Capítulo 1-7 - Asfaltos y Mezclas Asf.

Pavimentos – M ater aterii al ales es,, Con str ucci ón y Di D i señ o

CAPÍTULOS 1-2. ASFALTOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS Hugo Alexander Rondón Quintana Ingeniero Civil, M. Sc., Ph. D. Profesor Asociado y Emérito Fac. Medio Ambiente y Rec. Naturales U. Distrital Francisco José de Caldas

Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

1


Algunos asfaltos: – Cemento asfáltico. – Emulsiones asfálticas. – Asfaltos rebajados. – Asfaltos modificados y

multigrados.

– Asfaltos espumados. – Crudos pesados. – Asfaltitas o asfaltos naturales. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

2


Cemento asfáltico (INV. 410 – 13) 13) – Los cementos asfálticos se designan por las letras CA o AC (Asphalt Cement). – Utilizado para la fabricación de mezclas asfálticas en caliente. – Se clasifican por medio de su penetración, viscosidad o a través del grado de

funcionamiento (PG por sus siglas en inglés).

– En Colombia, se identifican por intervalos de penetración en décimas de

mm/10 (INV. E-706-07): • • • • • • •

CA 10-20 CA 20-40 CA 40-50 CA 60-70 CA 80-100 CA 120-150 CA 200-300


Penetrómetro

En Colombia

3


– El CA 80-100 (mínimo PG 58-22) es utilizado por lo general en zonas con

temperaturas medias anuales promedio (TMAP) inferiores a los 24 C, y los CA 60-70 y CA 40-50 (mínimo PG 64-22) para temperaturas superiores a 24 C. °

°

– Con respecto al nivel de tránsito, por lo general se recomienda, para el caso de

altos volúmenes de tránsito, utilizar CA 60-70 o CA 40-50 para fabricar mezclas en caliente. Clasificación del CA por viscosidad.

Especificación AASHTO M 226 y ASTM D 3381

Tipo de CA CA-2.5 CA-5 CA-10 CA-20 CA-30

CA-40

AR-10 AR-20 AR-40 AR-80 AR-120 AR-160

Para enteder la tabla: CA 5 y CA 40 corresponden a una viscosidad de 500 ± 100 y 4000 ± 800 poise respectivamente medidos a una temperatura de 60 °C. AR (por sus siglas en inglés) significa CA envejecido en horno de película delgada rotatorio (RTFOT por sus siglas en inglés). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

4


Comparación del CA clasificado por penetración y viscosidad. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

5

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o

Mezcla asfáltica densa en caliente convencional Viscosidad de compactación: 140±15 SSF=280 cp Viscosidad de mezclado: 85±15 SSF=170 cp Compactación

Mezclado

Viscosímetro rotacional Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

6


Curva de viscosidad CA 60-70 de Barrancabermeja. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

7


Unidades de viscosidad Viscosidad Saybolt Universal: segundos Saybolt Universal (SSU). Viscosidad Saybolt Furol (aceites, derivados petróleo): seg. Saybolt Furol (SSF) Viscosidad cinemática: 1 cm2/s = stoke (st) Viscosidad dinámica o absoluta: 1 cPoise (cP) = mPa-s. 1 Poise = 0.1 Pa-s. Conversiones entre unidades: INV. 719-13


8


Ensayo Método Unidad CA 40-50 CA 60-70 CA 80-100 Ensayos sobre el asfalto original (sin someter a procesos de envejecimiento) Penetración (25°C, 100 g, 5 s) ASTM D-5 0.1 mm 40-50 60-70 80-100 Punto de ablandamiento ASTM D-36-95 °C 52 - 58 48 - 54 45 - 52 Índice de penetración NLT 181 -1.2 a +0.6 -1.2 a +0.6 -1.2 a +0.6 Viscosidad absoluta (60°C) ASTM D-4402 P 2000 mín. 1500 mín. 1000 mín. Ductilidad (25°C, 5cm/min) ASTM D-113 cm 80 mín. 100 mín. 100 mín. Solubilidad en Tricloroetileno ASTM D-2042 % 99 mín. 99 mín. 99 mín. Contenido de agua ASTM D-95 % 0.2 máx. 0.2 máx. 0.2 máx. Punto de inflamación ASTM D-92 °C 240 mín. 230 mín. 230 mín. Contenido de parafinas UNE-EN-12606 % 3 máx. 3 máx. 3 máx. Pruebas sobre el residuo después de ensayo de película delgada en horno rotatorio (RTFOT) Pérdida de masa ASTM D-2872 % 0.8 máx. 0.8 máx. 1.0 máx. Penetración al residuo en % de ASTM D-5 % 55 mín. 50 mín. 46 mín. la penetración original Incremento en el punto de ASTM D 36-95 °C 8 máx. 9 máx. 9 máx. ablandamiento Índice de envejecimiento (relación de viscosidad a 60°C ASTM D-4402 °C 4 máx. 4 máx. 4 máx. después y antes de RTFOT) Rondón Quintana, Hugo A. (2015) Requisitos de calidad de CA (INVIAS, 2013, art. 410) 9


Ensayo Método Unidad CA 40-50 CA 60-70 CA 80-100 Ensayos sobre el asfalto original (sin someter a procesos de envejecimiento) Penetración (25°C, 100 g, 5 s) ASTM D-5 0.1 mm 40-50 60-70 80-100 Punto de ablandamiento ASTM D-36-95 °C 49-59 45-55 42-52 Índice de penetración NLT 181 -1.0 a +1.0 -1.0 a +1.0 -1.0 a +1.0 Viscosidad absoluta (60°C) ASTM D-4402 Pa-s 200-400 150-300 100-200 Viscosidad absoluta (135°C) ASTM D-4402 Pa-s 0.27-0.65 0.22-0.45 0.15-0.40 Ductilidad (25°C, 5cm/min) ASTM D-113 cm 100 mín. 100 mín. 100 mín. Solubilidad en Tricloroetileno ASTM D-2042 % 99 mín. 99 mín. 99 mín. Contenido de parafinas UNE-EN-12606 % 3 máx. 3 máx. 3 máx. Punto de ignición ASTM D-92 °C 232 mín. 232 mín. 232 mín. Pruebas sobre el residuo después de ensayo de película delgada en horno rotatorio (RTFOT) Pérdida de masa ASTM D-2872 % 1.0 máx. 1.0 máx. 1.0 máx. Penetración al residuo en % de ASTM D-5 % 58 mín. 54 mín. 50 mín. la penetración original Incremento en el punto de °C ASTM D 36-95 9 máx. 9 máx. 9 máx. ablandamiento Índice de envejecimiento (relación de viscosidad a 60°C ASTM D-4402 °C 5 máx. 5 máx. 5 máx. después y antes de RTFOT) Requisitos de calidad de CA (IDU, 2011; art. 200) Rondón Quintana, Hugo A. (2015) 10


IP 

20 PA  500 log P  1952 PA  50 log P  120 INVIAS  2007

IP 

A 

20  500 A 1  50 A

log  penT1   log  penT 2  T1  T 2

penT i: penetración a la temperatura T i [0.1mm] P : penetración a 25ºC [0.1 mm] PA: punto de ablandamiento [ºC] Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

11


Aparato de Anillo y Bola


Ductilímetro

Copa Abierta de Cleveland

12


Horno RTFOT

PAV

Equipos para envejecer asfaltos a corto y largo plazo. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

13


Nomograma de Van der Poel (Shell, 1978) para el calculo de la rigidez del cemento asfáltico

Métodos directos a altas temperaturas: viscosímetros capilares. A bajas temperaturas: viscosímetro de cono y plato, microviscosímetro de placas deslizantes, reómetro espectómetro mecánico (RMS). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

14


Calculo de la rigidez del cemento asfáltico (S b) en MPa 7 0.368

S b  1.157  10 t t 

L V

F 

T R& B  T mix   exp  IPen  5

100.004h 1

2 t c

t es el tiempo de aplicación de la carga en segundos, IPen es el Índice de Penetración del asfalto, T R&B es la temperatura del punto de ablandamiento (anillo y bola) del asfalto en °C y T mix es la temperatura de la mezcla en °C. L es la longitud de contacto de la llanta con el pavimento (generalmente es de 30 cm), V es la velocidad del vehículo en cm/s, h es la profundidad en cm a la cual se estima el t y F es la frecuencia de carga en Hz (Lin, 1989, 1989a). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

15


Propiedades reológicas empleando Reómetro Dinámico de Corte (DSR por sus siglas en inglés) (INV. E-750-07, AASHTO T 315-05).

DSR de la Pontificia Universidad Javeriana Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

16


Caracterización reológica del CA 60-70 de Apiay T Frecuencia ( C) (rad/s) 58 64 70

10 10 10

52 58 64

10 10 10

16 19 22

10 10 10

G* |G*| / sen |G*| · sen () (Pa) (kPa) (kPa) CA 60-70 de Apiay sin envejecer 78 4808,3 4,9240 4,6951 81 1992,0 2,0186 1,9665 84 845,0 0,8490 0,8404 CA 60-70 de Apiay envejecido en RTFOT 72 8627 9,096 8,1811 75 3984 4,117 3,8549 79 1782 1,816 1,7480 CA 60-70 de Apiay envejecido en RTFOT + PAV 34 13095000 23340 7347,4 35 9566600 16657 5494,3 36 7083900 11952 4198,6


°

Viscosidad (Pa·s) 469,500 196,650 84,037 818,11 385,49 174,80 734740 549430 419860 17


 API  141.5 / PE   131.5 API : American Petroleum Institute PE : peso específico del crudo

Arenas (2006) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

18


Arenas (2006)

Estructura fisicoquímica del asfalto, esquema coloidal de Pfeifer

Asfaltenos (A): rigidez. Resinas: (R) características cementantes, adherencia. Aceites: manejabilidad y protección al envejecimiento. Los aromáticos ( Ar ) actúan como medio de dispersión de los asfaltenos. Saturados (S). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

19


Arenas (2006)

Estructura fisicoquímica del asfalto, esquema coloidal de Pfeifer

Índice de Estabilidad Coloidal- IC e Índice de Solubilidad- IS . Sol , I C  Ar  R (ligante blando con pocos asfaltenos, típico de ligantes no envejecidos), sol-gel (estado apropiado del ligante en mezclas asfálticas) y gel (ligante rígido, tiene baja capacidad cohesiva y no R A r  I S  garantiza la durabilidad de la mezcla asfáltica). IS <4 = gel, 4≤ IS ≤9 = A S sol-gel e IS >9 = sol. Para un buen desempeño se recomienda IC ≤0.6. S  A


20


Cemento asfáltico (CA) modificado – CA + aditivo. – Polímeros: Termoplásticos y Termoendurecibles. – Termoplásticos: Elastómeros y Plastómeros. – Modificación: vía húmeda y seca. – Bogotá D.C.: producción diaria aprox. de 600 ton. de basuras (10% aprox. son plásticos).


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21


Cemento asfáltico (CA) modificado – Algunos elastómeros: SBS, SBR, grano triturado de llanta, látex, caucho natural. Incrementan la respuesta elástica. – Algunos plastómeros: polietileno, poliestireno, Polipropileno, PVC. Rigidizan. – Diseño de cementos asfálticos modificados, por ejemplo con Gcr, se reporta que la viscosidad medida a 163 C de la mezcla ligante-aditivo debe estar entre 1.5 y 3.0 Pa-s. °

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22

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o Ensayo

Método

Penetración (25°C, 100 g, 5 s) Punto de ablandamiento Ductilidad (25°C, 5cm/min) Recuperación elástica por torsión a 25°C Diferencia en el punto de ablandamiento Contenido de agua

INV. E-706 ASTM D-5 INV. E-712 ASTM D 36-95 INV. E-702 ASTM D-113

Punto de ignición Pérdida de masa

Unidad

Tipo IIa

Tipo I

Tipo IIb

Tipo III

Tipo IV

Tipo V

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

0.1 mm

55

70

55

70

55

70

55

70

80

130

15

40

°C

58

-

58

-

58

-

65

-

60

-

65

-

cm

-

-

15

-

15

-

15

-

30

-

-

-

INV. E-727 NLT 329/91

%

15

-

40

-

40

-

70

-

70

-

15

-

INV. E-712 ASTM D 36-95

°C

-

5

-

5

-

5

-

5

-

5

-

5

%

-

0.2

-

0.2

-

0.2

-

0.2

-

0.2

-

0.2

°C

230

-

230

-

230

-

230

-

230

-

230

-

%

-

1

-

1

-

1

-

1

-

1

-

0.8

65

-

50

-

65

-

65

-

60

-

70

-

-

10

-

10

-

10

-

10

-

10

-

10

8

-

8

-

8

-

15

INV. E-704 ASTM D-95 INV. E-709 ASTM D-92 INV. E-720, ASTM D-2872

Penetración al INV. E-706, residuo en % de % ASTM D-5 la penetración original Incremento en INV. E-712, punto de °C ASTM D 36-95 ablandamiento Ductilidad al INV. E-702, Rondón Quintana, Hugo A. (2015) °C, residuo (25

23


CA modificado tipo I: utiliza como modificador polímeros del tipo Etileno Vinil Acetato (EVA) o Polietileno y se recomienda su utilización para la fabricación de mezclas drenantes. CA modificados II, III y IV utilizan copolímeros del tipo estirénico como modificadores tales como el SBS. El tipo II se recomienda para la fabricación de mezclas drenantes, discontinuas y de concreto asfáltico. El tipo III se recomienda para la fabricación de mezclas discontinuas y de concreto asfáltico en zonas de alta exigencia y el tipo IV para la fabricación de mezclas antirreflectivas como las del tipo arena-asfalto o riegos en caliente para membranas de absorción de esfuerzos. CA modificado tipo V es un asfalto para la elaboración de mezclas de alto módulo. En Colombia se exige para todos los asfaltos modificados como mínimo PG 6422. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

24


IDU, 2011 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

25


Proceso de fabricación del asfalto-caucho (vía húmeda). Tomado de http://www.rubberizedasphalt.org/how.htm. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

26


El objetivo de la modificación de asfaltos es mejorar en la mezcla asfáltica: 

Resistencia a la fisuración y susceptibilidad térmica.



Resistencia a la deformación permanente (ahuellamiento) bajo carga cíclica y monotónica.



Rigidez.



Adherencia entre agregados pétreos.



Cohesividad.



Resistencia al envejecimiento.



Resistencia a la fatiga.


27


Emulsiones asfálticas (INV. 411 –13) – Son el producto de la adición de agua a un cemento asfáltico. – Es necesario incorporar un tercer componente denominado agente emulsificante que puede ser arcilla coloidal, silicatos solubles o insolubles, jabón o aceites vegetales sulfatados. – De acuerdo con la velocidad con que se produce el rompimiento (salida del agua de la mezcla) se dividen en: • Emulsión asfáltica de rompimiento rápido (RR) • Emulsión asfáltica de rompimiento medio (RM) • Emulsión asfáltica de rompimiento lento (RL)

Emulsión modificada INV. 415 - 13

– A las emulsiones catiónicas se les antepone la letra C y las aniónicas la letra A. Inertes positivos los calcáreos (A) y negativos los basaltos, granitos, etc. (C) 0, 1, 2, h (CA 60-70) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

28


Emulsiones asfálticas (INV. 411 –13) – El contenido de CA en volumen se encuentra entre 55-70%. – El agente emulsificante es el que aporta la carga eléctrica a la emulsión asfáltica. – Emulsiones catiónicas tienen afinidad con agregados de origen síliceo y los aniónicos con calizos. – Ligante utilizado para la fabricación de mezclas asfálticas en frío, sellante de fisuras y grietas en capas asfálticas y como riego de liga, de curado, en negro, metapolvo e imprimante. – Especificaciones ver artículo INV. 400.2.4-07.


29


Viscosidad Saybolt Furol a 25°C Viscosidad Saybolt Furol a 50°C Contenido de agua Estabilidad en almacenamiento (24h) Sedimentación a los 5 días Destilación Contenido de asfalto residual Contenido de aceite Tamizado en No. 20 Rotura Dioctilsulfosuccinato sódico Carga de partícula Ph Recubrimiento del agregado y resistencia al desplazamiento Con agregado

Unidad s s % % %

% % %

Norma de ensayo

INV. E-763 ASTM D 244-00 INV. E-76 ASTM D 244-00 INV. E-761, ASTM D 244-00 INV. E-764 ASTM D 244-00 INV. E-764 ASTM D 244-00 INV. E-762 ASTM D 244-00 INV. E-765, ASTM D 244 INV. E-766 INV. E-770 ASTM D 244-00 INV. E-767, ASTM D 244-00 INV. E-768, NLT 195-92 INV. E-769 ASTM D 244-00

CRR-1 Mín Máx

Mín

CRR-2 Máx

Máx

20

100

-

-

-

-

-

-

100

400

50

450

-

40

-

35

-

35

-

1

-

1

-

1

-

5

-

5

-

5

60

-

65

-

65

-

-

3

-

3

-

12

40

0.1 -

40

0.1 -

-

0.1 -

+ -

+ 6

+ -

+ 6

+ -

+ 6

-

-

-

-

Buena

-

100

250

40

-

Ensayos sobre el residuo después de película delgada INV. E-720-13 60/ 100/ 60/ mm/10 INV. E-706, ASTM D 5-97 100/250 100 250 100

Penetración (25°C, 100g,5s), ARD/ARB Ductilidad (25°C, Rondón Quintana, HugocmA. (2015) INV. E-702, ASTM D-113 5cm/min)

CRM Mín

40

-

40

-

30

PavimentosEnsayo str ucci ón y Diseñ – M ateriales, Con Unidad Norma o de ensayo Viscosidad Saybolt Furol a 25°C Viscosidad Saybolt Furol a 50°C Contenido de agua Estabilidad en almacenamiento en 24 horas Sedimentación a los 5 días Destilación Contenido de asfalto residual Contenido de aceite Tamizado en tamiz No. 20 Rotura Dioctilsulfosuccinato sódico

CRL-0 Mín Máx.

CRL-1 Mín Máx.

