estabilidad/fluencia y

densidad/vacíos.

Una de las virtudes del método Marshall es la importancia que asigna a las

propiedades densidad/vacíos del material asfáltico.

Este análisis garantiza que las proporciones volumétricas de los componentes de la

mezcla, están dentro de rangos adecuados para asegurar una Mezcla Asfáltica en

Caliente durable. Otra ventaja del método es que el equipamiento requerido no es

caro y es de fácil manejo, por lo que, se presta a operaciones de control de calidad a

distancia. Desafortunadamente, muchos ingenieros creen que el método de

compactación de laboratorio por impacto usado en el método Marshall no simula la

densificación de la mezcla que ocurre bajo tránsito en un pavimento real. Más aún, el

parámetro de resistencia usado en éste enfoque, estabilidad Marshall no estima en

forma adecuada la resistencia al corte de la Mezcla Asfáltica en Caliente. Estas dos

situaciones pueden resultar en mezclas asfálticas propensas al ahuellamiento. En

consecuencia, se puede concluir que el método Marshall ha sobrevivido más allá de

su utilidad como moderno método de diseño de mezclas asfálticas.


56

Este método tradicionalmente se aplica a mezclas asfálticas en caliente, donde el

asfalto ha sido clasificado por penetración o viscosidad, y que contiene agregados con

tamaños máximos de 25.0 mm (1 pulgada o menos).

El Método Marshall es una serie de ensayos que utilizan muestras normalizadas de

prueba (probetas) de 64 mm (2.5 pulgadas) de espesor por 102 mm (4 pulgadas) de

diámetro.

Una serie de probetas, cada una con la misma combinación de agregados pero con

diferentes contenidos de asfalto, es preparada usando un procedimiento específico

para calentar, mezclar y compactar mezclas asfálticas de agregado.

Los dos datos más importantes del diseño de mezclas del Método Marshall son:

Análisis de la relación de vacíos-densidad,

Prueba de estabilidad-flujo de las muestras compactadas.

Procedimiento para la Aplicación del Método Marshall

a) Selección de las Muestras de Material: El primer paso en el método de

diseño, es seleccionar un tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan

combinarse para producir las cualidades que se están buscando para la carpeta

(estabilidad, durabilidad, Trabajabilidad. resistencia al deslizamiento, etcétera).

La relación viscosidad-temperatura del cemento asfáltico que va a ser usado debe

ser ya conocida para poder establecer las temperaturas de mezclado y compactación

en el laboratorio.

El procedimiento incluye:

Secar el agregado: hasta obtener un peso constante a una temperatura de 110

ºC.

Determinar peso específico: es determinado al comparar el peso de un volumen

dado de agregado, con el peso de un volumen igual de agua a la misma temperatura.


57

El peso específico del agregado se expresa en múltiplos del peso específico del agua

(la cual siempre tiene un valor de 1). El cálculo del peso específico de la muestra seca

de agregado, establece un punto de referencia para medir los pesos específicos

necesarios en la determinación de las proporciones de agregado, asfalto y vacíos que

van a usarse en el método de diseño.

Análisis granulométrico por lavado: mediante el cual se identifican las

proporciones de partículas diferente en las muestras de agregado (Ver Norma

AASHTO T- 11).

b) Selección del Tipo de Mezcla: tomando en cuenta el criterio del diseñador.

c) Evaluación de la Granulometría de los Agregados: determinar por medio de

ensayos granulométricos, si los tamaños de agregados están dentro de los rangos

teóricos, propios de cada tipo de granulometría, de acuerdo a las gráficas con las

curvas de graduación.

d) Mezclado de Agregados y Asfaltos: se mezclan los agregados en sus

diferentes proporciones con los distintos contenidos de asfalto que se evaluarán.

e) Preparación de Especímenes de Ensayo: Las probetas de ensayo de las

posibles mezclas de pavimentación son preparadas haciendo que cada una contenga

una ligera cantidad diferente de asfalto. El margen de contenidos de asfalto usado en

las briquetas de ensayo está determinado con base en experiencia previa con los

agregados de la mezcla.

El asfalto y el agregado se calientan y mezclan completamente hasta que todas las

partículas de agregado estén revestidas. Esto simula los procesos de calentamiento y

mezclado que ocurren en la planta.

Las mezclas asfálticas calientes se colocan en los moldes pre-calentados Marshall,

como preparación para la compactación, en donde se usa el martillo Marshall de

compactación, el cual también es calentado para que no enfríe la superficie de la


58

mezcla al golpearla. Las briquetas son compactadas mediante golpes del martillo

Marshall de compactación. El número de golpes del martillo (35, 50 o 75) depende de

la cantidad de tránsito para la cual la mezcla está siendo diseñada. Ambas caras de

cada briqueta reciben el mismo número de golpes.

Después de completar la compactación las probetas son enfriadas y extraídas de

los moldes.

f) Determinación de la Gravedad Específica Bulk de los Especímenes

Compactados

g) Ensayo Estabilidad – Flujo: Como se mencionó anteriormente, el ensayo de

estabilidad, está dirigido a medir la resistencia a la deformación de la mezcla.

h) Determinación de la Gravedad Específica Teórica Máxima de la Mezcla

Suelta.

i) Análisis Densidad – Vacíos:

Ensayos Marshall: Existen tres procedimientos en el método del ensayo

Marshall, estos son:

a) Determinación del peso específico total.

b) Medición de la estabilidad y la fluencia Marshall.

c) Análisis de la densidad y el contenido de vacíos.

a) Determinación del Peso Específico Total: El peso específico total de cada

probeta se determina tan pronto como las probetas recién compactadas se hayan

enfriado a la temperatura ambiente. Esta medición de peso específico es esencial para

un análisis preciso de densidad-vacíos. El peso específico total se determina usando el

procedimiento descrito en la norma AASHTO T 166.


59

b) Ensayos de estabilidad y fluencia: El ensayo de estabilidad está dirigido a

medir la resistencia a la deformación de la mezcla. La fluencia mide la deformación,

bajo carga, que ocurre en la mezcla.

Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de

estabilidad Marshall son consideradas demasiado frágiles y rígidas para un pavimento

en servicio. Aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado

plásticas y tienen tendencia a deformarse fácilmente bajo las cargas del tránsito.

c) Análisis de Densidad y Vacíos: El propósito del análisis es el de determinar el

porcentaje de vacíos en la mezcla compactada.

Una vez que se completan los ensayos de estabilidad y fluencia, se procede a

efectuar un análisis de densidad y vacíos para cada serie de probetas de prueba.

Análisis de Vacíos: Se calcula a partir de los pesos específicos del asfalto y el

agregado de la mezcla, con un margen apropiado para tener en cuenta la cantidad de

asfalto absorbido por el agregado; o directamente mediante un ensayo normalizado

(AASHTO T- 209) efectuado sobre la muestra de mezcla sin compactar. El peso

específico total de las probetas compactadas se determina pesando las probetas en

aire y en agua.

Análisis de Peso Unitario: El peso unitario promedio para cada muestra se

determina multiplicando el peso específico total de la mezcla por la densidad del agua

1000 kg/m3 (62.4 lb/ft3).

Análisis de Vacíos en el Agregado Mineral (VMA): El VMA es calculado con

base en el peso específico total del agregado y se expresa como un porcentaje del

volumen total de la mezcla compactada. Por lo tanto, el VMA puede ser calculado al

restar el volumen del agregado (determinado mediante el peso específico total del

agregado) del volumen total de la mezcla.


60

Análisis de Vacíos Llenos de Asfalto (VFA): El VFA, es el porcentaje de vacíos

ínter granulares entre las partículas de agregado (VMA) que se encuentran llenos de

asfalto. El VMA abarca asfalto y aire, y por lo tanto, el VFA se calcula al restar los

vacíos de aire del VMA, y luego dividiendo por el VMA, y expresando el valor final

como un porcentaje. Proporciona valores límites de VFA en función de la intensidad

de tránsito para el cual de diseñará la carpeta.

Previo a la ejecución del método se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

Los materiales a usar deben cumplir con las especificaciones del proyecto.

La mezcla de agregados debe cumplir con las especificaciones

granulométricas del proyecto.

Se deben determinar las densidades reales secas de todos los agregados y las

del asfalto para ser usados en el análisis de huecos de la mezcla.

Las dos características principales del método de diseño son el análisis densidad

vacíos y el ensayo de fluencia y estabilidad de las probetas.

Análisis de Resultados Ensayo Marshall: Se procede a trazar los resultados del

ensayo en gráficas, para poder analizar las características particulares de cada

muestra. Mediante el estudio de las gráficas se puede determinar cual muestra de la

serie, cumple mejor los criterios establecidos para el pavimento terminado. Las

proporciones de asfalto y agregado en estas muestras se convierten en las

proporciones usadas en la mezcla final.

Las gráficas que se deben trazar para el diseño son:

Porcentajes de vacíos

Porcentajes de vacíos en el agregado mineral (VMA)

Porcentajes de vacíos llenos de asfalto (VFA)


61

Pesos unitarios (densidades)

Estabilidad Marshall

Fluencia Marshall

CAPÍTULO III. MARCO METODOLOGICO UCLA-DIC

62

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

NATURALEZA DEL ESTUDIO.

El presente trabajo se enmarca en una investigación experimental, de datos

obtenidos en laboratorio, donde las estrategias fueron orientadas en el análisis del

comportamiento de una mezcla asfáltica en caliente con la incorporación de material

reciclado (fresado) en la misma y un aditivo rejuvenecedor.

