PRUEBAS ESPECIALES EN MEZCLAS ASFÁLTICAS

Dr. Pedro Limón Covarrubias

10 de Abril de 2015

Gobierno del Estado de México

ÍNDICE

1. Introducción

2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes

tipos de fallas

4. Conclusiones

1. Introducción

• Las mezclas asfálticas utilizadas en la construcción de carreteras

son elaboradas con agregados pétreos y asfalto, respetando ciertas

normas y dosificaciones determinadas con el objeto de conseguir

determinadas características estructurales y funcionales.

• Para conseguir las exigencias estructurales y funcionales una

mezcla asfáltica debe contar con diversas propiedades.

a) Estabilidad

b) Resistencia a las deformaciones plásticas

c) Resistencia a la fatiga

d) Impermeabilidad

e) Entre otras

ÍNDICE

1. Introducción

2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes

tipos de fallas

4. Conclusiones

2. Pruebas especificas de acuerdo al

tipo de mezcla

2.1 MEZCLAS DENSAS

2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

2.2 MEZCLAS ABIERTAS

2.3 MEZCLAS TIPO SMA

2.1 MEZCLAS DENSAS

- Diseñadas mediante compactador de impactos (Marshall)

- Verificar propiedades volumétricas: Vacíos, VAM, VFA

- Verificar propiedades Marshall: Estabilidad, Flujo y

“Rigidez o Módulo Marshall”

En el diseño Marshall la

finalidad es obtener un

porcentaje óptimo de asfalto

mediante propiedades

volumétricas, estabilidad y flujo

Marshall.

%Asfalto-Densidad

2150

2200

2250

6,0 7,0 8,0 9,0

%Asfalto

Den

s. (k

g%

m3)

%Asfalto-Estabilidad

5000,00

5350,00

5700,00

6,0 7,0 8,0 9,0

%Asfalto

Esta

bilid

ad

(lb

f)

%Asfalto-Flujo

1,500

2,500

3,500

4,500

6,0 7,0 8,0 9,0

%AsfaltoF

lujo

(m

m)

2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

- Nivel 1

Se establecen nuevos ensayos en agregados pétreos y

asfaltos, valores de aceptación más rígidos y granulometrías

específicas.

Propiedades volumétricas:

Requerimientos para el diseño

volumétrico

TSR= 80%MÍN

- NIVEL 2:

NIVEL 1 + DEFORMACIÓN PERMANENTE

A) RUEDA DE HAMBURGO

Grado PG superior del asfalto Ciclos mínimos para la deformación máxima de 10

mm

PG 64 o inferior

PG 70

PG 76 o superior

10.000

15.000

20.000

B) ANALIZADOR DE PAVIMENTOS (APA)

Nivel de tránsito Rodera máxima,

Bajo 7,0 mm

Medio 5,5 mm

Alto 4,0 mm

Muy alto 3,0 mm

C) RUEDA ESPAÑOLA

Grado PG superior del

asfalto Categoría de tránsito

Bajo Medio Alto Muy alto

PG 64 o inferior 20 20 20 15

PG 70 20 20 15 15

PG 76 o superior 20 20 15 12

Deformaciones Permanentes en Máquina de Pista a 60º C

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120

Tiempo (min)

Defo

rma

ció

n (

mm

)

AC-20

ELVALOY

SBS

EVA

OXIDADO

- NIVEL 3:

NIVEL 2 + MÓDULO DINÁMICO

A) MÓDULO DINÁMICO

- NIVEL 4:

NIVEL 3 + ENSAYO DE FATIGA

A) ENSAYO DE FATIGA (A 4 PUNTOS)

• En el nivel 4 de diseño se recomienda que una vez determinada la

fórmula de trabajo, se debe determinar la resistencia a la fatiga de

la mezcla asfáltica, empleando la viga de flexión de 4 puntos,

conforme al procedimiento especificado en el método AASHTO

T-321 bajo las siguientes condiciones:

• Ciclos a la falla = 2000 microstrain (),

• Frecuencia = 10 Hz,

• Volumen de vacíos de las probetas = 4±1,0%

• Temperatura de prueba = 20°C

• Método de prueba = AASHTO T-321

• Dependiendo del tipo de asfalto usado, las especificaciones son

diferentes.

Primeras obras que se realizaron con Protocolo AMAAC:

Año 2009 (Santa Rosa La Barca y Linares Nuevo León)

2.2 MEZCLAS ABIERTAS

- Diseñadas mediante compactador de impactos (Marshall)

- Verificar propiedades volumétricas: Vacíos

- Verificar propiedades Cohesión: Método Cantabro

2.3 MEZCLAS SMA

Es una mezcla asfáltica en

caliente que se caracteriza

por ser impermeable, estable,

durable y resistente a la

formación de roderas.

•¿Cómo se alcanzan

estas características?

A través de la formación de una

estructura granular con

contacto entre partículas

gruesas, rellena con un mástico

rico en ligante y estabilizado

con fibras.