CRL-1h Mín Máx

s

INV. E-763, ASTM D 244-00

-

50

20

200

20

100

s

INV. E-763, ASTM D 244-00

-

-

-

-

-

-

%

INV. E-761, ASTM D 244-00

-

50

-

43

-

43

%

INV. E-764, ASTM D 244-00

-

-

-

1

-

1

%

INV. E-764, ASTM D 244-00

40

10 -

57

5 -

57

5 -

%

INV. E-762, ASTM D 244-00 INV. E-765, ASTM D 244

10 -

20 0.1

-

0.1

-

0 0.1

INV. E-766, ASTM D 244-00

-

-

-

-

-

-

INV. E-770, ASTM D 244-00 Mezcla con cemento Carga de partícula INV. E-767, ASTM D 244-00 pH INV. E-768, NLT 195-92 Recubrimiento del agregado y resistencia al desplazamiento Con agregado seco INV. E-769, ASTM D 244-00 Con agregado seco y acción del agua Con agregado húmedo Con agregado húmedo y acción del agua Penetración (25°C, 100g, 5s), mm/10 INV. E-706, ASTM D 5-97 ARD/ARB Ductilidad (25°C, 5cm/min) cm INV. E-702, ASTM D-113 Rondón Quintana, Hugo A. (2015) Solubilidad en tricloroetileno % INV E-713, ASTM D 2042-01

-

-

-

-

-

2

+ -

+ 6 -

+ -

+ 6 -

+ -

+ 6 -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

300

60

100

40 97.5

-

100/ 250 -

-

200

60/ 100 40 97.5

40 97.5

-

% %

31

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o Ensayo Viscosidad Saybolt Furol a 25°C Viscosidad Saybolt Furol a 50°C Contenido de agua en volumen Estabilidad en almacenamiento en 24 horas Sedimentación a los 5 días Destilación Contenido de asfalto residual Contenido de disolventes Tamizado en tamiz No. 20 Rotura Dioctilsulfosuccinato sódico Mezcla con cemento Carga de partícula Ph Recubrimiento del agregado y resistencia al desplazamiento Penetración (25°C ,100g,5s) Punto de ablandamiento

CRR-1m Mín Máx

CRR-2m Mín Máx

CRM-m Mín Máx

Unidad

Norma de ensayo

s

INV. E-763, ASTM D 244-00

-

-

-

-

-

-

s

INV. E-763, ASTM D 244-00

20

100

20

300

20

450

%

INV. E-761, ASTM D 244-00

-

40

-

35

-

35

%

INV. E-764, ASTM D 244-00

-

1

-

1

-

1

%

INV. E-764, ASTM D 244-00

-

5

-

5

-

5

%

INV. E-762, ASTM D 244-00

60 -

3

65 -

3

60 -

12

%

INV. E-765, ASTM D 244 INV. E-766, ASTM D 244-00

-

0.1

-

0.1

-

0.1

40 -

-

40 -

-

-

-

+ -

+ 6

+ -

+ 6

+ -

+ 6

% INV. E-770, ASTM D 244-00 INV. E-767, ASTM D 244-00 INV. E-768, NLT 195-92 INV. E-769, ASTM D 244-00

mm/10 °C

Ductilidad (25oC ,5cm/min) cm Recuperación elástica por % torsión Quintana, Hugo A. (2015) Rondón

-

Buena

Ensayos sobre el residuo de destilación 60/ 100/ INV. E-706, ASTM D 5-97 100 250 55 INV. E-712, ASTM D-36-95 45 INV. E-702, ASTM D-113 10 INV. E-727, NLT 329-91

12

-

-

60/ 100 55 45 10

100/ 250 -

12

-

100

250

40

-

10

-

12

-

32


USOS DE LAS EMULSIONES COMO RIEGOS Riego de liga (INV. 421 –13, IDU 502-11) Es la aplicación de un ligante asfáltico (RC-250, CRR-1, CRR-2, CRR-1m, CRR-2m) sobre una capa bituminosa previamente a la extensión sobre esta, de otra capa bituminosa. Riego en negro (Fog seal) Es la aplicación de un ligante asfáltico (CRR-1, CRR-2, CRL-1) sobre antiguos pavimentos asfálticos, cunetas, taludes, etc., con el fin de rejuvenecer y sellar pequeñas grietas y poros superficiales.


33


Riego de imprimación (INV. 420 –13, IDU 500-11) Aplicación de un ligante asfáltico sobre una superficie no bituminosa (p.e., base granular no ligada), con el fin de prepararla para recibir cualquier otro tratamiento asfáltico (CRL-0, CRL-1). Algunos aspectos a tener en cuenta: – La base no ligada debe estar adecuadamente perfilada y compactada antes de aplicar el riego. – La superficie de la base debe encontrarse seca o levemente húmeda el material suelto debe ser barrido. – La distribución del ligante se realiza utilizando un carrotanque irrigador. – Solo se permite la circulación del tránsito cuando la superficie imprimada haya absorbido el ligante (por lo general ocurre en 24 horas) o 4 horas después de la aplicación sobre el agregado pétreo. – La extensión del imprimante no se permite cuando la temperatura ambiente sea inferior a 5°C o durante lluvia o temor a que ésta ocurra Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

34


Imprimación (INV. 420 –13) –Es el riego de un producto asfáltico (emulsión o asfalto líquido) que recubre la base. –Funciones principales: Adherir la base a la carpeta asfáltica e impermeabilizar. –Se requiere el empleo de barredoras, sopladoras mecánicas o escobas para limpiar la superficie de la base. –Para evitar exudación se debe rociar arena limpia sobre la superficie y luego apisonarla con un compactador de neumáticos. El exceso de arena debe ser removido antes de la colocación de la capa asfáltica. –La temperatura de aplicación deberá ser tal, que la viscosidad del producto asfáltico se encuentre entre 5 sSF - 20 sSF . Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

icc.ucv.cl/.../docencia/temariodeasfalto.htm

35


Riego antipolvo - “Metapolvos” Consiste en la aplicación de un ligante asfáltico (CRR-1, CRL-1) sobre una superficie no tratada con el objeto de eliminar el polvo originado por la circulación de vehículos y la protección de la superficie del afirmado. Riego de curado (INV. 422 –13, IDU 504-11) Es la aplicación de un ligante asfáltico (CRR-1) sobre una mezcla de tipo grava-cemento, o suelo cemento, de las empleadas como capa de base para carreteras con el fin de impedir o retardar la evaporación de agua de la mezcla en las primeras horas. Riego de sellado (arena – asfalto) (IDU 506-11) Es la aplicación de un ligante asfáltico (CRR-1, CRR-2) sobre una superficie de rodadura, seguida de la extensión y compactación de una capa de arena, agregado fino o polvo de trituración para sellar las fisuras, impermeabilizar y no permitir la salida de agregado. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

36


Riego de liga (INV. 421 –13) – Es el riego de un producto asfáltico (emulsión convencional o modificada) que sirve para adherir dos mezclas asfálticas. – Funciones principales: adherir la capa de rodadura a la base asfáltica. – Se requiere el empleo de barredoras, sopladoras mecánicas o escobas para limpiar la superficie de la base. – Importante: por ningún motivo se permitirá la aplicación del riego de liga con regaderas, recipientes perforados, cepillos o cualquier otro dispositivo de aplicación manual por gravedad, que no garantice una aplicación completamente homogénea del riego de liga sobre la superficie por tratar . – La temperatura de aplicación deberá ser tal, que la viscosidad del producto asfáltico se encuentre entre 10 sSF - 40 sSF . Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

37


Asfaltos líquidos, rebajados o cut-back (INVIAS, Artículo 416-13) – Se producen diluyendo cemento asfáltico en algún solvente del petróleo, generalmente gasolina o bencina. – Se designan con las letras RC (asfaltos rebajados de curado rápido, solvente gasolina), MC (asfaltos rebajados de curado medio, solvente kerosene) y SC (asfaltos rebajados de curado lento, solvente aceites pesados de baja volatilidad), seguidas de un número que indica su viscosidad cinemática, medida en centistokes: • • • • •

RC-30 RC-70

RC-250 RC-800 RC-3000

MC-30, 70

– En Colombia ha disminuido su uso debido al incremento en los costos de los solventes, al alto grado de contaminación ambiental y manejo peligroso en obra. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

38


Asfalto líquido para riego de imprimación – INVIAS (2013) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

39


Asfalto natural tipo Gilsonita: 

Conocidos como materiales endurecedores de asfaltos.



Alto contenido de asfaltenos.



Puede conseguirse en forma de pellet.



Penetración típica a 25°C de 1-4 mm/10.



Gravedad específica de 1.4



Punto de ablandamiento de 93° C - 98° C.



Bajo contenido de carbón fijo y azufre.


40


Asfaltos espumados: Desarrollado en 1956 por el Dr. Ladis H. Csanyi, (U. del Estado de Iowa, USA).

También denominados asfaltos celulares. Utilizados principalmente para estabilización de granulares no tratados o para fabricar mezclas en frio y recicladas. Consiste en adicionar agua fría (1% a 2% del peso del CA) y aire a presión, en una “cámara de expansión”, a un cemento asfáltico que se encuentra a alta temperatura (160-180°C) con el fin de espumarlo. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Cámara de expansión (Thenoux y Jamet, 2002)

41


Mezclas asfálticas – Mezcla elaborada a partir de partículas de agregados, cubiertos con cemento

asfáltico, asfalto rebajado o emulsión asfáltica.

– Las mezclas se elaboran normalmente en plantas mezcladoras. Pueden en

algunos casos efectuarse en el sitio. En Colombia: • • • • • • • • • • • • •

Mezclas abiertas en frío. Mezclas abiertas en caliente. Mezclas densas en frío. Concreto asfáltico. Mezclas asfálticas drenantes. Sello de arena – asfalto. Tratamientos superficiales. Lechadas (Slurry and Seal). Mezclas discontinuas en caliente. Recicladas (RAP) en frio o en caliente. Mezclas modificadas. Materiales granulares estabilizados con asfalto en caliente Materiales granulares estabilizados con crudos.


42


Mezclas asfálticas – Las principales propiedades que se desean en las mezclas son: • Resistencia bajo carga monotónica a tracción (estabilidad). • Resistencia a las deformaciones permanentes. • Resistencia a fatiga. • Resistencia al deslizamiento. • Impermeabilidad. • Resistencia al envejecimiento. • Durabilidad. • Resistencia a las condiciones ambientales. • Trabajabilidad. • Economía. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

43


Agregados pétreos para mezclas asfálticas Los agregados pétreos más exigentes, en cuanto a durabilidad, textura y resistencias mecánicas se refieren, son aquellos que conforman las mezclas asfálticas. En mezclas asfálticas, los agregados pétreos conforman entre el 88% y el 96% de la masa y más del 75% del volumen. Son los encargados de soportar las cargas impuestas por el parque automotor y transmitirla en menores proporciones a las capas subyacentes. De la calidad de estos materiales depende en gran medida, la evolución de los mecanismos de daño que ocurren en mezclas asfálticas.


44


Ensayos para caracterizar agregados pétreos para mezclas asfálticas 

Resistencia al desgaste en la máquina de Los Ángeles (AASHTO T 96, INV. E218, 219).



Micro-Deval (AASHTO T327, INV. E-238).



10% de finos (DNER-ME 096, INV. E-224).



Pérdida en ensayo de solidez frente a la acción de las soluciones de sulfato de sodio o de magnesio (AASHTO T 104, INV. E-220).



Caras fracturadas a una y dos caras (ASTM D 5821, INV. E-227).



Índice de Aplanamiento y Alargamiento (NLT 354- 91, INV. E-230).


45


Ensayos para caracterizar agregados pétreos para mezclas asfálticas 

Partículas planas y alargadas (ASTM D 4791, INV. E-240).



Angularidad (ASTM C 1252, INV. E-239).



Adhesividad Riedel Webber (NLT 355/93, INV. E-774).



Adhesividad “Stripping” (AASHTO T 182, INV. E-737).



Contenido de impurezas (UNE 14613, INV. E-237).



Valor de azul de metileno (AASHTO TP 57, INV. E – 235).



Equivalente de arena (AASHTO T 176, INV. E – 133).



Índice de plasticidad – IP (AASHTO T 89, INV. E – 125, 126).


46


Micro Deval.

Máquina de Los Ángeles.

Alargamiento-aplanamiento Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Límite líquido

Límite plástico 47


Mezcla abierta en frío (MAF – 38, MAF – 25, MAF – 19, INV. 441 – 13), (MAF12, MAF20 y MAF25, IDU 552-11) – Combinación de un ligante-bituminoso (generalmente un CRM),

con agregados minerales, predominantemente gruesos, de granulometría uniforme, que puede manejarse, extenderse y compactarse a la temperatura ambiental.

– Se caracterizan por presentar un alto contenido de vacíos (mayor

del 15%).

– Campos de aplicación: Bacheos, capas de base y capa de rodadura. – Diseño de mezcla: empírico basado en el ensayo de cubrimiento y

desplazamiento por el agua de las emulsiones asfálticas (E-769).


48


– La MAF-38 se emplea en la construcción de bacheos y capas de

espesor compacto superior a 7,5 cm, la MAF-25 para espesores entre 4 cm y 7,5 cm y la MAF-19 para espesores inferiores a 4 cm (INVIAS, 2013).

– Durante la compactación deberá aplicarse un sello de arena para

evitar la adhesión de las llantas de los vehículos, debido a la presencia de fluidificantes en la emulsión asfáltica (INVIAS, 2013).


49


TAMIZ Normal

Alterno

37.5 mm 25.0 mm 19.0 mm 12.5 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 75 m

1 1/2” 1” 3/4” 1/2” 3/8”

No. 4 No. 8 No. 200


PORCENTAJE QUE PASA MAF-38 MAF-25 MAF-19 MAF25 MAF20 MAF12 100 70-95 100 70-95 100 25-55 70-95 20-45 0-15 0-20 10-30 0-5 0-10 0-10 0-2 0-2 0-2

50


Ensayo

Método

Desgaste en la máquina de los Ángeles

INV. E-218, 219

Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara

Caras fracturadas 2 caras Coeficiente de pulimento Part. planas y alargadas Contenido de impurezas Recubrimiento

NT2

NT3

Rodadura: 25% máx. Intermedia: 35% máx.



INV. E-238

-


INV. E-224

-

-

Rodadura: 20% máx. Intermedia: 25% máx. Rodadura: 110 kN mín. Intermedia: 90 kN mín.

INV. E-224

-

-

INV. E-220

NT1 Agregado grueso

Sulf. magnesio: 18% máx. Sulf. magnesio: 18% máx.

Rodadura: 75% mín. Intermedia: 75% mín. Sulf. magnesio: 18% máx.

INV. E-227

Rodadura: 75% mín. Intermedia: -

Rodadura: 75% mín. Intermedia: 60% mín.

INV. E-227



Rodadura: 85% mín. Intermedia: 70% mín. Base: 60% mín. Rodadura: 75% mín. Intermedia: -

INV. E-232

Rodadura: 0.45 mín

Rodadura: 0.45 mín

Rodadura: 0.45 mín

INV. E-240

10% máx.

10% máx.

10% máx.

INV. E-237

0.5% máx.

0.5% máx.

0.5% máx.

INV. E-757


Reportar en %

51


Controles generales durante la construcción de MAF: – Calidad de la emulsión. – Calidad de los agregados pétreos. – Contenido de asfalto (E-732) y granulometría de los agregados (E-782). – Extensión de la mezcla con la pavimentadora. – El paso al tránsito se debe dar cuando la mezcla tenga la resistencia

suficiente. Durante las 48 horas siguientes a la apertura, se deberán tomar medidas para que los vehículos no circulen a una velocidad superior a 20 km/h.

– No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 °C. – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

52


Controles generales durante la construcción de MAF: – Espesor

y la superficie compactada no deberá presentar irregularidades de más de 10 mm en capas de rodadura o más de 15 mm en capas de base o bacheos.

– Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (E792) ≥ 0.55.

Tipo de sección

Coeficiente mínimo de resistencia al deslizamiento NT1 NT2 NT3

Glorietas; curvas con radios menores de 200 m; pendientes ≥

5% en longitudes de 100 m o más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

0.5

0.55

0.6

0.45

0.50

0.50 53


Controles generales durante la construcción de MAF: – Textura superficial mediante el circulo de arena (E-791) ≥1.0 mm. – Coeficiente de rugosidad internacional (IRI) (m/km) para pavimentos

nuevos en tramos de 1 hm: Pavim. de construcción nueva Porcentaje y rehabilitados en espesor > 10 en Hm cm NT1 NT2 NT3 40 2.4 1.9 1.4 80 3.0 2.5 2.0 100 3.5 3.0 2.5

Pavim. rehabilitados en espesor ≤ 10 cm

NT1 2.9 3.5 4.0

NT2 2.4 3.0 3.5

NT3 1.9 2.5 3.0

– Se deben realizar medidas de deflexión con viga Benkelman y los

resultados de las medidas no constituirán base para aceptación o rechazo de la subbase granular construida. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

54


Controles generales durante la construcción de MAF: – La

especificación IDU (2011, art. 552), exige la ejecución de ensayos de tracción indirecta (INV. E-725-07), módulos dinámicos (INV. E-754-07), leyes de fatiga y resistencia a la deformación permanente (INV. E-756-07).

– Para el caso de los ensayos de tracción indirecta, las mezclas sometidas a

curado húmedo deben experimentar cuando menos un 80% del valor de resistencia alcanzada en estado seco. – En el ensayo de deformación permanente, la velocidad de def. no debe

superar los 15 y 20 µm/min. para tráfico tipo T5 y T4 respectivamente. Para menor tráfico no se exige la ejecución del ensayo. – Para

los módulos dinámicos y las leyes de fatiga, no se reportan límites admisibles de valores para estos ensayos.


55


Mezcla abierta en caliente (MAC – 75, MAC – 63, MAC – 50, INV. 45113), (MAC40, MAC50 y MAC60, IDU 514-11) – Mezcla similar a la mezcla abierta en frío, la diferencia radica en que

este tipo de mezcla, emplea como ligante cemento asfáltico (CA 6070), es decir se debe extender y compactar a altas temperaturas. – Salvo que los estudios del proyecto indiquen lo contrario, se

empleará la gradación tipo MAC-50. – Diseño de mezcla: empírico, porcentaje de CA: 1,50 – 3,0%.


56


TAMIZ Normal

Alterno

75 mm 63 mm 50 mm 37.5 mm 19 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 150 µm

3” 2 ½” 2” 1 ½” ¾” 3/8”

No. 4 No. 8 No. 100


PORCENTAJE QUE PASA MAC-75 MAC-63 MAC-50 MAC60 MAC50 MAC40 100 95-100 100 100 30-70 35-70 75-90 3-20 5-20 50-70 0-5 8-20 0-5 0-5

57


Ensayo Desgaste en la máquina de los Ángeles Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara Caras fracturadas 2 caras Part. planas y alargadas Contenido de impurezas Cubrimiento

Método

NT1 Agregado grueso

NT2

NT3

INV. E-218, 219

35% máx.

35% máx.

35% máx.

INV. E-238

-

30% máx.

25% máx.

INV. E-224

-

-

90 kN mín.

INV. E-224

-

-

75% mín.

INV. E-220

Sulf. magnesio: 18% máx.



INV. E-227

60% mín.

75% mín.

75% mín.

INV. E-227

-

-

-

INV. E-240

10% máx.

10% máx.

10% máx.

INV. E-237

0.5% máx.

0.5% máx.

0.5% máx.

INV. E-757


Reportar en %

58


Controles generales durante la construcción de MAC: – Calidad del cemento asfáltico. – Calidad de los agregados pétreos. – Contenido de asfalto (E-732) y granulometría de los agregados (E-782). – Extensión de la mezcla con la pavimentadora o cuando se considere con

motoniveladora.

– No se permite el paso del tránsito durante su construcción debido al bajo

contenido de ligante.

