Agenda • • • • • •
Antecedentes Asfaltos Agregados Diseño de mezclas de alto desempeño Niveles de evaluación de la mezcla asfáltica Proyectos
C A A M A O L O C O T O R P
Antecedentes, Diseño Marshall C A A M A O L O C O T O R P
Antecedentes, Diseño Marshall C A A M A O L O C O T O R P
Diseño Marshall
C A A M A O L O C O T O R P
Carpeta asfáltica en un pavimento sometida a cargas repetidas C A A M A O L O C O T O R P
Mezcla asfáltica de Alto Desempeño •
Resistente a las roderas
•
Resistencia a la fatiga
•
Resistencia al agrietamiento térmico
C A A M A O L O C O T O R P
Propuesta
C A Proveer una metodología para mezclas asfálticas en función del A desempeño esperado, por los diversos factores que afectan su M A comportamiento O L O C O T O R P
¿Cómo lograrlo? • • • • •
Selección del asfalto Selección del agregado Diseño de la mezcla asfáltica Pruebas de desempeño Control de calidad
C A A M A O L O C O T O R P
1. Selección del asfalto Determinar las condiciones climáticas Conocer latitud 29°01’28.45” • Determinar las temperaturas de diseño Nivel de tránsito y velocidad operación • Verificar el grado del asfalto
C A A M A O L O C O T O R 28°59’55.80” P
2. Calidad de los asfaltos Clasificación PG Viscosidad rotacional • Copa de Cleveland • RTFO • DSR • PAV • BBR • DT
C A A M A O L O C O T O R P
Grados de desempeño CEC
Prom 7-dias Max, oC 1-día Min, oC
PG 46
PG 52
PG 58
PG 64
PG 70
PG 76
PG 82
-34 -40 -46 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -46 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -10 -16 -22 -28 -34
ORIGINAL > 230 oC < 3 Pa.s @ 135 oC
(Viscosidad Rotational) (Reómetro de corte dinámico)
> 1.00 kPa 46
52
58
(Reómetro de corte dinámico)
> 2.20 kPa 46
52
RTFO
90
58
90
10
7
4
25
22
16
13
10
7
100
25
22
16
82
76
82
Mass Loss < 1.00 %
70
PAV
100 (110)
19
76
100 (110)
110 (110)
DSR G* sin
13
31
28
25 22
19
16
34
31
28
25
22
19
37
34
25
40
37
28 31 34
-12 -18 -24
0
-6
-12 -
31 28
(Reómetro de viga de flexión) BBR “S” Rigidez y valor de “m”
m > 0.300 -24 -30 -36 0 18 -24
> 1.00 %
19
70
64
(Reómetro de corte dinámico)
< 5000 kPa
Report e Valor
100
DSR G*/sin
DSR G*/sin
(OLLA DE PRESION PARA ENVEJECIMIENTO)
20 Horas, 2.07 MPa
RV
64
(Envejecimiento con el horno rotatorio de la película delgada)
S < 300 MPa
FP
(Punto de inflamación)
-6
-12 -18 -24 -30 -36
-6 -12 -18 -24 -30
(Reómetro de viga de flexión)
0
-6 -12 -18 -24 -30 0
BBR
(Tension Directa)
DT
-6
Physical Hardening
-12 -18 -24 -30 0
-6
C A A M A O L O C O T O R P
Producción
Agrietamiento por fatiga
Roderas
Agrietamiento térmico
DTT CC VR 135°C
Original
DSR 60°C
BBR 20°C
- 20°C
RTFO Envej. Corto plazo PAV Envej.Largo Plazo
C A A M A O L O C O T O R P
8 0 n / ó i 4 c 0 a 5 c i 0 f i 4 c e T p M s E C N
C A A M A O L O C O T O R P
3. Calidad de agregados C A A M A O L O C O T O R P
3. Calidad de agregados C A A M A O L O C O T O R P
3. Calidad de agregados C A A M A O L O C O T O R P
Especificación PA MA 01 a s e u r g n ó i c c a r F
C A A M A O L O C O T O R P Fracción fina
3. Calidad de agregados C A A M A O L O C O T O R P
4. Selección de la granulometría •
Combinación de materiales y cumplir con las especificaciones (fórmula de trabajo) C A A M A O L O C O T O R P
Granulometría •
Puntos de control (Protocolo: PA MA 01/11) C A A M A O L O C O T O R P
Establecer límites granulométrico Protocolo: PA MA 02/11 C A A M A O L O C O T O R P
5. Estimar Pb con: •
• •
Metodología Superpave (Descrito en Protocolo) Polígono de vacíos Método que juzgue el ingeniero conveniente
Pb = X ± 0.5 y ± 1%
C A A M A O L O C O T O R P
6. Cantidades de materiales y proporciones •
•
Calcular las cantidades de cada material retenido para generar los especímenes de C A acuerdo con la granulometría combinada, A M A seleccionada. O L Agregar el asfalto al material considerando su O C porcentaje (Pb) estimado con respecto a la O T mezcla O R P
7. Determinar la gravedad específica máxima en laboratorio Tazón sumergido: donde Gmm A B C