Este aporte provocado por el investigador, le permite introducir determinadas

variables de estudio manipuladas por él, para controlar el aumento o disminución de

esas variables y su efecto en conductas observadas” Kerlinger (1975), en vista de que

se pretende evaluar las propiedades físico-mecánicas de una mezcla asfáltica caliente

P-401, comparándose con las que se obtendrán de una mezcla asfáltica P-401

incorporándole material producto del Fresado y adicionalmente con la adición del

rejuvenecedor conocido como ITRELENE ACF 1000.

Por otra parte el estudio es de carácter descriptivo- analítico, los cuales fueron

llevados a cabo mediante diversos ensayos de laboratorio, enfocados en el concepto

de establecer análisis del comportamiento entre los diseños de mezcla asfáltica que

se estudiaron, para de esta manera lograr desarrollar los objetivos planteados,

controlando variables, con el fin de satisfacer las necesidades de la investigación.

Asimismo la investigación se basó en la elaboración de una mezcla asfáltica en

caliente utilizando material granular virgen y material proveniente del fresado, ligado

con cemento asfaltico tipo A20, realizando para ello dos diseños una mezcla patrón y

otra mezcla modificada donde se le incorporó el aditivo ITERLENE ACF 1000.


63

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.

Se buscó obtener un diseño de mezcla asfáltica en caliente P-401 que cumpla con

las especificaciones de las normas correspondientes y de esta manera evaluar su

comportamiento físico- mecánico, con la incorporación de material proveniente de la

escarificación (fresado), para ello se debió determinar las proporciones adecuadas de

cemento asfáltico, aditivo regenerador y del material proveniente del fresado,

apoyados en una consulta bibliográfica, sobre experiencias anteriores sobre este tema

y propuestas similares.

PROCEDIMIENTO

Se realizó un total de cuarenta y cinco (45) briquetas de mezcla asfáltica tipo P-

401 siguiendo las especificaciones de la Norma Administración Federal de Aviación

en Pavimentos de Aeropuertos (Airport Pavement Federal Aviation Administration;

FAA). (Ver tabla N° 4)


64

Tabla Nº 4. Mezclas de Trabajo. Fuente: Propia

Caracterización De Los Agregados Naturales Y Material Proveniente Del

Fresado.

Para la elaboración de las mezclas asfálticas, los agregados serán sometidos a

una serie de ensayos para determinar las características físicas, los que serán

descritos a continuación:

DESCRIPCIÓN CANTIDAD DE BRIQUETAS TOTAL

Mezcla Patrón

3 Briquetas por cada uno de los 7 Diseños de Mezcla

Asfáltica a los cuales se les vario el porcentaje de Cemento

Asfáltico (3,0% C.A ; 3,5% C.A; 4,0% C.A; 4,5% C.A;

5,0 % C.A; 5,5% C.A; 6% C.A)

21

Mezcla Asfáltica con 30% de

Material Fresado + 1,2% de

Aditivo ITERLENE ACF

1000

3 Briquetas con un óptimo de Cemento Asfáltico de 3,5%

(peso total de la briqueta) y un 1,2% (con respecto al peso

del material fresado) de Aditivo ITERLENE ACF 1000.

3




1000




3




1000




3




1000


(peso total de la briqueta) y un 0,5 % (con respecto al peso


15

Total de Briquetas a Elaborar 45


65

Caracterización de los Agregados Naturales.

Se realizó la caracterización de los agregados pétreos los cuales fueron

suministrados por la empresa MOTIASCA, ubicada en la ciudad de Acarigua

estado Portuguesa. Con el fin de obtener una muestra representativa se empleó el

criterio de métodos de muestreo de cada material siguiendo la norma respectiva

hasta obtener una muestra suficiente de cada agregado. Posteriormente a el

procedimiento antes descrito se procedió a secar y cuartear los agregados hasta

obtener el peso requerido para los o métodos de ensayos requeridos.

Fotografía Nº 1. Método de Cuarteo

Fuente: Propia

Granulometría de los Agregados Pétreos.

Se conoció la distribución de los tamaños de las partículas de agregado natural

a partir de la separación de estos, a través de una serie de tamices de aberturas

progresivamente reducidas (Ver fotografía Nº 2), la metodología utilizada fue la

COVENIN 255-1998.


66

Fotografía Nº 2. Juego de Tamices

Fuente: Propia

Tamaño Nominal Máximo.

Luego de obtenidos los resultados del ensayo de granulometría aplicado a cada

uno de los agregados, se definió el Tamaño Máximo Nominal, mediante la

abertura en milímetros de la malla inmediatamente superior a la primera malla

que retuvo más del 10% de agregado. Se consideraron las siguientes aberturas de

malla:

Tabla Nº 5 Tamaño Máximo nominal. Fuente: Propia

Peso Específico.

Se procedió a separar las fracciones obtenidas en el tamiz #8, pasante del tamiz

#8 y retenido en el tamiz #200, y el pasante del tamiz #200; de estas fracciones se

tomaron las cantidades establecidas en las especificaciones la metodología

empleada fue la COVENIN 268-1998.

Abertura

Malla (mm)

25,4

mm

19,4

mm

12,5

mm

9,5

mm

4,74mm 2,36

mm

1.18mm 0,60

mm

0,30

mm

0,15

mm

0,074

mm

Tamiz

(Denominación)

1 " 3/4 " 1/2 " 3/8" #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200


67

Retenido #8

Fotografía Nº 3. Secado de la Muestra Fotografía Nº 4. Muestra Inmersa

Fuente: Propia

Pasante #8, retenido en 200

Fotografía Nº5. Preparación Fotografía Nº6. Medición del Volumen Desplazado

Fuente: Propia


68

Pasante #200

Fotografía Nº 7. Muestra Utilizada Fotografía Nº 8. Extracción de Aire

Fuente: Propia

Porcentaje de Caras Producidas por Fracturas.

Para este procedimiento se determinó sobre la fracción retenida en el tamiz Nº

4 (4,75 mm) de la piedra y arrocillo, de acuerdo al método establecido en la

Norma COVENIN 1124, para de esta manera obtener el porcentaje de agregado

grueso producido por fractura, cuyos resultados deberán cumplir con lo indicado en

la Fondonorma 2000-1:2009.

Porcentaje de Partículas Alargadas y Planas.

La metodología empleada fue la COVENIN 264-77, el ensayo se desarrolló

tomando una muestra representativa de piedra y arrocillo, posteriormente se analizó

visualmente cada una de las partículas. A cada una de ellas se le tomaron sus medidas

con ayuda del calibrador, para medir el largo y el espesor, determinando así la

esbeltez, con el fin de identificar las partículas con características de formas

alargadas y aplanadas, para posteriormente calcular que porcentaje de partículas que

poseían estas características. (Ver fotografía Nº 9)


69

Fotografía Nº 9.Calibrador para el Ensayo

Fuente: Propia

Equivalente de Arena.

Este ensayo se realizó para obtener la proporción en porcentajes

cualitativamente del contenido de polvo fino o material arcilloso presente en la

porción que pasa el tamiz Nº 4, preparando una muestra de 500 gramos, colocada

en tres probetas a las que se le agrego una solución concentrada de cloruro de

calcio, agitándola y dejándola en reposo para luego de que se asentó el material se

realizó la lectura de sedimentos y de suspensión. El valor obtenido del equivalente

de arena no debe ser menor al 45%, según especificaciones de la Norma Técnica

Fondonorma 2000-1:2009 de acuerdo al tipo de tránsito. En las fotografía Nº 10 se

muestran las tres muestras ensayadas y en la fotografía Nº 11 el agitador usado

para el ensayo.

Fotografía Nº 10. Ensayo, Fotografía Nº 11. Equipo Agitador. Fuente: Propia


70

Resistencia de Los Agregados al Desgaste.

Para la realización de este ensayo se utilizó la Máquina de los Ángeles, con la

cual es posible medir a los agregados, el desgaste y la resistencia a la abrasión.

Según las especificaciones de la NTF 2000-1:2009, se aceptarán los agregados

que cumplan con los requerimientos establecidos, según la posición de la capa en

la estructura del pavimento y el tipo de tránsito. En la fotografía Nº 12 se observa

la muestra así como las esferas que provocan la abrasión en el material.

Fotografía Nº 12. Ensayo, Desgaste de los Ángeles

Fuente: Propia

Caracterización del Material Producto del Fresado.

Para llevar a cabo este ensayo se tomó una muestra representativa del material

de fresado producto del cuarteo, para ser sometido a estudios que determinaron las

características esenciales de este, para el diseño de la mezcla asfáltica en caliente.

Entre las características a ser estudiadas tenemos las siguientes:

Determinación del Contenido de Ligante Asfáltico.

Para conocer el contenido del ligante asfáltico en el material proveniente del

fresado. Para ello se estudió una muestra representativa del fresado, la cual fue

colocada dentro de un horno de ignición (NCAT) que se encargó de realizar la

extracción del ligante que componía la muestra.(Ver fotografía Nº 13)


71

Fotografía Nº 13.Horno de Ignición

Fuente: Propia

Granulometría Antes de la Extracción.

Para el material proveniente del fresado, se realizó previamente el cuarteo de la

muestra y de esta manera obtener cantidades representativas de la misma.

Posteriormente se tomó dos porciones del cuarteo, para luego proceder a realizar

el tamizado y obtener la granulometría del fresado, para ello se empleó la misma

metodología que la usada para el agregado natural.

CARACTERIZACION EL CEMENTO ASFÁLTICO

Por la necesidad de conocer el comportamiento del cemento asfaltico se

procedió a caracterizar el mismo con los ensayos que se describen a continuación:

Peso Específico.

