REVESTIMIETOS BITUMINOSOS

8/3/2019 REVESTIMIETOS BITUMINOSOS

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REVESTIMIENTOS

BITUMINOSOS



CONTENIDO

Introducción

Riegos sin gravilla

Riegos con gravilla

Lechadas asfálticas y microaglomerados en frío

Mezclas asfálticas en caliente

Concreto asfáltico

Método Marshall

Método de diseño volumétrico SUPERPAVE



CONTENIDO(continuación)

Evaluación de mezclas de concreto asfáltico

Ensayos para análisis y diseño empírico-mecanísticode pavimentos asfálticos

Módulo elásticoResistencia a la fatiga

Ahuellamiento del pavimento asfáltico

Agrietamiento térmicoSusceptibilidad a la humedad

Fricción



CONTENIDO(continuación)

Mezclas abiertas en caliente

Mezclas SMA

Mezclas asfálticas de alto módulo

Mezcla discontinua en caliente para capa de rodadura

Mezcla drenante

Mezclas asfálticas en fríoMezclas densas en frío

Mezclas abiertas en frío



REVESTIMIENTOS BITUMINOSOS

INTRODUCCIÓN



Definición

El revestimiento bituminoso es la capa superior deun pavimento, constituida por un tratamiento o por

una mezcla bituminosa

Función

Brindar una superficie de rodamiento lisa y segura

al tránsito automotor




ComposiciónAgregados pétreos y un producto bituminoso,aplicados en forma de riegos o de mezcla. En el primercaso el revestimiento no brinda aporte estructural y en

el segundo generalmente sí

Requerimientos

Proporcionar adecuada resistencia al deslizamiento,al ahuellamiento (mezclas) y a la fractura por causasimputables o no a las cargas del tránsito




AGREGADOS PÉTREOS PARA EL REVESTIMIENTO

Características generales

La mayoría de las pruebas para verificar la calidad de losmateriales para los revestimientos bituminosos son lasmismas exigidas para las capas granulares

Existen dos tipos de pruebas adicionales, que sirven paraverificar ciertas condiciones específicas del agregado comoparte del revestimiento:

— Coeficiente de pulimento acelerado

— Adhesividad con el ligante bituminoso

Así mismo, para el diseño de mezclas asfálticas se requiereconocer los pesos específicos de los agregados y del llenante




Coeficiente de pulimento acelerado (INV E-232)

Es una medida de la resistencia de los agregados a laacción de pulimento bajo la acción de los neumáticos

de los vehículosMuestras del agregado son sometidas a la acción deuna llanta con presión de 3.15 kg/cm2 y a un polvoabrasivo y agua durante 6 horas

Las características de fricción del agregadopulimentado se miden con el péndulo británico defricción




Coeficiente de pulimento acelerado (INV E-232)MÁQUINA DE ENSAYO




Coeficiente de pulimento acelerado (INV E-232)




Adhesividad con el ligante bituminoso

Los ensayos de afinidad con el ligante buscan determinar laresistencia de los agregados al desprendimiento de la película deasfalto en presencia de agua

Los ensayos usuales determinan la adhesividad pasiva, es decir, laresistencia al desplazamiento del ligante en contacto los agregados, porla acción del agua y/o del tránsito:

— Adherencia en bandeja — Placa Vialit —

Stripping — Riedel Weber — Estabilidad retenida (Marshall) — Resistencia retenida (inmersión-compresión) — Resistencia retenida (tracción indirecta)





Ensayo de adherencia en bandeja (INV E 740)

Se usa para valorar la adherencia de los agregados parala construcción de tratamientos superficiales

Partículas de agregado seco se adhieren a una películade asfalto de 1.5 mm, llevándose el conjunto al horno a60ºC por 1 día y cubriéndolo luego con agua durante 4días, después de los cuales se remueven las partículas yse evalúa, en porcentaje, la proporción de su superficieque conserva el asfalto adherido





Ensayo de adherencia en bandeja (INV E 740)




Adhesividad con el ligante bituminosoEnsayo de adherencia en Placa Vialit (NLT 313)

Se usa para valorar la adherencia de los agregados para

la construcción de tratamientos superficiales





Se coloca el ligante sobre la placa y se insertan en él

100 partículas de la gravilla por emplear y se compactanUna vez curado el ligante, la placa se coloca enposición invertida sobre el soporte del dispositivo deensayo y se somete a 3 impactos de una esfera de acero

Se cuentan las partículas desprendidas que no esténmanchadas por el ligante (A)

Adhesividad (%) = 100 - A





Placa con ligantey gravilla

Colocación de placasobre el soporte

Posición de la esferapara los impactos





Se levanta la placaluego de los impactos

Aspecto de la muestraluego de la prueba

Conteo de partículasno manchadas





Stripping (AASHTO T 182 – INV E-737)

Se emplea para valorar la afinidad con el asfalto de losagregados para mezclas abiertas en caliente

Una muestra del agregado se mezcla con una cantidadconocida de asfalto, se sumerge en agua por 48 horas y

luego se estima de manera visual si el área de laspartículas cubiertas por el ligante es mayor o menor de95 %




Adhesividad con el ligante bituminosoStripping (AASHTO T 182 – INV E-737)

AGREGADOS CON DIFERENTES NIVELES DE ADHESIVIDAD





Ensayo Riedel – Weber para arenas (INV E - 774)

Partículas de arena de tamaños entre 0.20 mm y 0.63mm, mezcladas con asfalto, se someten a la acción desoluciones de carbonato sódico de concentracionescrecientes

Se determina cuál es la menor de las concentraciones dela solución que produce el desprendimiento total delligante de la superficie de la arena





Estabilidad Marshall retenida (AASHTO T 245)

Probetas Marshall elaboradas con el contenido óptimode asfalto según diseño, se sumergen en agua a 60º C por48 horas y luego se someten al ensayo de estabilidad

Las estabilidades se comparan con las obtenidas sobre

probetas ensayadas en condición normal (inmersión a60ºC por 30 minutos)





Resistencia retenida por inmersión compresión(AASHTO T 165 y T 167 – INV E-738)

Probetas con el contenido óptimo de asfalto se compactanpor presión (170 kN) y se someten a curado, divididas en 2grupos, durante 4 días: uno al aire a 25 ºC y el otro en aguaa 49 ºC por 4 días o a 60 ºC por 24 horas

Las probetas se fallan por compresión simple y se

comparan los resultados promedio de los 2 grupos:

100*SECOCURADOTRASARESISTENCI

HÚMEDOCURADOTRASARESISTENCIRETENIDAARESISTENCI





Resistencia retenida por inmersión compresión(AASHTO T 165 y T 167 – INV E-738)





Resistencia retenida en tracción indirecta (AASHTO T283 –

INV E-725)



Las probetas cilíndricas son sometidas a compresión

hasta la falla a lo largo de dos generatrices opuestas, conuna velocidad de deformación de 50 mm/minuto a 25 °C

Este modo de carga produce un esfuerzo horizontal detensión a lo largo del eje vertical y uno de compresión a

lo largo del diámetro horizontalLa falla se produce por agrietamiento por tensión a lolargo del diámetro vertical

Adhesividad con el ligante bituminosoResistencia retenida en tracción indirecta (INV E-725)




t D

PST **

*2000

ST = resistencia a la tensión indirecta, kPaP = carga máxima, ND = diámetro de la probeta, mmt = espesor de la probeta, mm






Ensayo adicional sobre el agregado gruesoContenido de impurezas (INV E 237)

Determina la limpieza superficial del agregado grueso

Mediante lavado, se separan las partículas menores altamiz # 35 (0.5 mm), las cuales se consideran comoimpurezas

El porcentaje en masa de las impurezas respecto de lamasa seca de las partículas ensayadas, es el resultado delensayo




Peso específico del agregado grueso (AASHTO T85 – INV E-223)

1. Determinación de la condición SSS

Una muestra del agregado se sumerge en

agua 24 horas, luego se seca con una tela

absorbente para eliminar el agua libre,

pero dejando la apariencia de que la

superficie de las partículas está húmeda

Se anota el peso del agregado SSS (B)




Peso específico del agregado grueso (AASHTO T85 – INV E-223)

2. Determinación de los pesos específicos

Se coloca la muestra en una canasta de malla y se

determina el peso de la muestra sumergida en agua (C)




Peso específico del agregado grueso (AASHTO T85 –

INV E-223)


Se saca la muestra de la canasta, se seca en el horno yse determina su peso (A)




Peso específico del agregado grueso (AASHTO T85 – INV E-223)2. Determinación de los pesos específicos




Peso específico del agregado fino (AASHTO T84 –

INV E-222)1. Determinación de la condición SSS

Una muestra del agregado humedecido se coloca en unmolde troncocónico y se le aplican 25 golpes de un pisónmetálico

Se levanta el molde y si la arena mantiene la forma, es quese encuentra muy húmeda y se debe airear

Se repite la operación hasta que la muestra se escurre alretirar el molde





INV E-222)1. Determinación de la condición SSS

Apisonado del agregado Condición SSS del agregado





INV E-222)

Se colocan 500 gramos del agregado en condición SSS enun frasco de volumen V

Se llena el frasco con agua a 20ºC y se determina el pesode agua requerida para llenarlo (W)

Se saca el agregado del frasco, se seca en el horno y se pesa(A)






INV E-222)


Colocación de lamuestra en el frasco

de volumen V

Eliminación de lasburbujas de aire

Completando el aguapara llenar el frasco





INV E-222)





Peso específico del llenante mineral (AASHTO T100 – INV E-128)

La muestra de ensayo y se pesa (Wo)

Se coloca la muestra en un picnómetro, se llena éste con

agua a temperatura Tx y se pesa (Wb)

Se determina el peso del picnómetro lleno de agua a la

temperatura Tx (Wa)




Determinación peso delpicnómetro lleno de agua a

temperatura Tx

Sacando burbujas de aire delfrasco con agua y llenante,

mediante calor

Peso específico del llenante mineral (AASHTO T100 – INV E-128)




Peso específico de los agregados y el llenante mineralcombinados

Cuando se mezclan varios agregados, se debedeterminar el peso especifico de la mezcla de ellos,incluyendo el llenante mineral, si éste se encuentrapresente

É




REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS PÉTREOSPARA LECHADAS ASFÁLTICAS

ESPECIFICACIONES INVÍAS

É




REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS PÉTREOSPARA LECHADAS ASFÁLTICAS

ESPECIFICACIONES IDU - 2006

É




REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS PÉTREOS

PARA CONCRETOS ASFÁLTICOSESPECIFICACIONES IDU - 2006

É




REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS PÉTREOSPARA CONCRETOS ASFÁLTICOS (CONT.)

ESPECIFICACIONES IDU - 2006

É




REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PARA

MEZCLAS DISCONTINUAS EN CALIENTE PARA CAPA DE RODADURAESPECIFICACIONES IDU - 2006





REQUISITOS DE CALIDAD DE LOS AGREGADOS PÉTREOS PARA

MEZCLAS DRENANTE

ESPECIFICACIONES INVÍAS





GRANULOMETRÍAS TÍPICAS DE LOS AGREGADOS PÉTREOSPARA TRATAMIENTOS Y MEZCLAS BITUMINOSAS



TIPOS DE REVESTIMIENTOS BITUMINOSOS

Riegos sin Imprimación

gravilla(*) Riegos de liga

Otros riegos (curado, antipolvo, niebla, etc)

Riegos con Tratamiento superficial simple

gravilla Tratamiento superficial doble

Revestimientos Lechadas asfálticas

bituminosos densas (concreto asfáltico)en caliente abiertas

Mezclas discontinuas

drenantes

en frío densas

abiertas

(*)los riegos sin gravilla no son propiamente revestimientos bituminosos, sino tratamientos previos a ellos o colocados con otros fines




RIEGOS SIN GRAVILLA



Imprimación

Aplicación de un ligante bituminoso sobre una capagranular, previa a la construcción de un revestimientobituminoso

El ligante por emplear debe presentar bajaviscosidad para que sea fácilmente aplicable, penetrepor capilaridad en la capa de base e impregneadecuadamente la superficie de ésta

El ligante debe ser de curado medio (asfalto líquidoMC 30 o MC 70) o de rotura lenta (emulsión asfálticaCRL 0) para favorecer el proceso de penetracióndentro de la base

RIEGOS SIN GRAVILLA



Imprimación (cont.)

La dosificación se establece en obra y no seráinferior a 500 g/m2 de ligante residual

RIEGOS SIN GRAVILLA



Riego de liga

Aplicación de un ligante bituminoso sobre un pavimentoexistente, previamente a la extensión de una capa bituminosa

El ligante por emplear debe ser fluido para permitir una fácilaplicación, lo más uniforme posible y en dosificaciones

pequeñasDeberá ser una emulsión asfáltica de rotura rápida (CRR),para permitir la puesta en obra de la nueva capa lo másrápidamente posible

Debe tener muy pequeñas cantidades de disolventes o carecerde ellos, pues su exceso puede contaminar la capa bituminosa,desmejorando sus características mecánicas

La dosificación se establece en obra y oscila entre 200 y 300gramos/m2 de ligante residual

RIEGOS SIN GRAVILLA



Riego antipolvo (paliativo de polvo)

Aplicación de un ligante asfáltico sobre la superficiede un camino destapado, con el fin de eliminar elpolvo del mismo y hacer más cómoda la circulación

Se suelen emplear emulsiones de rotura lenta (CRL1) diluidas entre 5 y 10 veces el volumen de laemulsión

La cantidad de emulsión por aplicar oscila entre 0.8y 1.5 litros/m2, según la condición de la superficie portratar

OTROS RIEGOS SIN GRAVILLA




Riego antipolvo (paliativo de polvo)


CON RIEGOSIN RIEGO



Riego de curado

Aplicación de un ligante asfáltico sobre una baseestabilizada con cal o con cemento Portland,

Su finalidad es formar una película continua queimpida o retrase la evaporación del agua,favoreciendo el curado de la capa e impidiendo sufisuramiento

Se emplean emulsiones de rotura rápida (CRL 1)en cantidades no inferiores a 400 g/m2 de liganteresidual




Riego de curado




Riego niebla (riego en negro)

Aplicación de un ligante asfáltico sobre unpavimento antiguo para mejorar su impermeabilidad opara rejuvenecerlo si presenta síntomas de degradación

por desgaste o por escasez en la dosificación delligante

Se emplean emulsiones de rotura lenta (CRL 1)diluidas en agua en proporciones iguales

La cantidad del material diluido por regar varíaentre 0.5 y 1.0 litro/m2




Riego niebla (riego en negro)





RIEGOS CON GRAVILLA

A A OS S C A S



Tratamiento superficial simple

Es la aplicación de un ligante bituminoso sobre unasuperficie, seguida inmediatamente por la extensión ycompactación de una capa de agregado pétreo de tamañotan uniforme como sea posible

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES



Tratamiento superficial doble

Consiste en dos aplicaciones alternativas yconsecutivas de un ligante bituminoso y agregadospétreos, seguidas de un proceso de compactación

El tamaño máximo del agregado de la segundadistribución es, aproximadamente, la mitad del tamañodel agregado de la primera capa