Gravedad especifica máxima de la mezcla Masa de la muestra seca al aire, g Masa del tazón sumergido, g Masa del tazón y muestra sumergida, g
G mm
A A (C B)
Tazón al aire donde Gmm A D E
G mm
A ADE
Gravedad especifica máxima de la mezcla Masa de la muestra seca al aire, g Masa del tazón y tapa con agua a 25ºC (77ºF), g Masa del tazón, tapa, muestra y agua a 25ºC (77ºF), g
C A A M A O L O C O T O R P
Elaborar una mezcla para cada Gmm analizado según el Pb y los cambios de granulometría
Selección del nivel según tipo de carretera y/o #EE: (1) Designación del nivel de tránsito
(2) Número de ejes equivalentes
(3) Tipo de carreteras usuales
Nivel I Tránsito bajo
menor a 1,000,000
Nivel II Tránsito medio
de 1,000,000 a 10,000,000
Carreteras federales tipo D Carreteras alimentadoras Carreteras estatales y municipales Calles urbanas Carreteras estatales Carreteras federales tipo B yC Vialidades urbanas
(4) Ensayes recomendados
Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad
C A A M Diseño volumétrico y A susceptibilidad a la humedad Susceptibilidad a la O deformación permanente L O Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad C Susceptibilidad a la O deformación permanente T Módulo dinámico O Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad R P Susceptibilidad a la deformación
Nivel III Tránsito alto
de 10,000,000 a 30,000,000
Carreteras federales tipo A Autopistas de cuota
Carreteras federales troncales Autopistas de cuota importantes Vialidades suburbanas en ciudades muy grandes
Nivel IV Tránsito muy alto
más de 30,000,000
permanente Módulo dinámico Fatiga
4º Nivel Nivel III + Diseño por fatiga
3er. Nivel Nivel II + Módulo Dinámico 2º. Nivel Nivel I + Susceptibilidad a la deformación permanente
1er. Nivel Diseño volumétrico, susceptibilidad a la humedad, selección Grado PG
C A A M A O L O C O T O R P
8. Determine el número de giros Ejes equivalentes (millones)
Parámetros de compactación
Aplicaciones típicas
Nini
Ndis
Nmax
< 0.3
6
50
75
0.3 a < 3
7
75
115
3 a < 30
8
100
160
Tránsito medio a alto (calles de ciudades, caminos estatales, interestatales)
≥ 30
9
125
205
Alto tránsito (intersecciones, subidas, estacionamiento de camiones)
Transito muy ligero (caminos locales, calles de ciudad, donde los camiones están prohibidos Tránsito medio (carreteras alimentadoras, libramientos)
Fuente: superpave número 2 (SP-2)
C A A M A O L O C O T O R P
Protocolo (PA MA 01/08) C A A M A O L O C O T O R P
9. Determinar la gravedad específica neta de la mezcla compacta •
Según condición de absorción:
–
Menor de 2%, sin parafina ASTM D2726
Gmb = Sin parafina
A ( B C)
Donde: A = Masa en el aire del espécimen seco, g (B-C) = Masa del volumen de agua para el volumen del espécimen a 25ºC. B = Masa saturada y superficialmente seca al aire, g C = Masa del espécimen sumergido en agua, g
–Mayor de 2%, al vacío ver
ASTM D 6752 –Mayor de 2%, con
parafina ASTM D1188 Gmb = parafina
C A A M A O L O C O T O R P
Donde: A = Masa en el aire del espécimen seco, g D = Masa del especímen seco cubierto C = Masa del espécimen cubierto sumergido en agua, g F =gravedad específica del material de cubrimiento determinado a 25 C °
10. Calcular gravedad específica efectiva del agregado Cuando se basa en la gravedad específica máxima de una mezcla de pavimento, Gmm, la gravedad específica efectiva del agregado, Gse, incluye todos los espacios de vacíos en las partículas del agregado, excepto aquellos que absorben el asfalto. Donde:
Gse
Pmm Pmm Gmm
Pb Pb Gb
G se = gravedad específica efectiva del agregado G mm = gravedad específica teórica máxima P mm = porcentaje de masa del total de la mezcla suelta = 100 P b = contenido de asfalto con respecto a la mezcla Gb = gravedad especifica del asfalto
C A A M A O L O C O T O R P
11. Calcular la relación de vacíos de aire
Los vacíos de aire, Va, en la mezcla asfáltica compactada consiste en los pequeños espacios de aire C A A entre las partículas de agregado.