Por medio de este ensayo se pudo conocer la relación entre el peso de un volumen

dado del cemento asfáltico a una temperatura de 25ºC y el peso de un volumen igual

de agua a la misma temperatura, la metodología a empleada fue la descrita en la

COVENIN 1386-83. (Ver fotografía Nº 14 y N°15)


72

Fotografía Nº 14. Peso del Picnómetro Fotografía Nº 15. Picnómetro con

Vacío cemento Asfáltico A-20

Fuente: Propia

Penetración.

Este ensayo se debió realizar para medir la consistencia del material

bituminoso, mediante la medición de la distancia en décimas de milímetro que una

aguja penetra verticalmente en una muestra de cemento asfáltico estabilizada a una

temperatura de 25ºC, utilizando un penetrómetro con una precisión de 0.1mm.,

metodología a usada COVENIN 1105. (Ver fotografía Nº 16)

Fotografía Nº 16.Ensayo de Penetración.

Fuente: Propia


73

Punto de Ablandamiento.

Este ensayo también se denomina método de anillo y bola, con el cual se

determinó la temperatura donde ocurre el punto de ablandamiento del cemento

asfáltico. La prueba se inició con una temperatura de 5ºC, aumentándose a una rata

de variación constante hasta que la muestra llegue a su punto de ablandamiento y

donde se midió la temperatura, la metodología aplicada fue la COVENIN 419. (Ver

fotografía Nº 17)

Fotografía Nº 17. Ensayo de Punto de Ablandamiento.

Fuente: Propia

Viscosidad Absoluta.

Por medio de esta prueba se obtuvo la viscosidad de una muestra de cemento

asfáltico tipo A-20, midiéndose el tiempo necesario para inducir por medio del vacío

un volumen fijo de líquido a través de un tubo capilar, que luego se multiplicó por el

factor K respectivo del viscosímetro utilizado, la metodología empleada fue la

COVENIN 2053.

Ductilidad.

Con esta prueba se buscó obtener la medida de la capacidad que posee el

cemento asfáltico a soportar deformaciones a las que será sometido el pavimento,

para lograr estas mediciones fue necesario tomar la distancia de elongación del


74

cemento asfáltico antes de la rotura a la que será sometida la muestra, la

metodología empleada fue la COVENIN 1123.

Punto de Inflamación.

Este ensayo se realizó con la finalidad de conocer la temperatura a la cual el

cemento asfáltico puede ser calentado sin peligro de que se inflame, la

temperatura a medir fue aquella en la que se produjo una pequeña llama en la

superficie del cemento asfáltico, la metodología usada fue la COVENIN 372.

DISEÑO DE MEZCLA PATRÓN EN CALIENTE P- 401 CON EL USO DE

MATERIALES VÍRGENES.

Una vez fueron caracterizados los componentes de la mezcla asfáltica, se procedió

a realizar el diseño de la mezcla en caliente, dosificando las cantidades de manera

adecuada, el porcentaje de participación de cada agregado utilizado en laboratorio. Se

determinó tomando en consideración los criterios del método Marshall, y las

especificaciones para mezclas asfálticas en caliente según la Administración Federal

de Aviación en Pavimentos de Aeropuertos (Airport Pavement Federal Aviation

Administration (FAA).

Por otro lado se debe destacar que la mezcla asfáltica diseñada fue tipo P-401,

mezcla asfáltica para aeropuertos que se debe tomar en cuenta para el diseño una

carpeta de rodamiento , empleando entonces los criterios del método Marshall para

obtener información de las propiedades de la mezcla y lograr determinar así el

contenido del cemento asfáltico óptimo de la combinación.

Al respecto se debe destacar que para obtener la combinación granulométrica que

mejor se ajustó a las especificaciones establecidas para la mezcla elaborada, se hizo a

través del uso de hojas de cálculo por tanteo, y se logró estimar el porcentaje de

contribución de cada uno de los agregados naturales.( Ver tabla N° 6)


75

Tabla Nº 6. Granulometría de Diseño. Fuente: Propia.

Seguidamente se elaboraron un total de 21 briquetas en las cuales se varió el

porcentaje de cemento asfáltico dentro de un rango desde 3,0% hasta 6,0% con una

variación de 0,5% entre cada uno por triplicado, para las cuales el peso

correspondiente a cada uno de los agregados se estableció según su porcentaje en la

combinación, considerando un peso total de cada briqueta de 1200 g. (Ver tabla N° 7)

Tabla Nº 7.Pesos de los agregados combinados por porcentaje de cemento

asfáltico. Fuente: Propia.

Tipo de Mezcla P-401 Combinación Propuesta

Material % en

combinación % Pasante el tamiz de

25,4 mm

19,4 mm

12,5 mm

9,5 mm

4,74 mm

2,36 mm

1.18 mm

0,60 mm

0,30 mm

0,15 mm

0,074 mm

1 " 3/4 " 1/2 " 3/8" # 4 # 8 # 16 # 30 # 50 # 100 # 200

Arena 18,0% 100,0 100,0 100,0 98,4 86,3 69,0 52,4 32,5 19,1 9,2 6,3

Arrocillo 44,0% 100,0 100,0 100,0 100,0 74,9 50,9 34,0 23,4 17,9 12,2 8,7

Piedra Picada 38,0% 100,0 66,8 29,8 9,9 1,1 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7

Combinación 100,0% 100,0 87,4 73,3 65,5 48,9 35,1 24,7 16,4 11,6 7,3 5,2

Límite superior 100 98 86 77 60 46 37 27 19 16 6

Límite inferior 100 76 66 55 40 26 17 11 7 6 3

Peso de la Briqueta Aprox 1200 Piedra Arrocillo Arena

% C. A

Peso del C.A

% de Agregado

Peso del Agregado

A B C Total

38 44 18

3 36,0 97 1164,0 442,3 512,2 209,5 1164,0

3,5 42,0 96,5 1158,0 440,0 509,5 208,4 1157,9

4 48,0 96 1152,0 437,8 506,9 207,4 1152,1

4,5 54,0 95,5 1146,0 435,5 504,2 206,3 1146,0

5 60,0 95 1140,0 433,2 501,6 205,2 1140,0

5,5 66,0 94,5 1134,0 430,9 499,0 204,1 1134,0

6 72,0 94 1128,0 428,6 496,3 203,0 1127,9


76

Posteriormente fue necesario calcular los pesos de los agregados retenidos en

cada tamiz para cada porcentaje de cemento asfáltico dentro del rango

seleccionado, esto con el fin de obtener el peso de todos los agregados que

conforman la combinación granulométrica.

En la tabla siguiente se detalla los pesos por tamiz para los agregados usados

en el diseño:


77

Tabla Nº 8 Pesos de los agregados retenidos en cada tamiz para cada

porcentaje.Fuente: Propia.

AGREGADO A Piedra

Tamiz

% Pasante

% Ret Parcial

% de CEMENTO ASFALTICO

3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

1” 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

¾” 66,8 33,2 146,8 146,1 145,3 144,6 143,8 143,1 142,3

1/2 29,8 37,0 163,7 162,8 162,0 161,1 160,3 159,4 158,6

3/8 9,9 19,9 88,0 87,6 87,1 86,7 86,2 85,7 85,3

#4 1,1 8,8 38,9 38,7 38,5 38,3 38,1 37,9 37,7

#8 0,8 0,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3

Pasa #8 (Fondo) 0,8 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,4 3,4

TOTAL 442,3 440,0 437,8 435,5 433,2 430,9 428,6

AGREGADO B Arrocillo

Tamiz %

Pasante % Ret Parcial


3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

1” 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

¾” 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1/2 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3/8 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

#4 74,9 25,1 128,6 127,9 127,2 126,6 125,9 125,2 124,6

#8 50,9 24,0 122,9 122,3 121,7 121,0 120,4 119,8 119,1

Pasa #8 (Fondo) 50,9 260,7 259,3 258,0 256,6 255,3 254,0 252,6

TOTAL 512,2 509,5 506,9 504,2 501,6 499,0 496,3

AGREGADO C Arena

Tamiz %

Pasante % Ret Parcial


3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

1” 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

¾” 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

1/2 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3/8 98,4 1,6 3,4 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,2

#4 86,3 12,1 25,3 25,2 25,1 25,0 24,8 24,7 24,6

#8 69,0 17,3 36,2 36,1 35,9 35,7 35,5 35,3 35,1

Pasa #8 (Fondo) 69,0 144,6 143,8 143,1 142,3 141,6 140,8 140,1

TOTAL 209,5 208,4 207,4 206,3 205,2 204,1 203,0


78

Seguidamente se elaboraron las briquetas, como primer paso fue calentar el

cemento asfáltico, así como los agregados a una temperatura de aproximadamente

160ºC, ambos fueron mezclados a una temperatura de 150ºC.La compactación se

realizó a una temperatura aproximada de 145ºC, mediante el empleo del martillo

Marshall, considerando 75 golpes por cada cara de las briquetas. (Ver fotografía Nº

18).

Fotografía Nº 18. Elaboración de las Briquetas

Fuente: Propia

DISEÑO DE MEZCLA EN CALIENTE CON EL USO DE MATERIALES

VÍRGENES Y PROVENIENTES DEL FRESADO, ADICIONANDO UN

ADITIVO.

