Control de Calidad en Mezclas Asfálticas Calientes William Miguel Avellaneda Mendoza. I.C. M.Sc.I.C.
Resumen Este trabajo pretende establecer los procedimientos empleados para obtener una mezcla asfáltica en caliente de buena calidad. Debido a que la mezcla se elabora en la planta de asfalto, se hace énfasis en los controles allí requeridos, así como en todas las condiciones y dispositivos inherentes de la planta que pueden alterar sus condiciones físicas y químicas. Se describen además, los fenómenos químicos como el stripping o pérdida de adherencia entre el agregado y el asfalto, la influencia de las partículas planas y alargadas en la calidad de la mezcla y el fenómeno de segregación de la mezcla.
Introducción La ingeniería ha venido día a día, desarrollando nuevas investigaciones y técnicas, tanto en el diseño como en la construcción y evaluación de pavimentos. Esos desarrollos se vienen produciendo a la par con los avances científicos y tecnológicos de la humanidad en todos los órdenes, que conllevan al desarrollo de los campos de acción de la ciencia. En ese orden de ideas, los países industrializados como Estados Unidos y la Comunidad Económica Europea han adoptado sus propias especificaciones para materiales y procedimientos constructivos que continuamente los están actualizando. Este proyecto es una investigación bibliográfica sobre el control de calidad de las mezclas asfálticas en caliente, y se refiere al establecimiento de los medios operacionales para cumplir los requisitos de calidad y obtener un producto final de óptimas condiciones, que sirva para lo cual fue diseñado y soporte el período de diseño satisfactoriamente. Se revisó bastante bibliografía con el fin de determinar las nuevas tendencias en la construcción de pavimentos, se revisaron especificaciones Italianas, Inglesas y Americanas; de esta revisión, se determinó que el país lider en la construcción de pavimentos asfálticos usando mezcla en caliente es los Estados Unidos, donde desde hace varios años se encuentran desarrollando el sistema Superpave, que especifica todos los componentes de la mezcla y realiza el análisis y diseño soportado en ensayos de laboratorio y sotware especial. De esta revisión quedó claro que los documentos de los cuales podíamos extractar información actualizada con plena confiabilidad corresponden a las publicaciones del Asphalt Institute y del Transport Research Board TRB, obviamente sin demeritar las investigaciones estatales de entidades como CALTRANS y VIRGINIATECH.
Control de Calidad en Mezclas Asfálticas La mezcla asfáltica se crea en la planta de producción, por esta razón este es el primer lugar donde se debe realizar un control estricto de los insumos y de la ejecución de todos los procesos para obtener un producto final de buena calidad, que se ajuste a las
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especificaciones y cumpla con todas las expectativas para la cual fue diseñada. En ese orden de ideas debemos conocer los componentes de la planta, como funcionan, como se pueden mejorar y como se pueden controlar. Según el ASPHALT INSTITUTE, en la segunda edición de su manual “CONSTRUCTION OF HOT MIX ASPHALT PAVEMENTS” (ver referencia 1), una planta de asfalto es un ensamble de equipos mecánicos y eléctricos donde los agregados son secados, calentados y mezclados con asfalto para producir Mezcla asfáltica Caliente (MAC) de acuerdo con las especificaciones requeridas. Las plantas de asfalto varían en su capacidad de mezclado y pueden ser estacionarias (localizadas en un sitio permanente) o portátiles (trasladadas de obra en obra). En general, cualquier planta puede ser clasificada como una planta de bachada o como una planta de tambor de mezclado. Independientemente del tipo de planta de mezclado en caliente, el propósito básico es el mismo: producir MAC con las proporciones especificadas de agregados y asfalto, ambos tipos de plantas están diseñados para t al propósito. Las operaciones básicas en la producción de MAC son las mismas, independientemente del tipo de planta. Estas operaciones incluyen : 1. Adecuada manipulación y almacenamiento de todos los componentes en la planta de mezclado. 2. Exacta dosificación y alimentación del agregado frío que se transporta hacia el secador. 3. Calentamiento y secado efectivos del agregado a la temperatura apropiada. 4. Eficaz control y recolección de polvo desde el secador. 5. Apropiada dosificación, alimentación y mezclado del asfalto con los agregados calientes.