– No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 °C. – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

59


Controles generales durante la construcción de MAC:

TAMIZ 4.75 mm (No. 4) y mayores Menores que 4.75 mm (No. 4)

TOLERANCIA EN PUNTOS DE % SOBRE EL PESO SECO DE LOS AGREGADOS ± 5% ± 3%

– La superficie compactada no deberá presentar irregularidades de más de 15 mm. – Se deben realizar medidas de deflexión con viga Benkelman y los resultados de

las medidas no constituirán base para aceptación o rechazo de la subbase granular construida.

– La especificación IDU (2011, art. 514), exige la ejecución de ensayos de tracción

indirecta (INV. E-725), módulos dinámicos (INV. E-754) y leyes de fatiga. Para el caso de los ensayos de tracción indirecta, las mezclas sometidas a curado húmedo deben experimentar cuando menos un 80% del valor de resistencia en estado seco. Para los módulos dinámicos y las leyes de fatiga, no se reportan límites admisibles de valores para estos ensayos.


60


Mezcla densa en frío (MDF – 38, MDF – 25, MDF – 19, INV. 440-13), (MDF12, MDF20 y MDF25, IDU 550-11) – Una mezcla densa se diferencia de una mezcla abierta en que en la

densa los agregados minerales presentan granulometría con variedades de tamaño con algún porcentaje de finos.

– Lo anterior permite, una vez compactada la mezcla, lograr una

reducción importante en los espacios vacíos, con incrementos en su resistencia mecánica y disminución de la permeabilidad.

– Ventaja: Pueden desempeñar satisfactoriamente la función de capa de

rodadura en un pavimento.

– El material bituminoso a emplear debe ser del tipo CRL-1 o CRL-1h. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

61


– Diseño de mezcla: se escoge inicialmente un % teórico de asfalto basado

en la experiencia y luego se elaboran mezclas con % por encima y por debajo de este valor para someterlas al ensayo de inmersión – compresión (E-738): • Resistencia seca (Rs)  25 kg/cm2. • Resistencia húmeda (Rh) 20 kg/cm2. • Resistencia conservada (Rc= Rh/Rsx100)  75%. • Para capas de rodadura en vías NT3 (INVIAS, 2013) y T4 a T5

(IDU, 2011), la velocidad de deformación en el ensayo de resistencia a la deformación plástica mediante la pista de laboratorio (E-756) no podrá ser mayor de 15m/min para mezclas que se vayan a emplear en zonas donde la temperatura media anual es superior a 24° C, ni mayor de 20 m/min para regiones con temperaturas hasta de 24 °C.


62


TAMIZ Normal Alterno 37.5 mm 25.0 mm 19.0 mm 12.5 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 300 m 75 m


1 1/2” 1” 3/4” 1/2” 3/8”

No.4 No.8 No.50 No200

PORCENTAJE QUE PASA MDF-38 MDF-25 MDF-19 MDF25 MDF20 MDF12 100 80-95 100 80-95 100 62-77 80-95 60-75 45-60 47-62 50-65 35-50 35-50 35-50 13-23 13-23 13-23 3-8 3-8 3-8

63


TIPO DE CAPA Rodadura Intermedia Base asfáltica Bacheo

Rodadura Intermedia Base asfáltica Bacheo

ESPESOR COMPACTO [mm] IDU (2011) 50-75 40-50 ≥ 50 ≥ 75 50-75 >75 INVIAS (2007) 50-75 40-50 ≥ 50 ≥ 75 50-75 >75


TIPO DE MEZCLA MDF20 MDF12 MDF20 MDF25 MDF20 MDF25 MDF-25 MDF-19 MDF-25 MDF-38 MDF-25 MDF-38 64


Ensayo

Método

NT1 NT2 Agregado grueso Rodadura: 25% máx. Rodadura: 25% máx. Intermedia: 35% máx. Intermedia: 35% máx. Base: 35% máx. Rodadura: 25% máx. Intermedia: 30% máx. Base: 30% máx.

NT3

Desgaste en la máquina de los Ángeles

INV. E-218, 219

Micro Deval

INV. E-238

10% de finos en seco

INV. E-224

-

-

10% de finos relación húmedo/seco

INV. E-224

-

-

INV. E-220

Sulf. sodio: 12% máx. Sulf. magnesio: 18% máx.



INV. E-227


Rodadura: 75% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 60% mín.

Rodadura: 85% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 60% mín.

INV. E-227

-

Rodadura: 60% mín.

Rodadura: 70% mín.

INV. E-232

Rodadura: 0.45 mín

Rodadura: 0.45 mín

Rodadura: 0.45 mín

INV. E-240

10% máx.

10% máx.

10% máx.

INV. E-237

0.5% máx.

0.5% máx.

0.5% máx.

Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara Caras fracturadas 2 caras Coeficiente de pulimento Part. planas y alargadas Contenido de impurezas


Rodadura: 25% máx. Intermedia: 35% máx. Base: 35% máx. Rodadura: 20% máx. Intermedia: 25% máx. Base: 25% máx. Rodadura: 110 kN mín. Intermedia: 90 kN mín. Base: 75 kN mín. Rodadura: 75% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 75% mín.

65


Agregado medio y fino Pérdida en ensayo Sulf. magnesio: 18% Sulf. magnesio: 18% INV. E-220 de solidez máx. máx. Rodadura: 40% mín. Rodadura: 45% mín. Angularidad INV. E-239 Intermedia: 35% Intermedia: 40% mín. mín. Base: 35% mín. Índice de INV. E-125, No Plástico No Plástico plasticidad 126 Equivalente de INV. E-133 50% mín. 50% mín. arena Azul de metileno INV. E-235 10% máx. 10% máx. Resistencia conservada en INV. E-725 75% mín. 75% mín. tracción indirecta Método Riedel INV. E-774 Índice mínimo = 4 Weber


Sulf. magnesio: 18% máx. Rodadura: 45% mín. Intermedia: 40% mín. Base: 35% mín. No Plástico 50% mín. 10% máx. 75% mín.

66


Controles generales durante la construcción de MDF: – Calidad de la emulsión. – Calidad de los agregados pétreos y llenante mineral. – Contenido de asfalto (E-732) y granulometría de los agregados (E-

782).

– Resistencia de la mezcla en el ensayo de inmersión – compresión. – El paso al tránsito se debe dar cuando la mezcla tenga la resistencia

suficiente. Durante las 48 horas siguientes a la apertura, se deberán tomar medidas para que los vehículos no circulen a una velocidad superior a 20 km/h.

– No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5°C. – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

67


Controles generales durante la construcción de MDF: – Espesor y la superficie compactada no deberá presentar irregularidades

de más de 10 mm en capas de rodadura e intermedia o más de 15 mm en capas de base o bacheos.

– Textura superficial mediante el circulo de arena (E-791) ≥1.0 mm.

Tipo de sección


Glorietas; curvas con radios menores de 200 m; pendientes ≥ 5%

en longitudes de 100 m o más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

0.5

0.55

0.6

0.45

0.50

0.50 68


Controles generales durante la construcción de MDF: – Coeficiente

de rugosidad internacional (IRI) en m/km para pavimentos nuevos en tramos de 1 hm:

Porcentaje en Hm 40 80 100

Pavim. de construcción nueva y rehabilitados en espesor > 10 cm NT1 NT2 NT3 2.4 1.9 1.4 3.0 2.5 2.0 3.5 3.0 2.5


NT1 2.9 3.5 4.0

NT2 2.4 3.0 3.5

NT3 1.9 2.5 3.0


resultados de las medidas no constituirán base para aceptación o rechazo de la subbase granular construida.


69


Concreto asfáltico (MDC, MSC, MGC, MAM, INV. 450 – 13), (MD, MS, MG, MAM, IDU 510-11) – Son mezclas de alta calidad. – Ligante: cemento asfáltico. Granulometría bien gradada y bajos vacíos con

aire (entre 3% al 9%). Altas temperaturas de fabricación en planta de asfalto y de extensión y compactación en obra. – Son una combinación de agregados gruesos triturados, agregado fino y

llenante mineral, uniformemente mezclados en caliente, con cemento asfáltico, en una planta especializada. – Diseño de mezcla: ensayo Marshall. – Internacionalmente conocidas como mezclas HMA (por sus siglas en

inglés). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

70


Prensa Marshall


71

Pavimentos o – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ TAMIZ

PORCENTAJE QUE PASA INVIAS (2013) MSC-19 MGC-38 MGC-25 MAM-25 Normal Alterno MDC-25 MDC-19 MDC-10 MSC-25 100 37.5 mm 1 1/2” 25.0 mm 100 100 75-95 100 100 1” 80-95 100 80-95 100 65-85 75-95 19.0 mm 80-95 3/4” 67-85 80-95 65-80 80-95 47-67 55-75 12.5 mm 65-80 1/2” 60-77 70-88 100 55-70 65-80 40-60 40-60 9.5 mm 55-70 3/8” 43-59 49-65 65-87 40-55 40-55 28-46 28-46 4.75 mm No.4 40-55 29-45 29-45 43-61 24-38 24-38 17-32 17-32 2.00 mm No.10 24-38 14-25 14-25 16-29 9-20 9-20 7-17 7-17 425 m No.40 10-20 8-17 8-17 9-19 6-12 6-12 4-11 4-11 180 m No.80 8-14 4-8 4-8 5-10 3-7 3-7 2-6 2-6 6-9 75 m No.200 IDU (2011) Normal Alterno MD20 MD12 MD10 MS25 MS20 MS12 MG25 MG20 MAM20 100 37.5 mm 1 1/2” 100 80-95 100 25.0 mm 100 75-95 100 100 1” 80-95 100 73-89 80-95 100 65-85 75-95 19.0 mm 80-95 3/4” 12.5 mm 66-82 80-95 100 60-76 66-82 80-95 47-67 55-75 66-82 1/2” Granulometría mezclas 80-95 de concreto INVIAS40-60 (2007).46-66 55-71 9.5 mm 59-75 71-87 53-69asfáltico. 55-71 67-83 3/8” 4.75 mm No.4 42-58 49-65 59-76 33-49 35-51 40-56 29-46 28-46 35-51 2.00 mm No.10 27-41 30-44 36-51 23-39 23-39 23-39 17-32 17-32 23-39 425 m No.40 12-22 14-22 15-25 10-20 10-20 10-20 7-17 7-17 10-20 180 m No.80 8-16 8-16 9-18 6-13 6-13 6-13 4-11 4-11 8-14 75 mQuintana, No.200Hugo A. 4-9(2015) 4-9 5-10 3-8 3-8 3-8 2-6 2-6 6-972 Rondón


TIPO DE CAPA

Rodadura Intermedia Base Alto módulo Bacheo

Rodadura Intermedia Base Alto módulo Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

ESPESOR COMPACTO [cm] INVIAS (2013) 3-4 4-6 >6 >5 > 7.5 6-13 5-7.5 > 7.5 IDU (2011) 3-4 4-6 6-10 5-7.5 7.5-10 7.5-15 6-13

TIPO DE MEZCLA MDC-10 MDC-19, MSC-19 MDC-25, MDC-19, MSC-19 MDC-25, MSC-25 MSC-25, MGC-38, MGC-25 MAM-25 MSC-25, MGC-25 MSC-25, MGC-38, MGC-25 MD10 MD12, MS12 MD20, MS20 MD20, MS20 MD20, MS20/MS25 MD20, MS25, MG20/MG25 MAM20

73


Tipo de cemento asfáltico por emplear (INVIAS, 2013) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

74


Tipo de cemento asfáltico por emplear (IDU, 2011)


75


Ensayo Desgaste en la máquina de los Ángeles, 500 revoluciones Micro Deval

Método

NT1 NT2 Agregado grueso Rodadura: 25% máx. Rodadura: 25% máx. INV. E-218, Intermedia: 35% Intermedia: 35% máx. 219 máx. Base: 35% máx. Rodadura: 25% máx. INV. E-238 Intermedia: 30% máx. Base: 30% máx.


INV. E-224

-

-


INV. E-224

-

-

18% máx.

18% máx.

Pérdida en ensayo de solidez INV. E-220 en sulfato de magnesio Caras fracturadas 1 cara

INV. E-227

Caras fracturadas 2 caras INV. E-227 Coeficiente de pulimento INV. E-232 Particulas planas y alargadas INV. E-240 Contenido de impurezas INV. E-237 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Rodadura: 75% mín. Rodadura: 75% mín. Intermedia: 60% Intermedia: 75% mín. mín. Base: 60% mín. Rodadura: 60% mín. Rodadura: 0.45 mín. Rodadura: 0.45 mín. 10% máx. 10% máx. 0.5% máx. 0.5% máx.

NT3 Rodadura: 25% máx. Intermedia: 35% máx. Base: 35% máx. Rodadura: 20% máx. Intermedia: 25% máx. Base: 25% máx. Rodadura: 110 kN mín. Intermedia: 90 kN mín. Base: 75 kN mín. Rodadura: 75% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 75% mín. 18% máx. Rodadura: 85% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 60% mín. Rodadura: 70% mín. Rodadura: 0.45 mín. 10% máx. 0.5% máx. 76


Ensayo Pérdida en sulfato de magnesio Angularidad

Método INV. E-220 INV. E-239

Agregado medio y fino NT1 18% máx.

NT2

NT3

18% máx.

18% máx.

Rodadura: 45% mín. Rodadura: 45% mín. Rodadura: 40% mín. Intermedia: 40% mín. Intermedia: 40% mín. Intermedia: 35% mín. Base: 35% mín. Base: 35% mín.

Índice de plasticidad INV. E-125, 126

No Plástico

No Plástico

No Plástico

Equivalente de arena Azul de metileno* Cubrimiento de los agregados Método Riedel Weber para agregados finos

INV. E-133 INV. E-235

50% mín. 10% máx.

50% mín. 10% máx.

50% mín. 10% máx.

INV. E-757

Reportar

Reportar

Reportar

INV. E-774

Índice mínimo = 4

Índice mínimo = 4

Índice mínimo = 4


77


Ensayo Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara Caras fracturadas 2 caras Coeficiente de pulimento Part. planas y alargadas Contenido de impurezas Angularidad Índice de plasticidad Equivalente de arena Resistencia conservada en tracción indirecta

Método

NT3

INV. E-218, 219

25% máx.

INV. E-238 INV. E-224 INV. E-224

20% máx. 110 kN mín. 75% mín. Sulf. sodio: 12% máx. INV. E-220 Sulf. magnesio: 18% máx. INV. E-227 85% mín. INV. E-227 70% mín. INV. E-232 0.45 mín INV. E-240 10% máx. INV. E-237 0.5% máx. INV. E-239 45% mín. INV. E-125, 126 No Plástico INV. E-133 50% mín. INV. E-725 80% mín.

Caracterización de los agregados para mezclas MAM-25 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

78


CARACTERÍSTICAS Compactación (golpes/cara) Estabilidad mínima [N] Flujo [mm] Rodadura Vacíos con aire (Va) Intermedia [%] Base Mezclas 38 Vacíos en los Mezclas 25 agregados (VAM) [%] Mezclas 19 Mezclas 10 Vacíos llenos de asfalto (VFA) [%] para rodadura e intermedia Relación llenante/asfalto efectivo en peso Estabilidad/Flujo [kN/mm] Espesor promedio de película de μm A. (2015) asfalto, mínimoHugo Rondón Quintana,

NORMA DE ENSAYO E-748 E-748 E-748 E-736, 799

E-799

E-799

MDC, MSC, MGC NT1 NT2 NT3 50 75 75 5000 7500 9000 2-4 2-4 2-3.5 3-5 3-5 4-6 4-8 4-8 4-7 5-8 5-8

MAM

≥ 13

≥ 13

≥ 13

75 15000 2-3 4-6 4-6 -

≥ 14

≥ 14

≥ 14

≥ 14

≥ 15

≥ 15

≥ 15

≥ 16

≥ 16

≥ 16

-

65-80

65-78

65-75

63-75

E-799

0.8-1.2

1.2-1.4

E-748

2-4

3-5

3-6

-

E-741

7.5

7.5

7.5

7.5 79


CARACTERÍSTICAS Compactación (golpes/cara) Estabilidad mínima [kg] Flujo [mm] Rodadura Vacíos con aire (Va) Intermedia [%] Base Mezclas 10 Vacíos en los Mezclas 12 agregados (VAM) [%] Mezclas 20 Mezclas 25 Vacíos llenos de asfalto (VFA) [%] para rodadura e intermedia Relación llenante/asfalto efectivo en peso Estabilidad/Flujo [kg/mm] Índice de película de asfalto Concentración de llenante


NORMA DE ENSAYO E-748 E-748 E-748 E-736, 799

MDC, MSC, MGC T0-T1 T2-T3 T4-T5 50 75 75 600 750 900 2-4 2-4 2-3.5 3-5 3-5 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6 4-6

MAM 75 1500 2-3 4-6 -

≥ 16 ≥ 15

E-799

≥ 14 ≥ 13

E-799

70-80

65-78

65-75

63-75

E-799

0.8-1.2

1.2-1.4

E-748 E-741 E-745

200-400 300-500 300-600 7.5 Valor crítico

-

80


– Otras consideraciones en el diseño de mezcla son: • Resistencia a tracción indirecta de la mezcla (susceptibilidad al agua,

INV. E-725) en curado húmedo al menos 80% de la alcanzada bajo condición seca. Ensayo a 25°C.

• Para capas de rodadura e intermedia en vías con tránsito tipo NT3 y

MAM, la velocidad de deformación en el ensayo de resistencia a la deformación plástica mediante la pista de laboratorio (E-756) no podrá ser mayor de 15m/min para mezclas que se vayan a emplear en zonas donde la temperatura media anual es superior a 24 ° C, ni mayor de 20 m/min para regiones con temperaturas hasta de 24°C.

• El módulo resiliente (E-749) de MAM debe ser superior a 10 4 MPa para una temperatura ambiente de 20°C y una frecuencia de carga de 10 Hz. • Leyes de fatiga (E-784): no tienen por finalidad la aceptación o el

rechazo de la mezcla por parte del Interventor.