El agregado debe ser tan uniforme en tamaño comosea posible, de manera que el tratamiento tengaesencialmente una sola capa de partículas





Tratamiento superficial doble






Funciones de los componentes

El ligante desempeña las funciones de impermeabilizarel pavimento y fijar las partículas del agregado. Serecomienda el empleo de emulsiones asfálticas de roturarápida (CRR 2 o CRR 2m)

El agregado aporta al tratamiento característicasantideslizantes, resistencia a la circulación de los vehículosy asegura la drenabilidad de las aguas superficiales

El tratamiento provee una superficie de rodamientoeconómica, asegura la estanqueidad de las capas inferiores

del pavimento y brinda una textura superficial que impideel deslizamiento de los vehículos




FRANJAS GRANULOMÉTRICAS TÍPICAS PARATRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Simples (Artículo 430 Especificaciones INVIAS)


Dobles (Artículo 431 Especificaciones INVIAS)

TAMIZ PORCENTAJE QUE PASANormal Alterno TIPO

TSD 1 TSD 2 TSD 3 TSD 425.0 mm

19.0 mm12.5 mm9.5 mm6.3 mm

4.75 mm2.36 mm1.18 mm

1‖

3/4‖1/2‖

3/8‖

1/4‖

No.4No.8No.16

100

90-10010-450-15

-0.5--

-

10090-10020-550-15

-0-5-

-

-100

90-10010-400-150-5-

-

--

10090-10020-550-150-5

TAMIZ PORCENTAJE QUE PASA

Normal Alterno TSS-1 TSS-2

19.0 mm12.5 mm9.5 mm6.3 mm

4.75 mm

2.36 mm

3/4‖

1/2‖

3/8‖

1/4‖

No.4

No.8

10090-10020-550-15

-

0-5

-100

90-10010-400-15

0-5




FRANJAS GRANULOMÉTRICAS TÍPICAS PARATRATAMIENTOS SUPERFICIALES






Los métodos de dosificación son empíricos

Inicialmente, se define el tamaño y la dosificación delagregado pétreo

La cantidad de ligante debe ser suficiente para fijar elagregado y quedar a una altura aproximada del 70 % deéste

Cualquiera sea el método utilizado, la dosificaciónbásica se debe modificar a la vista de las condicionesparticulares de cada obra

Dosificación de los tratamientos




RECOMENDACIONES INVIAS PARA LA DOSIFICACIÓN DETRATAMIENTOS SUPERFICIALES


AGREGADOS LIGANTE RESIDUALGradación Dosificación

(l/m2)

(l/m2)

TSS-1

TSS-2

8-10

6-8

0.9-1.3

0.7-1.1

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES SIMPLES





TRATAMIENTOS SUPERFICIALES DOBLES

RECOMENDACIONES INVIAS PARA LA DOSIFICACIÓN DETRATAMIENTOS SUPERFICIALES





MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DEL CRR (CENTRE DE

RECHERCHES ROUTIERES DE BÉLGICA)





MÉTODO DE DOSIFICACIÓN DE LINCKENHEYL (REGLADEL DÉCIMO)

Parámetro Definición Unidad Cálculo

D Tamaño máximo nominal mm Se obtiene de franja

granulométrica

d Tamaño mínimo nominal mm Se obtiene de franjagranulométrica

A Tamaño medio agregado mm (D+d)/2

Q Cantidad de agregado para el riego l/m2 Q = 0.9*A, si A >10mm

Q = 3+0.7*A, si A 10mm

L Dosificación del ligante residual l/m2 L = 0.1*Q




Ejemplo

Tratamiento superficial simple

Franja granulométrica TSS 2 — (D = 9.5 mm; d = 4.75 mm; A = 7.1 mm)

Parámetro de pérdidas (R = 1.0 litros/m2)

Superficie normal (a = 0.34)Agregados pétreos naturales (b = 0.09)

Emulsión catiónica CRR 2, concentrada al 68 % (0.68)

COMPARACIÓN ENTRE LOS MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN

DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES




Solución

Especificaciones de construcción INVIASQ = 6 - 8 litros/ m2

L = 0.7 - 1.1 litros/ m2

Método del CRRQ = A- (A2 /100) + R = 7.1 - (7.1*7.1/100) + 1 = 8.6 litros/ m2

L = a + b*Q = 0.34 + 0.09*8.6 = 1.06 litros/ m2

Método de LinckenheylQ = 3 + 0.7*A = 3 + 0.7*7.1 = 8.0 litros/ m2

L = 0.1*Q = 0.1*8.0 = 0.8 litros/ m2






Solución (cont.)

Como el producto bituminoso del tratamiento superficial

se aplica en forma de emulsión asfáltica, las dosificacionesde ligante residual (L) deben ser convertidas a cantidadesequivalentes de emulsión asfáltica (E), de acuerdo con laconcentración de ésta



emulsiónladeiónConcentrac

ml Lml E ) / () / (

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LECHADAS ASFÁLTICAS

YMICROAGLOMERADOS

EN FRÍO

LECHADA ASFÁLTICA



DefiniciónMezcla de consistencia fluida, compuesta por emulsiónasfáltica de rotura lenta, agregado fino bien gradado(normalmente de tamaño máximo 10 mm), llenante mineral,agua y, eventualmente, aditivos

ObjetivosImpermeabilizar la superficie de un pavimento existenteProteger la carpeta asfálticaAumentar la resistencia al deslizamiento del pavimentoMejorar la apariencia superficialLa lechada no aporta capacidad estructural y no corrige laserviciabilidad del pavimento

LECHADA ASFÁLTICA



LECHADA ASFÁLTICA

LECHADA ASFÁLTICA




Agregado pétreoProveer un esqueleto mineral que soporte las cargas del tránsitoResistir la abrasión producida por el tránsito automotorBrindar una adecuada resistencia al deslizamiento

LiganteDurante la construcción, la emulsión y el agua proveen fluidez alsistema, permitiendo que llene grietas y pequeñas depresiones yque los agregados se asienten adecuadamenteLigar el esqueleto mineral, impidiendo que las partículas de

agregado sean arrancadas por el tránsitoImpedir el paso de agua y aire a las capas inferiores, asegurandola durabilidad del sistemaLa emulsión deberá ser de rotura lenta y superestable (CRL 1h)

LECHADA ASFÁLTICA




Llenante mineralEjercer como agente modificador de la velocidad de rotura yde la cohesión de la lechadaSegún el tipo de emulsificante empleado en la fabricación dela emulsión, puede actuar como acelerador o retardador de larotura de la lechadaAguaEjercer papel de lubricante entre los agregados y la emulsión,permitiendo una correcta dispersión y fácil mezcladoBrindar la consistencia necesaria para una puesta en obra de lalechada sin rotura prematura ni segregacionesAditivoFacilitar la envuelta de la emulsión y regular su velocidad derotura

LECHADA ASFÁLTICA



Tipos de lechadas asfálticas

El tipo de lechada queda definido por la gradación delagregado que la compone


Normal Alterno LA-1 LA-2 LA-3 LA-4

12.5 mm

9.5 mm

4.75 mm

2.36 mm

1.18 mm

600 m

300 m

180 m

75 m

1/2‖

3/8‖

No.4

No.8

No.16

No.30No.50

No.80

No.200

100

85-100

60-85

40-60

28-45

19-3412-25

7-18

4-8

-

100

70-90

45-70

28-50

19-3412-25

7-18

5-11

-

100

85-100

65-90

45-70

30-5018-30

10-20

5-15

-

-

100

95-100

65-90

40-6024-42

15-30

10-20

LECHADA ASFÁLTICA



FRANJA GRANULOMÉTRICA TÍPICA PARA LECHADA LA-1

LECHADA ASFÁLTICA



Tipos de lechadas asfálticas

El tamaño del agregado define la cantidad de la lechaday su aplicación en el pavimento

TIPO DE AGREGADO LA-1 LA-2 LA-3 LA-4

Ligante residual (% en pesosobre agregados).

5.5-7.5 6.5-12.0 7.0-13.0 10.0-15.0

Agua preenvuelta (% en pesosobre agregados).

8-12 10-15 10-15 10-20

Agua total (% en peso sobre

agregados)

10-20 10-20 10-20 10-30

Cantidad de lechada (kg/m2) 15-20 10-15 7-12 4-8Capa en que se aplica 2ª o única cualquiera 1ª o única

LECHADA ASFÁLTICA



Diseño de la lechada

Consiste en la determinación de las cantidadesadecuadas de los ingredientes que conforman la mezcla

La cantidad de ligante debe ser suficiente para cubrirla superficie de los agregados con una película deespesor determinado que brinde ligazón al sistema, perosin que existan riesgos de exudación

LECHADA ASFÁLTICA



Diseño de la lechada

El contenido de agua es de la mayor importancia, tantopara la obtención de una correcta puesta en obra, como

para su buena trabajabilidad y el adecuadocomportamiento de la lechada frente a la acción deltránsito automotor

Un exceso de agua puede retrasar la rotura y dar lugar asegregaciones de la mezcla, fluyendo parte de la emulsiónhacia las zonas más bajas de la vía

LECHADA ASFÁLTICA



DISEÑO DE LA LECHADA

1. Determinación del porcentaje óptimo teórico de ligante

L = K (S*A)0.2

Siendo:

L = contenido de ligante residual sobre el peso de los agregados (%)K = módulo de riqueza

4.4 - 4.5 para lechada tipo LA-24.5 - 4.8 para lechada tipo LA-34.9 - 5.1 para lechada tipo LA-4

S = superficie específica del agregado (m2 /kg)A = factor de corrección por peso específico del agregado (A = 1.00cuando el peso específico es 2.65)

LECHADA ASFÁLTICA




1. Determinación del porcentaje óptimo teórico de ligante (cont.)

Superficie específica (S)

— Factor de superficie específica (FSE)

FSE = 2.50 (D*d)0.5

Siendo:D = abertura del tamiz mayor (mm)d = abertura del tamiz menor (mm)

100

)*(%

FSE tamizunenretenidoS

LECHADA ASFÁLTICA




1. Determinación del porcentaje óptimo teórico de ligante Ejemplo

Agregado silíceo, peso específico 2.65, gradación LA-3Gradación Agregado Retenido

entre F.S.E. ProductoTamiz % pasa tamices

3/8" 100 0No 4 92 8 0,37 2,96 No 8 80 12 0,74 8,88 No1 6 60 20 1,5 30,00 No 30 40 20 2,97 59,40 No 50 25 15 5,89 88,35 No 80 15 10 10,76 107,60

No 200 7 8 21,52 172,16

Fondo 0 7 130 910,00 Suma 1.379,35

Superficie específica (S).m2/kg 13,79 Módulo de riqueza (K) 4.7Factor de corrección por peso específico (A) 1.0% LIGANTE TEÓRICO 7.9

LECHADA ASFÁLTICA




2. Determinación de la consistencia (% óptimo de agua)

La consistencia debe ser lo suficientemente fluida paraque la lechada pueda penetrar en grietas y deformaciones.Sin embargo, si la lechada es demasiado fluida puedesegregarse y escurrir de manera excesiva bajo la cajamezcladora y sobre el pavimento

El ensayo del cono de consistencia, permite ajustar la

dosis de agua de mezclado (adicional al agua de laemulsión) para obtener una óptima colocación de la lechada(norma de ensayo INV E-777)

LECHADA ASFÁLTICA





LECHADA ASFÁLTICA





Para realizar el ensayo se fabrica una mezcla de prueba yse llena con ella el cono sobre la placa graduada.

El cono se levanta y se mide la extensión de la lechada encuatro puntos perpendiculares. El valor promedio se registra

como la consistencia de la lechadaSe considera que el porcentaje óptimo de fluidos es aquelcon el cual se logra una fluencia de la lechada entre 2 y 3 cm

LECHADA ASFÁLTICA





LECHADA ASFÁLTICA




3. Propiedades mecánicas

En el diseño de una lechada asfáltica se deben verificar

dos propiedades: — Resistencia a la abrasión, mediante el ensayo de

abrasión en pista húmeda, WTAT (norma deensayo INV E-778)

— Tendencia a exudar, mediante el ensayo deabsorción de arena en la máquina de ruedacargada, LWT (norma de ensayo INV E-779)

LECHADA ASFÁLTICA




3.1 Ensayo de abrasión en pista húmeda

Se utiliza para determinar el contenido mínimo de

ligante que impida un desgaste excesivo de la lechada encondiciones de servicio

Se someten probetas curadas de lechada, de formacircular, sumergidas en agua a 25°C, a la acción abrasiva

de un caucho de manguera durante 5 minutosEl desgaste se mide por la pérdida de peso por unidadde área de la muestra y se denomina ―pérdida porabrasión‖

LECHADA ASFÁLTICA




3.1 Ensayo de abrasión en pista húmeda

LECHADA ASFÁLTICA




3.1 Ensayo de abrasión en pista húmedaSe grafican los pérdidas obtenidas en el ensayo paradiferentes contenidos de ligante

Se considera que una lechada no sufrirá problemas críticosde abrasión, si las pérdidas no exceden de 650 gramos/m2

LECHADA ASFÁLTICA



DISEÑO DE LA LECHADA3.2 Ensayo de absorción de arena en la máquina derueda cargada

Mide la tendencia de la lechada a exudar, la cual puedeser asociada con ahuellamiento

Se emplean probetas curadas de lechada, de forma

rectangular, las cuales son sometidas a 1000 ciclos de unarueda que busca comprimir la lechada para expulsar elexceso de asfalto, si lo hay

LECHADA ASFÁLTICA




3.2 Ensayo de absorción de arena en la máquina derueda cargada

Luego se distribuye arena caliente sobre la probeta y seaplican 100 nuevos ciclos de carga

La arena se adhiere a la superficie de la probeta en unacantidad que es proporcional a la exudación de asfalto

La tendencia a exudar se calcula por el peso de arenaadherida por unidad de superficie de la probeta y sedenomina ―absorción de arena‖

LECHADA ASFÁLTICA




3.2 Ensayo de absorción de arena en la máquina de ruedacargada

LECHADA ASFÁLTICA





Se grafican los resultados obtenidos en el ensayo paradiferentes contenidos de ligante

El criterio de diseño es el siguiente:TPD Absorción máxima de arena<300 800 g/ m2

300-1500 700 g/ m2

>1500 600 g/ m2

El contenido máximo admisible de ligante en la lechada esaquel que corresponda a la máxima absorción admisible dearena

LECHADA ASFÁLTICA





LECHADA ASFÁLTICA




4. Selección del contenido óptimo de ligante

LECHADA ASFÁLTICA




5. Propiedades de curado

Estas propiedades, que se miden con el cohesiómetro,

entregan información respecto del tiempo que tarda lamezcla en romper y el desarrollo del curado

Esta información es necesaria para asegurar que lalechada puede ser mezclada sin riesgo de rotura antes de

ser colocada y para conocer el momento en el cual sepuede abrir al tránsito

LECHADA ASFÁLTICA




5. Propiedades de curadoEl cohesiómetro mide la resistencia a la torsión en lasuperficie de la lechada

Se realizan medidas a intervalos regulares de tiempo, lascuales permiten elaborar una curva de evolución de lacohesión en el tiempo

El criterio de ISSA sobre el particular es el siguiente: — Rotura: cuando se alcanza una resistencia a la torsión

de 12 kg-cm — Apertura al tránsito: cuando se alcanzan 20 kg-cm — Curado: Cuando se logran 26 kg-cm

LECHADA ASFÁLTICA




5. Propiedades de curado

MICROAGLOMERADOS EN FRÍO



Conocidos también como micro pavimentos, son

aplicaciones similares a las lechadas asfálticas quecombinan las características de éstas con la bondadesdel asfalto modificado con polímeros, lo que da lugar aun producto con mayor durabilidad y resistencia ante

las cargas del tránsito y los agentes ambientales




Se elaboran con emulsiones asfálticas modificadas conpolímeros, del tipo CRL-1hm

El agregado pétreo por emplear debe ser grueso,preferiblemente de gradación LA-1 o LA-2

Como el microaglomerado presenta mayor consistencia

durante el mezclado y la colocación, se requieren equiposque, aunque similares, son de mayor potencia y diseñomecánico más robusto para su elaboración y extensión

FACTORES QUE HACEN DIFERENTE UN MICROAGLOMERADO

EN FRÍO DE UNA LECHADA ASFÁLTICA




No se exige el requisito del ensayo del cono deconsistencia durante el proceso de diseño

Se aplican en espesores aproximadamente 50% mayoresque la lechada asfáltica, para el mismo tamaño de agregadopétreo

FACTORES QUE HACEN DIFERENTE UN MICROAGLOMERADOEN FRÍO DE UNA LECHADA ASFÁLTICA (cont.)