Almacenamiento y Manipulación de los Agregados Según “THE ASPHALT HANDBOOK” (ver referencia 2), los agregados deben ser manejados y almacenados de manera que se evite su contaminación y se minimice su degradación y segregación. El área donde se vayan a ubicar las pilas de almacenamiento debe estar limpia y debe estar estabilizada para prevenir la contaminación de los agregados. Los materiales deben estar apilados en un terreno con pendiente, que permita el drenaje y prevenga la acumulación de lodo. El almacenamiento de los agregados bajo techo es una práctica muy usada como una opción para mantener a los agregados alejados de la lluvia. Deben tomarse las medidas pertinentes para prevenir el entremezclado de las pilas que posean diferentes tamaños de agregados. Las áreas de almacenamiento deben tener un espacio suficiente para permitir una separación apropiada de los agregados. El problema principal de la manipulación y almacenamiento de los agregados es la segregación, los métodos usados para controlarla dependen de la naturaleza del material. Los agregados gruesos compuestos de muchos tamaños de partículas requieren una manipulación más cuidadosa que los agregados finos (como las arenas y los limos) y los
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Comentario [WAM1]: HMA CONSTRUCTION, Plant Operations, Aggregate storage and Handling
agregados de un solo tamaño. Las arenas, los agregados finos triturados y los agregados de un solo tamaño (especialmente los tamaños más pequeños) pueden ser manipulados y almacenados en pilas de cualquier manera, con presencia de una pequeña segregación (si hay alguna).
Muestreo de los Agregados El muestreo de agregados puede realizarse de la banda transportadora. Estas muestras si se toman apropiadamente, por lo general, son más representativas que las muestras de las pilas. La banda transportadora debe pararse y la muestra debe incluir el material que cubre el ancho total de la banda, para obtener una muestra representativa. El flujo total del agregado de la banda debe introducirse en una bolsa de muestreo, con destino al laboratorio. La tabla 1 lista los tamaños de muestreo de los agregados, por peso, basados en el tamaño máximo nominal de la partícula. Tabla 1 Tamaño adecuado de las muestras para el ensayo de gradación rutinario. Tamaño nominal Peso mínimo aproximado máximo de la partícula de las muestras Agregados Finos Mm Tamiz Kg. lb. 2.36 No. 8 10 25 4.75 No. 4 10 25 Agregados Gruesos 12.5 1/2” 15 35 9.5 3/8” 10 25 19 3/4 25 55 25 1” 50 110 37.5 1-1/2” 75 165 50 2 100 220 63 2-1/2” 125 275 75 3 150 330 90 3-1/2” 175 385
Almacenamiento y Manipulación del Asfalto Según “SAFE STORAGE AND HANDLING OF HOT MIX ASPHALT” (ver referencia 3), debe almacenarse suficiente asfalto en la planta para mantener una operación continua y uniforme de la planta, especialmente cuando existen demoras en los despachos y se toma mucho
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tiempo en cuantificarlos. La mayoría de las plantas tienen al menos dos tanques de asfalto para un mejor manejo de diferentes tipos de asfalto. Algunas plantas usan tanques verticales, un tanque de trabajo y uno o más de almacenamiento. Cuando se necesita más de un grado de asfalto para producción, se requerirá al menos un tanque por cada grado.
Muestreo del Asfalto Normalmente, las muestras de asfalto se toman de la válvula de muestreo en la línea de entrega hacia la cámara de mezclado. Ocasionalmente, las muestras se toman del dispositivo de muestreo del carro tanque o del tanque de almacenamiento. Según la Referencia A.1, se deben tener en cuenta los siguientes reglas para muestrear asfalto: Deben seguirse todas las precauciones de seguridad en el almacenamiento del asfalto caliente. El ligante asfáltico estará muy caliente cuando se haga el muestreo, por esta razón se deben usar elementos de protección como: guantes, protector para la cara y camisas de manga larga, para protegerse de las quemaduras. Para asegurarse que las muestras sean representativas, deben ser tomadas de las válvulas de muestreo construidas para tal propósito. Los métodos de muestreo se describen en las normas ASTM D 140 y AASHTO T 40. Solamente se deben usar recipientes nuevos, limpios y secos. Por lo menos un cuarto de galón debe dejarse drenar por la válvula de muestreo, antes de tomar muestras. Esto permite limpiar la válvula y la línea, y ayuda a obtener una muestra representativa. Los recipientes una vez llenos deben sellarse con una tapa hermética y precisa. Cualquier material derramado debe ser secado inmediatamente con un paño limpio y seco pero NUNCA con el paño empapado o remojado en disolvente. Todos los recipientes de muestreo deben ser marcados claramente. La tapa del recipiente también debe ser marcada para asegurarse de colocarle la misma. Los recipientes deben ser rotulados con un marcador de tinta indeleble.