- Diseñadas mediante compactador Giratorio

- Verificar propiedades volumétricas: Vacíos, VAM, VFA y

contacto piedra contra piedra

- Verificar TSR: AASHTO T-283

- Verificar Escurrimiento: Ensayo Schellemberg

Esqueleto Pétreo

Filler Arena Asfalto

Fibras de Celulosa

Estructura Granular

+ Mastic

S TONE

M ASTIC

A SPHALT

Gráficamente

SMA Dense

Graded SMA Mezcla

densa

Beneficios del

SMA

• Elevado índice de fricción/Seguridad

• Disminución de ruido

• Disminución de proyección de agua

• Mejor drenaje superficial

• Impermeabilidad

• Mayor durabilidad

• Bajo mantenimiento

Propiedades de los áridos gruesos

M-MMP-4-05-043

• Abrasión LA, % 25 máx.

• Caras fracturadas, % 100

• Partículas lajeadas, % 25 máx.

• Intemperismo 5 ciclos, % 20 máx.

• Absorción de agua, % 2 máx.

Propiedades de los áridos finos

• Índice de plasticidad No plástico

• Equivalente de arena 55 mín.

• Azul de metileno 12 máx.

Límites

granulométricos

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

Granulometrías de

ensayo

Grava 1/2" Grava 3/4"

BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5

1 1/2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1/2 0.00 7.95 0.00 0.00 0.00

3/8 12.31 5.17 0.00 0.00 0.00

1/4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

No. 4 46.44 1.83 0.00 0.00 0.00

No. 8 0.75 0.01 0.38 0.00 0.00

No. 16 0.07 0.01 4.36 0.00 0.00

No. 30 0.04 0.00 3.65 0.00 0.00

No. 50 0.02 0.00 2.43 0.00 0.00

No. 100 0.03 0.00 2.60 0.00 0.00

No. 200 0.06 0.01 2.01 0.00 0.00

pasa 200 0.27 0.04 9.58 0.00 0.00

TOTAL 60.00 15.00 25.00 0.00 0.00

ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

MALLAS

% Q

UE

PA

SA

0.0

74

0.1

49

0.3

0

0.6

0

1.1

8

2.3

6

4.7

5

9.5

1

12.7

19.0

25.4

38.1

200 100 50 30 16 8 4 3/8" 1/2" 3/4" 1" 11/2"

1ª opción

2ª opción

3ª opción

MIXDRC

s

sb

mb

mm

mb

VCAVCA

VAM

Vacíos-VAM 100 VFA

PG

G-100 VAM

G

G1100Vacíos

Parámetros de diseño volumétrico

• Compactación SGC 100 giros

• Compactación Marshall 75 golpes c/cara

• Contenido de Asfalto, % 6.5 mín.

• Fibras de celulosa , % 0.3 mín.

• Vacíos en la mezcla, % 2 a 4

• VMA, % 17 mín.

• VFA, % 75 a 82

• VCADRC > VCAMIX

• Escurrimiento, % <0.3

• Resistencia conservada 80% mín.

• Existen algunos ensayos complementarios

para el diseño de mezclas abiertas, en los

cuales se verifican algunas propiedades

importantes:

– Escurrimiento (AASHTO T305 y Schellenberg)

– Susceptibilidad al agua (AASHTO T-283)

Escurrimiento (AASHTO T 305)

muestra la de inicial Peso C

(limpio) plato del inicial Peso B

nto)escurrimie(con plato del final PesoA

100C

BADrenaje

ÍNDICE

1. Introducción

2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los

diferentes tipos de fallas

4. Conclusiones

3. Pruebas especiales para evaluar las

diferentes tipos de fallas

3.1 DEFORMACIÓN PERMANENTE (RUTTING)

3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA

3.3 AGRIETAMIENTO TÉRMICO

3.4 RIGIDEZ DE MEZCLA (MÓDULO)

3.5 PRUEBAS DE SIMULACIÓN

3.1 DEFORMACIÓN PERMANENTE (RUTTING)

3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA

3.3 AGRIETAMIENTO TÉRMICO

3.4 RIGIDEZ DE LA MEZCLA (MODULO)

Tipo de Betún

0

1000

2000

3000

4000

5000

PG-58 PG-64 PG-70 PG-76 PG-82

Tipo de betún

Mó

du

lo r

esil

ien

te (

MP

a)

Módulo Resiliente

3.5 PRUEBAS DE SIMULACIÓN

ÍNDICE

1. Introducción

2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de

mezcla

3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes

tipos de fallas

4. Conclusiones

4. CONCLUSIONES

1.- Cada tipo de mezcla debe ser evaluada con su ensayo correspondiente.

2.- Todos los ensayos nos dan una idea del comportamiento que tendrá la mezcla en campo.

3.- Existen ensayos para evaluar cada una de las fallas que existen en las mezclas asfálticas.

4.- Los ensayos en las mezclas asfálticas siguen en aumento, pero lo más importante es lograr ensayos prácticos y confiables.

MUCHAS GRACIAS!!!!!!!

Diseñar y evaluar bien una mezcla asfáltica es el comienzo de un buen pavimento