Anexo 1macadam Mendoza ..

CONTROL DE MATERIALES, DOSIFICACION Y ANALISIS DE COMPORTAMIENTO DE UNA MEZCLA ASFALTICA DENSA CAC-D20 CON

ASFALTO MODIFICADO, DENOMINADA MADAM 2 , PARA LA OBRA

RUTA NACIONAL Nº 7

TRAMOS 3.2.3, 3.2.4, 3.2.2 Y 3.4.1

AGOSTO DE 2012

2

CONTROL DE MATERIALES, DOSIFICACION Y ANALISIS DE COMPORTAMIENTO DE UNA MEZCLA ASFALTICA DENSA CAC-D20 CON

ASFALTO MODIFICADO, DENOMINADA MADAM 2 , PARA LA OBRA RUTA NACIONAL Nº 7 - TRAMOS 3.2.3, 3.2.4, 3.2.2 Y 3.4.1

INTRODUCCION

Luego de cumplir con el diseño de la mezcla denominada Fórmula 5, se solicita a los Consultores el diseño de una mezcla densa con la utilización de asfalto modificado, que cumpla con el Artículo 13 del PETP de la obra de referencia. A tal fin, y dado que los trayectos de dosificación se realizaron en conjunto con la Fórmula 5, se han utilizado los mismos materiales.

Los límites granulométricos del MADAM 2 son más específicos, con mayor cantidad de tamices, que los exigidos para la dosificación de la Fórmula 5. A su vez, se encuentran incluidos dentro del rango de esta última, por lo cual en el proceso de diseño de ambas dosificaciones se ha considerado el arribar a una formulación única, que cumpla con ambos husos.

ESPECIFICACION TECNICA REQUERIDA

Según lo especificado en el Artículo 13 del PETP, la Composición de la Mezcla Asfáltica debe cumplir con los siguientes requisitos para una compactación de 75 golpes/cara:

Parámetros Mín. Máx.

Vacíos (%) 3 5 Relación B/V (%) 70 80 Estabilidad (kg) 1000 Relación E/F (kg/cm) 4500 Resistencia Conservada Lottman (%) 80 Arido fino no triturado (%) 0 Filler de aporte (%) 1 Relación peso de filler/peso de asfalto 0,8 1,3 Concentración crítica de áridos individuales 0,22

Adicionalmente se especifican los límites granulométricos a ser exigidos a la mezcla, a los cuales se les ha adicionado, con la intención de efectuar un análisis más detallado los límites establecidos para el Tamiz ½ en el Artículo 10 de ese mismo PETP. Queda claro entonces que este tamiz se incluye sólo como indicativo y que su cumplimiento no resulta obligatorio.

3

Tamiz Abert. Min (%) Max (%)

1 25400 100 100

3/4 19100 83 100 1/2 12700 70 90 3/8 9520 60 75

4 4760 45 60 8 2380 33 47

30 590 17 29 50 297 12 21 200 74 5 8

CONTROL DE MATERIALES ENVIADOS

La Empresa Cartellone envía los áridos que a continuación se detallan, en una cantidad superior a los 100 Kg por muestra:

Ripio Triturado Ventana (Tamaño máximo 20 mm)

Corrector (Arido grueso con tamaño entre 9 mm y 25 mm)

Arena triturada (100 % producida por Cartellone)

Filler (Cal hidráulica)

Cemento asfáltico (CA-30, de Refinería La Plata)

Ripio triturado Ventana

ENSAYO Y NORMA DETERMINACION UNIDAD VALOR

Peso Específico Aparente g/cm3 2,667

Peso Específico del Agregado Seco g/cm3 2,614

Peso Específico del Agregado Saturado g/cm3 2,634

Pesos Específicos y Absorción (IRAM 1533)

Absorción % 0,75

Graduación B Desgaste Los

Angeles (IRAM 1532)

Desgaste % 17,5 Indice de Elongación % 20,1 Forma de

partículas (IRAM 1687) Indice de Lajosidad % 10,7

PUV suelto kg/m3 1407 Pesos por Unidad de Volumen

PUV compactado kg/m3 1457 Pasa Tamiz 1" % 100,0 Pasa Tamiz 3/4" % 98,9 Pasa Tamiz 1/2" % 63,0 Pasa Tamiz 3/8" % 32,0 Pasa Tamiz Nº4 % 1,5 Pasa Tamiz Nº8 % 0,3 Pasa Tamiz Nº30 % 0,2 Pasa Tamiz Nº50 % 0,1