81


Calculo de la rigidez de mezclas de concreto asfáltico

E mezcla

     C '    2.5  V   S b 1     1  C V    0.83 log  40000 S      b    C V  C  ' V

 0.83 log   40000S  b  

V A V A  V B C V

0.97  0.01100  V A  V B 

Ecuación recomendada por SHELL (1978). S b es la rigidez del asfalto en MPa, V A y V B son los porcentajes de agregado pétreo y asfalto en volumen respectivamente. Empleada principalmente para determinar la rigidez a 20°C. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

82



E mezcla



100000 10

1.1  1   3  0.000005  2  0.00189  2 f 



 1

 2



 4

0.5

 5

T



 0.03476V V  0.070377  3  0.553833  0.028829 P 200 f 0.1703   0.931757 f 0.02774

 4



0.483V B

 5  1.3  0.49825 log  f  2 .1939

  29508.2 P 77 F 

Hwang y Witczak (1979). E mezcla es calculado en psi, f es la frecuencia de carga en Hz, T es la temperatura de la mezcla en °F, P 200 es el porcentaje pasa 200 en el ensayo de granulometría por tamizado, V V y V B son los porcentajes de vacios y asfalto en volumen respectivamente y P 77°F es la penetración en décimas de mm del asfalto medido a 77 °F (25°C). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

83



Log  E *  3.750063  0.029232 P 20 0  0.001767 P 2 0 0  0.002841 P 4  ... 2

 V beff    ... 0.058097V a  0.802208  V beff  V a    2 3.871977  0.0021 P 4  0.003958 P 3 8  0.000017 P 3 8  0.005470 P 34 1  e 0.6 0 3 3 1 3 0.3 1 3 3 5 1lo g f 0.3 9 3 5 3 2lo g  E * es el módulo dinámico en psi,  es la viscosidad del asfalto en 10 6 Poise, f es la frecuencia de carga en Hz, V a es el porcentaje de vacíos de la mezcla en volumen, V beff es el porcentaje de asfalto en volumen de la mezcla y P 34, P 38, P 4 y P 200 son los porcentajes retenidos acumulados de agregado pétreo en los tamices ¾”, 3/8”, No. 4 y No. 200 respectivamente. La ecuación se recomienda para un rango de temperatura de la mezcla asfáltica entre -18°C y 54°C. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

84


Valores recomendados de módulo resilientes (Mr) CAPA T [°C] f [Hz] v [km/h] Mr [MPa] 2,5 15-25 7500 10 5,0 35-45 9000 10,0 70-80 10500 2,5 15-25 5500 15 5,0 35-45 6600 10,0 70-80 7900 2,5 15-25 3700 20 5,0 35-45 4500 RODADURA 10,0 70-80 5500 2,5 15-25 2500 25 5,0 35-45 3100 10,0 70-80 3900 2,5 15-25 1500 30 5,0 35-45 1800 10,0 70-80 2400 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

85


Valores recomendados de módulo resilientes (Mr)

CAPA

T [°C] 10

15

BASE

20

25

30 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

f [Hz] 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0

v [km/h] 15-25 35-45 70-80 15-25 35-45 70-80 15-25 35-45 70-80 15-25 35-45 70-80 15-25 35-45 70-80

Mr [MPa] 10000 11000 12000 7000 8000 9200 4400 5300 6700 3000 3700 4800 1800 2300 3000

86


Valores recomendados de módulo resilientes (Mr)

CAPA

T [°C] 15

20

MAM20 25

30 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

f [Hz] 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0 2,5 5,0 10,0

v [km/h] Mr [MPa] 15-25 8800 35-45 10000 70-80 12700 15-25 7000 35-45 8000 70-80 10000 15-25 5000 35-45 6000 70-80 6500 15-25 3500 35-45 4000 70-80 4700 87


CAPA Rodadura Base asfáltica MAM20

,

Esfuerzo controlado 6 b r2 [kPa] [-] [-] 140 -0,2 0,984 115 -0,22 0,958 210 -0,13 0,943

Deformación controlada 6 b r2 [10-6 m/m] [-] [-] 135 -0,26 0,989 80 -0,31 0,966 65 -0,28 0,82

Parámetros de resistencia a fatiga recomendados por IDU (2014).


88


,

Parámetros recomendados por el Instituto Nacional de Vías - INVIAS (2008) para capas de rodadura conformadas por una mezcla tipo MDC-2.

TMAP [ C]

a 1 [-]

E CA [MPa]

10

0,50

4479*

15

0,47

3764*

20

0,44

3162

25

0,41

2686

30

0,37

2161

-6 6 [10 ]

b [-]

No reporta

No reporta

*Valores obtenidos por regresión


89


Controles generales durante la construcción de concreto asfáltico: – Calidad del cemento asfáltico. – Calidad de los agregados pétreos y llenante mineral. – Contenido de asfalto (E-732) y granulometría de los agregados (E-

782).

– Ensayo Marshall. – Extensión, compactación y temperatura de la mezcla. – La apertura al tránsito se da cuando se alcance la densidad exigida y

la temperatura de la mezcla alcance la del ambiente.

– Espesor

y la superficie compactada no deberá presentar irregularidades de más de 10 mm en capas de rodadura e intermedias o más de 15 mm en capas de base o bacheos.


90


Pavimentadora o Finisher. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

91


Compactador de neumáticos Compactador de rodillo


92


Controles generales durante la construcción de concreto asfáltico: – No se debe

permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 °C. Si la capa a extender ya compactada es menor de 5 cm, dicha temperatura no debe ser menor de 8 °C.

– Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). – Contenido de agua en la mezcla debe ser inferior al 0,5% según INV. E-755. – Registro fotográfico con cámara infrarroja

(segregación térmica).

– Textura superficial mediante el circulo de arena (E-791) ≥1.0 mm. – Construcción optima de las juntas transversales (donde el asfaltador se

detiene y continua su marcha) y longitudinales (dependen del ancho de carril).


93


Controles generales durante la construcción de concreto asfáltico:

Tipo de sección



5% en longitudes de 100 m o más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones

0.5

0.55

0.6

0.45

0.50

0.50


resultados de las medidas no constituirán base para aceptación o rechazo de la subbase granular construida.


94


Controles generales durante la construcción de concreto asfáltico: – Coeficiente de rugosidad internacional (IRI) en m/km para

pavimentos nuevos en tramos de 1 hm:





NT1 2.9 3.5 4.0

NT2 2.4 3.0 3.5

NT3 1.9 2.5 3.0

95


Inspecciones visuales de la mezcla antes del descargue: – Humo azul: puede ser indicio de mezcla sobrecalentada. – Apariencia dura: disminución de la temperatura de la mezcla. – Asentamiento de la mezcla en el camión: si la carga en el camión es

plana puede ser que contenga demasiado asfalto o humedad.


96


Inspecciones visuales de la mezcla antes del descargue: – Apariencia opaca: poco contenido de asfalto. – Vapor ascendente: humedad excesiva. – Segregación: de difícil determinación visual. Factor cuyos

problemas asociados son graves.

icc.ucv.cl/obrasviales/images/Imagea36.jpg Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

97


Juntas en un pavimento flexible: – Transversales: donde el asfaltador se detiene y continua su marcha.

Una mala junta: abultamiento en la superficie.

– Longitudinales: dependen del ancho de carril. • Caliente: dos pavimentadoras trabajando en escalón con traslapos

de2.5 a 5.0 cm. Ventajas: la construcción de las dos carpetas se termina al mismo tiempo con el mismo espesor, densidad uniforme y trabazón fuerte. Desventaja: no se puede dar paso al tránsito durante un buen tiempo.

• Frío: las carpetas de los carriles se colocan y compactan por

separado uno después del otro. Desventaja: zonas con diferente densidad en las juntas.


98


Compactadoras de concreto asfáltico: – Ruedas de acero: Puede ser utilizada para la compactación inicial,

intermedia y final.

www.maquetas-miniaturas.es/uploads/132_p.jpg Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

99


Compactadoras de concreto asfáltico: – De neumáticos: No se debe emplear en la primera pasada de

compactación.

www.interempresas.net/.../P21165.jpg Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

100


Ensayos para módulo o rigidez 

Ensayo de rigidez axial resiliente.



Ensayo de rigidez diametral resiliente.



Ensayo de rigidez dinámica a flexión.



Ensayo de rigidez dinámica cortante.


101


Determinación rigidez de mezcla

Arenas (2006) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

102


 



E  exp a  bT 2   exp c  d T  e  fT 3  F



2

Evolución del módulo resiliente ( Eo) de una mezclas asfáltica tipo MDC-2 con la temperatura (T ) y la frecuencia de carga ( F ) (Rondón et al., 2010). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

103


Sello de arena - asfalto (SAA -10,INV. 432 – 13; 13; SAA-3, IDU 506-11) – Es un material bituminoso extendido sobre la superficie de un

pavimento existente, seguida por la extensión y compactación co mpactación de una capa de arena.

– Por lo general empleado como sello. – Conformadas por 0.5 l/m2 - 1.0 l/m2 de ligante y 3.5 l/m2 - 7.0 l/m2 de

arena.


TAMIZ Normal 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm 600 m 300 m 150 m

PORCENTAJE QUE PASA

Alterno 3/8”

No.4 No.8 No.16 No.30 No.50 No.100

SAA-10; SAA-3 100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10

104


Sello de arena - asfalto (SAA -10,INV. 432 – 13; 13; SAA-3, IDU 506-11) – Son mezclas de muy delgado espesor dentro de la capa

asfáltica (menor a

– Ligante asfáltico recomendado: emulsión tipo CRR-2 o

CRR-2m.

1 cm).

– No No son mezclas pre-mezcladas. pre-mezclada s.

Ensayo Pérdida en ensayo de solidez Angularidad Angularida d Índice de plasticidad Equivalente Equivalen te de arena Azul de metileno metile no Riedel Webber (adhesividad)

NT1 Sulfato magnesio: 18% INV. E-220 máx. INV. INV. E-239 45% mín. INV. INV. E-125, 126 No Plástico INV. INV. E-133 50% mín. INV. INV. E-235 10 máx.


Método

INV. INV. E-774

4 mín.

NT2 Sulf. magnesio: 18% máx. 45% mín. No Plástico 50% mín. 10 máx. 4 mín.

105


Controles generales durante la construcción de SAA: – Calidad de la emulsión. – Calidad de la arena. – Compactación con neumáticos. – Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (E-792):


106


Tratamiento superficial (TSS-13, TSS-19, TSD-25, TSD-19, TSD-13, TSD-10), INV. 430-13, 431-13; IDU, art. 531-11 – Se denomina tratamiento superficial a una capa de pequeño espesor

constituida por una película de material asfáltico (por lo general del tipo CRR-1, CRR-2) y agregados seleccionados.

pavi mento. – Conforma la superficie de rodadura del pavimento. – Los tratamientos superficiales pueden ser de una o varias capas, en

el primer caso se denomina como tratamientos superficiales simples y en los otros tratamientos superficiales superficial es múltiples. múltiples.

– Se aplica el ligante y se alterna con el agregado pétreo. – Económicos y fáciles de construir.


107


– Ligantes recomendados para la construcción de TSS o TSD:

TIPO DE LIGANTE RC 250 MC 250, MC-800 CRR-1, CRR2

CONDICIONES DEL PROYECTO Clima cálido y medianamente húmedo con material de mediana cantidad de finos Clima templado y húmedo y material con baja cantidad de finos Clima frío, templado y húmedo y material con baja cantidad de finos

– Los

trabajos de obra inician con el barrido de la superficie y extensión del imprimante o riego de liga.

– El ligante se calienta hasta obtener una buena trabajabilidad y se

extiende a través de un carrotanque distribuidor.

– Luego se extiende el agregado pétreo y la compactación se debe realizar

con rodillos neumáticos y antes que el ligante se enfríe o que la emulsión haya roto.


108


– Dosificación: 8-10 l/m2 de agregado y 0.9-1.3 l/m2 de ligante para

TSS-1 y 6-8 l/m2 de agregado y 0.7-1.1 l/m2 de ligante para TSS-2.

icc.ucv.cl/obrasviales/images/imageasf042.jpg Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

109


TAMIZ Normal

Alterno

19.0 mm 12.5 mm 9.5 mm 6.3 mm 4.75 mm 2.36 mm

3/4“ ½” 3/8“ ¼”

No.4 No.8

TAMIZ Normal Alterno 25.0 mm 19.0 mm 12.5 mm 9.5 mm 6.3 mm 4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

1” 3/4” 1/2” 3/8” 1/4”

No.4 No.8 No.16

PORCENTAJE QUE PASA TSS-19 TSS-13 TSS-1 TSS-2 100 90-100 100 20-55 90-100 0-15 10-40 0-15 0-5 0-5

PORCENTAJE QUE PASA TSD-25 TSD-19 TSD-13 TSD-10 TSD-1 TSD-2 TSD-3 TSD-4 100 90-100 100 10-45 90-100 100 0-15 20-55 90-100 100 0-15 10-40 90-100 0-5 0-15 20-55 0-5 0-5 0-15 0-5 110


Ensayo Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles Micro Deval Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara Caras fracturadas 2 caras Coeficiente de pulimento Índice de aplanamiento Índice de alargamiento Contenido de impurezas Bandeja (adhesividad)


Método

NT1

NT2

INV. E-218, 219

25% máx.

25% máx.

Sulf. magnesio: 18% máx. 75% mín. 0.45 mín 30% máx. 30% máx. 0.5% máx. 80% mín.

25% máx. Sulf. magnesio: 18% máx. 75% mín. 60% mín. 0.45 mín 30% máx. 30% máx. 0.5% máx. 80% mín.

INV. E-238 INV. E-220 INV. E-227 INV. E-227 INV. E-232 INV. E-230 INV. E-230 INV. E-237 INV. E-740

111


Controles generales durante la construcción de TSS y TSD: – Calidad de la emulsión. – Calidad de la arena. – Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (E-

792):

Tipo de sección

Coeficiente mínimo de resistencia al deslizamiento NT1 NT2

Glorietas; curvas con radios menores de 200 m; pendientes ≥ 5% en longitudes de

100 m o más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

0.5

0.55

0.45

0.50 112


Controles generales durante la construcción de TSS y TSD: – El ligante se extiende a una temperatura que corresponda a una

viscosidad comprendida entre 25 sSF-100 sSF.

– Se debe evitar todo tipo de transito sobre la capa recién ejecutada

durante las 24 horas siguientes a su terminación. Si ello no es factible, se deberán tomar medidas para que los vehículos no circulen a una velocidad superior a 30 km/h.

– No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5°C. – Textura superficial mediante el circulo de arena (E-791) ≥1.2 mm. – IRI de la capa sobre la cual se extiende el TSS o TSD. – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

113


Lechadas (LA – 13, LA – 10, LA – 5, LA – 3), Slurry and Seal, INV. 433-13; (LA2, LA4, LA5, LA10, IDU, 530-11) – Son técnicas modernas de tratamientos superficiales. – Es

la mezcla de emulsión asfáltica (CRL-1 y CRL-1h), agregado fino bien gradado y llenante mineral.

– Funciones:

recubrimiento y protección del pavimento, tratamientos de sellado, antideslizantes y estética (utilizando pigmentos colorantes).

– Espesor típico: 3-14 mm. – Entre

mayor sea el tamaño máximo de partícula del tipo de lechada se utiliza más como antideslizante y entre menor sea como sello. http://www.roadsaver.com/images/rsii_sm.jpg


114


TAMIZ Normal 12.5 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm 600 m 300 m 180 m 75 m

Alterno 1/2” 3/8”

No.4 No.8 No.16 No.30 No.50 No.80 No.200

PORCENTAJE QUE PASA INVIAS (2013) LA-13 LA-10 LA-5 IDU (2011) LA10 LA5 LA4 100 85-100 100 100 60-85 70-90 85-100 40-60 45-70 65-90 28-45 28-50 45-70 19-34 19-34 30-50 12-25 12-25 18-30 7-18 7-18 10-20 4-8 5-11 5-15

LA-3 LA2 100 95-100 65-90 40-60 24-42 15-30 10-20

– Se fabrican y se extienden en mezcladoras móviles sobre camión. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

115


– Diseño de mezcla:


116


Ensayo Desgaste en la máquina de los Ángeles Micro Deval Pérdida en ensayo de solidez Angularidad Índice de plasticidad Equivalente de arena Azul de metileno Riedel Webber (adherencia)

Método

NT1

NT2

NT3

INV. E-218, 219

25% máx.

25% máx.

25% máx.

INV. E-238

INV. E-239 INV. E-125, 126 INV. E-133 INV. E-235

Sulf. magnesio: 18% máx. 45% mín. No Plástico 50% mín. 10 máx.

25% máx. Sulf. magnesio: 18% máx. 45% mín. No Plástico 50% mín. 10 máx.

20% máx. Sulf. magnesio: 18% máx. 45% mín. No Plástico 50% mín. 10 máx.

INV. E-774

4 mín.

4 mín.

4 mín.

INV. E-220


117


Controles generales durante la construcción de LA: – Calidad de la emulsión asfáltica. – Calidad de los agregados pétreos y llenante mineral. – Contenido de asfalto (E-732) y granulometría de los agregados (E-

782).

– Ensayo de abrasión en pista húmeda (E-778) y exudación y absorción

de lechadas en el ensayo de rueda cargada (E-779).

– Preparación de la superficie empleando barredoras mecánicas o

máquinas sopladoras.

– La apertura al tránsito se dará cuando la mezcla haya curado.


118


Controles generales durante la construcción de LA: – No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5°C. – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). – Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (INV.

E-792) y profundidad de textura superficial mediante el circulo de arena (INV. E-791): Característica Profundidad de textura [mm]


Tipo de agregado LA-13 LA-10 LA-5 LA-3 1.1 0.9 0.7 0.5

119


Controles generales durante la construcción de LA: Tipo de LA

Tipo de sección


Glorietas; curvas con radios menores de 200 LA-13

LA-10

LA-5

LA-3

m; pendientes ≥ 5% en longitudes de 100 m o

0.55

0.60

0.60

más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones Glorietas; curvas con radios menores de 200

0.50

0.60

0.60


0.55

0.60

0.60


0.50

0.60

0.60


0.50

0.60

0.60


0.45

0.55

0.55


0.50

0.55

0.60

más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones

0.45

0.50

0.55


120


Mezcla asfáltica drenante (MD), INV. 453-13; IDU, art. 512-11 (MDr15) – Mezcla cuyo porcentaje de vacíos es lo

suficientemente alto (entre 20%-25%) para permitir que a su través se filtre el agua de lluvia con rapidez y pueda ser evacuada hacia las obras de drenaje de la vía.

– El cemento asfáltico empleado es modificado

con polímeros (tipos I y II, artículo INV. 40013).

– Disminuyen el ruido de rodadura y el fenómeno

de hidroplaneo.

– Mayor textura superficial que las densas. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

121


TAMIZ Normal 19.0 mm 12.5 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.0 mm 425 m 75 m


Alterno 3/4” 1/2” 3/8” No.4 No.10 No.40 No.200

PORCENTAJE QUE PASA MD y MDr15 100 70-100 50-75 15-32 9-20 5-12 3-7

122


Ensayo Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco

Método

NT2

NT3

INV. E-218, 219

25% máx.

25% máx.

INV. E-238 INV. E-224

20% máx. 110 kN mín.


INV. E-224

75% mín.

75% mín.

INV. E-227 INV. E-227 INV. E-232 INV. E-240 INV. E-237 INV. E-125, 126 INV. E-133

Sulf. sodio: 12% máx. Sulf. magnesio: 18% máx. 85% mín. 70% mín. 0.45 mín 10% máx. 0.5% máx. No Plástico 50% mín.

Sulf. sodio: 12% máx. Sulf. magnesio: 18% máx. 85% mín. 70% mín. 0.45 mín 10% máx. 0.5% máx. No Plástico 50% mín.

INV. E-760

40% máx.

40% máx.

Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara Caras fracturadas 2 caras Coeficiente de pulimento Part. planas y alargadas Contenido de impurezas Índice de plasticidad Equivalente de arena Pérdida Cantabro tras inmersión

INV. E-220


123


– Diseño de mezcla: • Los vacíos con aire de la mezcla (E-736) no deben ser inferiores al

20% ni superiores al 25%. • La pérdida por desgaste en el ensayo Cantabro (E-760) no debe ser

superior al 25% en seco y 40% en inmersión. • Prueba de permeabilidad: El tiempo que tarde el agua en atravesar la

muestra no deberá exceder 15 segundos. • El porcentaje de asfalto no debe ser inferior al 4.5% con respecto al

peso de los agregados.


124


Controles generales durante la construcción de MD: – Calidad del cemento asfáltico modificado. – Calidad de los agregados pétreos y llenante mineral. – Contenido de asfalto (E-732) y granulometría de los agregados (E-782). – Ensayo

Cantabro (E-760), vacíos con aire (E-736) y pruebas de permeabilidad.

– No

se permite la extensión de una mezcla drenante sobre superficies fresadas.

– Para

extender la mezcla se requiere un riego de liga empleando una emulsión asfáltica modificada.

– La

apertura al tránsito se da cuando se alcance la densidad exigida y la temperatura de la mezcla alcance la del ambiente.


125


Controles generales durante la construcción de MD: – No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 8°C. – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). – Espesor

y la superficie compactada no deberá presentar irregularidades de más de 10 mm en capas de rodadura o más de 15 mm en capas de base o bacheos.

– Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (E-

792) debe ser mayor a 0,55 para zonas en tangente y 0,60 para las demás.

– La profundidad de textura superficial mediante el circulo de arena (E-

791) no debe ser menor de 1.5 mm.

– Registro fotográfico con cámara infrarroja (segregación térmica). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

126


Controles generales durante la construcción de MD: – Coeficiente de rugosidad internacional (IRI) para pavimentos nuevos

en tramos de 1 hm:



Pavim. de construcción Pavim. rehabilitados en nueva y rehabilitados espesor ≤ 10 cm en espesor > 10 cm NT2 y NT3 NT2 y NT3 1.4 1.9 2.0 2.5 2.5 3.0

127


Mezclas discontinuas en caliente o microaglomerados en caliente (M – 10, M – 13, F – 10, F – 13), INV. 452 – 13; (MM8, MM10, MF8 y MF10, IDU, 510-11) – Son capas de rodadura de reducido espesor las cuales buscan

restaurar la resistencia al deslizamiento de un pavimento existente. – Se combinan las características de una lechada con las bondades

de los asfaltos modificados.

http://icc.ucv.cl/obrasviales/images/Imagea31.jpg Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

128


TAMIZ PORCENTAJE QUE PASA Normal Alterno M-13, MM10 M-10, MM8 F-13, MF10 F-10, MF8 12.5 mm 9.5 mm 8.0 mm 4.75 mm 2.0 mm 425 m 75 m

1/2” 3/8” 5/16” No.4 No.10 No.40 No.200

100 75-97 15-28 11-22 8-16 5-8

100 75-97 15-28 11-22 8-16 5-8

100 75-97 25-40 18-32 10-20 7-10

100 75-97 25-40 18-32 10-20 7-10

– Diseño de mezcla tipo M: • La pérdida por desgaste en el ensayo Cantabro (E-760) no debe

ser superior al 15% en seco y de 25% en inmersión, elaborando las mezclas con una viscosidad entre 150-190 cSt. • Vacíos con aire (E-736): Mínimo 12%. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

129


– Diseño de mezcla tipo F: • La estabilidad mínima con base en el ensayo Marshall (E-748) debe

ser de 750 kg.

• Vacíos con aire (E-736): Mínimo 4%. • Resistencia a la deformación plástica mediante la pista de ensayo de

laboratorio (E-756): la velocidad de deformación no podrá ser mayor de 12 m/min para mezclas que se vayan a emplear en zonas donde la TMAP es superior a 24° C, ni mayor de 15 m/min para regiones con TMAP hasta de 24°C.

• La resistencia en el ensayo de tracción indirecta (INV. E-725) de las

mezclas en curado húmedo deben ser al menos 80% de las obtenidas bajo condición seca.


130


Ensayo Desgaste en la máquina de los Ángeles (500 rev.) Desgaste en la máquina de los Ángeles (100 rev.) Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco Pérdida en ensayo de solidez Caras fracturadas 1 cara Caras fracturadas 2 caras Angularidad Coeficiente de pulimento Part. planas y alargadas Contenido de impurezas Índice de plasticidad Equivalente de arena Cubrimiento de agregados Método Riedel Weber

Método

NT2

NT3

INV. E-218, 219

25% máx.

25% máx.

INV. E-218, 219

5% máx.

5% máx.

INV. E-238 INV. E-224



INV. E-224

75% mín.

75% mín.

Sulf. magnesio: 18% máx. 100% mín. 100% mín. 45% mín 0.5 mín 10% máx. 0.5% máx. No Plástico 50% mín. Reportar Reportar

Sulf. magnesio: 18% máx. 100% mín. 100% mín. 45% mín 0.5 mín 10% máx. 0.5% máx. No Plástico 50% mín. Reportar Reportar

INV. E-220 INV. E-227 INV. E-227 INV. E-239 INV. E-232 INV. E-240 INV. E-237 INV. E-125, 126 INV. E-133 INV. E-725 INV. E-760


131


Controles generales durante la construcción de M o F: – Calidad del cemento asfáltico modificado. – Calidad de los agregados pétreos y llenante mineral. – Contenido de asfalto (INV. E-732) y granulometría de los agregados

(INV. E-782).

– Ensayo Cantabro (INV. E-760), vacíos con aire (INV. E-736), pruebas

de Marshall (INV. E-748), resistencia a la deformación plástica mediante la pista de ensayo de laboratorio (INV. E-756) y resistencia a la tracción indirecta (INV. E-725).

– La apertura al tránsito se da cuando se alcance la densidad exigida y la

temperatura de la mezcla alcance la del ambiente.

– No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 8°C. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

132


Controles generales durante la construcción de M o F: – Para extender la mezcla se requiere un riego de liga empleando una

emulsión asfáltica modificada.

– Registro fotográfico con cámara infrarroja (segregación térmica). – Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7). – Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (E-

792) y textura superficial mediante el circulo de arena (E-791): CARACTERISTICA Resistencia al deslizamiento Profundidad de textura (mm)

TIPO DE MEZCLA M F 0.55* 0.60 1.5 1.1

*0.60 para vías NT3. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

133


Controles generales durante la construcción de M o F: – Espesor y la superficie compactada no deberá presentar irregularidades

de más de 10 mm en capas de rodadura o más de 15 mm en capas de base o bacheos.

– Coeficiente de rugosidad internacional (IRI) para pavimentos nuevos

en tramos de 1 hm:





NT1 2.9 3.5 4.0

NT2 2.4 3.0 3.5

NT3 1.9 2.5 3.0

134


Mezclas asfálticas recicladas en frio (INV. 461-13): Conocidas como RAP (por sus siglas en inglés). Resultan de mejorar las propiedades de mezclas obtenidas del fresado de capas asfálticas antiguas, ya sea mediante la adición de agregado pétreo o de un ligante asfáltico nuevo. Ligantes recomendados: CRL-1 cuya penetración sea entre 100 y 250 mm/10 y asfalto espumado fabricado a partir de un cemento asfáltico CA 80-100.

http://www.boggspaving.com/recycling


http://maquining.blogspot.com/2009/03/caterpillar perfiladoras-de-pavimento.html

135


Si la mezcla RAP se fabrica a partir de emulsión asfáltica, su diseño se realiza utilizando el ensayo de inmersión-compresión (INV E-738) : Resistencia

de probetas curadas en seco ≥ 20 kg/cm 2.

Resistencia

conservada tras curado húmedo ≥ 75%.

Si la mezcla se fabrica con asfalto espumado, el diseño efectúa utilizando como medida la resistencia a la tensión indirecta (INV E-785): Tamiz Porcentaje que Normal Alterno pasa 37.5 mm 1 1/2” 100 25 mm 1” 75-100 19 mm 3/4” 65-100 9.5 mm 3/8” 45-75 4.75 mm No.4 30-60 2.00 mm No.10 20-45 425 m No.40 10-30 75 m No.200 5-20

Resistencia

de probetas curadas en seco ≥ 2.5 kg/cm2.

Resistencia

conservada tras curado húmedo ≥ 50%.


136


Ensayo Desgaste en la máquina de los Ángeles Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco

Método

NT1

NT2

NT3

INV. E-218, 219

40% máx.

40% máx.

40% máx.

INV. E-238 INV. E-224

-

30% máx. -


INV. E-224

-

-

75% mín.

Pérdida en ensayo de solidez

INV. E-220

Caras fracturadas 1 cara Angularidad Coef. de pulimento Part. planas y alargadas

INV. E-227 INV. E-239 INV. E-232 INV. E-240

IP

Sulf. magnesio: Sulf. magnesio: Sulf. magnesio: 18% máx. 18% máx. 18% máx. 50% mín. 50% mín. 50% mín. 35% mín 35% mín 0.45 mín 0.45 mín 0.45 mín 10% máx. 10% máx. 10% máx.

INV. E-125, 126

No Plástico

No Plástico

No Plástico

Equivalente de arena

INV. E-133

30% mín.

30% mín.

30% mín.

CBR

INV. E-148

80% mín.

80% mín.

100% mín.

Adhesividad

INV. E-622

50% mín.

50% mín.

50% mín.


137


Controles generales durante la construcción de RAP: 

Calidad de la emulsión o asfalto espumado.



Calidad de los agregados pétreos y llenante mineral.



Contenido de asfalto (INV. E-732) y granulometría de los agregados (INV. E782).



Realización de ensayo de inmersión-compresión (INV E-738) o resistencia a la tensión indirecta (INV E-785) (dependiendo si la mezcla fue fabricada con emulsión o asfalto espumado).

 Apertura

al tránsito como mínimo al término de las 48 o 72 h si la mezcla se fabrica con asfalto espumado o emulsión asfáltica respectivamente.



No se debe permitir la construcción durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 C. °



Manejo ambiental (artículo INV. 400.4.7).


138


Mezclas asfálticas recicladas en caliente (INV. 462-13): Conocidas como RAP (por sus siglas en inglés). Resultan de mejorar las propiedades de mezclas obtenidas del fresado de capas asfálticas antiguas, ya sea mediante la adición de agregado pétreo o de un ligante asfáltico nuevo. Ligante : cemento asfáltico.


139


Mezclas asfálticas recicladas en caliente (INV. 462-13): Diseñadas con los mismos criterios de mezclas de concreto asfáltico a través del ensayo Marshall. Como criterio adicional se reglamenta, que del total de la masa de la mezcla final, el material reciclado no debe ser superior al 40%.

http://www.boggspaving.com/recycling


http://maquining.blogspot.com/2009/03/caterpillar perfiladoras-de-pavimento.html

140


Método

NT1 Agregado grueso

NT2

NT3

Rodadura: 25% máx. Intermedia: 35% máx. Base: 35% máx. Rodadura: 25% máx. Intermedia: 30% máx. Base: 30% máx.

Rodadura: 25% máx. Intermedia: 35% máx. Base: 35% máx. Rodadura: 20% máx. Intermedia: 25% máx. Base: 25% máx. Rodadura: 110 kN mín. Intermedia: 90 kN mín. Base: 75 kN mín. Rodadura: 75% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 75% mín.

Desgaste en la máquina de los Ángeles, 500 revoluciones

INV. E-218, 219


Micro Deval

INV. E-238

-


INV. E-224

-

-


INV. E-224

-

-

Pérdida en ensayo de solidez en sulfato de magnesio

INV. E-220

18% máx.

18% máx.

18% máx.

Caras fracturadas 1 cara

INV. E-227


Caras fracturadas 2 caras Coeficiente de pulimento Particulas planas y alargadas Contenido de impurezas

INV. E-227 INV. E-232 INV. E-240 INV. E-237

Rodadura: 0.45 mín. 10% máx. 0.5% máx.

Rodadura: 75% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 60% mín. Rodadura: 60% mín. Rodadura: 0.45 mín. 10% máx. 0.5% máx.

Rodadura: 85% mín. Intermedia: 75% mín. Base: 60% mín. Rodadura: 70% mín. Rodadura: 0.45 mín. 10% máx. 0.5% máx.


141


Ensayo Pérdida en sulfato de magnesio

Método INV. E-220

Angularidad

INV. E-239

Índice de plasticidad Equivalente de arena Azul de metileno* Cubrimiento de los agregados Método Riedel Weber para agregados finos

INV. E-125, 126 INV. E-133 INV. E-235 INV. E-757 INV. E-774


Agregado medio y fino NT1 18% máx.

NT2 18% máx. Rodadura: 45% mín. Intermedia: 40% mín. Base: 35% mín.

NT3 18% máx. Rodadura: 45% mín. Intermedia: 40% mín. Base: 35% mín.

No Plástico

No Plástico

No Plástico

50% mín. 10% máx. Reportar



Índice mínimo = 4

Índice mínimo = 4

Índice mínimo = 4


142


Mezclas tibias -WMA

Olard y Noan (2008) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

143


Algunas ventajas de WMA: 

Temperaturas de mezcla y compactación menores a HMA.



Reducen el consumo de combustible y las emisiones en planta = Disminución de contaminantes.



Menor oxidación y envejecimiento del ligante asfáltico.



Oportunidad de ser utilizadas para fabricación de mezclas modificadas con caucho y RAP.



Extensión y compactación en ambientes más fríos.



Reducen el desgaste de las plantas.


144


Algunas desventajas de WMA: 

Las propiedades físicas y mecánicas son menores comparadas con las HMA.



Se reporta que las mezclas WMA exhiben mayor sensibilidad a la humedad y menor resistencia al ahuellamiento que las HMA.

No existe un procedimiento de diseño de mezcla estandarizado.





Propiedades dependen del tipo de aditivo utilizado o del método de fabricación.

Los ligantes asfálticos tienden a generar los mismos problemas que las emulsiones y los asfaltos rebajados.




145


Algunas desventajas de WMA: 

El ahorro de combustibles y energía no se ve compensado con el costo extra que se genera por la producción del ligante y aditivos necesarios para la mezcla.

Las menores temperaturas de fabricación pueden generar que el secado del agregado pétreo no sea suficiente, produciendo pérdida de adherencia en la mezcla.



Necesidad en algunos casos de utilizar aditivos especiales para mejorar dicha adherencia.





Reciente utilización y por lo tanto baja producción investigativa en su estudio.


146


Modificación del ligante asfáltico o la mezcla 

Aditivos químicos u orgánicos por vía seca o húmeda.



Cecabase, RTEvotherm, HyperTherm, Rediset WMX, Qualitherm, SonneWarmix, Sasobit (cera sintética), Thiopave, TLA-X.



Sasobit (cera sintética): se añade por lo general en una proporción de 3% a 4% con respecto al peso total de la mezcla asfáltica. Reduce la temperatura de fabricación en 12°C aprox.



Un problema identificado: los fabricantes no revelan información específica, composición y características de los aditivos.


http://shop.ebdoor.com/Shops/44 7243/Products/4089510.aspx

147


Espumar asfalto 

Técnica utilizada durante más de 50 años para producir mezclas asfálticas en frío.



Combinación del asfalto en caliente y chorros de agua fría para fabricación de asfaltos espumados (denominados asfaltos celulares).



Algunas metodologías utilizan zeolitas sintéticas o naturales (p.e., Aspha-Min® y Advera® ).



Aditivos para espumar asfaltos: AccuShear, Aquablack foam, AquaFoam, Double Barrel Green/Green Pac, ECOFOAM-II, Low Emission Asphalt (LEA), Meeker Warm Mix foam, Terex foam, Tri-Mix foam, Ultrafoam GX, WAM-Foam.


Thenoux y Jamet (2002)

http://www.aspha-min.com/

148


Espumar asfalto 

Introducción de agregados pétreos finos húmedos a la mezcla. Técnica denominada Low-Energy Asphalt ® (LEA).

Utilización de emulsiones asfálticas 

Thenoux y Jamet (2002)

Una de las más utilizadas en el mundo: Evotherm. El agua en la emulsión es liberada en forma de vapor cuando se mezcla con el agregado caliente.


149


Técnica WAM-Foam® 

Se trata de un sistema aglutinante de dos componentes, un cemento asfáltico muy blando con uno rígido espumado.



El asfalto blando se mezcla con el agregado en la primera etapa de producción de la mezcla entre 100°C y 120°C.



En una segunda etapa, un cemento asfáltico extremadamente rígido se espuma a alta temperatura mediante la adición de agua fría y se adiciona dicha espuma a la mezcla obtenida en la primera etapa.


http://www.greenwayasfalt.nl/teksten/item/bekijk/id/10

150

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o 

Uno de los temas críticos que enfrentan las mezclas WMA: falta de un procedimiento de diseño formal.



Últimos documento técnico sobre diseño de mezclas WMA: Reportes No. 09-43, 691 y 714 del NCHRP (2009, 2011 y 2012 respectivamente).



Los criterios volumétricos en el diseño de WMA no deben diferir de los utilizados para HMA.



En la mayoría de los proyectos de WMA construidos en USA, estas mezclas han sido diseñadas con los mismos criterios de las HMA.



Se recomienda utilizar el mismo PG del cemento asfáltico de mezclas HMA o cementos asfálticos de baja penetración y mayor PG a altas temperaturas de servicio.



Utilización de los mismos agregados, tamaños máximos de partículas y gradaciones que HMA.


151


Los procedimientos para fabricar muestras en el laboratorio requieren modificaciones y no han sido estandarizados.



Mezcladores mecánicos, agitador mecánico de bajo cizallamiento y equipo para espumar asfalto a escala en el laboratorio.

http://www.hoskin.ca/catalog/index.php?main_page=product_info&products_id=1305 http://www.wirtgen.de/media/redaktion/pdfdokumente/03_kaltrecycling_stabilisierung/wlb_10/prospekt_18/p_wlb10_e.pdf


152


Se aconseja envejecer a corto plazo durante 2 horas la mezcla WMA, bajo la temperatura prevista de compactación en obra.



Conclusión general: al diseñar mezclas WMA se deben utilizar los criterios y procedimientos reportados en AASHTO R 35 para mezclas HMA.


153


1. Determinación del grado de partículas cubiertas de asfalto (AASHTO T-195). El criterio de cubrimiento recomendado es de al menos 95% de las partículas de agregado grueso. 2. Grado de compactación. El criterio de grado de compactación recomendado es aquel en el cual la relación de giro (ver ecuación 1) debe ser menor o igual a 1.25.