Para la realización de este diseño se tomaron los mismos materiales que fueron

empleados en la elaboración de la mezcla asfáltica caliente patrón, con la variante de

que se le incorporó material producto del fresado y un aditivo que actúa como un

regenerador del material fresado en la mezcla, la dosificación usada fue de 1,2%,

1,5% y 1,8%, con respecto al del peso del material fresado, los anteriores valores de

adicion se escogieron tomando en cuenta que la dosificación varía de 0,4 a 0,6% en

peso de cemento asfaltico añadido por cada 10% de material de fresado a utilizar

según criterio de la ficha técnica del aditivo empleado.


79

Considerando el porcentaje de cemento asfáltico presente en el material

escarificado, el cual obtuvo un valor de 4,70%, si la combinación presenta 30% de

este material el 4,70% de este es igual a 1,41% aportándole a la mezcla ese porcentaje

adicional de cemento asfáltico, esto solo para la dosificación de aditivo.( Ver tabla N°

9).

Tabla Nº 9. Pesos a adicionar del aditivo en la mezcla. Fuente: Propia

Una vez determinado los porcentajes de aditivo y sus pesos correspondientes, el

mismo fue incorporado en línea a razón de que este no modifica la viscosidad sino

que propicia la tenso actividad entre los agregados para ello se hizo uso de un

compresor con pistola de aire, y de esta manera poder incorporar el aditivo a los

agregados.

Para el diseño de la mezcla asfáltica caliente se variaron los pesos de los agregados

combinados por porcentaje de cemento asfáltico que fueron utilizados para la mezcla

patrón, en cada tamiz para cada porcentaje. Posteriormente para realizar las

briquetas, el primer paso fue calentar el cemento asfáltico y los agregados a 160

°C, luego a los agregados ya calientes, se les incorporó la cantidad de aditivo

correspondiente con el uso de la pistola de aire y el compresor seguidamente se

mezcló de manera que el agregado se impregnara de la forma más uniforme

posible con el aditivo, posteriormente se le incorporó el cemento asfáltico para

proceder a mezclar a 150ºC la mezcla constituida por los agregados, aditivo y

cemento asfáltico.

% C.A Peso C.A %C.A+%C.A. Ripio

Pesos de Aditivo

1,2% 1,5% 1,8%

3,5% 42 g 3,5% + 1,4% = 4,9% 4,2 g 5,20 g 6,25 g


80

Cuando el agregado fue cubierto en su superficie por el cemento asfáltico, se

procedió finalmente a la compactación a una temperatura aproximada de 145ºC

mediante el empleo del martillo Marshall, considerando 75 golpes por cada cara de

las briquetas, las condiciones de temperatura antes descritas son las propias de una

mezcla caliente. (Ver fotografía Nº 19).

Fotografía Nº 19. Incorporación del Aditivo Rejuvenecedor

Fuente: Propia

EVALUACION DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE LA

MEZCLA ASFÁLTICA CALIENTE

Una vez finalizada la elaboración de las briquetas, estas fueron sometidas a los

ensayos que se describen a continuación, para así obtener y evaluar las propiedades

físico-mecánicas establecidas por el método Marshall.

Densidad Real de las Briquetas

Se determinó su densidad real, sometiendo a cada briqueta a los siguientes pesos

como lo son, su peso en aire, su peso en agua el cual fue tomado luego de que esta

permaneciera sumergida por un minuto en la cesta que posee la balanza hidrostática y

por último se procedió a obtener el peso saturado con superficie seca, el cual fue

logrado al momento de extraer la briqueta de la cesta para posteriormente ser secada

superficialmente y así obtener su densidad real.


81

Dónde:

Gmb = Densidad real de la briqueta (grs/cm3)

A = Peso en aire de la briqueta (grs)

V = Volumen total de la briqueta calculado con la diferencia entre el peso saturado

con superficie seca y el peso sumergido. (Ver fotografía Nº 20).

Fotografía Nº 20. Briqueta Sumergida

Fuente: Propia

Estabilidad y Flujo:

Una vez que se obtuvo la densidad real de la briqueta, se aplicó entonces el ensayo

estabilidad y flujo, el cual consistió en aplicar una carga axial hasta alcanzar la rotura,

pero para ello previamente las briquetas se introdujeron en un baño de agua a

temperatura constante de 60ºC por un período de 30 minutos, para luego de cumplido

este tiempo sacarlas y ser trasladadas hasta la prensa.

Para obtener estas propiedades se utilizó una prensa Marshall, sometiendo

entonces las briquetas a una carga de compresión que produjo una deformación hasta

la rotura, obteniéndose entonces la máxima carga en KN que resistió cada briqueta y


82

a su vez, la deformación total que se produjo en la briqueta desde el inicio de

aplicación de la carga hasta la carga de rotura.

Obtenidos los valores anteriores se procedió a corregir, para hacerla igual a la que

hubiese resultado de una briqueta de un volumen igual al normalizado la cual es de

6,35 cm según el método Marshall, la estabilidad obtenida fue debidamente corregida

en función de la altura de la briqueta, esta fue medida a cuatro lados de la briqueta

con el uso de un vernier y así obtener el promedio de su altura, para la serie de

briquetas por punto, entonces se obtuvo la estabilidad promedio para cada porcentaje

de cemento asfáltico. (Ver fotografía Nº 21).

Fotografía Nº 21.Ensayo de Estabilidad y Flujo

Fuente: Propia

Análisis de Densidad y Vacíos:

Para llevar a cabo el análisis de densidad y vacíos fue necesario realizar el ensayo

RICE, para así obtener el peso específico máximo teórico de la mezcla asfáltica sin

compactar, previamente se recopilaron datos de la granulometría como lo fueron el

porcentaje retenido en el tamiz #8, porcentaje pasante del tamiz #8 y retenido en el

tamiz #200, y porcentaje pasante del tamiz #200.


83

Teniendo estos se procedió a calcular los pesos específicos por fracción de

tamaño, para todos los tipos de agregados, para que a partir de estos pudieran ser

calculados los pesos específicos “bulk” promedio de cada agregado que participó en

la combinación granulométrica, por medio de la siguiente expresión:

Dónde:

%ret8 = Porcentaje de agregado retenido en el tamiz #8

%pasa8ret200 = Porcentaje de agregado pasante del tamiz #8 y retenido en el #200

%pasa200 = Porcentaje de agregado pasante del tamiz #200

PEret8 = Peso específico del agregado retenido en el tamiz #8

PEpasa8ret200 = Peso específico del agregado pasante tamiz #8 y retenido en el

#200

PEpasa200 = Peso específico del agregado pasante del tamiz #200

(Ver tabla N° 10)


84

Tabla Nº 10. Porcentajes de aporte de cada agregado por fracción. Fuente: Propia

Posteriormente con el uso de los pesos específicos bulk y aparentes promedio de

los agregados, se calcularon los pesos específicos bulk y aparentes promedio para la

combinación. El cálculo de estos últimos se realizó, tanto para la mezcla patrón en

caliente como para la mezcla tibia, haciendo uso de la siguiente expresión:

El método RICE se calculó para un valor de 3,5% de cemento asfáltico, debido a

que se tenía conocimiento de un antecedente de mezcla con 30% material proveniente

del fresado, donde su valor optimo era de 3,6% Lara y Martínez (2011), entonces se

sumergió sin compactar la mezcla en un envase, donde se le agregó agua para

aplicarle vacío parcial, de este ensayo se reportó, el peso del picnómetro vacío, peso

del picnómetro más muestra, peso del picnómetro más muestra más agua. Se calculó

el peso específico máximo teórico de ambas mezclas asfálticas tanto para la mezcla

patrón en caliente como la tibia a 25ºC. (Ver fotografía Nº 22).

Agregados Piedra Arrocillo Arena

% Ret 8 99,2 49,1 31

% P8 Ret 200 0,1 42,2 62,7

% P200 0,7 8,7 6,3


85

Fotografía Nº 22. Ensayo del Método Rice

Fuente: Propia

Obtenido el peso específico máximo teórico para ambas mezclas, se calculó el

peso específico efectivo de los agregados, mediante la expresión:

Asumiendo que este peso específico permanece constante, se calculó la densidad

máxima teórica para cada porcentaje de cemento asfáltico, a partir de:

Considerando como % Agre = 100 - %CA.

Posteriormente se calculó los porcentajes de vacíos totales, porcentaje de vacíos de

agregado mineral y porcentaje de vacíos llenados con asfalto, para realizar la


86

representación gráfica de los resultados de los ensayos y del análisis de densidad y

vacíos, con respecto a cada porcentaje de cemento asfáltico.

Con los gráficos obtenidos se obtendrá, el porcentaje óptimo probable de cada una

de las mezclas, utilizando el método COVENIN, el cual establece:

En la curva de Estabilidad vs. %CA, se seleccionó el porcentaje de cemento

asfáltico correspondiente a la máxima estabilidad.

En la curva de densidad de la briqueta vs. %CA, se seleccionó el porcentaje de

cemento asfáltico correspondiente a la máxima densidad.

En la curva de vacíos totales vs. %CA, se seleccionó el porcentaje de cemento

asfáltico correspondiente al promedio del rango.

Estos tres valores obtenidos de los gráficos se promediaron para obtener el

porcentaje de cemento asfáltico óptimo probable de la mezcla.

Cabe destacar que la metodología descrita se utilizó para todas las mezclas,

tomando en cuenta para estas, la incorporación de material proveniente de fresado, se

tomó en cuenta la distribución granulométrica de este en su condición original, es

decir, sin la extracción del ligante, para ser combinado como un agregado adicional.

REALIZACION DE ESTUDIO COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES

DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE (MAC).