Granulometría por Vía Seca

(IRAM 1505)

Pasa Tamiz Nº200 % 0,1 Polvo Adherido

(VNE-68-75) Polvo adherido % 0,9

4

Corrector






Absorción % 0,87

Graduación B Desgaste Los

Angeles (IRAM 1532)

Desgaste % 20,1 Indice de Elongación % 18,7 Forma de

partículas (IRAM 1687) Indice de Lajosidad % 10,2


PUV compactado kg/m3 1518 Pasa Tamiz 1" % 98,9 Pasa Tamiz 3/4" % 81,7 Pasa Tamiz 1/2" % 37,8 Pasa Tamiz 3/8" % 15,3 Pasa Tamiz Nº4 % 1,2 Pasa Tamiz Nº8 % 0,3 Pasa Tamiz Nº30 % 0,1 Pasa Tamiz Nº50 % 0,1


(IRAM 1505)

Pasa Tamiz Nº200 % 0,1 Polvo Adherido

(VNE-68-75) Polvo adherido % 0,8

Arena Triturada






Absorción % 0,91 Equivalente Arena

(IRAM 1682) Equivalente Arena % 85,3


PUV compactado kg/m3 1712 Pasa Tamiz 1" % 100,0 Pasa Tamiz 3/4" % 100,0 Pasa Tamiz 1/2" % 100,0 Pasa Tamiz 3/8" % 100,0 Pasa Tamiz Nº4 % 93,9 Pasa Tamiz Nº8 % 63,1


(IRAM 1505)

Pasa Tamiz Nº30 % 27,1

5

Pasa Tamiz Nº50 % 18,6 Pasa Tamiz Nº200 % 6,5

Plasticidad de finos (IRAM 10.502) Plasticidad % np

Relación de finos PTNº200vía seca/PTNº200 vía húmeda % 70,8

Filler


Pesos Específico (IRAM 1533) Peso Específico g/cm3 2,347 Densidad en Tolueno (NLT

176/92) Densidad g/cm3 0,600 Pasa Tamiz 1" % 100,0 Pasa Tamiz 3/4" % 100,0 Pasa Tamiz 1/2" % 100,0 Pasa Tamiz 3/8" % 100,0 Pasa Tamiz Nº4 % 100,0 Pasa Tamiz Nº8 % 100,0 Pasa Tamiz Nº30 % 98,4 Pasa Tamiz Nº50 % 96,7


(IRAM 1505)

Pasa Tamiz Nº200 % 81,8

Cemento Asfáltico

El cemento asfáltico enviado cuenta con los siguientes datos de caracterización:

CARACTERISTICA VALOR Denominación comercial MODIFAL AM3 Clasificación (IRAM 6596) AM-3 Penetración (IRAM 6576) 51 .0,1 mm Punto de Ablandamiento (IRAM 6841) 71 ºC Rec. Elást. Torsional (IRAM 6830) 70 %

Estabilidad al Almacenamiento Dif. Pto. Ablandamiento

Dif. Penetración

3 ºC 5 . 0,1 mm

Residuo de película delgada rotativa Variación de masa

Penetración Residual

Variación Pto. Abl.

0,2 % 80 % 3 ºC

Grado PG 76-22 DSR s/m virgen a 76 ºC

G*

G*/sen

1,05 kPa 66,5º 1,15 kPa

DSR s/m envejecida RTFOT a 76 ºC G*

2,56 kPa

6

Se recomienda compactar a una temperatura mínima de 165 ºC.

DOSIFICACION DE LA MEZCLA ASFALTICA DENSA CON ASFALTO MODIFICADO

MADAM

Dosificación de los áridos

Se emplea la dosificación de áridos de la Fórmula 5 previamente desarrollada. Se compara la curva granulométrica obtenida con la especificada en el Artículo 13 del PETP, más el Tamiz ½ del Artículo 10 de dicha especificación.

MATERIALES %

RIPIO TRITURADO VENTANA 29,8

ARENA TRITURADA 53,0

CORRECTOR 15,0

FILLER 2,2

TOTAL 100,0

Tamiz Abert. RTV AT C F C.