MEZCLAS ASFÁLTICAS

EN CALIENTE

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE



Generalidades

Combinación de agregados pétreos y cementoasfáltico en una planta en la cual los materiales soncalentados, dosificados y mezclados para producir la

mezcla de pavimentación deseada

La mezcla es transportada al sitio de la pavimentacióny es extendida por medio de una máquinapavimentadora en una capa ligeramente compactada,para obtener una superficie uniforme y pareja




Generalidades (cont.)

Mientras la mezcla aún se encuentra caliente, escompactada intensamente con rodillos pesados paraproducir una capa lisa, uniforme y bien consolidada

Según la granulometría del agregado utilizado, lamezcla puede ser cerrada (densa o semidensa),semicerrada (gruesa) o abierta

Las mezclas cerradas y semicerradas en caliente sonmás conocidas como concretos asfálticos





La mezclas cerradas requieren de un agregadopétreo bien gradado

La mezclassemicerradas

son parecidas a lasanteriores, pero sus curvas granulométrica se alejan dela máxima compacidad, tiene menores contenidos dellenante y requieren menores contenidos de asfalto

Las mezclas abiertas presentan un agregado malgradado, con baja proporción de partículas de arena yfinos, de manera que existe en ellas una estructuramineral que resiste por rozamiento interno




Generalidades (cont.)Con el desarrollo de los asfaltos modificados, en losaños recientes se han popularizado otros tipos de mezclasasfálticas en caliente:

— SMA

— Mezclas de alto módulo

— Mezclas discontinuas en caliente para capa de

rodadura — Mezclas drenantes




CONCRETO ASFÁLTICO

CONCRETO ASFÁLTICO



Definición

El concreto asfáltico es una mezcla íntima, elaboradaen caliente, de agregados pétreos, llenante mineral y uncemento asfáltico, de manera que la superficie de todasy cada una de las partículas minerales quede recubiertade manera homogénea por una película de ligante

Al compactar la mezcla cuando aún se encuentrecaliente, el agregado grueso forma un esqueleto mineral,rígido y resistente, cuyos vacíos son rellenados por laspartículas más finas

El sistema conformado por el llenante y el asfaltoforma un medio continuo y viscoso que mantiene unidaslas partículas minerales, dando cohesión a la mezcla

CONCRETO ASFÁLTICO



Franjas granulométricas típicas para un concreto asfálticoArtículo 450 - INVIAS

CONCRETO ASFÁLTICO



FRANJA GRANULOMÉTRICA TÍPICA PARA UN CONCRETO

ASFÁLTICO

CONCRETO ASFÁLTICO



CONSECUENCIAS DE LAS IRREGULARIDADES EN LA CURVA

GRANULOMÉTRICA PARA UN CONCRETO ASFÁLTICO

CONCRETO ASFÁLTICO



Selección del cemento asfáltico para mezclas de concretoasfáltico

Artículo 400 - INVÍAS

CONCRETO ASFÁLTICO



Requerimientos de una mezcla de concreto asfáltico

Suficiente asfalto para asegurar un pavimento durable

Suficiente estabilidad bajo cargas de tránsito

Suficientes vacíos con aire:

- límite superior para prevenir desintegración de la capa- límite inferior para dar espacio a la densificación

producida por el tránsito

Suficiente trabajabilidad para prevenir segregaciones

durante la elaboración y la colocación de la mezclaSuficiente flexibilidad para adaptarse a asentamientos ymovimientos graduales de las capas inferiores

CONCRETO ASFÁLTICO



Caracterización de la mezcla

Ensayos empleados para establecer las proporciones delos diferentes componentes de la mezcla y el posteriorcontrol de producción y de construcción de la misma(Marshall, Hveem, SUPERPAVE)

Ensayos empleados para evaluar ciertos rasgos decomportamiento y las propiedades estructurales de lamezcla, requeridas por los métodos mecanísticos ymecanístico-empíricos de diseño de pavimentosasfálticos (triaxial, tensión indirecta, módulo resilientediametral, módulo dinámico, ensayos de flexión de viga,creep, corte, etc)

DISEÑO DE MEZCLASDE CONCRETO ASFÁLTICO



MÉTODO MARSHALL

MÉTODO MARSHALL



Generalidades

El ensayo se realiza de acuerdo con elprocedimiento descrito en el manual MS2 del Institutodel Asfalto y es aplicable a mezclas con agregado detamaño máximo no mayor de 25 mm

Emplea probetas de 4 pulgadas de diámetro y 2.5pulgadas de altura, compactadas a alta temperatura,con diferentes proporciones de asfalto, las cuales sonensayadas a 60 °C mediante deformación lateral hasta

alcanzar la falla La carga de falla de las probetas se denominaestabilidad y la deformación máxima se llama flujo

MÉTODO MARSHALL




Las probetas se compactan con un martillonormalizado (10 libras y caída libre de 18 pulgadas),aplicando 35, 50 o 75 golpes por cara, dependiendo de

la intensidad del tránsito de la vía para la cual se realizael diseño

El método requiere, además del ensayo de estabilidady flujo, la ejecución de un análisis de densidad y vacíos

de las probetas compactadas, para establecer la fórmulade trabajo (proporciones óptimas de agregados ycemento asfáltico)

MÉTODO MARSHALL



DISEÑO DE LA MEZCLA DE CONCRETO

ASFÁLTICO

Elementos básicos Adición del asfaltoa los agregados

MÉTODO MARSHALL



Mezcla de los agregadoscon el asfalto a la

temperatura especificada

Temperaturas de mezcla y compactación

DISEÑO DE LA MEZCLA DE CONCRETOASFÁLTICO

MÉTODO MARSHALL



Colocación de la mezcladentro del molde de

compactación

Compactación dela mezcla


ASFÁLTICO

MÉTODO MARSHALL



Probetas compactadas Pesada de probetaen el aire


ASFÁLTICO

Pesada de probetaen el agua

MÉTODO MARSHALL



Ensayo de estabilidad y flujoProbetas en baño maría


ASFÁLTICO

MÉTODO MARSHALL



Representación de los resultados del ensayo Marshall

DISEÑO DE LA MEZCLA DE CONCRETOASFÁLTICO

MÉTODO MARSHALL



Artículo 450 -INVIAS

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA

MÉTODO MARSHALL



MÉTODO MARSHALLL MODIFICADO PARA AGREGADOS

DE TAMAÑO MÁXIMO MAYOR DE 25 MILÍMETROS

Cuando el agregado por utilizar en la elaboración delconcreto asfáltico presente un tamaño máximo mayor de25 mm, pero no superior a 38 mm, el Instituto del Asfaltorecomienda el empleo de un método modificado,propuesto por Kandhal

La modificación consiste, básicamente, en el empleoprobetas de 6 pulgadas de diámetro y 3.75 pulgadas dealtura, compactadas a alta temperatura, con un martillo de

base con mayor diámetro y 22.5 libras de peso, con alturade caída de 18 pulgadas (norma ASTM D5581)

MÉTODO MARSHALL



MÉTODO MARSHALLL MODIFICADO PARA AGREGADOS

DE TAMAÑO MÁXIMO MAYOR DE 25 MILÍMETROS

El número de golpes por aplicar por cada cara de laprobeta debe ser 1.5 veces el especificado en elprocedimiento normal

El criterio de diseño en cuanto a estabilidad y flujotambién se modifica. La estabilidad debe ser, comomínimo, 2.25 veces la exigida en el método normal, y elrango de flujo debe ser 1.5 veces mayor que el

especificado en aquél

MÉTODO MARSHALL

É



MÉTODO MARSHALLL MODIFICADO PARA AGREGADOSDE TAMAÑO MÁXIMO MAYOR DE 25 MILÍMETROS

Moldes y martillos para los métodos Marshall normal y modificado

MÉTODO MARSHALL



REQUISITOS COMPLEMENTARIOS PARA ELDISEÑO DE LA MEZCLA

Una vez definido el porcentaje óptimo de asfalto dediseño según el criterio Marshall, se compactan nuevasprobetas de mezcla con dicho óptimo, las cuales se

someten a dos comprobaciones para verificar la validezdel diseño:

— Resistencia a la deformación plástica

— Comprobación de la adhesividad entre elagregado pétreo y el ligante asfáltico

MÉTODO MARSHALL




Resistencia a la deformación permanente

El INVÍAS utiliza el ensayo de pista de laboratorio(norma de ensayo INV E – 756)

Una probeta compactada en condiciones normalizadasse somete a 60ºC a la acción cíclica de una rueda queaplica una presión de 9 kg/cm2 durante 120 minutos

Se mide la velocidad de deformación de la probeta enel intervalo comprendido entre 105 y 120 minutos

MÉTODO MARSHALL




Ensayo de pista de laboratorio

MÉTODO MARSHALL




Comprobación de la adhesividad entre el agregado yel asfalto

El INVÍAS utilizó hasta 2007 el ensayo de inmersión y

compresión (norma de ensayo INV E – 738)

Probetas compactadas en condiciones normalizadas sesometen a curado en dos grupos: uno al aire a 25º Cdurante 4 días y otro mediante inmersión en agua a 49º C

durante el mismo lapso o 24 horas a 60º C

Las probetas se fallan por compresión simple y secomparan los resultados de los dos grupos

MÉTODO MARSHALL

REQUISITOS COMPLEMENTARIOS PARA EL




Ensayo de inmersión - compresión

MÉTODO MARSHALL




En 2007, el INVÍAS especificó la prueba de tensiónindirecta (norma de ensayo INV E – 725) para verificarlas condiciones de adhesividad entre el agregado y elasfalto en presencia de agua

Probetas compactadas con el contenido óptimo deasfalto y entre 6 y 8 % de vacíos con aire se someten acurado en dos grupos: uno al aire y otro mediantesaturación al vacío

Las probetas se fallan por compresión diametral y secomparan los resultados de los dos grupos

Ó

MÉTODO MARSHALL



EVALUACIÓN DE LA SENSIBILIDAD A LA HUMEDAD(AASHTO T 283 – INV E-725)

MÉTODO MARSHALL







Ensayo de tensión indirecta


EVALUACIÓN DE LA SENSIBILIDAD A LA HUMEDAD

MÉTODO MARSHALL




t D

PST **

*2000



Ó

MÉTODO MARSHALL




MÉTODO MARSHALL



REQUISITOS COMPLEMENTARIOS PARA EL

DISEÑO DE LA MEZCLA

MÉTODO MARSHALL



ATRIBUTOS DEL MÉTODO DE DISEÑO

MARSHALL

Ventajas

Atención a vacíos, resistencia y durabilidadEmpleo de equipos de bajo costoFácil uso en el proceso de control y aceptación

Desventajas

Compactación por método de impactoNo considera esfuerzos de corteLa carga es perpendicular al eje de compactación

DISEÑO DE MEZCLASDE CONCRETO ASFÁLTICO



MÉTODO DE DISEÑO

VOLUMÉTRICOSUPERPAVE

MÉTODO SUPERPAVE



OBJETIVOS DEL MÉTODO DE DISEÑO VOLUMÉTRICO

Desarrollar un método de compactación en ellaboratorio que simule la compactación en el terreno

Incluir en el diseño partículas de mayor tamaño

Identificar mezclas con problemas de compactabilidad

Brindar la posibilidad de empleo tanto en el controlcomo en la verificación de la calidad de la mezcla

Considerar factores de durabilidad

COMPACTADOR GIRATORIO SUPERPAVE (CGS)

MÉTODO SUPERPAVE



COMPACTADOR GIRATORIO SUPERPAVE (CGS)

Desarrollado para satisfacer los objetivos del método

CARACTERÍSTICAS DE LA COMPACTACIÓN DEL CGS

MÉTODO SUPERPAVE



CARACTERÍSTICAS DE LA COMPACTACIÓN DEL CGS

MÉTODO SUPERPAVE



DISEÑO DE LA COMPACTACIÓN

BOSQUEJO DEL MÉTODO

MÉTODO SUPERPAVE



BOSQUEJO DEL MÉTODO

Se determinan tres granulometrías de prueba apropiadas

Para cada una de las granulometrías, se preparan ycompactan dos mezclas con un contenido de ligante queteóricamente dé lugar a especímenes con 4 % de vacíos

con aire La compactación se realiza hasta el máximo número degiros y durante el proceso se va calculando el porcentajede compactación

Terminada la compactación, se calculan los volúmenesreales de vacíos con aire y de vacíos en los agregadosminerales

É

MÉTODO SUPERPAVE



BOSQUEJO DEL MÉTODO (cont.)

Se determina el contenido de ligante asfáltico paraalcanzar 4% de vacíos con aire (96% de Gmm para elNdiseño) y con él se recalculan las otras propiedadesvolumétricas (vacíos en los agregados minerales -VAM- y

vacíos llenos de asfalto -VLA-)

Las propiedades estimadas se comparan con loscriterios de diseño de la mezcla (VAM, VLA,

%Gmm@Nini, %Gmm@Nmáx). Además, se verifica que larelación llenante/ligante (proporción de polvo) seencuentre entre 0.6 y 1.2

MÉTODO SUPERPAVE



Con estos resultados se escoge la mezcla que parezcamás aceptable y con ella se compactan especímenes condiferentes contenidos de ligante por debajo y por encima

del estimado previamenteSe calculan, para cada contenido de ligante, laspropiedades volumétricas (Vacíos con aire, VAM,%Gmm@Nini , %Gmm@Nmáx)

Se elaboran gráficas y se determina un óptimo deacuerdo con los criterios de diseño

BOSQUEJO DEL MÉTODO (cont.)