Luego de caracterizar, diseñar y evaluar las mezclas asfálticas se procedió a

comparar de acuerdo a los resultados obtenidos, referentes al estudio de las

propiedades físico-mecánicas de ambas mezclas, para definir en base a los

criterios establecidos en las especificaciones de la norma Administración Federal de

Aviación en Pavimentos de Aeropuertos (Airport Pavement Federal Aviation

Administration; FAA), los parámetros Marshall, cuál de las mezclas será la más


87

adecuada según lo que se espera en este proyecto de investigación. Todos estos

resultados serán expuestos en tablas y/o gráficos que faciliten su interpretación.

CAPÍTULOIV.ANALISIS Y RESULTADOS UCLA-DIC

88

CAPÍTULO IV

ANÁLISIS Y RESULTADOS

Una vez concluida la fase metodológica del capítulo anterior; que consistió en la

caracterización de los materiales a utilizar en la mezcla, para luego proceder a realizar

el diseño de una mezcla asfáltica patrón en caliente y una mezcla asfáltica con la

incorporación del aditivo que actúa como agente regenerador del material producto

de la escarificación (fresado).Se presenta a continuación el análisis y la tabulación de

resultados que permitan realizar la comparación de las diferentes curvas generadas

para cada mezcla asfáltica diseñada y determinar los valores óptimos de diseño.

CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS NATURALES Y DEL

MATERIAL PROVENIENTE DEL FRESADO.

Caracterización de los Agregados Naturales.

Para la elaboración de las mezclas asfálticas, los agregados naturales y material

producto de la escarificación fueron sometidos a una serie de ensayos para

determinar sus características físicas.

Granulometría de los Agregados Naturales.

Luego de pasar una muestra de cada material granular por el juego de tamices

considerado se obtuvo el porcentaje pasante por los diferentes tamaños de

partículas. (Ver Gráfico N° 1)


89

La distribución según su porcentaje pasante se muestra en la gráfica siguiente:

Gráfico N°1. Combinación Granulométrica para mezcla patrón.

Fuente: Propia

Tamaño Máximo Nominal.

Determinándose por medio de la granulometría del material, donde se aprecia que

el tamiz inmediatamente superior al tamiz que retuvo más del 10% del agregado fue

de 1” es decir el tamaño máximo nominal es de 25,4 mm. (Ver tabla N° 11)

Tabla Nº 11.Tamaño máximo nominal. Fuente: Propia

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

% p

as

an

te

Tamaño del tamiz1 3/4" 1/2" 3/8" # 4 # 8 #16 #30 #50 #100 # 200

1” ¾” ½”

100 87,4 73,3

Límite superior

______

Límite inferior

_______

Combinación

_______


90

Peso Específico.

Para el cálculo de los pesos específicos bulk y aparente, se realizó el ensayo

correspondiente dependiendo del tamaño del agregado natural, notando que cada uno

de los resultados cumple con las especificaciones COVENIN Fondonorma 2000-1:

2009. (Ver tabla N° 12)

Tabla Nº 12.Pesos específicos de los Agregados Minerales. Fuente: Propia

Material

Peso Específico

Piedra Arrocillo Arena

Peso Específico Bulk (g/cm3) 2,633 2,632 2,594

Peso Específico Aparente (g/cm3) 2,649 2,659 2,630

Porcentaje de Caras Producidas por Fracturas.

En cuanto al porcentaje de caras fracturadas se tiene que para los agregados

naturales de la mezcla considerados como agregados gruesos para la cual, el criterio

de aceptación en las especificaciones considera un valor mínimo del 60%,dando

como resultado buena fricción entre los agregados. Según Norma Administración

Federal de Aviación en Pavimentos de Aeropuertos (Airport Pavement Federal

Aviation Administration; FAA) sección 150/5370-10F año 2011. (Ver tabla N° 13)

Tabla Nº 13. Porcentaje de Caras Producidas por Fracturas.Fuente: Propia

Agregado Resultado

Piedra 89,23%

Arrocillo 93,46%


91

Porcentaje de Partículas Largas y Aplanadas.

Por norma ASTM D4791-99 se permiten valores inferiores al 15% de partículas

planas y alargadas, para de esta manera garantizar un buen comportamiento de la

mezcla asfáltica. Este porcentaje fue determinado para el agregado grueso, el

agregado no debe contener más de un total de 8 por ciento, por peso, de partículas

planas, partículas alargadas y partículas planas y alargadas, por tanto al compactarse

no cambiara su granulometría, lo que garantizara que la mezcla sea resistente (Ver

tabla N° 14)

Tabla Nº 14. Porcentaje de Caras Largas y Aplanadas.Fuente: Propia

Determinación de Pesos Específicos.

Al igual que con el material granular, se determinaron los pesos específicos Bulk y

aparente del producto proveniente del fresado en su condición original para cada una

de las fracciones, gruesa, fina y llenante mineral. (Ver tabla N° 15)

Tabla Nº 15. Peso específico Bulk y aparente del material proveniente del

fresado.Fuente: Propia

PESO ESPECÍFICO FRACCIÓN GRUESA FRACCIÓN FINA FILLER

Bulk (grs/cm3) 2,170 2,247 2,355

Aparente (grs/cm3) 2,274 2,336 2,355

Agregado Resultado

Piedra 2,73%

Arrocillo 1,73%


92

Determinación del Contenido de Ligante Asfáltico.

Cuando se trabajan mezclas asfálticas con el producto de fresado como agregado

es necesario conocer el contenido de ligante asfáltico del mismo, debido a que al

calentarse en el proceso de mezclado influye en la composición asfáltica

proporcionándole una mayor cantidad del betún que el adicionado de forma directa,

con el ensayo de extracción en el horno de Ignición (NCAT), se obtuvo como

resultado que el porcentaje de ligante asfáltico en el material fresado fue de 4,70%.

Granulometría del material Fresado.

Luego de pasar la muestra producto de la escarificación (fresado) por el juego

de tamices considerado, se obtuvo el porcentaje pasante por los diferentes

tamaños de partículas. (Ver tabla N° 16)


93

Tabla Nº 16.Distribución granulométrica de agregados naturales y producto del fresado.Fuente: Propia


Material %combinación % Pasante el tamiz de

25,4mm 19,4mm 12,5mm 9,5mm 4,74mm 2,36mm 1.18mm 0,60mm 0,30mm 0,15mm 0,074mm

1 " 3/4 " 1/2 " 3/8" # 4 # 8 # 16 # 30 # 50 # 100 # 200

Arena 18,0% 100,0 100,0 100,0 98,4 86,3 69,0 52,4 32,5 19,1 9,2 6,3

Arrocillo 25,0% 100,0 100,0 100,0 100,0 74,9 50,9 34,0 23,4 17,9 12,2 8,7

Piedra Picada 27,0% 100,0 66,8 29,8 9,9 1,1 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7

Fresado 30,0% 100,0 92,7 81,5 71,5 50,1 29,6 16,4 9,5 6,6 3,9 2,0

Combinación 100,0% 100,0 88,8 75,5 66,8 49,6 34,2 23,1 14,7 10,1 6,1 4,1

Límite Superio 100 98 86 77 60 46 37 27 19 16 6

Límite Inferior

100 76 66 55 40 26 17 11 7 6 3


94

Ensayo del Equivalente de Arena.

Este ensayo se realizó para obtener la proporción en porcentajes

cualitativamente del contenido de polvo fino o material arcilloso contenido en la

porción que pasa el tamiz Nº 4 de la combinación granulométrica. El valor

obtenido del equivalente de arena debe ser mayor al 45% (Ver Tabla Nº 17 y

N°18).

Tabla Nº 17. Porcentaje Obtenido del Ensayo del Equivalente de Arena para la

muestra patrón. Fuente: Propia

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio

70,42% 70,83% 71,43% 70,89%

Tabla Nº 18. Porcentaje Obtenido del Ensayo del Equivalente de Arena en la

muestra con material fresado. Fuente: Propia

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Promedio

78,95% 76,06% 75,71% 76,91%

4.1.2.0 Resistencia de los Agregados al Desgaste.

Siguiendo con los lineamientos para los ensayos de los agregados se realizó el

llamado Desgaste de los Ángeles, que fue realizado a los agregados gruesos, como lo

fueron la Piedra y el Arrocillo, teniendo que los resultados se encuentran dentro del

rango aceptable es decir menor al 40% del desgaste, esto según norma ASTM C 131

(Ver tabla Nº 19).


95

Tabla Nº19. Porcentaje Obtenido de Resistencia al Desgaste.Fuente: Propia

Agregado Resultado

Piedra 25,22%

CARACTERIZACIÓN DEL CEMENTO ASFÁLTICO.

De la misma manera que se procedió con la caracterización de los agregados

tanto naturales como del fresado, al cemento asfáltico también se le realizaron los

ensayos correspondientes para conocer sus características y propiedades según su

respectiva norma COVENIN para un ligante asfáltico Tipo A20, entre los

resultados obtenidos se tienen los siguientes:

Tabla Nº 20.Propiedades del cemento asfáltico.Fuente: Propia

PROPIEDADES Min Max RESULTADO Método Observación

Peso Específico a

25ºC - - 1,02

COVENIN

1386 -83

Ok

Penetración 25ºC

100g5smm/10 60 70 69

COVENIN

1105

Ok

Punto de

Ablandamiento de

Anillo y Bola (ºC)

50 50 50 COVENIN

419

Ok

Viscosidad

Absoluta (Poises) 2000 - 2365,44

COVENIN

2053

Ok

Ductilidad 25ºC

5cm/min (cm)

100 - >100 COVENIN

1123

Ok


96

Punto de

Inflamación (ºC) - - 268º

COVENIN

372:1997

Ok

Envejecimiento por Capas Finas

Pérdida de Masa

(%) - 0,5 0,37

COVENIN

2046

Ok

Ductilidad a 25ºC

5cm/min (cm) 20 - >20

COVENIN

1123

Ok

Reducción

Penetración (%) - 50 38

COVENIN

1105

Ok

DISEÑO DE UNA MEZCLA PATRÓN EN CALIENTE CON EL USO DE

MATERIALES VÍRGENES Y PROVENIENTES DEL FRESADO.