 N 92 T 30 R   N 92 T 

(1)

( N 92)T -30 son los giros al 92% de densidad relativa obtenidos a 30 ° C por debajo de la temperatura de compactación planificada en obra (T c) y ( N 92)T son los giros al 92% de densidad relativa obtenidos a T c. Este criterio debe considerarse provisional y sujeto a cambios ya que se basó en escasa y limitada investigación sobre el tema. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

154


3. Sensibilidad a la humedad (AASHTO T 283). Los especímenes se deben compactar con un porcentaje de vacíos con aire de 7 ± 0.5 % (AASHTO T 312, compactador giratorio). La resistencia en tracción indirecta de las muestras húmedas debe ser cuando menos 80% con respecto a la condición de briquetas en estado seco. 4. Determinación del Número de Flujo, usando el AMPT - AASHTO TP 79-09. Es un ensayo que sirve para evaluar la resistencia a la deformación permanente de mezclas asfálticas. Los especímenes se deben compactar con un porcentaje de vacíos con aire de 7 ± 1.0.

Ejes equivalentes [106] Número de de 8.2 toneladas Flujo mínimo <3 No aplica 3 a <10 30 10 a < 30 105 ≥ 30 415 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

155


Bases estabilizadas con emulsión asfáltica (BEE-38, BEE-25, BEE-5, INVIAS, 340-13) TAMIZ Normal Alterno 37.5 mm 1 1/2” 1” 25.0 mm 1/2” 12.5 mm 3/8” 9.5 mm 4.75 mm No. 4 2.36 mm No. 8 425 m No. 40 150 m No. 100 75 m No. 200

PORCENTAJE QUE PASA BEE-38 BEE-25 BEE-5 100 70-100 100 50-80 60-90 45-75 50-80 30-60 30-60 100 20-45 20-45 10-27 10-27 5-18 5-18 3-15 3-15 5-25

La relación de polvo (% pasa tamiz No. 200) / % pasa tamiz No. 40) no deberá exceder de 2/3. Además, el producto del porcentaje que pasa el tamiz No. 200 del agregado combinado por su índice de plasticidad, no podrá ser mayor de 72. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

156


Controles generales durante la construcción de BEE: – Calidad de la emulsión, agua, suelos y

agregado pétreo.

– Contenido de asfalto (E-732) y granulometría

(E-782).

– Calidad de la mezcla, ensayo inmersión –

compresión (E-738) y de extrusión (E-812).

– Compactación (densidad cono de arena E161 o métodos nucleares E-164): ≥ 95% de la

densidad ensayo Proctor modificado (E-142).

– Espesor y la superficie compactada no deberá

presentar irregularidades de más de 15 mm.

– Manejo ambiental (similar a la BG).


157


Ensayo Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles en seco, 500 revoluciones Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles en seco, 100 revoluciones Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles relación húmedo/seco, 500 revoluciones Micro Deval 10% de finos en seco 10% de finos relación húmedo/seco Pérdida en ensayo de solidez en sulfato de magnesio Límite líquido Índice de plasticidad Terrones de arcilla y partículas deleznables CBR Equivalente de arena Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Método

Valor

INV. E-218, 219

50% máx.

INV. E-218, 219

10% máx.

INV. E-218, 219

2 máx.

INV. E-238 INV. E-224 INV. E-224 INV. E-220 INV. E-125 INV. E-126 INV. E-211 INV. E-148 INV. E-133

45% máx. 30 kN mín. 50% mín. 18% máx. 35% máx. 7% máx. 2% máx. 20% mín. 20% mín. 158


Diseño de mezcla BEE: Ensayo inmersión – compresión (INV. E-738) y dosificación de mezclas de suelo emulsión (INV. E-812). Ambos miden como afecta el agua la cohesión y resistencia de la mezcla. Para BEE-1, BEE-2:



Resistencia seca (Rs)  15 kg/cm2. Resistencia húmeda (Rh). Resistencia conservada (Rc= Rh/Rsx100)  75%.

Para BEE que utilicen suelos como agregado pétreo:



–Extrusión seca (Es)  457 kg. - Extrusión húmeda (Eh)  151 kg.

- Absorción de agua: 7% máx. -Hinchamiento: 5% máx. El material bituminoso será una emulsión asfáltica catiónica del tipo CRL-1 o CRL-1h. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

159


Algunas consideraciones durante la construcción de BEE: – La mezcla se puede elaborar en la vía, en una planta central o en una planta

caminera. – Si la mezcla se elabora en la vía, ésta debe ser extendida mecánicamente. Si es

elaborada en planta, debe ser extendida por medio de una terminadora asfáltica. – La compactación final se debe realizar por medio de rodillos neumáticos para

eliminar las huellas de los rodillos lisos y la motoniveladora. – No se debe permitir el paso del tránsito hasta que la mezcla alcance una

resistencia adecuada. Durante las primeras 48 h a partir de la apertura, la velocidad de los vehículos se deberá limitar a 20 km/h e impedir que sobre la capa se produzcan aceleraciones, frenados o giros bruscos. – Todas las juntas de trabajo se dispondrán de forma que su borde quede

vertical, cortando parte de la capa terminada. A todas las superficies de contacto de franjas construidas con anterioridad se aplicará una capa uniforme y delgada de emulsión asfáltica, antes de colocar la mezcla. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

160


Algunas consideraciones durante la construcción de BEE: – No se debe permitir la construcción de la BEE durante lluvia o temor a que ella ocurra, ni cuando la temperatura ambiente sea menor a 5 °C. – Las cotas de la superficie terminada no deben variar de los 1 cm con

respecto a las establecidas en el proyecto.

– Para verificar la compactación se realizarán medidas de densidad en sitios

seleccionados al azar, pero de manera que se realice al menos una prueba por hectómetro. Se realizarán cinco ensayos por “lote” (500 m de capa compactada en el ancho total de la subbase o 3500 m2 de subbase granular compactada o el volumen construido en una jornada de trabajo).

– Para comprobar la uniformidad de la superficie se debe emplear una regla

de 3 m de longitud colocada tanto paralela como normalmente al eje de la vía, y no se deben admitir variaciones superiores a 1,5 cm.

– Se

deben realizar medidas de deflexión con viga Benkelman y los resultados de las medidas no constituirán base para aceptación o rechazo de la BEE construida.


161


Materiales granulares estabilizadas con asfalto en caliente (MGEA_A, MGEA_B, MGEA_C; IDU, 2011 – artículo 422)

TAMIZ Normal Alterno 37.5 mm 1 1/2” 25.0 mm 1” 19.0 mm 3/4” 9.5 mm 3/8” 4.75 mm No. 4 2.00 mm No. 10 0.425 mm No. 40 0.18 mm No. 80 0.075 mm No. 200 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

PORCENTAJE QUE PASA MGEA_A MGEA_B MGEA_C 100 67-100 100 100 59-91 77-100 62-90 42-75 52-81 42-71 30-60 34-64 30-55 20-45 21-48 17-40 10-27 8-28 7-23 6-20 5-20 5-17 5-15 3-15 3-12 162


Ensayo

Método

MGEA_A

MGEA_B

MGEA_C

Resistencia al desgaste en la máquina de los Ángeles en seco, 500 revoluciones

INV. E-218, 219

40% máx.

40% máx.

35% máx.

Micro Deval 10% de finos en seco

INV. E-238 INV. E-224





INV. E-224

75% mín.

75% mín.

75% mín.

Pérdida en ensayo de solidez

INV. E-220

Límite líquido Índice de plasticidad

INV. E-125 INV. E-126

Sulf. magnesio: 18% máx. 25% máx. 3% máx.

Terrones de arcilla y part. deleznables

INV. E-211

2% máx.

2% máx.

2% máx.

Azul de metileno CBR Partículas fracturadas 1 cara Partículas fracturadas 2 caras Índice de alargamiento Angularidad de agregado fino Equivalente de arena

INV. E-235 INV. E-148 INV. E-227 INV. E-227 INV. E-230 INV. E-239 INV. E-133

10% máx. 80% mín. 60% mín. 40% mín. 35% máx. 35% mín. 20% mín.




Sulf. magnesio: Sulf. magnesio: 18% máx. 18% máx. 25% máx. 25% máx. NP. NP.

163


Diseño de mezclas MGEA: 1. Método Marshall (INV. E-748-07): estabilidad mínima de 750 kg y flujo comprendido entre 2 mm y 4 mm (compactadas a 75 golpes por cara). 2. El análisis volumétrico de las muestras se realizará siguiendo los procedimientos establecidos en el Manual MS-2 del Instituto del Asfalto de los Estados Unidos. 3. Resistencia a tracción de la mezcla (INV. E-725) en curado húmedo debe ser al menos 70% de la alcanzada bajo condición seca. 4. El módulo resiliente (INV. E-749) debe ser superior a 2000 MPa para una temperatura de 20 C y una frecuencia de carga de 10 Hz. °


164


CAPÍTULOS 3. MECANISMOS DE DAÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Hugo Alexander Rondón Quintana Ingeniero Civil, M. Sc., Ph. D. Profesor Asociado y Emérito Fac. Medio Ambiente y Rec. Naturales U. Distrital Francisco José de Caldas


165


Fatiga: falla de un material por repetición de carga.

Ahuellamiento: Ahuellamiento: acumulación de deformación permanente=desplazamiento permanente=desplazamiento vertical.

Daño por humedad.

Consejo de directores de carreteras de Iberia e Iberoamérica (2002)


166


Ley de Fatiga de un material:

Log (

,

)

1 2

3

1 2 3 log (N ) N : número de ciclos de carga Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

167


Resultados ensayos de fatiga para una mezcla MD12 Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

168


Fatiga Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

169


Bache (INVIAS, 2006).


170


Ensayos de fatiga sobre concreto asfáltico 

Fatiga por flexión (viga prismática, viga en voladizo trapezoidal).



Fatiga por tensión (diametral, compresión uniaxial).


Jenkins, 2011, Garnica et al. (2002)

171


Equipo de ensayo de probeta trapezoidal (LCPC ,2007a). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

172


Nottingham Asphalt Tester (NAT): Módulo dinámico, resistencia a fatiga y deformación permanente.

Configuración de carga y falla en el ensayo diametral (Kennedy, 1977).


173


Ensayos a escala real Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

174



Epps y Monismith, 1972

175


Factores que afectan la fatiga: 

Nivel de esfuerzos del suelo.  Tipo de asfalto y contenido de asfalto.  Rigidez del asfalto.  Tipo de agregados.  Contenido de vacíos.  Método de compactación.  Tipo y contenido de modificadores.  Temperatura.  Agua.  Envejecimiento.  Rigidez de la mezcla.


176


Evolución durante el ensayo

Esfuerzo controlado Aumento de la deformación

Criterio usual de falla

Rotura de la muestra

Vida a la fatiga Dispersión de los resultados Aumento de la temperatura Aumento del modulo de rigidez Efecto del tiempo de receso Duración de la propagación de las macro-fisuras

Más corta Más baja Disminución de la vida

Deformación controlada Disminución del esfuerzo Perdida de la mitad del esfuerzo inicial Más larga Más alta Aumento de la vida

Aumento de la vida

Disminución de la vida

Mayor efecto benéfico

Menor efecto benéfico

Corta

Larga

Crecimiento del daño

Más rápido de lo que ocurre Más representativo de lo que in situ ocurre in situ

Comparación de los ensayos bajo esfuerzo controlado y deformación controlada (Epps y Monismith, 1972 y Di Benedetto y De la Roche, 2005). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

177


Efecto del contenido de vacíos sobre la vida a la fatiga (Epps y Monismith, 1969). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Efecto del contenido de vacíos sobre la vida a la fatiga de una mezcla (Schmidt y Santucci, 1969). 178


Efecto del contenido de vacíos de aire y el contenido de asfalto sobre la vida a la fatiga (Harvey et al., 1995). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Contenido de asfalto vs. número de aplicaciones a la falla para dos tipos de agregado (Jiménez y Gallaway, 1962). 179


q=0

Evolución de la deformación

q e1t

e1 p e1r

e1t: Deformación axial total e1 p: Deformación axial permanente e1r : Deformación axial resiliente Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

180


Ahuellamiento Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

181


Pruebas de deformación permanente sobre concreto asfáltico 

Pruebas de esfuerzos uniaxiales



Pruebas de esfuerzos triaxiales



Pruebas diametrales



Pruebas de simulación



Pruebas cortantes



Pruebas empíricas


182


Ensayos de esfuerzos uniaxiales: estática uniaxial de fluencia, carga uniaxial repetida, módulo dinámico uniaxial y resistencia uniaxial.

Garnica et al. (2002) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

183


Ensayos de esfuerzos triaxiales: estática triaxial de fluencia, carga triaxial repetida, módulo dinámico triaxial y resistencia triaxial.

Triaxial de carga repetida


184


Pruebas diametrales: diametral estática, carga diametral repetida, módulo dinámico diametral y resistencia diametral.

Resistencia a la tensión indirecta


185


Nottingham Asphalt Tester (NAT): Módulo dinámico, resistencia a fatiga y deformación permanente.

Configuración de carga y falla en el ensayo diametral (Kennedy, 1977).


186


Ensayo de pista a pequeña escala (Derecha, Choi et al., 2005).


187


Pruebas de simulación: analizador de pavimentos asfálticos, probador de rodera francés, modelo simulador de carga móvil, etc.

Probador de rodera francés


188


Ensayos a escala real Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

189


Shakedown in unbound granular material.pdf, University of Stuttgart


190


Factores que afectan la deformación permanente: 

Nivel de esfuerzos.



Velocidad de carga.



Número de repeticiones de carga.



Tipo y contenido de asfalto.



Tipo y contenido de modificadores.



Contenido de vacíos en la mezcla.



Contenido de vacíos en el agregado mineral.



Densidad y método de compactación.



Tipo de agregado.



Forma, textura y tamaño de las partículas.



Temperatura.

 

Agua. Envejecimiento.


191


Agregados pétreos Ligante asfáltico Mezcla

Condiciones de campo

Factor

Cambio en el factor

Textura superficial Forma

Liso a rugoso Redonda a angular Incremento en tamaño máximo

Tamaño

Efecto sobre la resistencia al ahuellamiento Incrementa Incrementa Incrementa

Rigidez

Incremento

Incrementa

Contenido de ligante Contenido de vacíos Grado de compactación Temperatura Esfuerzo/deformación Repeticiones de carga Agua

Incremento Incremento Incremento Incremento Incremento Incremento Seco a húmedo

Disminuye Disminuye Incrementa Disminuye Disminuye Disminuye Disminuye

Factores que afectan el fenómeno de ahuellamiento en mezclas asfálticas. Sousa et al. (1991). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

192


Influencia de la magnitud del esfuerzo vertical (Khedr, 1986).


Influencia de la presión de confinamiento s3. Esfuerzo vertical s1=0.01 MN/m2, Temperatura T =30°C y frecuencia de carga f =30 Hz (Francken, 1977). 193


Influencia de la temperatura (Liping et al., 2009). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Efecto del grado de compactación y la temperatura sobre la rigidez (Sivapatham y Beckedahl, 2006). 194


Deformación permanente para mezcla fabricadas por el método de compactación Marshall y SUPERPAVE (Khan y Kamal, 2008). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Módulo resiliente con la temperatura para mezcla fabricadas por el método de compactación Marshall y SUPERPAVE. (Khan y Kamal, 2008). 195


Efecto de la forma de partículas y el contenido de vacíos sobre la rigidez (Uge y van de Loo, 1974). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Evolución de la deformación permanente con los vacíos con aire y la temperatura. (Seo et al., 2007).

196


Influencia del grado PG del CA (Shu y Huang, 2008).


Influencia del caucho molido de llanta (Shen et al., 2006).

197


Daño por humedad: 

Fenómeno identificado en los 30´s.



Es uno de los principales mecanismos de deterioro de capas asfálticas.



Stripping.



Pérdida de resistencia en la interfase entre el ligante asfáltico y el agregado pétreo.



Utilización de aditivos anti-stripping o mejoradores de adherencia: tensoactivos catiónicos, naftenato de hierro, cal hidratada, cemento Portland, entre otros.



Resistencia a tracción de mezclas de concreto asfáltico (INV. E-725-13, AASHTO T 283).


198


CAPITULO 4. SUPERPAVE Hugo Alexander Rondón Quintana Ingeniero Civil, M. Sc., Ph. D. Profesor Asociado y Emérito Fac. Medio Ambiente y Rec. Naturales U. Distrital Francisco José de Caldas


199


Desarrollado entre 1987 y 1993 por el Strategic Highway Research Program (SHRP) en los Estados Unidos. Anterior al método SUPERPAVE (Superior Performing Asphalt Pavements): Hveem y el Marshall. Limitaciones métodos Hveem y Marshall: método de compactación de muestras, carga monotónica, condiciones del medio ambiente, modelación de altas temperaturas de servicio y no se tiene cuenta comportamiento viscoso. Uso dependiente del nivel de tránsito. ESAL<106 se recomienda el nivel de diseño 1. Para 10 610 7, el nivel 3.


200


Nivel 1. PG del cemento asfáltico, especificaciones para agregados pétreos y principios de diseño volumétrico de mezclas. No se realizan ensayos para evaluar el comportamiento bajo carga cíclica. Compactador Giratorio Superpave (SGC por sus siglas en inglés). Porcentaje de vacíos en la mezcla típico: 4%. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

201


ESALs de diseño (en millones) < 0.3 0.3 a<3 3 a<30 ≥30 ESALs de diseño (en millones) <0.3 0.3 a <3 3 a <10 10 a <30

Compactación requerida (% de la gravedad específica máxima teórica Gmm) Ninicial Ndiseño Nmáx

Parámetros de compactación Ninicial Ndiseño Nmáx 6 50 75 7 75 115 8 100 160 9 125 205 Volumen Llenos de mín. aire en Proporción asfalto agregados de polvo VFA (%) VAM (%) 70-80 65-78

≤91.5 ≤90.5 ≤89.0

96.0

≤98.0

13.0

0.6-1.2 65-75

≥30


202


Nivel 2. Adicional al Nivel 1, se ejecutan ensayos de fatiga y ahuellamiento (tensión indirecta y SST - Superpave Shear Tester). Nivel 3. Adicional a los Niveles 1 y 2, se ejecutan otros ensayos de fatiga y ahuellamiento.