SELECCIÓN DEL CONTENIDO DE ASFALTO DE DISEÑO

MÉTODO SUPERPAVE



SELECCIÓN DEL CONTENIDO DE ASFALTO DE DISEÑO

MÉTODO SUPERPAVE



CRITERIOS DE DISEÑO

Vacíos con aire: 4 %

Vacíos en los agregados minerales

MÉTODO SUPERPAVE



CRITERIOS DE DISEÑO (cont.)

Vacíos llenos de asfalto

Relación llenante/ligante (proporción de polvo): 0.6 - 1.2

%Gmm@Nini : < 89 %

%Gmm@Nmáx : < 98 %

MÉTODO SUPERPAVE




EVALUACIÓN DE LA SENSIBILIDAD A LA HUMEDAD(AASHTO T 283 - INV E-725)

MÉTODO SUPERPAVE










MÉTODO SUPERPAVE

EVALUACIÓN DE LA SENSIBILIDAD A LA HUMEDAD(AASHTO T 283 INV E 725)




t D

PST **

*2000


(AASHTO T 283 - INV E-725)

MÉTODO SUPERPAVE




EVALUACIÓN DE

MEZCLAS DE CONCRETOASFÁLTICO

EVALUACIÓN DE LAS MEZCLAS

DE CONCRETO ASFÁLTICO



Las mezclas de concreto asfáltico son sometidas adiferentes pruebas para evaluar algunas propiedadesestructurales requeridas por los métodos de tipo empíricomecanístico para el análisis y el diseño de pavimentosasfálticos, así como otros rasgos de comportamiento

Entre las primeras, se encuentran aquellas destinadas adeterminar los módulos y la resistencia a la fatiga

Entre las segundas, están las que estudian la resistencia

al ahuellamiento, la susceptibilidad al agrietamientotérmico y a la humedad y las características de fricciónsuperficial



ENSAYOS PARA ANÁLISIS YDISEÑO EMPÍRICO - MECANÍSTICO



Los métodos analíticos de diseño estructural depavimentos asfálticos se basan en el estado de tensionesy deformaciones producido por las solicitaciones

consideradas, con un estudio posterior de lo quesignifica dicho estado en la degradación de la estructura

Los modelos de análisis de empleo más generalizado,son los basados en sistemas multicapa y ecuacioneselásticas (hipótesis de Burmister)

Generalidades




Parte de la información por entregar a los modelos derespuesta basados en las hipótesis de Burmister, enrelación con las capas asfálticas, es la referente a suscaracterísticas mecánicas (módulo elástico y relaciónde Poisson)

En cuanto al análisis de los deterioros generados porlas cargas en las capas asfálticas, se recurre a relaciones

empíricas entre las deformaciones unitarias a tracciónen la mezcla asfáltica y el número admisible deaplicaciones de carga (leyes de fatiga)






MÓDULO ELÁSTICO

Ó




Permite determinar el módulo resiliente diametral demezclas asfálticas, mediante la aplicación de pulsos decarga sobre el diámetro vertical de especimenes de al menos

2x4 pulgadas o 3x6 pulgadas, a diferentes temperaturas ycon distintas frecuencias, con una intensidad de carga tal,que induzca entre 10% y 50% de la resistencia a la tensión

La medida de la deformación horizontal recuperable,

luego de un determinado número de ciclos de carga(generalmente entre 50 y 200), permite determinar elmódulo resiliente de elasticidad

ENSAYO DE TENSIÓN INDIRECTA BAJO CARGA REPETIDA

(ASTM D 4123 – INV E-749)

Ó




t D

P E

H

R

*

)2734.0(

ER = módulo resiliente total, MPa (psi)μ = relación de Poisson de la mezcla

P = magnitud de la carga repetida, N (libras)DH = deformación total recuperable horizontal, mm (pulg.)t = espesor de la probeta, mm (pulgadas)


(ASTM D 4123 – INV E-749)

Ó





(ASTM D 4123 – INV E-749)




Probetas cilíndricas con relación altura/diámetro de 2 ydiámetro mínimo de 101.6 mm (4 pulgadas) son sometidas,bajo diferentes condiciones de temperatura, frecuencia eintensidad, a un esfuerzo axial de compresión sinusoidal

La relación entre el esfuerzo axial (σo) y la deformaciónunitaria axial de compresión correspondiente (εo), luego de

un tiempo de carga entre 30 y 45 segundos, se define comomódulo dinámico |E* |

|E* | = σo / εo

ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO

(ASTM D 3497 – INV E-754)




ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO

(ASTM D 3497 – INV E-754)

Ó Ó Á




Un espécimen de mezcla asfáltica en forma de viga

(380x50x63 mm) es sometido a flexión repetida en formade pulsos de carga, con una frecuencia de 5 a 10 ciclos porsegundo, con un determinado nivel de deformación, a unatemperatura preestablecida

El módulo se determina a partir de la deflexión máximaen el centro de la viga (A), en el ciclo de carga número 50

DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO A PARTIR DE

ENSAYOS DE FATIGA POR FLEXIÓN SOBRE VIGAS(AASHTO TP 8 94)





3

22

4

)43(*

Abh

alaP Es

Es = módulo dinámico (stiffness) flexuralP = carga dinámica aplicadaa = distancia entre apoyos (l / 3)

l = luz libre de la vigab = ancho promedio de la vigah = altura promedio de la viga

DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DINÁMICO A PARTIR DEENSAYOS DE FATIGA POR FLEXIÓN SOBRE VIGAS

(AASHTO TP 8 94)






(AASHTO TP 8 94)

EQUIPO DE ENSAYO





El módulo dinámico flexural es altamente dependiente delesfuerzo de flexión (σ) al cual es sometida la viga. Para lamayoría de las mezclas, la relación la establece la expresión

1* A Eo Es

A1 = constante que depende del tipo de mezcla y de latemperatura de ensayo

Eo = rigidez flexural hipotética para σ = 0 ( se haencontrado experimentalmente que para una frecuencia de2 Hz, su valor difiere de |E*| sólo 3 o 4 %)


(AASHTO TP 8 94)

Ó Ó Á




RELACIÓN ENTRE EL MÓDULO DINÁMICO FLEXURAL Y

EL NIVEL DE ESFUERZO DE FLEXIÓN (Ejemplo)

t D

PS

T

**

*2000

STIFFNESS DE LAS MEZCLASDE CONCRETO ASFÁLTICO

ALGUNAS APROXIMACIONES PARA SU DETERMINACIÓN




(Brown & Brunton, 1992)a) Módulo elástico del ligante bituminoso (Eb), MPa


Ó



b) Propiedades del asfalto recuperado después desu mezcla y colocación

p(I) = penetración inicial del asfalto


(Brown & Brunton, 1992)





c) Tiempo efectivo de aplicación de carga (t1)







d) Stiffness de la mezcla (Em)



MODELO PREDICTIVO DE WITCZAK




MODELO PREDICTIVO DE WITCZAK

Donde:




VALORES TÍPICOS DEL MÓDULO DINÁMICO DEMEZCLAS DE CONCRETO ASFÁLTICO





RESISTENCIA A LA

FATIGA

RESISTENCIA A LA FATIGA



El agrietamiento por fatiga es uno de los dos modosprincipales de falla de un pavimento asfáltico, asociadocon las cargas del tránsito

La fatiga consiste en el agrietamiento de la capaasfáltica, inducido por aplicaciones repetidas de carga aun nivel de esfuerzo o deformación por debajo de laresistencia última del material

El d d d l f t i i




El modo de carga es uno de los factores primarios que

afectan la respuesta a fatiga de las mezclas

Los ensayos a esfuerzo controlado miden, esencialmente,la carga para iniciar la fisuración

Los ensayos a deformación controlada dan lugar a vidasde fatiga mayores, debido a que también consideran lapropagación de grietas

El modo de esfuerzo controlado es característico de lascapas espesas, en tanto que el modo de deformacióncontrolada es característico de las capas asfálticas delgadas




AGRIETAMIENTO POR FATIGA

MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA FATIGA




Pruebas que tienden a evaluar la vida respecto de lainiciación del agrietamiento

Flexión simple•Flexión repetida sobre una viga en el punto central•Flexión repetida sobre una viga en los tercios•Flexión repetida sobre una viga rotando en cantiliver•Flexión repetida sobre una viga en dos puntos (cantiliver trapezoidal)

Carga directa axial•Probetas cilíndricas sometidas a tensión y compresión

•Probetas cilíndricas de sección angostada, sometidas a tensión ycompresión

Carga diametral•Ensayo cíclico de tensión indirecta

É O OS S O G




Pruebas que tienden a evaluar la resistencia de lamezcla a la propagación de grietas

Flexión soportada•Viga soportada•Disco soportado•Losa soportada

Mecánica de las fracturas•Vigas muescadas

MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA FATIGA

DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA FATIGA




La prueba es la misma que se utiliza para determinar elmódulo dinámico

El nivel de deformación producido por la carga cíclicase establece de manera que la viga requiera un mínimode 10,000 ciclos de carga antes de que su módulodinámico (stiffness) se reduzca al 50% de su valor inicial

La reducción del stiffness en 50% representa la fallapor fatiga de la viga


MEDIANTE EL ENSAYO DE FLEXIÓN REPETIDA SOBREVIGAS CARGADAS EN LOS TERCIOS(AASHTO TP 8-94)





Se dibuja una gráfica que relacione el logaritmo del

número de aplicaciones de carga contra el logaritmo de ladeformación y se establece la ecuación correspondiente

2

1

1

K

K Nf







N C ÓN S S NC G


ENSAYO CÍCLICO DE TENSIÓN INDIRECTA PARA




El montaje es muy similar al usado para determinar elmódulo resiliente mediante el ensayo de tensión indirectabajo carga repetida

La carga cíclica se aplica a diferentes especimenes de lamisma mezcla, con una frecuencia determinada y a distintos

niveles de esfuerzo

La vida de fatiga para cada espécimen se establece como elnúmero total de ciclos al cual la pendiente de la deformaciónplástica horizontal acumulada comienza a incrementarse, o elnúmero de ciclos requerido para que el stiffness de la mezclase reduzca 50%

DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FATIGA





Con los valores de las deformaciones generadas para cadaesfuerzo y los ciclos necesarios para llegar a la falla, sepresentan los datos de la misma manera que en los ensayos

de flexión repetida sobre vigasLas vidas de fatiga determinadas por compresión diametralsuelen ser mayores que las obtenidas en el ensayo de flexiónde viga, porque la deformación permanente es permitida en

el primero y prohibida en el segundo


DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA FATIGA

CURVAS TÍPICAS DE FATIGA PARA MEZCLAS DE CONCRETO




ASFÁLTICO

ALGUNAS APROXIMACIONES PARA SU ESTIMACIÓN





8.15log63.8log13.5

log07.40log2.24log39.14

log

AB B

f AB B

t T V

N T V

1. Universidad de Nottingham (temperatura < 30°C)

2. Shell International Petroleum Company

2.036.0**)08.1*856.0(

f mix Bt N SV





3. Instituto del Asfalto

M C 10

69.0*84.4 BV

B

V V

V M


854.0291.3310*325.4*4.18 mixt f

SC N

RELACIÓN ENTRE LOS RESULTADOS DE LOS




ENSAYOS Y EL COMPORTAMIENTO A LA FATIGAEN EL TERRENO

La fórmulas de fatiga determinadas en el laboratorioproducen una falla más temprana que la observada en el

campo para iguales niveles de deformación (N fatiga < Nterreno)

Las condiciones de trabajo en el laboratorio son másagresivas: mayor concentración de carga, menores períodos de

reposo, temperaturas fijas. Para compensar estas diferencias,se aplica un ―factor de desplazamiento‖ o ―shift factor‖ alvalor N fatiga

RELACIÓN ENTRE LOS RESULTADOS DE LOS




ENSAYOS Y EL COMPORTAMIENTO A LA FATIGAEN EL TERRENO (CONT.)

El ―factor de desplazamiento‖ es dependiente, además, deltipo y condiciones del ensayo del laboratorio, de las

características del asfalto y del espesor de las capas asfálticas(aumenta con el espesor)

La bibliografía presenta un rango amplio de factores, desdealgo más de 1.0 hasta valores del orden de 400. En losestudios rutinarios se aplica un valor entre 10 y 20

N terreno = N fatiga * Factor de desplazamiento

Í




RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA A LA FATIGA

Factor Cambio en Efecto sobre la resistencia

el factor al agrietamiento

Asfalto Stiffness Aumenta Aumenta (esfuerzo controlado)

Disminuye (deformación controlada)

Contenido de asfalto Aumenta Aumenta

Mezcla Contenido de llenante Aumenta Aumenta

vacíos con aire Aumenta Disminuye

Temperatura Aumenta Disminuye (esfuerzo controlado)

Condiciones Aumenta (deformación controlada)

del ensayo o Estado de esfuerzo controlado a Aumenta

del terreno esfuerzo/deformación deformación controlada

Períodos Aumenta Aumentade reposo





AHUELLAMIENTO

DEL PAVIMENTOASFÁLTICO

AHUELLAMIENTO

Acumulación gradual de deformaciones permanentes en las



zonas de canalización del tránsito, producida por unacombinación de :

— densificación (decremento de volumen y consecuenteaumento de densidad)

— deformaciones repetitivas por corte (constituyen lacausa principal de ahuellamiento en los pavimentos bienconstruidos)

MECANISMO DEL AHUELLAMIENTO

AHUELLAMIENTO




El tránsito tiene una incidencia importante sobre elahuellamiento en una etapa inicial y el incremento de ladeformación permanente bajo las llantas es marcadamente

mayor en las zonas ubicadas bajo ellas (densificación)Después de la etapa inicial, el decremento de volumenbajo las llantas es aproximadamente igual al aumento quese produce en las zonas de levantamiento adyacentes. El

ahuellamiento es causado por desplazamiento conconstancia de volumen


AHUELLAMIENTO



AHUELLAMIENTO ESTRUCTURAL

AHUELLAMIENTO



U N O S UC U

AHUELLAMIENTO




AHUELLAMIENTO



AHUELLAMIENTO ESTRUCTURALMuchos métodos de diseño de pavimentos incluyencriterios para limitar los valores de deformación sobrela subrasante, con el fin de prevenir el ahuellamiento en

la superficie

m

v N

1


AHUELLAMIENTO




Este criterio no suele considerar el ahuellamientoproducido en las capas asfálticas por causas noestructurales

AHUELLAMIENTO NO ESTRUCTURAL

AHUELLAMIENTO



AHUELLAMIENTO




Producido exclusivamente por acumulación dedeformaciones en capas asfálticas, cuya resistencia al cortees demasiado baja para soportar las cargas pesadas repetidas

La deformación por corte se caracteriza por unmovimiento de la mezcla hacia abajo y lateralmente

Para predecir el ahuellamiento generado en las capasasfálticas se han desarrollado dos procedimientos analíticos:

— Deformación por capas (layer - strain) — Metodología viscoelástica

AHUELLAMIENTO




Metodología de deformación por capa

Predice la profundidad del ahuellamiento usandocaracterísticas de deformación permanente de la mezcla,

determinadas en el laboratorio, junto con análisis de lateoría elástica lineal o no lineal

Cada capa del pavimento se divide en sub-capas y se

calcula el estado de esfuerzos para cada una de ellas bajoel centro de la carga, lo que permite determinar ladeformación plástica axial

AHUELLAMIENTO




Metodología de deformación por capa (cont.)