Luego de considerar el tipo de mezcla, la granulometría de los diferentes

agregados, se determinó la distribución granulométrica de trabajo que se encuentre

dentro los límites máximos y mínimos establecidos en la Airport Pavement Federal

Aviation Administration (FAA), para una mezcla tipo P-401,mezcla para pistas de

aterrizaje de aeropuertos y considerando el efecto de un material poco convencional

como el fresado, el cual no puede ser asumido de la misma manera que un material

granular, por presentar un porcentaje considerable de cemento asfáltico que reacciona

en el momento del mezclado por la temperatura a la que se encuentra sometido. (Ver

tabla N° 21 y N°22), (Ver gráfico 2y 3)

Continuación Tabla Nº 20


97

Tabla Nº 21.Porcentaje en la combinación para cada agregado para la muestra

patrón. Fuente: Propia

Tipo de Agregado %en la Combinación

Piedra 38

Arrocillo 44

Arena 18


material fresado. Fuente: Propia

Tipo de Agregado %en la Combinación

Piedra 27

Arrocillo 25

Arena 18

Ripio 30


98

Límite superior ______

Límite inferior _______

Combinación _______




Gráfico N°2. Combinación Granulométrica para mezcla patrón.

Fuente: Propia

Gráfico N°3. Combinación Granulométrica para mezcla con material producto del

fresado.Fuente: Propia

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

% p

as

an

te

Tamaño del tamiz

1 3/4" 1/2" 3/8" # 4 # 8 #16 #30 #50 #100 #200

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

% p

as

an

te

Tamaño del tamiz3/4"1 1/2" 3/8" #4 # #16 #30 #5 #100 #200


99

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICASDE LA

MEZCLA ASFÁLTICA CALIENTE (MAC) Y LA MEZCLA ASFÁLTICA

CON LA INCORPORACION DE MATERIAL DE FRESADO MAS EL

ADITIVO REGENERADOR.

Luego de conocer el tipo de mezcla, la caracterización de los agregados pétreos,

aquellos presentes en estado natural así como el proveniente de la escarificación, las

propiedades del cemento asfáltico, en este caso el A20 y la Combinación de Diseño

(CD), se procederá según el ensayo Marshall para representar gráficamente mediante

las curvas características de este, las propiedades físico mecánicas de cada una de las

mezclas, relacionadas con los porcentajes de cemento asfáltico añadidos a las mismas

sin considerar el remanente presente en el fresado, recordando que este solamente se

consideró para el cálculo del peso del aditivo a adicionar. Previamente se realizaron

los ensayos descritos en el capítulo anterior según sus especificaciones, como lo son:

Densidad, Estabilidad, Flujo, Vacíos Agregado Mineral, Vacíos Totales y Vacíos

Llenos de Asfalto determinados mediante el estudio del ensayo Rice.

PROPIEDADES MARSHALL PARA LA MEZCLA ASFÁLTICA PATRÓN

EN CALIENTE.

Gráfico N° 4. Densidad Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón.

y = -0,019x2 + 0,206x + 1,875R² = 0,944

2,300

2,320

2,340

2,360

2,380

2,400

2,420

2,440

2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Den

sid

ad g

rs/c

m3

% Cemento Asfaltico


100

Aquí se describe una curva cóncava que se incrementa a medida que aumenta el

porcentaje de cemento asfáltico, aunque su mayor valor se obtiene en un porcentaje

menor al máximo evaluado, se aprecia que la correlación R2

es un poco menor a 0,95.

Gráfico N° 5. Estabilidad Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón.

El comportamiento de esta curva que describe la estabilidad de la mezcla patrón

muestra que se va incrementando al aumentar el porcentaje de cemento asfáltico,

además se observa un pico en el valor de 4,5 de C.A, donde se llega a un punto

máximo, para comenzar a descender y así perder resistencia lo cual implica una

mayor deformación de la mezcla.

y = -265,2x2 + 2144,x - 1147,R² = 0,949

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

ESTA

BIL

IDA

D L

BS

% CEMENTO ASFALTICO


101

GráficoN° 6. Flujo Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón.

La tendencia de la curva de flujo demuestra que a medida de que se aumenta el

porcentaje de cemento asfáltico este parámetro se va incrementando, lo que quiere

decir que la mezcla se hace más deformable, presentando a su vez una correlación

cercana a 0,95.

Gráfico N° 7. Vacíos Totales Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón.

y = -0,476x2 + 4,857x + 1,833R² = 0,935

10

11

12

13

14

15

16

2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

FLU

JO 1

/100

PU

L

% CEMENTO ASFALTICO

y = 0,784x2 - 9,669x + 29,86R² = 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

% D

E V

AC

IOS

TOTA

LES

CEMENTO ASFALTICO (%)


102

La curva muestra que decrecen los vacíos totales en la mezcla al incrementarse el

porcentaje de cemento asfáltico, es decir disminuyen los espacios de aire entre las

partículas, resultando una mezcla más impermeable, lo cual es la tendencia típica para

este parámetro.

Gráfico N° 8. Vacíos de Agregado Mineral Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla

Patrón.

La gráfica obtenida para los vacíos de agregado mineral presenta una trayectoria

que va decreciendo al aumentarse el porcentaje de cemento asfáltico, esto lo hace

hasta llegar a un punto mínimo a partir del cual se incrementa y muestra una

correlación que es prácticamente 1.

y = 0,727x2 - 6,706x + 27,93R² = 0,999

12

12,5

13

13,5

14

14,5

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

VA

M %

% DE CEMENTO ASFALTICO


103

GráficoN° 9. Vacíos Llenados Vs % Cemento Asfáltico. Mezcla Patrón.

En la gráfica anterior se muestra que a medida que aumenta el porcentaje de

cemento asfáltico aumenta lógicamente el porcentaje de Vacíos llenados, siendo estos

llenados por el betún presente en la mezcla patrón.

PROPIEDADES MARSHALL PARA LA MEZCLA ASFÁLTICA EN

CALIENTE CON LA INCORPORACION DEL MATERIAL FRESADO Y

ADITIVO.

Inicialmente se realizó un estudio para determinar el contenido óptimo de aditivo

para diseñar la mezcla, observe los siguientes comportamientos:

y = -4,389x2 + 58,18x - 91,00R² = 0,997

0

20

40

60

80

100

120

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

%V

AC

IOS

LLEN

AD

OS

% CEMENTO ASFALTICO


104

Gráfico N° 10. Densidad Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000). Mezcla

con la incorporación de material fresado.

Aquí se observa una curva convexa, obteniéndose su máximo valor en un valor

cercano al máximo porcentaje de aditivo, lo que indica que la incorporación del

aditivo aumenta la densificación de la mezcla.

Gráfico N° 11. Flujo Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000). Mezcla con

la incorporación de material fresado.

y = -0,145x2 + 0,491x + 1,930R² = 1

2,305

2,310

2,315

2,320

2,325

2,330

2,335

2,340

2,345

2,350

1,2 1,5 1,8

DEN

SID

AD

GR

S/C

M3

% DE ADITIVO

y = -4E-14x2 + 3,333x + 8R² = 1

11,5

12

12,5

13

13,5

14

14,5

1,2 1,5 1,8

FLU

JO 1

/100

PU

L

% DE ADITIVO


105

Este gráfico describe un incremento del flujo a medida que aumenta el porcentaje

de aditivo.

Gráfico N° 12. Estabilidad Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000).

Mezcla con la incorporación de material fresado.

El comportamiento descrito en la gráfica describe una curva cóncava con ramas

asimétricas por los valores evaluados.

Gráfico N° 13. Vacíos llenados Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000).


y = -3944,x2 + 11149x - 4111,R² = 1

3100

3200

3300

3400

3500

3600

3700

3800

1,2 1,5 1,8

Esta

bili

dad

LB

S

% DE ADITIVO

y = 17,6x2 - 56,56x + 75,82R² = 1

0

5

10

15

20

25

30

35

1,2 1,5 1,8% V

AC

IOS

LL

EN

AD

OS

% ADITIVO


106

Los valores obtenidos en la mezcla describen una curva típica de este parámetro,

donde a mayor porcentaje de aditivo en la mezcla, mayor será el porcentaje de Vacíos

Llenados.

Gráfico N° 14. Vacíos totales Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene ACF 1000).


Se describe una curva cóncava en donde a medida que aumenta la cantidad de

aditivo aumenta la cantidad de espacios de aire entre las partículas.

Gráfico N° 15.Vacíos de agregado mineral Vs % Porcentaje de Aditivo (Iterlene

ACF 1000). Mezcla con la incorporación de material fresado.

y = 5,861x2 - 17,22x + 21,03R² = 1

8,3

8,4

8,5

8,6

8,7

8,8

8,9

9

9,1

1,2 1,5 1,8

% D

E V

AC

IOS

TOTA

LES

% ADITIVO

y = 5,444x2 - 18,43x + 27,48

11,8

12

12,2

12,4

12,6

12,8

13

13,2

13,4

1,2 1,5 1,8

% V

AC

IOS

DE

A

GR

EG

AD

OS

MIN

ER

AL

ES

% ADITIVO


107

Se observa un comportamiento decreciente a razón que aumenta la cantidad de

aditivo.