203

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o PG Tmáx. [°C] Tmín. [°C] Punto de inflamación mínimo [°C] Viscosidad máxima 3 pa-s. ASTM D4402 [°C] G*/sind, mínimo 1 kPa [°C]

PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82 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 <46 <52 <58 <64 <70 <76 <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 CA original 34

230

135

46

52

58

64

70

76

82

70

76

82

100 (110)

100 (110)

100 (110)

CA envejecido en RTFOT Pérdida de masa máxima [%] G*/sind, mínimo 2.20 kPa [°C]

1.0 46

52

58

64

CA envejecido en PAV Temperatura de 90 envej. en PAV [°C] G*sind, máximo 10 7 4 25 5000 kPa [°C] Endurecimiento físico Rigidez en creep, TP 1, determinar la temperatura -24 -30 -36 0 crítica de agrietamiento térmico según PP 42 [°C] Tensión directa, TP 3, determinar la temperatura -24 -30 -36 0 crítica de agrietamiento térmico según PP 42 [°C]

90 22 19

16 13

100 10

7

25

22

19

100 16 13

31

28 25

22

19 16

34

31 28

25

22 19

37

34 31

28

25

40

37 34

31

28

Reportar

-6 -12 -18 -24 -30 -36

-6 -12 -18 -24 -30

0

-6 -12 -18 -24 -30

0

-6 -12 -18 -24 -30

0

-6 -12 -18 -24

0

-6 -12 -18 -24

-6 -12 -18 -24 -30 -36

-6 -12 -18 -24 -30

0

-6 -12 -18 -24 -30

0

-6 -12 -18 -24 -30

0

-6 -12 -18 -24

0

-6 -12 -18 -24


204


CAPITULO 6. EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Hugo Alexander Rondón Quintana Ingeniero Civil, M. Sc., Ph. D. Profesor Asociado y Emérito Fac. Medio Ambiente y Rec. Naturales U. Distrital Francisco José de Caldas


205


Unidad de medida: longitud en m. Con el fin de evaluar el área afectada, la longitud se multiplica por un ancho de referencia de 0.6 m. Se recomienda la evaluación de áreas afectadas en tramos de 100 m. El grado de severidad se puede tipificar: •Bajo: longitud del tramo afectado en un 20%.

Abertura menor a 1 mm, cerrada o con sello en buen estado. •Regular: longitud del tramo afectado entre 20%

y 100%. Abertura entre 1 mm y 3 mm. Fisura longitudinal Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

•Alto: longitud del tramo afectado mayor al

100%. Abertura mayor a 3 mm

206


Fisura transversal Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

207


Causas: • El espesor de la estructura es insuficiente. • No se detectan “fallos. • Capas granulares con exceso de humedad. • La subrasante se desplaza debido a desecación de

arcillas por pérdida de agua. • Se utilizan ligantes asfálticos de baja penetración o

de alta rigidez. • La mezcla asfáltica o el ligante asfáltico envejece. • Inadecuado drenaje.

Agrietamiento tipo malla eslabonada Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

• El diseño de la mezcla asfáltica es inadecuado. • Reflejo de fisuras de bases estabilizadas.

208


Se recomienda la evaluación de áreas afectadas en tramos de 100 m. El grado de severidad se puede tipificar de la siguiente forma:

Agrietamiento tipo piel de cocodrilo Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

•

Bajo: Si el área afectada es menor a 10%. Fisuras longitudinales paralelas, sin desportillamiento, con pocas o ninguna conexión entre ellas y no existe evidencia de salida de finos (bombeo).

•

Regular: Si el área afectada se encuentra entre 10% y 50%. Las fisuras forman un patrón de polígonos pequeños y angulosos, con ligero desgaste en los bordes, abertura de fisura entre 1 mm y 3 mm, sin evidencia de bombeo.

•

Alto: Si el área afectada es mayor a 50%. Presencia de desgaste y desportillamiento en los bordes, los bloques se mueven ante el tránsito y se puede evidenciar bombeo.

209


Causas: • Gradientes térmicos que generan fatiga

térmica. Los cambios de temperatura ocasionan esfuerzos internos en la mezcla asfáltica que pueden desencadenar en la falla del material por fatiga térmica. • Reflejo de grietas de contracción de bases

estabilizadas. • Utilización de un ligante asfáltico envejecido

y/o de baja penetración (rígido). Fisura en bloque Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

210


Fisuras en juntas de construcción, longitudinal y transversal. Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Transporte (2006). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

211


Fisuras por reflexión sobre materiales estabilizados. Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Transporte (2006). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

212


Causas: • Desplazamiento de banca debido al

movimiento de un talud o una ladera. • Zonas en donde las raíces de los

árboles desecan las arcillas de la subrasante. Unidad de medida: área de afectación en m2. Así mismo, se debe anotar la distancia de desplazamiento en caso de que se evidencie hundimiento en la zona afectada. Fisuras en media luna. Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Transporte (2006). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

213


Causas: • Falta de confinamiento lateral. • Parque automotor moviéndose muy cerca

a la orilla del pavimento (30 cm a 60 cm de dicho borde Para evaluar el grado de severidad se aplican los mismos criterios que se usan para el caso de las fisuras longitudinales y transversales.

Fisura de borde. Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Transporte (2006). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

214


Causas: •Exceso de ligante asfáltico. •Alto contenido de arena en la mezcla

asfáltica. •Aceleraciones y desaceleraciones que

generan altos esfuerzos en la dirección del movimiento de los vehículos. El grado de severidad se tipifica de manera similar a como se realiza para el caso de las fisuras longitudinales y transversales.

Fisura por deslizamiento. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

215


Causas: •

Mezcla asfáltica de baja rigidez y/o sometida a altas temperaturas de servicio.

•

Compactación insuficiente de la capa asfáltica o de las capas granulares.

•

Exceso de asfalto en la mezcla asfáltica.

•

Cargas elevadas de tránsito acompañado de insuficiente espesor del pavimento.

El grado de severidad se tipifica de la siguiente manera:

Ahuellamiento. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

•

Bajo: profundidad menor de 1 cm.

•

Regular: prof. entre 1 cm y 2.5 cm.

•

Alto: profundidad mayor a 2.5 cm. 216


Causas: • Deficiencia en las obras de drenaje. • Presencia de “fallos” en las capas. • Defecto constructivo aislado. • Desplazamiento vertical de la subrasante

por desecación o cargas de tráfico. • Zonas

localizadas donde las capas granulares están muy húmedas.

• Compactación deficiente.

Hundimientos.

• Daños de tuberías de alcantarillado o

acueducto. • Inestabilidad de laderas.


217


El grado de severidad se tipifica: • Bajo: profundidad menor de 2 cm y no

genera incomodidad al conductor. • Regular: profundidad entre 2 cm y 4 cm,

y genera incomodidad al conductor. • Alto: profundidad mayor a 4 cm y genera

incomodidad al conductor con necesidad de disminuir la velocidad.

Hundimientos. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

218


Causas: • Exceso de ligante asfáltico o mala

dosificación del mismo con respecto a los agregados pétreos. • Ligante asfáltico blando. • Pérdida de estabilidad de la mezcla,

principalmente en climas de alta temperatura. • Frenado de vehículos pesados en

intersecciones o circulación lenta de los mismos en zonas de alta pendiente.

Ondulación. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

• Agregados pétreos redondeados.

219


El grado de severidad se tipifica de la siguiente manera: • Bajo: profundidad máxima menor de 1

cm y no genera incomodidad al conductor. • Regular: profundidad entre 1 cm y 2

cm, y genera incomodidad al conductor. • Alto: profundidad máxima mayor a 2

cm, genera incomodidad al conductor y necesidad de disminuir la velocidad.

Ondulación. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

220


Causas: • Espesor insuficiente de la capa de rodadura. • Ligante asfáltico inadecuado. • Compactación localizada insuficiente. • Baja afinidad entre el ligante asfáltico y el

agregado pétreo. • Extensión

y compactación de mezcla asfáltica durante lluvia.

• Riego de liga deficiente.

Descascaramiento.

• Mezcla asfáltica permeable. • Envejecimiento del ligante asfáltico.


221


El grado de severidad se tipifica de la siguiente manera con respecto a la profundidad del descascaramiento: • Bajo: profundidad menor de 1 cm. • Regular: prof. entre 1 cm y 2.5 cm. • Alto: profundidad mayor a 2.5 cm.

Con respecto a la proporción de área afectada en un tramo de 100 m: • Bajo: menor al 5%.

Descascaramiento.

• Regular: entre 5% y 10%. • Alto: superior al 10%.


222


La capa asfáltica se desprende totalmente dejando expuesta la capa granular. Causas: • Consecuencia o evolución de la piel de cocodrilo. • Presencia de zonas donde no se detectan “fallos”. • Deficiencias en las obras de drenaje o subdrenaje. • Presencia

de zonas donde la subrasante experimenta reblandecimiento por alto contenido de humedad.

Bache. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

223


El grado de severidad se tipifica de la siguiente manera con respecto a la profundidad del bache: • Bajo:

profundidad menor a 2.5 correspondiente a capas asf. delgadas.

cm.,

• Regular: profundidad entre 2.5 cm y 5 cm.,

dejando expuesta la capa granular. • Alto: profundidad mayor a 5 cm., afectando

incluso la capa granular. Con respecto a la proporción de área afectada en un tramo de 100 m con hundimiento mayor a 2 cm: • Bajo: menor al 1%.

Bache. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

• Regular: entre 1% y 10%. • Alto: superior al 10%.

224


El grado de severidad se tipifica: •

Bajo: parche en buen estado.

• Regular: parche con deficiencias en

los bordes y pequeñas fisuras en ciertas zonas aledañas. • Alto: parche con grietas severas en

las zonas aledañas al mismo.

Parches. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

225


Causas: • Fricción en la interfase entre las llantas y la capa

de rodadura, ocasionando pérdida de ligante en la mezcla asfáltica que compone dicha capa. • Falta de adherencia entre el ligante asfáltico y el

agregado pétreo. • Inadecuada dosificación de asfalto en la mezcla.

Unidad de medida: m2. Evolución probable: pérdida de agregado.

Daños superficiales y surcos. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

El daño es de alta severidad si en la rasante de la vía se observa pérdida, desintegración superficial de la capa de rodadura y presencia de partículas sueltas de agregado pétreo. 226


El inconveniente de la pérdida del agregado en la capa de rodadura es que el pavimento experimenta superf. una textura más rugosa acompañada de una zona en la cual el material se encuentra expuesto a la acción del tránsito y del clima. La pérdida de agregado se mide en m 2 y puede ser producido, adicional a lo ya expuesto por: • Envejecimiento (endurecimiento) del asfalto. • Escasa compactación de la mezcla. • Exposición a disolventes derivados del petróleo

como son la gasolina y aceites lubricantes. Cuando el desgaste superficial se da en franjas o canales longitudinales bien, el mecanismo de daño Daños superficiales y surcos. se denomina “surcos”. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

227


Causado principalmente por la fricción entre las llanta y la capa de rodadura. Este daño se genera por una combinación entre altas magnitudes y volúmenes de tránsito con agregados pétreos de baja dureza. Se evidencia por la presencia superficial de agregados gruesos con caras planas y ausencia de caras angulares.

Superficialmente el pavimento experimenta una disminución en la resistencia al deslizamiento. Pulimento del agregado pétreo. Unidad de medida: m2. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

228


Generado principalmente por la presencia de agregados pétreos gruesos muy duros en la capa de rodadura.

Los vehículos al rozar con dicha capa, desprenden el ligante asfáltico de la mezcla, y el agregado pétreo al ser muy duro, queda expuesto con sus caras angulares casi intactas. Este daño se mide en m2 y genera zonas en el pavimento de alta resistencia al rozamiento, con ruidos de rodadura altos, y en algunas ocasiones dichas zonas son incomodas durante el tránsito de los usuarios ya que generan vibraciones en el vehículo. Cabezas duras. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

229


El afloramiento de agua se observa sobre la superficie del pavimento en instantes en los que no hay presencia de lluvias en la zona. Si esta agua se acompaña de partículas solidas finas, el daño adquiere la denominación de afloramiento de finos. La principal causa es la falta o inadecuada construcción de obras de drenaje y sub-drenaje vial.

Afloramiento de agua. Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Transporte (2006). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

En el primer caso, la unidad de medida es en m, y para el segundo, en número de veces que ocurre ya que éste último por lo general se reporta en zonas donde existe previamente un daño (p.e., agrietamientos, agrietamientos, piel de cocodrilo, etc.). 230


Los desplazamientos de las bermas ocurren de dos formas: por corrimiento vertical u horizontal. En el primero, la berma se desplaza verticalmente y en el segundo, la berma se separa horizontalmente de la calzada. Estos daños se miden en m de longitud afectada y ocurren principalmente por problemas de estabilidad de taludes.

Corrimiento de la berma. Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de Transporte Transporte (2006). (2006 ). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

El corrimiento vertical se tipifica como de severidad baja, media y alta cuando el desplazamiento desplazamiento es menor a 6 mm, entre 6 mm y 2.5 cm, y mayor a 2.5 cm respectivamente. Para el caso de la separación de la berma, si la abertura es menor a 3 mm, entre 3 mm y 6 mm o mayor que 1 cm, se tipifica la severidad como baja, media o alta respectivamente. 231


EVALUACIÓN DEL ESTADO SUPERFICIAL A TRAVÉS DEL M D R MDR (Modified Distress Rating) o índice de daños superficiales del pavimento.





Este parámetro adimensional se obtiene con base en la información obtenida del inventario de daños y puede variar entre 0 y 100.

0 significa estado de una vía totalmente destruida y 100 una superficie en perfecto estado.



En el caso de vías con alto grado de deterioro, se pueden obtener valores de MDR negativos, en este caso se asigna un MDR igual a cero.




232

Pavimentos – M ater aterii al ales es,, Con str ucci ón y Di D i señ o 

Este índice se calcula con base en la ecuación propuesta por el Washington State Department of Transportation Transportation (WSDOT): MDR  100 

 pn  2

i

pn, pn, es el peso de ponderación del daño según su severidad y extensión de acuerdo con el sistema PAVER. Cada valor de daño deducido se introduce en la ecuación para obtener el valor del MDR del MDR..

Clasificación Verde Amarillo Naranja Rojo Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Rango de M D R Calificación 79-100 Excelente 59-78 Bueno 40-58 Regular 0-39 Malo 233

Pavimentos – M ater aterii al ales es,, Con str ucci ón y Di D i señ o 100 90 80 Alto

70 ) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

60 Medio

50 40 Bajo

30 20 10 0 1

10

100

Area Afectada %

Curva de calibración PA PAVER para el deterioro por p or corrugación. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

234

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o 100 90 80 ) 70 s o s e P 60 ( e l b i c 50 u d e D r 40 o l a V

Alto

Medio

30 20

Bajo

10 0 1

10

100

Area Af ectada %

Curva de calibración PAVER para fisuras longitudinales y transversales. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

235


100 90 ) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

80 70

Alto

60 50 40

Medio

Bajo

30 20 10 0 1

10

100

Area Afectada (%)

Curva de calibración PAVER para baches. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

236

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o 100 90 80 ) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

Alto

70

Medio

60 50

Bajo

40 30 20 10 0 1

10 Area Afectada (%)

100

Curva de calibración PAVER para piel de cocodrilo. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

237

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o 100 90 80

) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

70

Alto

60 50

Medio

40

Bajo

30 20 10 0 1

10

100

Area Af ectada (%)

Curva de calibración PAVER para hundimientos. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

238


100 90 ) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

80 70 60 50 40

Alto

30

M e dio

20 Bajo

10 0 0.1

1 10 A re a A fe c t a d a (% )

100

Curva de calibración PAVER para exudación. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

239

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o 100 90 ) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

80 70 Alto

60 50 40 Medio

30 20

Bajo

10 0 0.1

1

10

100

A re a A fe c t a d a (% )

Curva de calibración PAVER para desgaste superficial. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

240

Pavimentos – M ateriales, Con str ucci ón y Diseñ o 100 90 80 ) s o s e P ( e l b i c u d e D r o l a V

70 Alto

60 Medio

50 40

Bajo

30 20 10 0 1

10

100

Area Afectada (%)

Curva de calibración PAVER para ahuellamiento. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

241


DETERMINACIÓN DEL PCI El índice de condición actual de pavientos PCI , fue publicado por el cuerpo de Ingenieros de la Armada de Estados Unidos en 1978. Índice fácil de emplear, no requiere de equipos sofisticados o especiales para ejecutar las evaluación viales.

Procedimiento enteramente visual, ofrece buena repetitividad y confiabilidad estadística de los resultados, y suministra información confiable sobre las fallas que presenta el pavimento, su severidad y área afectada. Al igual que el MDR, el PCI tipifica el estado del pavimento con base en una escala que varía desde 0 (muy mal estado) hasta 100 (perfecto estado). El cálculo del PCI se obtiene siguiendo los pasos propuestos por la norma ASTM D 5340. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

242


Rango de PCI

Calificación

Intervención

85-100

Excelente

Mantenimiento

70-85

Muy bueno

Mantenimiento

55-70

Bueno

Rehabilitación

40-55

Regular

Rehabilitación

25-40

Malo

Rehabilitación

10-25

Muy malo

Reconstrucción

0-10

Fallado

Reconstrucción


243


DETERMINACIÓN DE LA IRREGULARIDAD SUPERFICIAL La clasificación más conocida de las técnicas para medir la regularidad superficial de pavimentos es la propuesta por el Banco Mundial: • Medidas de precisión de perfil. • Medidores de rugosidad. • Otros métodos perfilométricos. • Evaluaciones subjetivas, las cuales no son recomendadas. http://www.topografia-global.com/catalogo/nivel/automatico/c_s.html

Las medidas de precisión de perfil se ejecutan utilizando equipos topográficos como la mira y nivel. Estos equipos son los más confiables y exactos a la hora de determinar irregularidades superficiales en el pavimento. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

244


DETERMINACIÓN DE LA IRREGULARIDAD SUPERFICIAL La principal desventaja de utilizar estos equipos es el tiempo que se consume para la obtención de mediciones en campo. Este aumento de tiempo se traduce en incremento de costo a la hora de determinar mediciones sobre el pavimento. Lo anterior lo convierte en una técnica muy poco utilizada en proyectos de tramos de vías de longitud apreciable.

http://www.topografia-global.com/catalogo/nivel/automatico/c_s.html


245


DETERMINACIÓN DE LA IRREGULARIDAD SUPERFICIAL El método más utilizado actualmente para medir la regularidad del perfil longitudinal de una vía es el Índice de Rugosidad Internacional ( IRI por sus siglas en inglés International Roughness Index). Aceptado como estándar de medida de la regularidad superficial de una vía por el Banco Mundial en 1986. Es un indicador estadístico de la regularidad superficial del pavimento y simula los desplazamientos verticales acumulados de una rueda de un cuarto de vehículo estándar circulando a 80 km/h en un tramo de vía. Se expresa en m/km, mm/km, pulgadas/milla, etc., y representa una medida de desplazamientos (ascensos o descensos en valor absoluto) por unidad de distancia. El cálculo del Índice de Rugosidad Internacional se basa en un modelo matemático llamado “Cuarto de Carro”. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

246


DETERMINACIÓN DE LA IRREGULARIDAD SUPERFICIAL

Representación gráfica del modelo “cuarto de carro” (Romero, 1996). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

247


DETERMINACIÓN DE LA IRREGULARIDAD SUPERFICIAL Para una vía pavimentada el rango del IRI es de a 0 a 12 m/km, donde 0 representa una superficie perfectamente uniforme y lisa, y 12 un camino prácticamente intransitable. Algunos equipos que se utilizan para la determinación del IRI , adicionales a los topográficos convencionales, son: perfilógrafo láser, Merlín, Viágrafo y el Analizador de Rugosidad superficial.