La profundidad total de ahuellamiento (Δp) para undeterminado número de aplicaciones de carga es la sumade los productos de la deformación plástica promedio enel centro de cada sub-capa (εi) por el espesor de la sub-capa correspondiente (Δzi) :

n

i

ii z p1

AHUELLAMIENTO




Metodología viscoelástica

Considera las cargas por rueda en conjunto con

propiedades de la mezcla dependientes del tiempo(definidas en términos de modelos de elementos finitos oelementos de Kelvin o Maxwell), para establecer losestados de esfuerzos y deformaciones en puntos

particulares de la estructura

AHUELLAMIENTO




Metodología viscoelástica (cont.)

Las características de respuesta se suelen estimarmediante modelos viscoelásticos de deformaciones

permanentes (VESYS por ejemplo), los cuales predicenel incremento en ahuellamiento debido a la circulaciónde las cargas

Estos modelos son complejos y no han dado buenas

correlaciones con las deformaciones reales, nopresentando un avance práctico significativo respecto delprocedimiento de deformación por capas

AHUELLAMIENTO

MODELOS DE PREDICCIÓN DEL AHUELLAMIENTO



Método Baladi

Se basa en resultados de ensayos de tensión indirecta,datos obtenidos en el campo y el empleo del programa

MICH-PAVE de elementos finitos elásticos no lineales:

log(RD) = - 1.6 + (0.067)(AV) - (1.5)[log(TAC)] - (0.07)(T) - (0.000434)(KV) +

(0.15)[log(ESAL)] - (0.4)[log(MRSUB)] - (0.63)[log(MRB)] + (0.1)[log(SD)] + (0.01)[log(CS)]

AHUELLAMIENTO




Método Baladi

Siendo:

AHUELLAMIENTO




Predicción de ahuellamiento en capas asfálticasAASHTO 2002

Predicción de ahuellamiento en capas no ligadas

AHUELLAMIENTO




Predicción de ahuellamiento en capas no ligadasAASHTO 2002

AHUELLAMIENTO




Factores de calibración de ahuellamientoAASHTO 2002

FACTORES QUE AFECTAN EL AHUELLAMIENTO EN LAS

AHUELLAMIENTO



MEZCLAS DE CONCRETO ASFÁLTICOFactor Cambio en Efecto sobre la resistencia

el factor al ahuellamientoTextura superficial Lisa a rugosa Aumento

Agregado Gradación Discontinua a continua Aumento

Forma Redondeado a angular Aumento

Tamaño Aumernto tamaño máximo AumentoLigante Rigidez Aumento Aumento

Contenido ligante Aumento Disminución

Mezcla Vacíos con aire Aumento Disminución

V A M Aumento Disminución

Temperatura Aumento Disminución

Condiciones de Estado de Aumento en la presión Disminución

ensayo/campo esf/deform. de contacto de llanta

Repeticiones de carga Aumento Disminución

Agua Seco a húmedo Disminución si la mezcla

es sensitiva al agua

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS DEFORMACIONESPERMANENTES



El desarrollo de modelos predictivos del ahuellamientorequiere tanto de técnicas estables para calcular larespuesta del pavimento, como de una caracterización

realista de los materialesSe requieren pruebas de laboratorio para determinar losparámetros representativos de las mezclas, las cualesdeben reproducir, de la mejor manera, las condiciones

reales del pavimento: estado de esfuerzos, temperatura,humedad y características generales del material

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS PARA CARACTERIZAR LA RESPUESTA DELOS CONCRETOS ASFÁLTICOS A LA DEFORMACIÓN



Ensayos de creep estático

Ensayos de carga repetida

Ensayos de módulo dinámico

Ensayos empíricos

Ensayos de pista

LOS CONCRETOS ASFÁLTICOS A LA DEFORMACIÓNPERMANENTE

AHUELLAMIENTO




1. Ensayos de creep estático

Aplican una carga estática a la muestra y miden larecuperación cuando ella es retirada

Los resultados de estos ensayos no suelen

correlacionar debidamente con las medidas deahuellamiento de pavimentos en servicio

PERMANENTE

AHUELLAMIENTO




2. Ensayos de carga repetida

Aplican a los especimenes una carga repetida demagnitud fija, a una frecuencia constante y miden lasdeformaciones recuperables y permanentes

Correlacionan con los ahuellamientos reales mejor

que los de creep estático

PERMANENTE

AHUELLAMIENTO




3. Ensayos de módulo dinámico

Aplican una carga repetida sinusoidal con determinadafrecuencia durante un período relativamente corto ymiden las deformaciones recuperables y permanentes

Sus resultados correlacionan razonablemente bien con

las medidas de ahuellamiento en pavimentos reales

PERMANENTE

AHUELLAMIENTO




4. Ensayos empíricos

Métodos tradicionales de diseño de mezclas asfálticas,como el Marshall y el Hveem

Aunque pueden correlacionar con medidas deahuellamiento, no miden ningún parámetro fundamental

de la mezcla

PERMANENTE

AHUELLAMIENTO




5. Ensayos de pista

Duplican las condiciones de esfuerzo de lospavimentos reales y correlacionan aceptablemente conmedidas de ahuellamiento, pero no miden ningúnparámetro fundamental de la mezcla

PERMANENTE

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE CREEP ESTÁTICO



Ensayo uniaxialEs el más utilizado por su sencillez y bajo costo

Para obtener alguna correlación con los ahuellamientosobservados en pistas reales, el ensayo se debe realizar a un

bajo nivel de esfuerzo axial (± 1 kg/cm2)El espécimen se coloca entre dos bases de acero, una de lascuales es móvil, aplicándose una carga constante sobre estaúltima y midiendo la deformación en función del tiempo, a

una determinada temperatura, con ayuda de LVDTsAl retirar totalmente la carga, se determina la deformaciónpermanente

AHUELLAMIENTO




Ensayo triaxial

Es similar al uniaxial, pero usa una presión deconfinamiento del orden de 1.5 kg/cm2, la cualpermite que las condiciones de ensayo sean másparecidas a las de campo


AHUELLAMIENTO



AHUELLAMIENTO




Ensayos uniaxial y triaxial

En ensayos sobre materiales viscoelásticos suele serventajoso el empleo del término ―compliance‖, que es

el recíproco del módulo y representa la relacióndeformación/esfuerzo

D(t) =εT/σd

SiendoεT = deformación unitaria axialσd = esfuerzo desviador aplicado durante el ensayo

AHUELLAMIENTO




Ensayos uniaxial y triaxial (cont.)

La variación de D(t) con el tiempo permite definir el―tiempo de flujo‖, que es el instante en el cual se iniciala deformación por corte bajo volumen constante

El ―tiempo de flujo‖ es un parámetro que se puederelacionar con la resistencia al ahuellamiento de la

mezcla asfáltica

AHUELLAMIENTO




AHUELLAMIENTO




Ensayo de creep estático diametral

Utiliza el equipo del ensayo de tensión indirecta

Probetas de 150 mm de diámetro por 50 mm de alturase someten, a cierta temperatura, a una carga constanteestática en su plano diametral que genere unadeformación en el rango viscoelástico lineal (menos de300 micro deformaciones horizontales) durante un lapso

de 100 segundos, midiéndose las deformacioneshorizontales a lo largo del ensayo

AHUELLAMIENTO




Ensayo de creep estático diametral

Se calculan las deformaciones unitarias horizontales detensión, las cuales se relacionan con el esfuerzo aplicado,permitiendo el cálculo del ―creep compliance‖ durante el

desarrollo del ensayo

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE CARGA REPETIDA



Se aplica una carga repetida de magnitud fija y condeterminada frecuencia a un espécimen cilíndrico, con o sinconfinamiento, a una temperatura preestablecida

La carga se aplica en un pulso corto, seguido de un período

de reposoSe registra la deformación permanente acumulada enfunción del número de ciclos y se correlaciona con elpotencial de ahuellamiento

Los ensayos de carga repetida son similares en concepto alensayo para determinar el módulo resiliente triaxial parasuelos

AHUELLAMIENTO




AHUELLAMIENTO




A menudo, los resultados se presentan mediante unacurva de deformación axial acumulada

El número de flujo (NF) es el número de ciclos al

cual se inicia el ―flujo terciario‖, que corresponde alpunto donde la curva se aleja de la tendencia linealrecta y la deformación ocurre sin cambio de volumen.

El número de flujo (NF) se puede asociar con elpotencial de ahuellamiento de la mezcla

AHUELLAMIENTO




Ensayo de carga repetida diametral

AHUELLAMIENTO




Una probeta cilíndrica de concreto asfáltico es sometida acarga repetida en su plano diametral

El ensayo presenta reparos para la caracterización de la

deformación permanente de las mezclas porque: — El estado de esfuerzos no es uniforme y es altamentedependiente de la forma de la probeta

— A alta temperatura o bajo carga elevada, la

deformación permanente produce cambios en la forma dela probeta que afectan tanto el estado de esfuerzos comola medida de las deformaciones

AHUELLAMIENTO




Ensayo de carga repetida diametral (cont.)

— Durante el ensayo, el único estado de esfuerzosrelativamente uniforme es la tensión que ocurre a lo largo

del diámetro vertical de la probeta, en tanto que los demásestados de esfuerzos son marcadamente no uniformes

— Como los esfuerzos de corte contribuyensignificativamente al ahuellamiento y en los especímenesdiametrales se presenta un espectro no uniforme deesfuerzos de este tipo, las medidas de deformación nopueden ser asociadas con un nivel específico de esfuerzos

AHUELLAMIENTO




Ensayo de corte repetido a altura constante (AASHTOTP7 - procedimiento F )

Se realiza sobre probetas de 150 mm de diámetro y 50

mm de espesor en el equipo de ensayo de corteSUPERPAVE (SST)

Las probetas se someten a una carga de corte semisinusoidal discontinua, hasta lograr una tensión constantede 68 kPa

AHUELLAMIENTO




Ensayo de corte repetido a altura constante (AASHTOTP7 - procedimiento F )

Debido a la aplicación de la carga de corte, las probetastratan de dilatarse y ello se evita aplicando una carga axialadecuada, lo que promueve la acumulación de unadeformación permanente por corte

Las probetas se someten a 5,000 ciclos o hasta que ladeformación específica sea 5 %

Durante el ensayo se registran las cargas axiales y decorte y las deformaciones

AHUELLAMIENTO




EQUIPO DE ENSAYO DE CORTE SUPERPAVE (AASHTO TP 7)

AHUELLAMIENTO




CRITERIO PARA EVALUAR LA RESISTENCIA AL AHUELLAMIENTOUSANDO LA DEFORMACIÓN PERMANENTE POR CORTE REPETIDO A

ALTURA CONSTANTE

DEFORMACIÓN MÁXIMAPERMANENTE POR CORTE RESISTENCIA AL

EN ENSAYO A ALTURA AHUELLAMIENTOCONSTANTE (%)

< 1 Excelente

1 a < 2 Buena2 a < 3 Regular

> = 3 Pobre

AHUELLAMIENTO

ENSAYO DE MÓDULO DINÁMICO PARA DEFORMACIÓN



Se aplica un esfuerzo compresivo sinusoidal a unespécimen de concreto asfáltico a una determinadatemperatura (entre 25 °C y 60 °C) y con cierta frecuenciade carga (entre 0.1 Hz y 10 Hz)

Los esfuerzos aplicados y las respectivas deformacionesaxiales recuperables se miden y se emplean para calcular

el módulo dinámico y el ángulo de fase

AHUELLAMIENTO




El ensayo difiere del de carga repetida en los ciclos decarga y en las frecuencias

El ensayo de carga repetida aplica miles de cargas a unasola frecuencia, en tanto que el de módulo aplica la cargadurante poco tiempo (30 a 45 segundos) y sobre un rangode frecuencias

Se han establecido relaciones entre los módulos y elpotencial de ahuellamiento de las mezclas

AHUELLAMIENTO




AHUELLAMIENTO




CORRELACIÓN ENTRE EL MÓDULO Y LA PROFUNDIDAD DE AHUELLAMIENTO

AHUELLAMIENTO




CORRELACIÓN ENTRE EL MÓDULO Y LA PROFUNDIDAD DE AHUELLAMIENTO

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Miden el ahuellamiento producido por un dispositivode rueda cargada que se desplaza repetidamente sobre unespécimen compactado de mezcla asfáltica

Existen muchos equipos para realizar estos ensayos: — Analizador de pavimentos asfálticos (APA)

— Hamburger Wheel-Tracking Device

— French Pavement Rutting Tester

— Pista de ensayo de laboratorio (INV E-756)

A li d d i fál i (APA)

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Analizador de pavimentos asfálticos (APA)

Mide la susceptibilidad al ahuellamiento de las mezclasasfálticas sometiéndolas a la acción de una rueda oscilante decaucho inflada con 0.69 MPa que soporta una carga de 445N.

Un ensayo normal consta de 8,000 ciclos que se completanen 2 horas y 15 minutos, a una temperatura de 64 °C

NCAT sugiere que una deformación no mayor de 4.5 - 5.0mm luego de los 8,000 ciclos asegura un ahuellamientomínimo en el terreno

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



ANALIZADOR DE PAVIMENTOS ASFÁLTICOS (APA)

Comparación entre los resultados del ensayo de corte repetido aaltura constante y los del analizador de pavimentos asfálticos

AHUELLAMIENTO



AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Hamburger Wheel-Tracking Device

Mide la susceptibilidad al ahuellamiento y a lahumedad de las probetas asfálticas, sometiéndolas a la

acción de una rueda metálica con una presión de contactode 0.73 MPa y 53 ± 2 pasadas/minuto, cuando estánsumergidas en agua caliente (generalmente a 50 °C)

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Hamburger Wheel-Tracking Device (cont.)

El Departamento de Transporte de Colorado acepta unahuellamiento máximo de 4 mm luego de 10,000 pasadas

y 10 mm luego de 20,000 pasadas

El ensayo permite analizar la consolidación por post-compactación, la pendiente inversa de creep, el punto deinflexión de stripping y la pendiente inversa de stripping

H b Wh l T ki D i ( t )

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Hamburger Wheel-Tracking Device (cont.)Consolidación post-compactación

— Es la deformación en mm luego de 1,000 pasadasde la rueda

Pendiente inversa de creep — Mide la acumulación de deformación permanenteprimaria debido a mecanismos diferentes de lahumedad. Es el inverso de la rata de deformación

(pasadas/mm de huella) en la región recta entre lapost-compactación y el punto de inflexión destripping


AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Hamburger Wheel-Tracking Device (cont.)Punto de inflexión de stripping

— Número de pasadas en el punto de intersección dela pendiente de creep y la pendiente de stripping. A

partir de él, el daño por humedad comienza agobernar el comportamiento

Pendiente inversa de stripping — Mide la acumulación de deformación permanente a

causa de la humedad. Es el inverso de la rata dedeformación (pasadas/mm de huella) luego del puntode inflexión de stripping


AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



Hamburger Wheel-Tracking Device (cont.)