Min CURVA

C. Max

1 25400 100,0 100,0 98,9

100,0

100 99,8 100 3/4 19100 98,9 100,0 81,7

100,0

83 96,9 100 1/2 12700 63,0 100,0 37,8

100,0

70 79,6 90 3/8 9520 32,0 100,0 15,3

100,0

60 67,0 75 4 4760 1,5 93,9 1,2 100,0

45 52,6 60 8 2380 0,3 63,1 0,3 100,0

33 35,8 47 30 590 0,2 27,1 0,1 98,4 17 16,6 29 50 297 0,1 18,6 0,1 96,7 12 12,0 21

200 74 0,1 6,5 0,1 81,8 5 5,3 8

G*/sen

68,8º 2,74 kPa

DSR s/m envejecida RTFOT a 76 ºC G*

G*/sen

2,56 kPa 68,8º 2,74 kPa

7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 100 1000 10000 100000

Dosificación de asfalto

El asfalto modificado AM-3 hace que se tenga que mezclar con los áridos a 175 ºC y compactar a 165 ºC (fijadas a partir de valores de Viscosidad Rotacional ubicados en el entorno de 1,4 Pa.s, según los estudios del Dr. Bahía). Con la dosificación de áridos obtenida, se ensayó según la Metodología Marshall cuatro contenidos de cemento asfáltico (4,8 %; 5,0 %; 5,2 %), obteniéndose los siguientes resultados con 75 golpes/cara:

Para 4,8 % de cemento asfáltico

ANALISIS POR METODO MARSHALL

Ensayo efectuado bajo Norma VN-E9-86, VN-E27-84 y VN-12-67.

% cemento asfáltico:

4,8

PROB Dm E F V Rel E/F

(gr/cm3)

(kg) (mm)

(%) (kg/cm)

1 2,314 1275 3,9 4,8 3269 2 2,308 1256 4,0 5,1 3140 3 2,313 1302 4,0 4,9 3255

PROMEDIO 2,312 1278 4,0 4,9 3221 MEDIA 2,312 1278 4,0 4,908

3221

DESVIO ESTANDART 0,0032 23,1 0,06 0,13 70,9

COEFICIENTE DE VARIACION

0,1391 1,8 1,46 2,69 2,2

8

DENSIDAD RICE (g/cm3) Promedio de dos determinaciones

Det. R1 =

2,432

Det. R2 =

2,430

Drice prom =

2,431

VAM (simplificado) = 16,0

Relación B/V = 69,3

Relación E/F (kg/cm) = 3221




% cemento asf.:

5,0


(gr/cm3)

(kg) (mm)

(%) (kg/cm)

1 2,315 1298 4,5 4,4 2884 2 2,312 1312 4,7 4,6 2791 3 2,312 1275 4,6 4,6 2772

PROMEDIO 2,313 1295 4,6 4,5 2816 MEDIA 2,313 1295 4,6 4,520

2815



0,0749 1,4 2,17 1,58 2,1


Det. R1 =

2,423

Det. R2 =

2,422

Drice prom =

2,423




9




% cemento asf.:

5,2


(gr/cm3)

(kg) (mm)

(%) (kg/cm)

1 2,309 1126 4,8 4,4 2346 2 2,310 1145 4,7 4,4 2436 3 2,308 1145 4,8 4,5 2385

PROMEDIO 2,309 1139 4,8 4,4 2389 MEDIA 2,309 1139 4,8 4,429

2389



0,0433 1,0 1,21 0,93 1,9


Det. R1 =

2,417

Det. R2 =

2,415

Drice prom =

2,416




Estos resultados pueden resumirse en la siguiente tabla y gráficos.

