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