HAMBURGER WHEEL TRACKING DEVICE

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



HAMBURGER WHEEL-TRACKING DEVICE

French Pa ement R tting Tester

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



French Pavement Rutting Tester

Mide la susceptibilidad al ahuellamiento de las mezclasasfálticas, sometiendo probetas a la acción de una rueda

de caucho con una carga de 5,000 ± 50 N a 67 ciclos porminuto (134 pasadas/minuto)

Las muestras se someten a la acción de la rueda a 60 ±2°C y se mide periódicamente la profundidad de la

huella, calculándose el porcentaje de deformación enrelación con el espesor inicial de las muestras

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



French Pavement Rutting Tester (cont.)

La especificación francesa establece como aceptableslas mezclas si, para un espesor de probeta de 50 mm, elporcentaje de deformación a 1,000 y 3,000 ciclos noexcede de 10% y 20%, respectivamente, en tanto quepara probetas de 100 mm de espesor el valor no debeexceder de 10 % a 30,000 ciclos

AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



FRENCH PAVEMENT RUTTING TESTER

ENSAYOS DE PISTA

AHUELLAMIENTO




Una probeta compactada en condiciones normalizadasse somete, a 60ºC, a la acción cíclica de una rueda queaplica una presión de 9 kg/cm2 durante 120 minutos

Se determina la velocidad de deformación (VD) de laprobeta en el intervalo comprendido entre 105 y 120minutos

Se considera aceptable un VD menor de 15 μm/min sila temperatura de la región es mayor de 24º C, y menorde 20 μm/min si la temperatura es menor o igual a 24º C


AHUELLAMIENTO

ENSAYOS DE PISTA



ENSAYO DE PISTA DE LABORATORIO

EVALUACIÓN DE LAS MEZCLASDE CONCRETO ASFÁLTICO



AGRIETAMIENTO

TÉRMICO

AGRIETAMIENTO TÉRMICO

La disminución de temperatura crea un estado deesfuerzos de tensión térmica en las capas asfálticas, el

cual se traduce en la formación de grietas transversales



cual se traduce en la formación de grietas transversales


PAVIMENTO CON GRIETAS DE ORIGEN TÉRMICO



CRITERIOS DE SUSCEPTIBILIDAD TÉRMICA DEL ASFALTO

1 Número penetración - viscosidad (PVN)




1. Número penetración - viscosidad (PVN)


2 Índice de penetración (IP)




2. Índice de penetración (IP)

Criterio:

Se considera que un asfalto con IP mayor de -1.5 presentauna baja susceptibilidad térmica


3 Empleo del reómetro de flexión de viga (SUPERPAVE)




3. Empleo del reómetro de flexión de viga (SUPERPAVE)

Caracteriza las propiedades de stiffness del ligante abajas temperaturas

Mide el stiffness en ―creep‖(S) y el logaritmo de laviscosidad de deformación en ―creep‖ (m)

Ligantes con bajo stiffness en creep no se fisurarán entiempo muy frío

La máxima temperatura a la cual m = 0.300 y S = 300MPa se denomina temperatura crítica (Tb)

MODELO DE PREDICCIÓN DE AGRIETAMIENTO TÉRMICO(Boutin & Lupien)

1 Determinar la temperatura crítica en el instante (Tb(t))




1. Determinar la temperatura crítica en el instante (T (t))Tb(t) = Tbo + t

Tbo =temperatura crítica del asfalto en el tanque, según elreómetro de flexión de viga (BBR), antes de su uso (° C)

t = tiempo que corresponde a la edad del pavimento (años)

2. Verificar la siguiente desigualdad

Tb(t) - T0.5D 2 °C

T0.5D = temperatura en la mitad del espesor de la capa asfáltica,(°C)

MODELO DE PREDICCIÓN DE AGRIETAMIENTO TÉRMICO(Boutin & Lupien)




3. Predecir el agrietamientoSi la desigualdad no se cumple, no se observa agrietamientotérmico

Si la desigualdad se cumple, el agrietamiento se presenta deacuerdo con la expresión:

τ = 667 - 632e-0.02t

τ = número esperado de grietas transversales por kilómetro en elaño t

ENSAYOS PARA CARACTERIZAR EL AGRIETAMIENTO A BAJATEMPERATURA





Ensayo de tensión indirecta(AASHTO TP 9)

Constituye una segunda fase delensayo de creep estático diametral

El análisis para agrietamientotérmico se realiza a -20, -10 y 0 °C,aplicando una carga diametral arazón de 12.5 mm/minuto hasta quela carga comience a decrecer porfalla de la probeta

Ensayo de probeta sometida af té i t i id


ENSAYOS PARA CARACTERIZAR EL AGRIETAMIENTO A BAJATEMPERATURA



Ensayo de probeta sometida aesfuerzo térmico restringido(AASHTO TP 10)

Un núcleo de mezcla de 60 mm

de diámetro y 250 mm de altura esenfriado a tasa constante mientrasse restringe su contracción

El esfuerzo de tensión que se vadesarrollando es medido durante elensayo, así como la temperatura a lacual ocurre la fractura de la probeta



SUSCEPTIBILIDAD A

LA HUMEDAD

SUSCEPTIBILIDAD A LA HUMEDAD

Existen tres mecanismos por medio de los cuales lahumedad puede degradar la integridad de una mezcla de



humedad puede degradar la integridad de una mezcla deconcreto asfáltico:

— Pérdida de cohesión (resistencia) de la película de

asfalto — Falla de la adhesión entre el agregado y el asfalto

— Degradación o fractura de partículas individuales

de agregado por ciclos de congelación

Se han desarrollado muchos ensayos para predecir lasusceptibilidad de las mezclas de concreto asfáltico a lahumedad




humedad

ENSAYOS PARA CARACTERIZAR LA SUSCEPTIBILIDAD DELAS MEZCLAS A LA HUMEDAD




ENSAYOS PARA CARACTERIZAR LA SUSCEPTIBILIDAD DELAS MEZCLAS A LA HUMEDAD




ENSAYOS PARA CARACTERIZAR LA SUSCEPTIBILIDAD DE

LAS MEZCLAS A LA HUMEDAD (cont.)




ENSAYOS PARA CARACTERIZAR LA SUSCEPTIBILIDAD DELAS MEZCLAS A LA HUMEDAD (cont.)




ENSAYOS PARA CARACTERIZAR LA SUSCEPTIBILIDAD DE

LAS MEZCLAS A LA HUMEDAD (cont.)




No existe ningún ensayo que demuestre ser definitivamente―superior‖ a los demás y que permita identificar la susceptibilidad

COMENTARIOS SOBRE LOS ENSAYOS




y q p pde la mezcla a la humedad en todos los casos

Muchas mezclas se han comportado satisfactoriamente en elcampo a pesar de no cumplir los criterios de los ensayos y muchas

otras se han comportado pobremente a pesar de cumplirlosDe acuerdo con la experiencia actual, el ensayo Lottmanmodificado (AASHTO T 283 – INV E-725) parece el másapropiado para detectar el daño por humedad en las mezclas de

concreto asfáltico y está incluido en los procedimientos de diseñode mezclas SUPERPAVE y en las especificaciones del INVÍAS




FRICCIÓN

FRICCIÓN

Es la relación entre la fuerza vertical y la fuerza

horizontal desarrollada entre la superficie del pavimentoy los neumáticos que resiste el deslizamiento de estos



p py los neumáticos, que resiste el deslizamiento de estosúltimos cuando se aplican los frenos al vehículo.

CARACTERÍSTICAS DE FRICCIÓN

Idealmente, la fricción en condición húmeda debería ser

FRICCIÓN



tan alta como en condición de superficie seca

Mientras la fricción en estado seco es relativamenteindependiente de la velocidad, en condición húmeda lasituación es muy diferente

La fricción se puede reducir con el transcurso deltiempo, por pulimento de los agregados de la capa

superficial o por exudación de la mezcla

COMPONENTES DE LA FRICCIÓN

La fricción de la superficie de un pavimento es función de dos

FRICCIÓN



componentes: microtextura y macrotextura

La microtextura es suministrada por las pequeñas asperezas

superficiales de las partículas de agregado y produce una buenaresistencia friccional entre la llanta y el pavimento

La macrotextura es suministrada por las asperezas mayoresy proporciona canales de drenaje para la expulsión del agua

entre el neumático y el pavimento, garantizando el adecuadocontacto entre ellos y previniendo el hidroplaneo

CLASES DE TEXTURA SUPERFICIAL

FRICCIÓN



VARIACIÓN DE LA FRICCIÓN CON LA VELOCIDAD DEDESLIZAMIENTO

FRICCIÓN



EQUIPOS PARA LA MEDIDA DE LA FRICCIÓN

MODO EQUIPOS REPRESENTATIVOS OBSERVACIONESOPERACIONAL

Rueda bloqueada Trailer ASTM E-274 Remolque donde va la rueda de medida arrastrada a velocidad

(locked wheel testers) Diagonal Braked Vehicle (DBV) constante y frena en el instante de la medición. La velocidadPolish SRT-3 relativa entre el neumático y el pavimento es igual a la delSkidómetro BV-8 vehículo. El grado de deslizamiento es 100%

FRICCIÓN



g a s a sAdhera - LCPC

Rueda oblicua respecto Mu Meter Autopropulsados. La rueda de medida forma un ángulodel sentido de marcha SCRIM respecto del sentido del movimiento del equipo, sin aplicar(side force measurement) Odoliograph otra condición de frenado. Miden el esfuerzo lateral,

Stradograph perpendicular al plano de rotación. La velocidad relativa de larueda de medida es del orden de la velocidad del vehículo (V)por el seno del ángulo de deriva (a) y, por lo tanto, es una

medida de baja velocidad. Por ello, el sistema es sensibleprincipalmente a la microtextura

Rueda parcialmente bloqueada Trailer DWW Realizan registro continuo de la fricción si la relación(con grado de deslizamiento fijo) Griptester de deslizamiento es pequeña. Estos equipos suelen operar(fixed slip devices) Saab Friction Tester con un grado de deslizamiento de 10 a 20% y su medida de

Runway Friction Tester fricción es de baja velocidad, ya que la velocidad dedeslizamiento es el producto de la velocidad (V) por el tantopor uno de deslizamiento. Estos equipos no miden lafricción máxima

Rueda parc ialmente bloqueada Komatsu Skid Tester Miden a diferente grado de deslizamiento y, por lo tanto,

(con grado de deslizamiento variable) ROAR brindan la mayor cantidad de información sobre las(variable slip devices) Norsemeter características de fricción pavimento - neumáticoZapatas Péndulo de fricción TRL Equipos portátiles. Miden la fricción entre una zapata(slider) deslizante de caucho y la superficie del pavimento. El grado

de deslizamiento es de 100%.


FRICCIÓN




Equipo de rueda bloqueada

FRICCIÓN



Péndulo portátil TRL

El coeficiente de fricción se reduce al aumentar la

velocidad de deslizamiento, en especial cuando lamacrotextura es fina

FRICCIÓN

TEXTURA



macrotextura es fina

En carreteras de alta velocidad, es conveniente tenerconocimiento de la fricción a velocidades intermedias y

altasLa medida de la fricción a alta velocidad se hace demanera indirecta, a partir de mediciones de macrotexturao rugosidad:

— Ensayo del círculo de arena — Drenómetros — Perfilómetros Láser

FRICCIÓN

TEXTURA



PERFILÓMETROS LÁSER DE ALTA VELOCIDAD

FRICCIÓN

TEXTURA



Índice de fricción internacional (IFI)

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Los diferentes equipos para la medida de fricción ytextura y tienen concepciones y escalas de referenciapropias, razón por la cual no es fácil comparar los valoresobtenidos con ellos

La AIPCR promovió el desarrollo del índice de friccióninternacional (IFI), el cual es una referencia universal de la

fricción y de la textura del pavimento, independiente de losaparatos con los cuales se midan la textura y la fricción

Índice de fricción internacional (IFI)

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



IFI = (F60 , Sp)

F60 = Constante de fricción a 60 km/h (depende de lafricción y de la macrotextura)Sp = Constante de referencia de velocidad, km/h (depende

de la macrotextura)

Determinación de la constante de referencia del id d (S )

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



velocidad (Sp)

Sp = a + b*Tx

Tx = Valor medido de la macrotextura

a, b = Constantes que dependen del equipo con el cual seha efectuado la medida (Tabla 24 del documento AIPCR)

Determinación de la constante de fricción a 60 kph (F60)

Se establece la velocidad de operación del equipo de medida

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Se establece la velocidad de operación del equipo de medida(S) y se le aplica un factor de corrección según el tipo deequipo utilizado (rueda bloqueada, rueda parcialmentebloqueada, rueda oblicua)

Se mide la fricción superficial con el equipo escogido (FRS)

Se determina el valor F60 con la expresión:

F60 = A + B*(FRS)*e (S - 60)/Sp

A, B = constantes que dependen del equipo usado para lamedida (Tabla 25 del documento AIPCR)



Ejemplo de determinación del IFI

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Fricción medida con el SCRIM del Ministerio deFomento de España a 50 km/h. El aparato tiene un

ángulo de deriva de 20º y la fricción obtenida fue 0.65

La textura superficial se determinó con el círculo dearena y el valor obtenido fue 1 milímetro

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Medida de fricción

Medida de textura

Solución al ejemplo de determinación del IFI

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Determinación de Sp

— El círculo de arena corresponde al equipo A8 delexperimento AIPCR, para el cual la Tabla 24 deldocumento indica que a = - 11.5981 y b = 113.63246

Sp = - 11.5981 + 113.63246*1 = 102 km/h

Solución al ejemplo de determinación del IFI (cont.)

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Velocidad de operación corregida por el ángulo dederiva del equipo:

S = 50 * sen 20º = 17.1 km/h

El SCRIM empleado es el equipo C6E del experimentoAIPCR, para el cual la Tabla 5 del documento indica queA = 0.0319 y B = 0.8734

F60 = 0.0319 + 0.8734*0.65*e (17.1 – 60)/102 = 0.41

Solución al ejemplo de determinación del IFI (cont.)