PARAMETRO CTO ASF 4,8 %

CTO ASF 5,0 % CTO ASF 5,2 %

Estabilidad (kg) 1278

1295

1139

Fluencia (mm) 4,0

4,6

4,8

Dm (g/cm3) 2,312

2,313

2,309

Drice (g/cm3) 2,431

2,423

2,416

Vacíos (%) 4,9

4,5

4,4

VAMsimplificado (%) 16,0

16,1

16,4

Relación B/V (%) 69,3

71,9

73,1

10

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

4,7 4,9 5,1 5,3% CTO ASF

Va

cio

s

15,0

15,2

15,4

15,6

15,8

16,0

16,2

16,4

16,6

16,8

17,0

4,7 4,9 5,1 5,3% CTO ASF

VA

M

65,0

66,0

67,0

68,0

69,0

70,0

71,0

72,0

73,0

74,0

75,0

4,7 4,9 5,1 5,3% CTO ASF

Re

laci

ón

B/V

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1400

4,7 4,9 5,1 5,3% CTO ASF

Est

ab

ilid

ad

3,5

3,7

3,9

4,1

4,3

4,5

4,7

4,9

4,7 4,9 5,1 5,3% CTO ASF

Flu

enci

a

Además del análisis volcado, se estableció el estudio riguroso del porcentaje de asfalto absorbido, que en promedio asciende a un 0,11 % respecto del peso de áridos, arribando al VAM para cada caso, lo cual se vuelca a continuación.

11

Para el 4,8 % de asfalto

Peso especifico asfalto (Gb): 1,000

Peso Específico Agregado Seco

RTV (G1): 2,614

C (G2): 2,610

AT (G3): 2,624

F (G5): 2,347

Dosificacion

RTV (P1): 28,37

C (P2): 14,28

AT (P3). 50,46

F (P5): 2,09

Asfalto (Pb): 4,8

Datos Rice

Peso muestra suelta prob 100 cm3 (Wmm): 231,2

100*Gmb

Densidad Rice (Dr): 2,431

Volumen de la muestra suelta (Vmm): 95,1

Wmm/Dr

Densidad Marshall promedio

Peso específico bruto de la prob. comp. (Gmb): 2,312

Densidad relativa aprente seca del agregado total

Peso especifico bruto del agregado total (Gsb): 2,612

Determinación de volúmenes y pesos de una probeta de 100 cm3

Peso de la probeta (W): 231,2

100*Gmb

Peso de asfalto (Wb): 11,1

(Pb*W)/100

Peso del agregado (Ws): 220,1

W-Wb

Volumen de asfalto (Vb): 11,1

Wb/Gb

Peso especifico efectivo del agregado total

Peso esp. Efect. Agregado total (Gse): 2,620

(Wmm-Wb)/(Vmm-Vb)

Asfalto absorbido en porcentaje en peso del agregado

Porcentaje asfalto absorbido (Pba): 0,12

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

54321

G

P

G

P

G

P

G

P

G

P

PPPPP

bsesb

sbse GGG

GG100

12

Volumen agregado en probeta de 100 cm3

Volumen de agregado (Vsb): 84,3

Ws/Gsb

Vacios del agregado mineral

VAM: 15,74




RTV (G1): 2,614

C (G2): 2,610

AT (G3): 2,624

F (G5): 2,347

Dosificacion

RTV (P1): 28,31

C (P2): 14,25

AT (P3). 50,35

F (P5): 2,09

Asfalto (Pb): 5,0

Datos Rice


100*Gmb



Wmm/Dr





sb

bmbmbsb

G

PGGG )(100

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

54321

G

P

G

P

G

P

G

P

G

P

PPPPP

13



100*Gmb


(Pb*W)/100


W-Wb


Wb/Gb



(Wmm-Wb)/(Vmm-Vb)





Ws/Gsb


VAM: 15,88




RTV (G1): 2,614

C (G2): 2,610

AT (G3): 2,624

F (G5): 2,347

Dosificacion

RTV (P1): 28,25

C (P2): 14,22

AT (P3). 50,24

F (P5): 2,09

Asfalto (Pb): 5,2

bsesb

sbse GGG

GG100

sb

bmbmbsb

G

PGGG )(100

14

Datos Rice


100*Gmb



Wmm/Dr







100*Gmb


(Pb*W)/100


W-Wb


Wb/Gb



(Wmm-Wb)/(Vmm-Vb)





Ws/Gsb


VAM: 16,20

Analizando los valores obtenidos se decide realizar la verificación con el contenido óptimo de 4,9 % de cemento asfáltico, obteniendo los siguientes resultados:

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

54321

G

P

G

P

G

P

G

P

G

P

PPPPP

bsesb

sbse GGG

GG100

sb

bmbmbsb

G

PGGG )(100

15



% cemento asf.:

4,9


(gr/cm3)

(kg) (mm)

(%) (kg/cm)