Se determinó el valor óptimo del aditivo a usar a través del método Covenin

SE UTILIZO LA CARTA TECNICA DEL PRODUCTO QUE INDICA UNA

DOSIFICACION DE 0,4 A 0,6 % DE ADITIVO POR CADA 10% DE MATERIAL

FRESADO UTILIZADO.

Dada la función correspondiente a la gráfica de % vacíos totales:

Por lo tanto el valor óptimo de aditivo a usar es 1,47.

Sustituyendo

Una vez determinado el valor óptimo de aditivo se observó que este valor no

cumple con los Vacíos de Agregado Mineral, por lo que tomo la decisión de elaborar

las briquetas con un porcentaje de aditivo de 0,5%, correspondiente al 10% de fresado

ya que como se estimó en un principio, usando un 30% de material de fresado fue un

valor muy ambicioso que no cumplió con los valores establecidos por la

especificación de la norma Administración Federal de Aviación en Pavimentos de


108

Aeropuertos (Airport Pavement Federal Aviation Administration; FAA).(Ver tabla

N°23yGráfico N°16).


109

Tabla Nº 23.Porcentaje en la combinación para cada agregado para la muestra con 10% de material fresado. Fuente: Propia


Material %combinación % Pasante el tamiz de

25,4mm 19,4mm 12,5mm 9,5mm 4,74mm 2,36mm 1.18mm 0,60mm 0,30mm 0,15mm 0,074mm

1 " 3/4 " 1/2 " 3/8" # 4 # 8 # 16 # 30 # 50 # 100 # 200

Arena 18,0% 100,0 100,0 100,0 98,4 86,3 69,0 52,4 32,5 19,1 9,2 6,3

Arrocillo 35,0% 100,0 100,0 100,0 100,0 74,9 50,9 34,0 23,4 17,9 12,2 8,7

Piedra Picada 37,0% 100,0 66,8 29,8 9,9 1,1 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7

Fresado 10,0% 100,0 92,7 81,5 71,5 50,1 29,6 16,4 9,5 6,6 3,9 2,0

Combinación 100,0% 100,0 87,0 72,2 63,5 47,2 33,5 23,3 15,2 10,6 6,6 4,6

Límite superior

100 98 86 77 60 46 37 27 19 16 6

Límite inferior

100 76 66 55 40 26 17 11 7 6 3


110




Gráfico N° 16. Combinación Granulométrica para mezcla con 10% de material

fresado. Fuente: Propia

Tabla Nº 24.Porcentaje de aditivo regenerador para la muestra con 10% de

material fresado. Fuente: Propia.

Se evalúan las propiedades físicas mecánicas de las mezclas asfálticas aportando

un 10% de material producto de la escarificación, y relacionando cada una con las

propiedades Marshall con el porcentaje de cemento asfaltico añadido a las mezclas,

sin considerar el remanente para las mezclas con incorporación de fresado, a través de

las gráficas mostradas a continuación:

% C.A Peso C.A %C.A+%C.A. Ripio

Pesos de Aditivo

0,5%

3,5% 42 g 3,5% + 0,58% = 4,08% 0,58 g

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1

% p

as

an

te

1 3/4"

1/2"

3/8"

#4 #16#8 #30 #50 #100 #200


111

Gráfico N° 17. Densidad Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado y

0,5 % de Aditivo.

Los valores en este parámetro van en incremento conforme aumenta el porcentaje

de cemento asfaltico, indicando que la mezcla en su máximo valor evaluado ocurre

una mayor densidad.

GráficoN° 18. Estabilidad Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado y

0,5 % de Aditivo.

y = -0,005x2 + 0,086x + 2,012R² = 0,969

2,2102,2202,2302,2402,2502,2602,2702,2802,2902,3002,3102,320

3 3,5 4 4,5 5

DEN

SID

AD

grs

/cm

3

% CEMENTO ASFALTICO

y = -140,8x2 + 392,9x + 4034,R² = 0,939

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

3 3,5 4 4,5 5

ESTA

BIL

IDA

D L

BS

% CEMENTO ASFALTICO


112

El comportamiento de esta gráfica indica que a medida que aumenta la cantidad de

cemento asfaltico disminuye la resistencia de la mezcla en la condición más

desfavorable.

GráficoN° 19. Flujo Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de fresado y 0,5 %

de Aditivo.

Los valores obtenidos para la mezcla describen como ésta, se hace más deformable

a medida que aumenta la cantidad de cemento asfaltico.

GráficoN° 20. Vacíos Totales Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de

fresado y 0,5 % de Aditivo.

y = 0,571x2 - 1,371x + 10,85R² = 0,965

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

3 3,5 4 4,5 5 5,5

FLU

JO 1

/100

PU

L

% CEMENTO ASFALTICO

y = 0,201x2 - 4,703x + 22,70R² = 1

0

2

4

6

8

10

12

3 3,5 4 4,5 5

% V

AC

IOS

TO

TA

LES

% CEMENTO ASFALTICO


113

Estos valores indicaron que a medida que aumenta el porcentaje de cemento

asfaltico disminuyen los espacios de aire entre las partículas.

Gráfico N° 21. Vacío de Agregados Minerales Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla

con 10% de fresado y 0,5 % de Aditivo.

Los resultados en este caso se tornaron atípicos, puesto que no hay una tendencia

ascendente en los porcentajes altos de cemento asfaltico, esto quizás se debió a la

adición de ripio que le confiere comportamientos atípicos.

Gráfico N° 22. Vacío Llenados Vs % Cemento Asfaltico. Mezcla con 10% de

fresado y 0,5 % de Aditivo.

y = 0,222x2 - 2,484x + 21,69R² = 1

14,6

14,8

15

15,2

15,4

15,6

15,8

16

16,2

16,4

3 3,5 4 4,5 5

VA

M

% CEMENTO ASFALTICO

y = 0,176x2 + 16,42x - 15,02R² = 0,999

0

20

40

60

80

3 3,5 4 4,5 5% V

AC

IOS

LLEN

AD

OS

% CEMENTO ASFALTICO


114

El comportamiento de la gráfica es típico de ésta, en donde la relación entre el

porcentaje de cemento asfaltico y porcentaje de vacíos llenados ascienden

simultáneamente

A través de las ecuaciones que proyectaron las gráficas se determinaron los

porcentajes de cemento asfaltico óptimo probable para cada mezcla, con este valor se

establecieron los valores de cada propiedad Marshall para luego ser comparados con

las especificaciones de la norma Administración Federal de Aviación en Pavimentos

de Aeropuertos (Airport Pavement Federal Aviation Administration; FAA.

Tabla N 25. Porcentajes de cemento asfaltico óptimo probable para cada mezcla.

Propiedad

Marshall

% C.A Optimo

Patrón

%C.A. optimo

probable con 10

% fresado

EspecificacionesSe

gún norma FAA

3,92 5,08

Contenido de

Asfalto (%)

3,92 5,08 5.0- 7.5

Estabilidad(lbs) 3183,26 2395,44 2150 Min

Flujo (1/100 pulg) 13,55 18,64 10-14

VT (%) 4,0 4,0 2.8-4.2

VAM (%) 12,83 14,8 15 Min

VLL (%) 69,64 72,97 -

Densidad (gr/cm3)

2,380 2,310 -


115

Una vez obtenida la tendencia de las propiedades de cada mezcla, se realizó la

comparación de comportamientos entre mezclas para tener un conocimiento más

amplio de las variaciones entre las propiedades de las mezclas propuestas, como se

muestra a continuación.

Gráfico N 23. Comparación de Estabilidad vs %Cemento Asfaltico entre mezcla

con fresado más aditivo y mezcla patrón. Fuente: Elaboración propia.

Como se puede observar la curva de la mezclas con incorporación de fresado y

aditivo regenerador tienen un comportamiento de mayor estabilidad cuando tiene

menor porcentaje de cemento asfaltico, pero su comportamiento es descendente a

medida que aumenta el porcentaje de cemento asfaltico, lo que refleja menores

valores con respecto a la mezcla patrón.

Gráfico N 24. Comparación de Flujo vs %Cemento Asfaltico entre mezcla con

fresado más aditivo y mezcla patrón. Fuente: Elaboración propia.

0500

10001500200025003000350040004500

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

ESTA

BIL

IDA

D (

Lb)

Mezcla 10% fresado+ Aditivo

Mezcla Patrón

CEMENTO ASFALTICO (%)

0

10

20

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Flu

jo (1

/10

0p

ulg

)

Cemento Asfaltico %

Flujo

Mezcla 10% Fresado + Aditivo

Mezcla Patrón


116

Los resultados de este parámetro muestran que el flujo se incrementa al incorporar

material de fresado y aditivo regenerador en la mezcla, lo que la hace más deformable

en la medida que aumenta la cantidad de cemento asfaltico.

Gráfico N 25. Comparación de Densidad vs %Cemento Asfaltico entre mezcla con

fresado más aditivo y mezcla patrón. Fuente: Elaboración propia.

La densidad en las mezclas con la incorporación de fresado y aditivo alcanzan

valores un poco más bajos que en el caso de la mezcla patrón, mostrando como los

valores máximos en las mezclas con incorporación de fresado y aditivo regenerador

van en incremento a medida que aumenta el porcentaje de cemento asfaltico

Gráfico N 26. Comparación de Vacíos Totalesvs %Cemento Asfaltico entre mezcla

con fresado más aditivo y mezcla patrón. Fuente: Elaboración propia.