FRICCIÓN

FRICCIÓN Y TEXTURA



Expresión del IFI

(0.41, 102)

La expresión de la curva de fricción de referencia esF (S) = 0.41 * e (60 – S)/102

Así, por ejemplo, si la velocidad es 80 km/h, la friccióna dicha velocidad será:

F (S) = 0.41 * e (60 – 80)/102 = 0.34


MEZCLAS ABIERTAS



MEZCLAS ABIERTAS

EN CALIENTE

MEZCLA ABIERTA EN CALIENTE

Definición

Mezcla destinada al alivio del reflejo de las juntas y

grietas durante las operaciones de rehabilitación de unpavimento



pavimento

Está constituida por una combinación, en caliente, deun agregado pétreo con baja o nula proporción de finos y

una cantidad muy limitada de cemento asfáltico, la cualse define por tanteos en obra (rango: 1.5% - 3.0 %)

Al compactar la mezcla en obra, presenta un elevadovolumen de vacíos con aire (superior a 20%) que controla

la transmisión de las juntas y las grietas del pavimentoexistente a la capa densa que se construya como refuerzo

MEZCLA ABIERTA EN CALIENTE

Granulometría agregados pétreos


Normal Alterno MAC-1 MAC-2 MAC-3



75 mm63 mm50 mm

37.5 mm

19.0 mm9.5 mm

4.75 mm2.36 mm150 m

3‖

2 1/2‖

2‖

1 1/2‖

3/4‖3/8‖

No.4No.8

No.100

10095-100

-30-70

3-200-5

---

-100

-35-70

5-20--

0-5-

--

10075-90

50-70-

8-20-

0-5

Ligante asfáltico

Cemento asfáltico del tipo 60 - 70




MEZCLAS SMA

MEZCLAS SMA

SMA significa ―Stone Matrix Asphalt‖ o ―Stone Mastic

Asphalt‖ y es una mezcla asfáltica en caliente degradación discontinua para capa de rodadura, desarrollada

Definición



para maximizar la resistencia al ahuellamiento y ladurabilidad

Aspecto de una capa de SMA Probeta de SMA

Una mezcla SMA está compuesta por:

— Agregados con un esqueleto granular fuerte, queproporciona el contacto ―piedra con piedra‖ que

Composición

MEZCLAS SMA



proporciona el contacto piedra con piedra quepreviene el ahuellamiento y suministra resistenciaal deslizamiento

— Un mortero asfáltico de alta viscosidad, constituidopor arena, llenante mineral, un elevado contenido deasfalto modificado y un agente estabilizante (fibrasminerales o de celulosa) que se agrega para minimizar

el escurrimiento del asfalto y suministrar al morterouna consistencia satisfactoria

MEZCLAS SMA

Composición



MEZCLAS SMA

Agregados pétreosL i it d lid d d l d

MATERIALES PARA LA MEZCLA



Los requisitos de calidad de los agregados grueso yfino son prácticamente los mismos que se exigen a losagregados para las mezclas de concreto asfáltico

Los siguientes se pueden considerar como adicionales:

MEZCLAS SMA

G l t í d d NCHRP 9 8


Agregados pétreos



Granulometrías recomendadas por NCHRP 9-8



MEZCLAS SMA




MEZCLAS SMA


Generalidades



El diseño incluye una dosificación de tipo volumétricoy una verificación de la susceptibilidad de la mezcla a lahumedad

Además, involucra dos ensayos que no son típicos dela mayoría de las mezclas densas en caliente:

— Determinación de vacíos en el agregado grueso — Escurrimiento

MEZCLAS SMA


1. Selección de la gradación

Para el TMN elegido se evalúan 3 posibles gradaciones



dentro de la franja maestra de la especificación

El tamiz que separa el agregado grueso del fino se

denomina tamiz del ―punto de corte‖

Tamices de punto de corte para diferentes TMN

MEZCLAS SMA


2. Determinación de los vacíos en el agregado grueso

Esta prueba se realiza para evaluar la existencia de



contacto entre partícula y partícula del agregado grueso

Los VAG se determinan a partir del peso unitario

apisonado del agregado grueso -(γa)- (norma de ensayoAASHTO T 19) y de la gravedad específica bulk delagregado grueso (Gag)

100*wag

awag

drcG

GVGA

MEZCLAS SMA


3. Selección del contenido de asfalto de pruebaEl í i t id d li t f ti d l SMA



El mínimo contenido de ligante efectivo de la SMA es6 %

Se recomienda que el contenido de asfalto de la mezclaen la fase de selección de gradación sea 7.0% para laTMN-9.5; 6.7% para la TNM-12.5 y 6.0% para la TMNy la TMN-25.0

MEZCLAS SMA


4. Preparación y compactación de las mezclas en la fase

de selecciónSe requiere un total de 12 muestras: 4 para cada una de las 3



Se requiere un total de 12 muestras: 4 para cada una de las 3gradaciones de prueba

Cada muestra es mezclada con el contenido de asfalto de prueba

Tres de la cuatro muestras para cada gradación se compactancon 100 giros del Compactador Giratorio Superpave o con 50golpes por cara, según la técnica Marshall

Con la cuarta mezcla de cada grupo se determina la gravedadespecífica máxima medida (Gmm) (AASHTO T 209)

MEZCLAS SMA


5. Selección de la gradación deseada

Se determina la gravedad específica bulk de las probetascompactadas (G )



compactadas (Gmb)

Para cada grupo de probetas se calculan los promedios de

vacíos con aire (Va), vacíos en el agregado grueso (VAGmix)y vacíos en los agregados minerales (VAM)

De todas las mezclas de prueba ensayadas, aquella con elmás alto porcentaje que pase el tamiz del ―punto de

quiebre‖, que simultáneamente cumpla el requerimiento losde VAM mínimos y presente un valor VAG mix < VAGdrc, seelige como gradación deseada

MEZCLAS SMA


5. Selección de la gradación deseada (cont.)

mb

aG

GV 100*1



m

ac

mb

ag

ag

mb

mix

mm

PG

GVAM

PG

GVAG

G

*100

*100

Pag = porcentaje de agregado grueso dentro de la mezcla total

Pm = porcentaje de agregado en las mezclaGac = peso específico bulk del todo el agregado combinado

MEZCLAS SMA


6. Selección del contenido óptimo de ligante

Elegida la gradación deseada, se elaboran nuevas mezclascon un total de tres contenidos de asfalto (incluyendo



( yvalores por encima y debajo del contenido de prueba)

Para cada contenido de asfalto se preparan 4 muestras, 3

de las cuales se compactan como las de la fase de seleccióny la cuarta se usa para la determinación de la gravedadespecífica máxima medida (G mm)

El contenido óptimo de ligante es aquél con el cual se

obtiene 4.0 % de vacíos con aire, siempre y cuando sesatisfagan los VAM mínimos y VAG mix < VAG drc

MEZCLAS SMA


7. Ensayo de escurrimiento

El ensayo se realiza según la norma AASHTO T 305



El ensayo se realiza colocando una muestra de la mezclasuelta en un horno a la temperatura anticipada de

producción en la planta, dentro de una canasta de malla detamiz de ¼‖ durante 1 hora y pesando el material que hayadrenado a través de la malla durante dicho lapso

Si el resultado no satisface el máximo especificado de

0.30 %, se debe incrementar la proporción de fibras en lamezcla, hasta reducir el escurrimiento a un límite aceptable

MEZCLAS SMA





CANASTA DEMALLA DEABERTURA ¼”

MEZCLA EN EL HORNO

MEZCLAS SMA





ESCURRIMIENTO DEMEZCLA CON 0.3% DE

FIBRA, A 158º C

ESCURRIMIENTO DEMEZCLA SIN FIBRAS,

A 158º C

8. Evaluación de la sensibilidad a la humedad (AASHTO T 283)


MEZCLAS SMA



La evaluación se realiza mediante el ensayo de tensiónindirecta sometiendo las probetas cilíndricas a



MEZCLAS SMA



indirecta, sometiendo las probetas cilíndricas acompresión hasta la falla a lo largo de dos generatricesopuestas, con una velocidad de deformación de 50

mm/minuto a 25° C

Este modo de carga produce un esfuerzo horizontal detensión a lo largo del eje vertical y uno de compresión alo largo del diámetro horizontal

La falla se produce por agrietamiento por tensión a lolargo del diámetro vertical



MEZCLAS SMA



t DPST ** *2000

ST = resistencia a la tensión indirecta, kPa

P = carga máxima, ND = diámetro de la probeta, mmt = espesor de la probeta, mm



MEZCLAS SMA



MEZCLAS SMA

CRITERIO DE DISEÑO PARA MEZCLAS SMA



MEZCLAS SMA

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA SMA, CON FINESDE DISEÑO

DE PAVIMENTOS

Módulo dinámico

Los módulos dinámicos de las mezclas SMA tienden a



Los módulos dinámicos de las mezclas SMA tienden aser algo mayores que los de las mezclas convencionales ypresentan la misma susceptibilidad a la temperatura

Pruebas de tensión indirecta bajo carga repetida (ASTMD 4123 – INV E-749) sobre mezclas SMA con asfaltosconvencionales y modificados y diferentes tipos de

llenantes, mostraron valores de módulo resiliente en elentorno de 1,000 MPa a 35º C y entre 5,000 y 6,000 MPa a15º C

MEZCLAS SMA

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA SMA, CON FINESDE DISEÑO

DE PAVIMENTOS

MEZCLAS SMA A LAS CUALES SE ESTUDIARON MÓDULOSRESILIENTES Y RESISTENCIA A FATIGA (Lago 2003)



RESILIENTES Y RESISTENCIA A FATIGA (Lago, 2003)

MEZCLAS SMA

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA SMA, CON FINES DEDISEÑO

DE PAVIMENTOS

Módulo dinámico



MEZCLAS SMACARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA SMA, CON FINES DE

DISEÑO

DE PAVIMENTOS

Resistencia a la fatiga



MEZCLAS SMA

COMPARACIÓN DE VIDAS A FATIGA DE MEZCLAS SMACON ASFALTO MODIFICADO Y DE UNA MEZCLA DENSA

CONVENCIONAL CON ASFALTO MODIFICADO




MEZCLAS ASFÁLTICAS



MEZCLAS ASFÁLTICAS

DE ALTO MÓDULO

MEZCLA ASFÁLTICA DE ALTO MÓDULO

Capa de mezcla asfáltica, usada como base, elaborada

en caliente, cuya rigidez es del orden del doble o del triple

de la que presentan las mezclas asfálticas convencionales



Se elabora con un cemento asfáltico de baja penetración

y un agregado pétreo con fuerte esqueleto mineral, de

manera de lograr una gran capacidad de absorción deesfuerzos y gran resistencia al ahuellamiento

El empleo de un contenido de ligante relativamente alto

mejora el comportamiento a la fatiga de la mezcla,haciéndolo comparable al de una mezcla tradicional

AGREGADOS PÉTREOS PARA MEZCLASASFÁLTICAS DE ALTO MÓDULO




AGREGADOS PÉTREOS PARA MEZCLASASFÁLTICAS DE ALTO MÓDULO




CEMENTO ASFÁLTICO PARA MEZCLASASFÁLTICAS DE ALTO MÓDULO

Se pueden emplear:




— Cementos asfálticos de destilación directa, debaja penetración (10 - 25) y punto de ablandamiento

elevado (60ºC ó más)

— Cementos asfálticos modificados con polímero depenetración 20 – 40. En este caso, se brinda alproducto una mayor flexibilidad

CEMENTO ASFÁLTICO PARA MEZCLASASFÁLTICAS DE ALTO MÓDULO




DISEÑO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA DE ALTOMÓDULO

Se suele emplear el método Marshall, debiendo cumplirselos siguientes requisitos




Requisito adicional

DISEÑO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA DEALTO MÓDULO





DISEÑO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA DEALTO MÓDULO





CARACTERIZACIÓN DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS DEALTO MÓDULO CON FINES DE DISEÑO DE PAVIMENTOS

Módulo dinámico




Los módulos dinámicos de las mezclas de altomódulo son sustancialmente más elevados que los delos concretos asfálticos convencionales, para cualquiertemperatura y frecuencia

Los ensayos para su determinación son los mismos

descritos para los concretos asfálticos


MÓDULOS DINÁMICOS DE UNA MEZCLA TÍPICA DE BOGOTÁUniversidad de los Andes (2001)





Resistencia a la fatiga

Las leyes de fatiga de las mezclas de alto módulo adoptan




Las leyes de fatiga de las mezclas de alto módulo adoptanla misma expresión que en las demás mezclas asfálticas:

log ε = A + B log N

ε = deformación aplicada, multiplicada por 106

N = número de ciclos con el que dicha deformaciónconduce a la rotura

A, B = coeficientes adimensionales propios de cada mezcla


PARÁMETROS DE LEYES DE FATIGA DE MEZCLAS ESPAÑOLAS YCOLOMBIANAS DETERMINADOS A 20º C Y FRECUENCIA DE 10 Hz




NOTA : Los parámetros que dan mayores resistencia a fatiga son

los más elevados en el caso de A y los más bajos en valor absolutoen el caso de B


MEZCLA DISCONTINUA



EN CALIENTE PARA

CAPA DE RODADURA

MEZCLA DISCONTINUA EN CALIENTEPARA CAPA DE RODADURA

Definición

Mezcla para capa de rodadura de reducido espesor,elaborada en caliente, empleando un agregado pétreo detamaño máximo nominal comprendido entre 8 mm y 10



tamaño máximo nominal comprendido entre 8 mm y 10mm, con una marcada discontinuidad entre los tamaños

de 2 mm y 4.75 mmLa discontinuidad granulométrica brinda característicasfavorables en cuanto a sonoridad, fricción y drenabilidadsuperficial

Esta mezcla se conoce como “microaglomerado en

caliente”


Tramo de microaglomerado en caliente en el sector

San Felipe – Los Andes (Chile)




Aplicaciones

Restauración de la resistencia al deslizamiento sobre



pavimentos estructuralmente competentes

Mejoramiento del drenaje superficial

Rejuvenecimiento de superficies de rodamiento

Actuación de mantenimiento periódico de la calzada,

sin incremento excesivo de cotas

MEZCLA DISCONTINUA EN CALIENTE

PARA CAPA DE RODADURA


Normal Alterno M-1 M-2 F-1 F-2

12.5 mm 1/2‖ 100 100

9.5 mm 3/8‖ 75-97 100 75-97 100

8.0 mm 5/16‖ - 75-97 - 75-97

Granulometría de los agregados



8.0 mm 5/16 75 97 75 97

4.75 mm No.4 15-28 15-28 25-40 25-40

2.00 mm No.10 11-22 11-22 18-32 18-32

425 m No.40 8-16 8-16 10-20 10-20

75 m No.200 5-8 5-8 7-10 7-10

Ligante bituminoso

Asfalto modificado con polímeros, tipo II o tipo III



FRANJA GRANULOMÉTRICA TÍPICA PARA MEZCLADISCONTINUA EN CALIENTE PARA CAPA DE RODADURA





1. Preparación de las mezclas

Se elaboran me clas con 1 000 gramos de agregados

DISEÑO MEZCLAS TIPO MEnsayo Cántabro (INV E -760)



Se elaboran mezclas con 1,000 gramos de agregados ydiferentes porcentajes de ligante, a una temperatura que

corresponda a una viscosidad del ligante entre 150 y 190centistokes, verificando que no haya escurrimiento delligante a dicha temperatura

Se deben elaborar por lo menos 4 mezclas para cada

porcentaje de ligante utilizado



2. Compactación de probetas y determinación devacíos




Se compactan las mezclas mediante la técnica

Marshall, a la temperatura apropiada, aplicando 50golpes por cara a cada probeta

Se pesan las probetas y se dividen en dos grupos

Se determinan los vacíos con aire de las probetas a

partir de la medida geométrica de su volumen y de ladensidad relativa de los materiales