248


Perfilógrafo láser http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

249


MERLÍN (Del Águila, 1999). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

250


Viagrafo http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

251


Analizador de rugosidad superficial (ARS) http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

252


DETERMINACIÓN DEL PSI El índice de serviciabilidad presente ( PSI por sus siglas en inglés - Present Serviciability Index), es utilizado en el diseño de pavimentos para tener en cuenta el estado inicial y final de serviciabilidad del pavimento que se diseñará y construirá. A pesar de ser un parámetro subjetivo, el estado de serviciabilidad se evalúa de manera cuantitativa, asignando un valor entre 0 y 5, siendo 5 el máximo valor, asumiendo que el pavimento se encuentra en perfecto estado de serviciabilidad. Se parte por lo general de un valor inicial para pavimentos flexibles de P o entre 4.0 y 4.2 (estado bueno de la vía) y se determina el valor donde ocurre la falla funcional del pavimento P f entre 1.5 y 2.5. Es decir, que la pérdida del índice de serviciabilidad  PSI durante la vida útil del pavimento oscila entre 1.5 y 2.7.


253


DETERMINACIÓN DEL PSI Este índice adimensional se calcula en la práctica a través de la ecuación:

PSI  5.03  1.91log1  SV   1.38 RD   0.01C  P  2

0.5

SV es la varianza de la pendiente de la sección, con medidas realizadas con el perfilómetro CHLOE, RD es la Profundidad del ahuellamiento en pulgadas, C es el área con agrietamientos de las clases AASHO 2 y 3 (pies 2/1000 pies2) y P es el área parchada (pies2/1000 pies2). La forma común de cuantificar este parámetro es a través del IRI (en m/km):

PSI  5 exp  0.18 IRI 

PSI  55  0.633  IRI Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

254


DETERMINACIÓN DEL PSI


Rango

Calificación

0-1

Muy pobre

1-2

Pobre

2-3

Aceptable

3-4

Buena

4-5

Muy buena

255


DETERMINACIÓN DEL OPI Índice de condición global del pavimento (OPI , por sus siglas en inglés). Parámetro adimensional que considera la condición funcional y superficial del pavimento a través del IRI (en m/km) y el MDR respectivamente. Un OPI igual a 0 y 100 significa una vía en mal y buen estado respectivamente.

5 exp Se obtiene a través de la ecuación: OPI  MDR 



Clasificación Verde Amarillo Naranja Rojo Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Rango 71
0.198 0.261 IRI

5

  

0.12

Calificación Bueno Aceptable Regular Malo 256


DETERMINACIÓN DE LA TEXTURA SUPERFICIAL La rugosidad del pavimento se puede medir por medio de los siguientes equipos: 

SCRIM.



Quarter – Car (INV. E-94-07).



Microperfilógrafo.



Medidor de fricción dinámica (ASTM E-1911).



Sistema de rayo láser.



Método estereofotográfico.



Círculo de arena (INV. E-791-07).



Equipos de medida de drenaje superficial (ASTM E-2380).



Péndulo de la TRRL (INV. E-792-07).



Rugosímetro MERLIN.


257


Deflectógrafo tipo Lacroix http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

258


Viga Benkelman http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

259


Sobre mezclas de concreto asfáltico y mezclas densas en frio el INVIAS (2007) recomienda: 

Textura superficial mediante el Círculo de Arena (INV. E-791) ≥1.0 mm.



Coeficiente de resistencia al deslizamiento con el péndulo TRRL (INV. E-792).

Tipo de sección

Coeficiente mínimo de resistencia al deslizamiento* NT1 NT2 NT3


5% en longitudes de 100 m o más; intersecciones; zonas de frenado Otras secciones

0.5

0.55

0.6

0.45

0.50

0.50

*NT1, NT2 y NT3 significa bajos, medios y altos volúmenes de tránsito respectivamente. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

260


De acuerdo con MINTRANSPORTE MINTRANSPORTE (2008):

1. Microtext Microtextura. ura. Es Es la desviaci desviación ón que presen presenta ta la superfi superficie cie de un un pavimento pavimento en relación con una superficie plana de dimensiones características en sentido longitudinal, inferiores a 0.5 mm. Algunas características de este tipo de textura son: 

Es la que genera la mayor adherencia neumático-pavimento y es la responsable de la resistencia al deslizamiento.



Genera el mayor desgaste de los neumáticos y ruido de rodadura en las altas frecuencias del espectro acústico.



Este tipo de irregularidad es siempre necesario y es tan pequeña que no se puede apreciar a simple vista.


261


De acuerdo con MINTRANSPORTE MINTRANSPORTE (2008): 2. Macrotextura. Macrotextura. Es la desviación desviación que presenta presenta la superficie de un pavimento pavimento en relación con una superficie plana de dimensiones características en sentido longitudinal comprendidas entre 0.5 y 50 mm. Algunas características de este tipo de textura son: 

Presenta longitudes de onda del mismo orden que los elementos de labrado del neumático en la zona de contacto con el pavimento.



Es necesaria para una adecuada resistencia al deslizamiento a altas velocidades en condición de superficie húmeda. hú meda.

La macrotextura se asocia como rugosa o lisa, mientras que la microtextura como áspera o pulida. La macrotextura corresponde al tamaño de los pétreos usados en la fabricación de la mezcla asfáltica que conforma la capa de rodadura, mientras que la microtextura corresponde al acabado superficial de los elementos que componen los áridos. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

262


De acuerdo con MINTRANSPOR MINTRANSPORTE TE (2008): 3. Megatextura. Megatextura. Es la desviación desviación que presenta presenta la superficie superficie de un pavimento con respecto a una superficie plana de dimensiones características características en sentido longitudinal entre 50 y 500 mm. Esta textura presenta longitudes de onda del mismo orden de la interfaz neumático - pavimento. Las irregularidades de este tipo suelen estar relacionadas con la puesta en obra del pavimento o con diversos tipos de deterioros, tales como los baches y los abultamientos. 4. Regularidad Regularidad superficial. superficial. Conocida Conocida también como rugosidad, rugosidad, es la desviación que presenta la superficie de un pavimento con respecto a una superficie plana con dimensiones características características en sentido longitudinal correspondientes a una longitud de onda comprendida entre 0.5 y 50 metros. Los defectos de regularidad influyen en la masa suspendida de los vehículos, afectando la comodidad de los pasajeros. Longitudes de onda mayores a las que identifican la regularidad superficial, corresponden a las características geométricas del perfil de la carretera. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

263


EVALUACIÓN EVALUACIÓN ESTRUCTURAL Esta etapa es necesaria principalmente para: 

Establecer y cuantificar las necesidades de mantenimiento o rehabilitación de una vía.



Evaluar la capacidad estructural del pavimento.



Obtener una indicación sobre la vida residual del pavimento.



Determinar las propiedades de rigidez de las diferentes capas del pavimento y de la subrasante.



Disponer de datos de entrada para el diseño de las obras de mantenimiento y rehabilitación.


264


EVALUACIÓN EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ESTRUCTUR AL ENSAYOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS DESTRUCTIVOS – MEDIDAS MEDIDAS DE DEFLEXIÓN 

Deflectómetro de Impacto – FWD. FWD.



Viga Benkelman.



Curviámetro.



Deflectógrafo de Lacroix.

FWD (Imagen extraída de http://www.ce.umn.edu/~guzina/ el http://www.ce.umn.edu/~guzina/ el 10 de mayo de 2011).


265


El Deflectógrafo de Lacroix es una extensión de la viga Benkelman y uno de los primeros equipos denominados “de alto rendimiento”. Consiste básicamente de dos vigas Benkelman de menor longitud, una para la huella izquierda y otra para la huella derecha. El vehículo registra medidas de deflexión cuando se detiene cada 5 metros y se moviliza a velocidad aproximada de entre 3 y 5 km/h. http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

266


Viga Benkelman http://www.cedex.es/cec/document/auscul.htm Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

267


VIGA BENKELMAN : 

Este equipo mide la deflexión máxima del pavimento bajo la acción de una carga estática o de muy lenta aplicación.



La carga que se aplica en el ensayo es el eje simple de doble rueda de 8.2 toneladas que se utiliza en el diseño de estructuras flexibles.



El ensayo se ejecuta con base en los lineamientos especificados por INVIAS (2007a, INV. E-795).



Ventajas de la utilización del equipo: bajo costo, facilidad de uso y existencia en Colombia de una base de datos elevada con información reportando su uso generalizado durante muchos años.



Desventajas: lentitud en la determinación de las deflexiones, no simula la acción de las cargas cíclicas del tránsito, necesidad de un control permanente del tránsito en la vía durante las mediciones y de mano de obra intensiva, y la escasa repetitividad de las medidas.


268


El curviámetro es una extensión del deflectógrafo Lacroix que permite medir deflexiones y la obtención del radio de curvatura a una velocidad del orden de 18 km/h.



Permite determinar la anchura de la zona deformada y detectar zonas de baja capacidad de soporte.



Es un equipo montado sobre un camión de dos ejes.



Las medidas se realizan cada 5 m.

http://www.euroconsult.es/in_his_2etp.htm

Posterior a la medición, los datos de deflexiones y radios de curvatura se procesan y corrigen por temperatura y humedad.




269


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – MEDIDAS DE DEFLEXIÓN En Colombia los ensayos de deflectometría con FWD se ejecutan siguiendo los lineamientos especificados por INVIAS (2007a, INV. E-798-07). En el ensayo, se genera un pulso de carga haciendo caer sobre la rasante una masa la cual transmite una onda al pavimento o la subrasante por medio de un sistema de amortiguadores elásticos apoyados sobre una placa de carga. En el momento del impacto se mide el desplazamiento o deflexión dr que experimenta el pavimento o la subrasante con sensores ubicados en siete puntos localizados a una distancia r del eje de carga de 0, 30, 60, 90, 120, 150 y 180 cm, medida entre el eje de carga del sistema y el sitio de ubicación de cada sensor. A través del FWD, el M r de la subrasante se calcula por medio de la ecuación: M r  Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

M rr 3

M rr 



P 1   2



  dr  r 270


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – MEDIDAS DE DEFLEXIÓN P es la carga aplicada en el impacto, µ es la Relación de Poisson de la subrasante. Por lo general µ se asume igual a 0.5, valor en el cual se representa la condición más crítica de un suelo (saturada y en condición no drenada), y la ecuación anterior se convierte en: 0.24 P M rr  dr  r La metodología AASTHO prevé una relación para establecer esta distancia r mínima según lo siguiente: r  0,7ae

Dónde ae corresponde al radio del bulbo de esfuerzos en la interfase entre la subrasante y la estructura del pavimento en pulgadas. Este valor se puede determinar mediante iteraciones o haciendo uso del nomograma incluido en el método. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

271


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – MEDIDAS DE DEFLEXIÓN Dado que los módulos retro calculados son mayores a los módulos de campo, el método establece que debe afectarse la ecuación por un factor denominado C , así las cosas dicha ecuación queda convertida en:

 0.24 P  M rr  C   dr  r  Según las recomendaciones del método, el factor C es 0.33 para un suelo tipo A-6, sin embargo estudios reportados por Urbaez et al. (2008), presentan valores de C de 0.66 y 0.60 para un suelo de la misma clasificación. Acevedo et al. (2012) determinaron un valor de 0.45, y otros autores presentan diferentes recomendaciones. La apreciable dispersión entre los valores de C indica que debe tenerse especial cuidado en la escogencia de este coeficiente o realizar algún tipo de chequeo para la adopción del método. Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

272


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – MEDIDAS DE DEFLEXIÓN Para calcular el módulo equivalente del pavimento ( E p en psi), es decir, la rigidez promedio de la estructura, incluyendo subrasante, capas granulares y capa asfáltica, se utiliza la ecuación:  1 

1  2   D    1    1  a   d o  1.5 p  a    2 E p    D E p    M r 1     a M r        d o es la deflexión central en pulgadas, p es la presión del plato de carga en psi, a es el radio del plato de carga en pulgadas, D es el espesor total del pavimento sobre la subrasante en pulgadas, M r es el módulo resiliente de la subrasante en psi.


273


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS DESTRUCTIVOS 

Apiques.



Extracción de núcleos (INVIAS 2007a, INV. E-758-07).


Extraído de MINTRANSPORTE e INVIAS, 2008.

274


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS DESTRUCTIVOS Sobre las muestras extraídas de mezclas asfálticas se pueden realizar los siguientes ensayos: 

Densidad, INV. E-733/734-07.



Composición volumétrica, INV. E-73607.



Contenido de asfalto, INV. E-732-07.



Granulometría del agregado pétreo, INV. E-782-07. Extraído de MINTRANSPORTE e INVIAS, 2008.


275


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL ENSAYOS DESTRUCTIVOS Sobre las muestras extraídas de mezclas asfálticas se pueden realizar los siguientes ensayos: 

Módulo resiliente, INV. E-749-07.



Marshall, INV. E-748-07.



Recuperación de asfaltos (INV. E-75907), con el fin de evaluar el grado de envejecimiento.



Resistencia de la mezcla al agua - TSR, INV. E-725-07.


Extraído de MINTRANSPORTE e INVIAS, 2008.

276


EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD ESTRUCTURAL El SN ef es una medida de la capacidad estructural del pavimento ante solicitaciones de cargas dinámicas. Se determina a partir de medidas de deflexión (por lo general se exige la utilización del deflectómetro de impacto) utilizando retrocálculo.

SN ef  0.0045  D  3 E p D es el espesor total del pavimento sobre la subrasante en pulgadas, E p en psi es el módulo equivalente del pavimento.

Clasificación Verde Amarillo Naranja Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

Rango SN ef > 4 2 < SN ef ≤ 4 SN ef ≤ 2

Calificación Alta Media Baja 277


DISEÑOS TÉCNICO, LEGAL Y FINANCIERO PARA IMPLEMENTACIÓN DE UN PLAN DE GESTIÓN INTEGRAL DE ACEITES USADOS, LLANTAS, NEUMÁTICOS Y BATERÍAS EN EL D.C.

Hugo Alexander Rondón Quintana Ingeniero Civil, M. Sc., Ph. D. Fac. Medio Ambiente y Rec. Naturales U. Distrital Francisco José de Caldas


278


Aprox. 300 millones de llantas de neumático son desechadas anualmente en los Estados Unidos.



En Puerto Rico se produce 1 neumático/habitante/año.



En Brasil se producen anualmente cerca de 45 millones de llantas.



En México se estima un desecho de 1/4 de llanta por habitante por año.



La producción mundial es aprox. de 20 millones de toneladas por año.

http://www.swissinfo.ch/


http://sabersinfin.blogspot.com

http://columnacuestiondeenfoques.blogspot.c om

279


En Colombia, se producen 18.000 toneladas de neumáticos como desecho al año.



Las importaciones de llantas nuevas para buses y camiones aumentaron en valor al 11.2% anual y en volumen al 15.3% entre 1993-2002.



En 1999 se generaron 1.981.375 de llantas usadas en Bogotá.



En 2010 las llantas usadas en Bogotá D.C fueron de 2.642.938.

http://www.swissinfo.ch/


http://sabersinfin.blogspot.com

http://columnacuestiondeenfoques.blogspot.c om

280


Residuo voluminoso en los rellenos sanitarios y en los basureros a cielo abierto.



En época de lluvias, son refugio de insectos (malaria, paludismo, dengue y virus del oeste del Nilo).



Contaminantes visuales que degradan la imagen de las comunidades.



Peligro: pueden incendiarse accidentalmente.

http://www.veracruzanos.info


http://www.inqro.com.mx

281


Quema de llantas a cielo abierto: 

Irritaciones de la piel, ojos, sistema respiratorio y membranas mucosas.



Depresión del sistema nervioso central.



Cáncer.



Efectos mutagénicos (p.e., defectos físicos, abortos, o cáncer al nacimiento).



Lluvia ácida.



Calentamiento de la atmósfera y cambio climático.



Adelgazamiento de la capa de ozono.


ttp://www.dforceblog.com/

http://rainforestradio.com/

282


Disposición: 

Apilamiento.



Entierro.



Reúso.



Generación de energía http://www.elbarlovento.com.mx/Edicion4oct10.html


283


Algunos usos: 

Aprovechamiento energético.



Arrecifes artificiales.



Plantación de árboles.



Señalizaciones.



Protección de equipos.



Paredón en polígonos de tiro.



En áreas deportivas.



Para control de erosión.



Muros de contención.



Barreras en pistas de karts.



Para delimitación de casas.



Modificador de asfaltos.


http://cuenca-vv-sjr.blogspot.com/

284


Ventajas: 

Mezclas más resistentes a los fenómenos de fatiga (flexión y TDC), ahuellamiento.


285


Ley de fatiga para mezclas asfálticas modificadas con grano-caucho (Sibal et al., 2000). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

286


Ahuellamiento Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

287


Influencia del caucho molido de llanta en la resistencia a la deformación permanente. Shen et al. (2006) (izquierda) y Lee et al. (2007) (derecha) Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

288


Ventajas: 



Aumenta la resistencia al envejecimiento y oxidación del ligante asfáltico. Aumenta la resistencia de la mezcla al agrietamiento por bajas temperaturas.



Disminuye la susceptibilidad térmica del asfalto.



Aumenta la resistencia a la humedad.



Ligante asfáltico más resistente al calor y al sobrecalentamiento debido al proceso de vulcanización de la llanta.



Aumento de la elasticidad del ligante.


289




Mayor resistencia al desgaste por abrasión.



Disminuye el ruido de rodadura.



Mejoras las propiedades reológicas del asfalto.



Menor espesor de capa asfáltica.





Ayuda a disminuir el impacto ambiental negativo que producen las llantas usadas. Mezclas más durables y por lo tanto con menor necesidad de mantenimiento.


290


De acuerdo con IDU y Universidad de Los Andes (2002) el costo/eje (beneficio-costo) puede disminuirse en un 20% y 57% cuando se modifica la mezcla por vía seca utilizando 1% y 2% de Gcr.

Costo de mantenimiento de vías pavimentadas con mezclas convencionales y modificadas con asfalto-Gcr en Arizona (USA). Way (1999). Rondón Quintana, Hugo A. (2015)

291


Consumo de llanta para un carril de un km de vía: 2 y 27 toneladas.



Resolución No. 3649 del 16 de septiembre de 2009 y 3841 del 5 de septiembre de 2011.



Instituto de Desarrollo Urbano – IDU y Universidad de Los Andes (2002, 2005). 

Laboratorio y tramos de prueba.



Tecnología estudiada desde la década de los 50’s y utilizada ampliamente desde los 70’s.



Utilizado principalmente para modificar mezclas de concreto asfáltico y mezclas abiertas en caliente.



Recientemente se está estudiando su utilización en WMA y RAP.


292


Resolución 1457 del 29 de julio del 2010 del Ministerio de Medio Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial.



Países desarrollados con reglamentación para usar el asfaltoGCR.



Colombia presenta especificación general de asfaltos modificados (INVIAS, 2013, articulo 413-13).



Estados del conocimiento sobre asfaltos modificados.


293


En el mundo existen diversas tecnologías para mezclar el asfalto caucho en planta.


294

Capítulo 1-7 - Asfaltos y Mezclas Asf.

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