2,200

2,250

2,300

2,350

2,400

2,450

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

De

nsi

dad

(gr/

cm3)

Cemento Asfaltico %

DENSIDAD

Mezcla 10% Fresado +Aditivo

Mezcla Patrón

0

5

10

15

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Vac

ios

Tota

les

%

Cemento Asfaltico %

VACIOS TOTALES Maezcla 10% Fresado + Aditivo

Mezcla Patrón


117

Aquí se observa claramente como en las dos muestras los vacíos disminuyen a

medida que aumenta el porcentaje de cemento asfaltico, pero en la muestra con la

incorporación de fresado y aditivo los vacíos totales son mayores en comparación a

la muestra patrón.

Gráfico N 27 Comparación de Vacíos Llenados vs %Cemento Asfaltico entre mezcla

con fresado más aditivo y mezcla patrón. Fuente: Elaboración propia

En esta propiedad las tendencias de las curvas son similares entre las dos mezclas,

sin embargo, para un mismo % C.A se observa que la muestra con fresado y aditivo

regenerador posee menor cantidad de vacíos llenados con asfalto en comparación a la

muestra patrón.

0

20

40

60

80

100

120

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Vac

ios

Lle

nad

os

%

Cemento Asfaltico %

VACIOS LLENADOS

Mezcla 10% Fresado + Aditivo

Mezcla Patrón


118

Gráfico N 28 Comparación de Vacíos de Agregado Mineral vs %Cemento

Asfaltico entre mezcla con fresado más aditivo y mezcla patrón. Fuente: Elaboración

propia

Como se puede observar, existe una pequeña diferencia entre los resultados de la

mezcla patrón y los obtenidos de la mezcla con incorporación de fresado y aditivo, ya

que siendo las tendencias similares, los valores máximos de vacíos de agregado

mineral de la mezcla patrón no alcanza el valor mínimo de la mezcla con la

incorporación de material fresado y aditivo.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

VA

M %

Cemento Asfaltico %

VACIOS DE AGREGADO MINERAL

Mezcla 10 % fresado +Aditivo

Mezcla Patón

CAPITULO V.CONCLUSIONES UCLA-DIC

119

CAPÍTULO V

CONCLUSIONES

Para la muestra patrón se obtuvo un contenido óptimo de cemento asfáltico de

3,92%, lo que resulto un comportamiento aceptable en la mezcla, dando como

resultado una tendencia típica de las propiedades Marshall.

Se observó que los materiales utilizados en la elaboración de las mezclas,

cumplieron con todos los parámetros requeridos por la norma, tanto para el cemento

asfáltico como para el material granular.

Para la mezcla no convencional donde se incorporó un 10% de material fresado y

05% de aditivo, se obtuvo un porcentaje óptimo probable superior a la mezcla patrón,

esto debido al porcentaje de ligante remanente presente en el fresado que se incorporó

a la mezcla. Esta mezcla presentó un comportamiento similar a la muestra patrón

excepto en el flujo, cumpliendo en gran parte con los limites especificados en la

norma de la Airport Pavement, Federal Aviation Administration, FAA.

Las propiedades fueron evaluadas tomando como parámetro base el diseño de

mezcla patrón, reflejándose de las comparaciones los resultados siguientes:

Mayor estabilidad para la mezcla con la incorporación de material fresado y

aditivo, en una menor proporción de cemento asfaltico añadido en ambas mezclas.

Incremento de la densidad en la muestra patrón.

Disminución de los vacíos totales en mayor porcentaje para la muestra patrón.

Existe menor porcentaje de vacíos de agregado mineral para la muestra

patrón.


120

Se observa mayor porcentaje de vacíos llenados con asfalto en la muestra

patrón.

Se debe acotar que el flujo para la mezcla diseñada con la incorporación de

fresado y aditivo regenerador sobrepasó las especificaciones establecidas por la

Airport Pavement Federal Aviation Administration, FAA; en virtud de que se

obtuvo un valor superior al de la muestra patrón, lo que pudiera afectar el

comportamiento de este tipo de mezcla, haciéndola más deformable lo que originaría

inestabilidad bajo la acción de carga en capas de rodamiento.

Comparando los parámetros del ensayo Marshall evaluados entre la mezcla patrón

y la mezcla asfálticas con 10% de material fresado y 0,5% de aditivo regenerador, se

tienen los siguientes resultados:

En cuanto a los valores obtenidos de Densidad de la mezcla patrón es notable

su incremento, lo que para la industria se traduce al uso de menos energía y mayor

volumen de producción con la misma cantidad de cemento asfáltico añadido.

En la mezcla con material fresado y aditivo, se observó una tendencia al

descenso en cuanto al parámetro de Estabilidad, se puede afirmar por los resultados

que la mezcla patrón, resultó ser la más estable.

Es notable que los valores del Flujo para las mezclas modificadas con respecto

a la patrón, presentan una mayor deformación al rango permitido por norma, con

valores de 17 y 18 para un porcentajes de aditivo de 0,50% y 10% de material

fresado, haciéndolas más deformable y originando inestabilidad bajo la acción de

cargas.

En cuanto a los Vacíos Totales para la mezcla con material fresado y aditivo

aumentaron en comparación con la mezcla patrón.

En relación a los Vacíos de Agregado Mineral, para las mezclas realizadas se

observó que presentaron valores inferiores al mínimo establecido en las

especificaciones, a pesar de que los vacíos totales cumplen, presumiéndose por tesis


121

anteriores y por esta experiencia que no existe correspondencia directa entre estos

parámetros, por estar en presencia de un agregado no convencional proveniente del

fresado, que al ser sometido a temperaturas de mezclado el cemento asfáltico presente

se activa generando una modificación en el tamaño de las partículas, produciéndose

cambios en la granulometría resultando un material más fino del originalmente

estudiado. Se observa sin embargo que con el aditivo y el 10% de material fresado

el valor de VAM es muy cercano a 15.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto no existe la suficiente cantidad de vacíos

para la cantidad de cemento asfáltico, esto pudo obedecer al remanente presente en el

fresado. En consecuencia una mezcla asfáltica sujeta a esta condición puede

ocasionar inestabilidad en el pavimento, una vez sometido al tránsito, por la

reorientación de las partículas de agregado y compactación adicional.

Se pudo observar que los Vacíos Llenados con Asfalto en mezclas con aditivo

presentaron valores por encima de la mezcla patrón.

Como resultado de lo anteriormente expuesto y en base a las especificaciones

de la Norma de la Airport Pavement, Federal Aviation Administration, FAA para

el tipo de mezcla P-401, los diseños propuestos con y sin adicion de material

Fresado mas un aditivo regenerador ,al no cumplir con la propiedad de vacíos de

agregado mineral y Flujo no son aceptables para la elaboración de mezclas

asfálticas para aeropuertos, por lo que no fue posible seleccionar un diseño de

mezcla asfáltica que logre cubrir todos los requisitos necesarios para obtener un

producto de calidad y en donde se pueda aprovechar el materia Fresado y de esta

manera se pueda frenar la manera tan agresiva como están siendo explotados los

ríos de donde se extraen los materiales utilizados para la elaboración de las

mezclas asfálticas.

Por lo antes expuesto hace necesario que en Venezuela se desarrollen más

trabajos bajo esta línea de investigación que proporcionen al investigador las


122

herramientas necesarias, que permitan el aprovechamiento del material producto

de la escarificación (Fresado),como elemento complementario de agregados

naturales y en donde se establezcan las propiedades a evaluar y sus límites de

aceptación para el diseño de mezclas no convencionales para vías terrestres y

aeroportuarias de nuestro país.


123

RECOMENDACIONES

Desarrollar el estudio del comportamiento físico mecánico de la mezcla en

caliente con la incorporación de material de fresado variando el rango del mismo

entre 10 y 20%, con la finalidad de establecer comparación con los resultados de esta

investigación.

Es necesario profundizar en Venezuela en este tipo de investigaciones dirigidas

a la utilización de material reciclado, para implementar normas y especificaciones

adecuadas, basadas no solo en pruebas experimentales si no también realizando

estudios detallados de cada una de las normas vigentes de países más desarrollados en

esta área, adaptando las que más similitudes tengan con respecto al clima, materiales,

entre otros factores propios de nuestras regiones.

Evaluar la incorporación delmaterial fresado de manera definitiva como

tecnología en la infraestructura vial venezolana, por sus grandes beneficios a nivel

ambiental, para complementarse con la estructura sostenible a causa de la

preocupación mundial por preservarel medio ambiente. A través del aprovechamiento

de los recursos disponibles en las vías en franco deterioro. Minimizando la necesidad

de utilizar nuevos materiales (áridos, betún, etc.), lo que se traduce a su vez en

disminución de costos.


124

BIBLIOGRAFÍA

- Airport Pavement, Federal Aviation Administration, FAA.

- Aiport Pavement desing and evaluation AC N° 150/5320-10C.

- Aiport Pavement desing and evaluation CA N° 150/5320-10D.

- Carrillo, Hernández y Toledo 2011. Propuesta del proyecto de rehabilitación

de la pista de aterrizaje del aeródromo la greda. Carora municipio torres del

estado Lara. Trabajo de grado. Universidad Centroccidental Lisandro

Alvarado(UCLA).Barquisimeto.

- Corredor, G 2004. Apuntes de Pavimentos. Caracas.

- García y Medina 2010. Evaluación del desempeño de pavimentos reciclados

con cemento (repace) en comparación con los reciclados con asfalto

espumado, para ser usados como base intermedia en estructuras de pavimento.

Caso de estudio: muestra procedente de la escarificación de la sub- ramal 010

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