3. Prueba de desgaste

L b d j




Las probetas para ensayo en seco se dejan en reposodurante 6 horas

Se introducen las probetas en la máquina de losÁngeles sin esferas y se someten a 300 vueltas

Se pesan las probetas luego del ensayo

Se calculan las pérdidas de peso de las probetas, enporcentaje







Probetas ensayadas con distinto contenido de ligante



4.Verificación de la adhesividad

DISEÑO MEZCLAS TIPO M

Ensayo Cántabro (INV E -760)



El juego de probetas destinado a verificar la

adhesividad se somete a inmersión a 60oC por 24 horas

Se efectúa el ensayo de desgaste como a las probetasensayadas en seco y se calculan las pérdidas de pesocorrespondientes








1. Preparación de las probetas Como en el ensayo Marshall convencional,

compactando con 50 golpes por cara

DISEÑO MEZCLAS TIPO FEnsayo Marshall



compactando con 50 golpes por cara

2. Análisis de densidad y de vacíos y ensayo deestabilidad y flujo

Como en el ensayo Marshall convencional

3. Criterio de dosificación

Estabilidad : 750 kg mínimo Vacíos con aire : 4% mínimo



4. Verificaciones




Comprobación de la adhesividad mediante el ensayo

de tensión indirecta (INV E-725)CriterioLa pérdida de resistencia no debe exceder de 20%



4. Verificaciones




Medida de la resistencia a la deformación plástica

(norma de ensayo INV E-756)CriterioEn el intervalo de 105 a 120 minutos:

VD ≤ 0.012 mm/ minuto ( Si T > 24o C)

VD ≤ 0.015 mm/ minuto (Si T ≤ 24o C)




MEZCLA DRENANTE

Definición

Mezcla asfáltica para capa de rodadura con unelevado contenido de vacíos con aire cuyo diseño

MEZCLA DRENANTE



elevado contenido de vacíos con aire, cuyo diseñoda lugar a una superficie de textura abierta y alta

capacidad drenante, a causa de la cual el agua lluviaque cae sobre la calzada se elimina por infiltración

MEZCLA DRENANTE



MEZCLA DRENANTE

Características principales

Suministra un adecuado drenaje superficialBrinda alta resistencia al deslizamiento

R d l l d d l d



Reduce el volumen de agua proyectada al paso delos vehículos en condición lluviosa

Mejora la visibilidad en condición de pavimentohúmedo

Disminuye el ruido producido por la circulación

vehicular

MEZCLA DRENANTE

TAMIZ PORCENTAJE QUE

PASANormal Alterno MD-1

19.0 mm 3/4‖ 100

12.5 mm 1/2‖ 70-100




9.5 mm 3/8‖ 50-75

4.75 mm No.4 15-32

2.00 mm No.10 9-20425 m No.40 5-12

75 m No.200 3-7

Ligante bituminoso

Asfalto modificado con polímeros, tipo I o tipo II

MEZCLA DRENANTE

FRANJA GRANULOMÉTRICA TÍPICA PARA MEZCLA DRENANTE



MEZCLA DRENANTE

DISEÑO MEZCLAEnsayo Cántabro (INV E -760)

1. Preparación de las mezclas

Se elaboran mezclas con 1,000 gramos de agregados y



Se elaboran mezclas con 1,000 gramos de agregados ydiferentes porcentajes de ligante, a una temperatura que

corresponda a una viscosidad del ligante entre 150 y 190centistokes, verificando que no haya escurrimiento delligante a dicha temperatura

Se deben elaborar por lo menos 4 mezclas para cada

porcentaje de ligante utilizado

MEZCLA DRENANTE

2. Compactación de probetas y determinación devacíos




Se compactan las mezclas mediante la técnica

Marshall, a la temperatura apropiada, aplicando 50golpes por cara a cada probeta

Se pesan las probetas y se dividen en dos grupos

Se determinan los vacíos con aire de las probetas a

partir de la medida geométrica de su volumen y de ladensidad relativa de los materiales

MEZCLA DRENANTE


Las probetas para ensayo en seco se dejan en reposo




Las probetas para ensayo en seco se dejan en reposodurante 6 horas

Se introducen las probetas en la máquina de losÁngeles sin esferas y se someten a 300 vueltas

Se pesan las probetas luego del ensayo

Se calculan las pérdidas de peso de las probetas, enporcentaje

MEZCLA DRENANTE

4.Verificación de la adhesividad




El juego de probetas destinado a verificar la

adhesividad se somete a inmersión a 60o

C por 24 horasSe efectúa el ensayo de desgaste como a las probetasensayadas en seco y se calculan las pérdidas de pesocorrespondientes

MEZCLA DRENANTE





MEZCLAS ASFÁLTICAS



EN FRÍO

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO

Definición

Mezclas constituidas por la combinación de uno o másagregados pétreos y un llenante mineral (cuando esnecesario), con una emulsión asfáltica y, eventualmente,



agua

Estas mezclas son elaboradas, aplicadas y compactadasa temperatura ambiente

Existen dos tipos de mezclas asfálticas en frío — Densas — Abiertas


MEZCLAS DENSAS



MEZCLAS DENSAS

EN FRÍO

MEZCLA DENSA EN FRÍO

Definición

Combinación de una emulsión asfáltica, agua,

agregados pétreos grueso y fino y, eventualmente, unllenante mineral, cuya granulometría combinada essimilar a la de un concreto asfáltico; mezcla que es



posible fabricar, extender y compactar a temperatura

ambienteEl agua se debe incorporar a los agregados antes quela emulsión asfáltica, con el fin de evitar unrompimiento prematuro de ésta, asegurando un

cubrimiento completo del agregado y una buenauniformidad en la mezcla.


Granulometría


Normal Alterno MDF-1 MDF-2 MDF-3

37.5 mm25.0 mm19 0 mm

1 1/2‖

1‖

3/4‖

10080-95

-100

80 95

--

100



19.0 mm12.5 mm9.5 mm

4.75 mm2.36 mm300 m75 m

3/4

1/2‖

3/8‖

No.4No.8No.50No200

-62-77

-45-6035-5013-233-8

80-95-

60-7547-6235-5013-233-8

10080-95

-50-6535-5013-233-8

Ligante bituminoso

Emulsión asfáltica catiónica de rotura lenta y controladaque corresponda a los tipos CRL-1 o CRL-1h


FRANJA GRANULOMÉTRICA TÍPICA PARA MEZCLADENSA EN FRÍO




1. Determinación del porcentaje óptimo teórico de

ligante1.1 Cálculo con base en la superficie específica

L = K (S*A)0.2




( )Siendo:

L = contenido de ligante residual sobre el peso de losagregados (%)

K = módulo de riqueza (4.0 – 5.0)S = superficie específica del agregado (m2/ kg)

A = factor de corrección por peso específico del agregado(A = 1.00 cuando el peso específico es 2.65)



ligante (cont.)


)*(% FSEiid

Superficie específica (S)



100

)*(%

FSE tamizunenretenidoS

— Factor de superficie específica (FSE)

FSE = 2.50 (D*d)0.5

Siendo:

D = abertura del tamiz mayor (mm)d = abertura del tamiz menor (mm)



ligante (cont.)


1.2 Método propuesto por AEMA



E = 0.05A + 0.1B +0.5C

Siendo:

E = % teórico de emulsión asfálticaA = % de agregado retenido en tamiz # 8

B = % de agregado entre tamices # 8 y # 200C = % que pasa el tamiz # 200


2. Determinación de los contenidos de agua de envuelta

y compactación

Se efectúan pruebas de envuelta con diferenteshumedades de la mezcla observando la cobertura y a la




humedades de la mezcla observando la cobertura y, a lavista de los resultados, se escoge el más conveniente

Para determinar la humedad de compactación, es unabuena guía la humedad óptima del ensayo ProctorModificado (INV E-142) sobre los agregados solos


3. Ensayos mecánicos para la determinación delóptimo real de ligante

Existen diversas posibilidades para diseñar en el




p plaboratorio las mezclas densas en frío, siendo las más

utilizadas:

— Ensayo de inmersión - compresión

— Ensayo Marshall modificado

DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DEINMERSIÓN – COMPRESIÓN

1. Determinación de la humedad óptima de compactación




DISEÑO DE LA MEZCLA POR EL MÉTODO DEINMERSIÓN - COMPRESIÓN

2. Determinación del contenido óptimo teórico de ligante

— Fórmula Duriez

5 KL




K L

mmdemenores partículas f

mm ymmentre partículass

mm ymmentre partículasS

mm ymmentre partículasg

mmdemayores partículasG

f sSgG

específicaSuperficie

riquezademóduloK

residualasfaltode L

08.0%

315.008.0%

5315.0%

105%

10%

100 / )1351230.233.017.0(

)0.50.4(

%%


3. Elaboración de mezclas Se elaboran mezclas con diferentes cantidades de

emulsión, correspondientes a porcentajes de ligante por




encima y por debajo del óptimo teórico, manteniendoel contenido óptimo de fluidos de compactación

4. Compactación de probetas

Se compactan probetas de 10 cm por 10 cm de alturamediante compresión creciente hasta alcanzar 210kg/cm2, manteniendo esta presión durante 2 minutos(compactar seis probetas para cada contenido deligante)


5. Curado de las probetas

Desmoldado de las probetas y curado al aire durante7 días a 25º C




7 días a 25 C

Separar cada juego de 6 probetas en 2 grupos para elresto del curado:

— Uno de los grupos se mantiene otros 7 días alaire a 25ºC

— El otro grupo se sumerge en agua a 25ºC por 7días


6. Ensayo de compresión Al término del período de curado, se determina la

densidad de las probetas y se rompen por compresiónsimple promediando las resistencias para cada




simple, promediando las resistencias para cadaporcentaje de ligante (por aparte las curadas en seco y

las curadas en húmedo)

7. Determinación del contenido óptimo de emulsión

Se dibujan gráficas de resistencia seca, resistenciahúmeda y resistencia conservada y se elige elporcentaje óptimo de emulsión, de acuerdo con elcriterio de diseño

Representación gráfica resultados ensayo de inmersión - compresión




CRITERIO DE DISEÑO ARTÍCULO 440 ESPECIFICACIONES INVÍAS

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA DENSA EN FRÍO,CON FINES DE DISEÑ

O DE PAVIMENTOS

Módulo dinámico

La mezcla denominada Tipo I del Instituto delAsfalto, elaborada en planta con agregados procesados ycon propiedades similares a las de un concreto asfáltico




con propiedades similares a las de un concreto asfáltico,se puede asimilar a una mezcla densa en frío

La variación de su módulo dinámico en el rango de23º C a 38º C (73 a 100º F), luego de curado total, esaltamente coincidente con la que presentan las mezclasde base de concreto asfáltico elaboradas con cementos

asfálticos AC – 40

En las mezclas con emulsión asfáltica es muy importante teneren cuenta los efectos del curado en el módulo dinámico

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA DENSA EN FRÍO,CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Módulo dinámico




Et = Ef - (Ef - Ei)*RFt

Et = módulo a la temperatura T y tiempo de curado t

Ef = módulo a la temperatura T para la mezcla totalmente curada

Ei = módulo a la temperatura T para la mezcla en estado no

curado (inicial)

RFt = factor de reducción que tiene en cuenta la cantidad decurado alcanzada en el tiempo t

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA DENSA EN FRÍO,CON FINES DE DISEÑO DE

PAVIMENTOS

Módulo dinámico




CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA DENSA EN FRÍO,CON FINES DE DISEÑO

DE PAVIMENTOS




El comportamiento a fatiga de las estabilizaciones conemulsión asfáltica es similar al de las mezclas bituminosas en

CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA DENSA EN FRÍO,CON FINES DE DISEÑO

DE PAVIMENTOS

Comportamiento a la fatiga




emulsión asfáltica es similar al de las mezclas bituminosas encaliente

Nf = Kt-c

Nf = número de aplicaciones de carga hasta la falla para unadeformación inicial de tensión, t

K, c = constantes de regresión obtenidas del análisis de los datosde la prueba de fatiga

Criterio de fatiga para mezclas elaboradas con emulsionesasfálticas (CHEVRON)





MEZCLAS ABIERTAS



EN FRÍO

MEZCLA ABIERTA EN FRÍO

Definición

Combinación de un agregado pétreo predominantementegrueso y de granulometría uniforme, con un ligantebituminoso, constituyendo un producto que puede serl b d did d



elaborado, extendido y compactado a temperatura

ambiente y que presenta un elevado contenido de vacíoscon aire

La mezcla abierta en frío puede ser colocada en obrainmediatamente después de su fabricación o tras un

período de almacenamiento más o menos largo


Características de una mezcla abierta en frío

La resistencia de la mezcla a la acción del tránsito sedebe al rozamiento interno de su esqueleto mineral,junto con la cohesión que proporciona la película del



junto con la cohesión que proporciona la película delligante asfáltico

La estructura de este esqueleto mineral y el espesor dela película de ligante, hacen que la mezcla seapermeable y flexible




Normal Alterno MAF-1 MAF-2 MAF-3

37.5 mm25.0 mm19.0 mm12 5

1 1/2‖

1‖

3/4‖

1/2‖

10070-100

-25 55

-100

70-100

--

10070 100



12.5 mm9.5 mm

4.75 mm2.36 mm75 m

1/2‖

3/8‖

No.4No.8

No.200

25-55-

0-150-50-2

-20-450-200-100-2

70-100-

10-300-100-2

Ligante bituminoso

Emulsión asfáltica catiónica de rotura media, del tipo

CRM, con fluidificantes, bajo contenido de agua y altaviscosidad


1. Determinación del porcentaje óptimo teórico deligante




Cálculo con base en la superficie específica

— El cálculo se realiza como en el caso de lasmezclas densas en frío, empleando un módulo deriqueza entre 3.5 y 3.7


2. Ensayos de cubrimiento y desplazamiento Con diferentes porcentajes de ligante por encima y por

debajo del óptimo teórico se fabrican mezclas a lascuales se les realizan pruebas de:




cuales se les realizan pruebas de:

- Cubrimiento, para determinar el porcentaje decubrimiento de agregados y observar si se producenpeladuras durante el tiempo de envuelta

- Desplazamiento, sometiendo las mezclas a la

acción del agua para estimar el porcentaje delavado de los agregados


3. Selección del porcentaje óptimo de ligante para diseño


A la vista de los resultados de las pruebas decubrimiento y desplazamiento, se elige el porcentaje deligante que se considere más conveniente, el cual se



podrá ajustar luego de las pruebas iniciales de obra

CRITERIOS SOBRE CUBRIMIENTO Y DESPLAZAMIENTO


3. Selección del porcentaje óptimo de ligante para diseño


Usualmente, una mezcla que responde adecuadamentea estas pruebas, presenta las siguientes características dedosificación :



dosificación :


COMPARACIÓN ENTRE LAS MEZCLAS DENSAS Y ABIERTAS EN FRÍO

PARÁMETRO MEZCLAS DENSAS MEZCLAS ABIERTASEmulsiónTipo Rotura lenta Rotura media

Fluidificantes No SíLigante residual 60% 70%Película de ligante Delgada GruesaAgregados

REVESTIMIETOS BITUMINOSOS

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