Gmm Gmb Va 100 Gmm Donde:
Va = vacíos de aire en la mezcla compactada G mm = gravedad específica teórica máxima de la mezcla asfáltica G mb =gravedad específica bruta de la mezcla asfáltica compactada
M A O L O C O T O R P
12. Seleccionar contenido óptimo teórico Curva Va vs. CA 8.0
S O6.0 Í C A V4.0
2.0 3
4
5
6
7
PORCENTAJE DE ASFALTO
Revisar curva contra vacíos de aire Va = 4%
C A A M A O L O C O T O R P
13. Elaborar pastillas con el porcentaje estimado •
•
Calcular Gmb y Gmm, si fuese distinto a los previamente analizados Revisar nuevamente relación de vacíos
C A A M A O L O C O T O R P
14.Revisar la relación polvo-asfalto
0.6
% _ en _ peso _ de _ material 0.075mm % _ en _ peso _ del _ asfalto _ efectivo
Parámetro 0.6 – 1.2
Exceso de asfalto
Exceso de finos
C 1.2
A A M A O L O C O T O R P
C A A M A O L O C O T O R P
NIVEL I Diseño volumétrico + susceptibilidad a la humedad
Tránsito bajo menos de 1 millón de ejes equivalentes
C A A M A O L O C O T O R P
Condiciones del compactador giratorio Presión 600 kPa
% Gmm Ndis
1.25o
Nmax
Nini
10
100 Log giros
C A A M A O L O 1000 C O T O R P
Requerimientos para el diseño volumétrico
C A A M A O L O C O T O R P
Susceptibilidad a la humedad C A A M A O L O C O T O R P
Susceptibilidad a la humedad C A A M A O L O C O T O R P
NIVEL II Diseño volumétrico + susceptibilidad a la humedad+ susceptibilidad a la deformación permanente
Tránsito medio De 1 a 10 millones de ejes equivalentes
C A A M A O L O C O T O R P
Rueda cargada de Hamburgo
Categoría Nivel I Nivel II Nivel III y IV
C A A M A O L O C O T O R P
Analizador de Pavimentos Asfálticos, APA AASHTO TP 63-03
C A A M A O L O C O T O R P
Tipos de ensayes en APA
Secos
Sumergidos
C A A M A O L O C O T O R P
Ensaye de pista español Categoría
Nivel I Nivel II Nivel III y IV
C A A M A O L O C O T O R P
NIVEL III
Diseño volumétrico + susceptibilidad a la C A A humedad+ susceptibilidad a la deformación M A permanente + módulo dinámico O L O C O T Tránsito alto O R De 10 a 30 millones de ejes equivalentes P
Módulo dinámico ASTM D3497 UNE EN 12697-25 Ecuación de regresión del módulo dinámico 100
10 0.1
i s p
0.3
5
0 1 x
1
`
3
E
10
1
0.1 0
20
40
60
80
Temperatura, °F
100
120
140
C A A M A O L O C O T O R P
C NIVEL IV A A Diseño volumétrico + susceptibilidad a M la A humedad+ susceptibilidad a la deformació O L permanente + módulo dinámico + fatiga O C O T O R P
Tránsito muy alto
Más de 30 millones de ejes equivalentes
Fatiga • Frecuencia: • Va:
10 Hz
4±1%
•Temperatura: •Ciclos
20°C
de falla: 2000
Categoría
Nivel I Nivel II, Nivel III y IV
C A A M A O L O C O T O R P
Punto de equilibrio
Roderas
C A A M A O L O C O T O R P
16. Ajustes en planta C A A M A O L O C O T O R P
17. Tramo de prueba C A A M A O L O C O T O R P