1 2,314 1386 4,2 4,7 3300 2 2,318 1306 4,4 4,5 2968 3 2,323 1328 4,2 4,3 3162

PROMEDIO 2,318 1340 4,3 4,5 3143 MEDIA 2,318 1340 4,3 4,514

3140



0,1945 3,1 2,71 4,11 5,3


Det. R1 =

2,428

Det. R2 =

2,428

Drice prom =

2,428




Análisis de concentraciones críticas

Se efectúa el análisis de Concentración Crítica de los áridos por separado, para lo cual se establece mediante el ensayo correspondiente la Concentración Crítica. Los resultados obtenidos son:

Concentración Crítica Arena Triturada = 0,403 >0,22 Concentración Crítica Cal = 0,246 >0,22

Análisis de adherencia y ahuellamiento

Para intentar predecir el comportamiento de las mezclas en obra se procede a la realización del Test de Lottman Modificado y del Wheel Tracking Test como formas de medición de la adherencia en las mezclas y de la resistencia a las deformaciones plásticas.

El Test de Lottman Modificado permite observar la variación de la resistencia a tracción indirecta de probetas de una mezcla asfáltica obtenidas con baja compactación (25 golpes/cara) y por lo tanto altos contenidos de vacíos, comparando resultados entre un juego sin acondicionamiento en especial y otro

16

juego acondicionado en ciclos de congelamiento y calentamiento. Esta variación en la resistencia está dada por la pérdida de adherencia entre el mastic asfáltico y la fracción pétrea a ser envuelta por el mismo, por lo tanto el ensayo evalúa la adherencia en la mezcla. Comúnmente se establece que esta relación debe ubicarse por encima del 80 % como umbral de aceptación.

Por su parte la determinación de ahuellamiento por Wheel Tracking Test no se encuentra especificada con límites de aceptación o rechazo, pero si se pueden establecer con el mismo comparaciones relativas de desempeño de diversas mezclas asfálticas ante una temperatura de ensayo, solicitación y frecuencia de carga.

Con la dosificación diseñada se generaron pastones de prueba que fueron empleados en el moldeo de probetas Marshall para el Test de Lottman Modificado y de probetas cuadradas para el Wheel Tracking Test, registrándose los siguientes resultados.

Nota:

La temperatura de mezclado alcanzó un mínimo de 175 ºC, lo que ha permitido un buen recubrimiento de los áridos, incluso de coloración roja, sin necesidad de utilizar un mejorador de adherencia. Con menores temperaturas la envuelta inicial, o adherencia activa, disminuye. La acción puesta de manifiesto en el Test de Lottman predice la performance de la adherencia pasiva (relacionada con el desprendimiento), manifestando valores superiores al 80 %.

Test de Lottman Modificado (AASHTO 182 modificada)

CONDICION PROBETA

RESISTENCIA A TRACCIÓN

INDIRECTA (kg/cm2)

PROMEDIO (kg/cm2)

RELACION TSR (%)

1 11,3 2 11,2

Sin acondicionar

3 11,6 11,4

4 10,1 5 10,1 Acondicionada

6 10,4 10,2

89,5

Wheel Tracking Test (BS-EN 12697-22)

Densidad Marshall de Referencia (g/cm3): 2,318 Densidad Rice de Referencia (g/cm3): 2,428 Densidad de la probeta WTT (g/cm3): 2,323 Vacíos probeta WTT (%): 4,3 Coeficiente de compactación probeta WTT (%): > 100

WTS: Pendiente media de ahuellamiento (mm.10-3ciclos): 0,032 RD: Profundidad media de la huella (mm): 0,74 PRD: Profundidad de ahuellamiento medio proporcional (%): 1,48

17

WTT- MADAM 2

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000Ciclos

Def

orm

ació

n (m

m)

18

CONCLUSIONES

Analizando los resultados obtenidos, se deduce el cumplimiento con los parámetros establecidos por el Pliego, recomendándose por lo tanto emplear para la mezcla denominada MADAM 2, la siguiente dosificación:

ARIDOS MATERIALES MADAM 2 % %

RIPIO TRITURADO VENTANA 28,34

29,8

ARENA TRITURADA 50,40

53,0

CORRECTOR 14,27

15,0

FILLER 2,09

2,2

AM3 4,90

100

100

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Anexo 1macadam Mendoza ..

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