Almacenamiento y Manipulación del Filler El mineral de filler se endurece y apelmaza cuando se expone a la humedad, por esta razón debe almacenarse en un sitio separado y seco para protegerlo. Según la Referencia 1, en las operaciones de planta donde se usa bastante mineral de filler se acostumbra emplear un silo de almacenamiento de gran volumen. El sistema de alimentación de filler dentro de la planta puede ser neumático o mecánico, en los sistemas neumáticos, el mineral es empujado en una corriente de aire y es manipulado como un fluido, lo que ofrece un control preciso y elimina taponamientos. El sistema neumático generalmente consta de un canal receptor, una banda transportadora, un elevador de polvo compacto y un silo. El canal y el elevador cargan el silo del cual se dosifica dentro de la planta. El silo también puede ser cargado directamente de los camiones. El mineral de filler normalmente es agregado a la mezcla en el canal de pesaje de la planta de bachada. En algunas plantas el sistema de pesaje es independiente. En las plantas de
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tambor el mineral de filler se introduce neumáticamente a través de una bomba localizada dentro del tambor, ubicada cerca al sitio donde se agrega el asfalto.
Registro de los Materiales Agregados : Cierta información debe ser registrada a medida que los agregados van ingresando a la planta. Esta incluye una descripción del material, la fecha y la cantidad recibida y sí el material ha sido ensayado y aprobado antes de ser enviado. Si ha sido aprobado, debe registrarse el número de identificación y si es necesario deben tomarse muestras para verificar los resultados de los ensayos. El tamaño y la frecuencia de las muestras de chequeo variará de acuerdo a las políticas de la empresa. Si el material no ha sido ensayado antes del envío, se deben tomar muestras al azar y ensayarlas para asegurar que cumplen con todas las especificaciones. Como mínimo, se deben realizar ensayos para verificar la gradación (ensayo de granulometría), y limpieza (análisis con tamices lavados), para agregados gruesos y equivalente de arena para agregados finos. Las muestras también se toman para ensayos de absorción, gravedad específica, abrasión y tendencia al strip (afinidad por el asfalto). Los registros para materiales no ensayados deben incluir : Nombre del productor del material Localización de la planta Cantidad recibida Cantidad representada por cada muestra Asfalto : En la mayoría de casos, el asfalto proviene de una fuente seleccionada y ensayada y es aceptado por certificación. Sin embargo, se debe hacer un registro de todas las entradas de ligante asfáltico a la planta. Los registros deben incluir la siguiente información: Grado del ligante asfáltico Nombre y localización del productor Identificación del proyecto y de la planta Fecha del envío Número del pedido Número de la certificación de la planta Cantidad de asfalto por peso o volumen calculado directamente Cuando el volumen es calculado, se debe registrar la siguiente información: Identificación de la carta de calibración Medida inicial (antes de descargar) Medida final (después del descargue) Temperatura del asfalto cuando fue medido Factor de corrección de temperatura para convertir a litros a 15°C (galones a 60 °F) Litros equivalentes (galones)
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Correcta identificación de las muestras tomadas Se deben tomar registros similares para los otros materiales (como los aditivos o el filler mineral) que serán incorporados en la mezcla.
Control de Temperatura Obtener una temperatura apropiada de los agregados es esencial para controlar la temperatura de la mezcla. El asfalto adicionado al agregado durante la mezcla asimila la temperatura de la mezcla inmediatamente. El excesivo calentamiento de los agregados durante el mezclado puede provocar un endurecimiento acelerado del asfalto. El agregado calentado a una temperatura inferior a la especificada, difícilmente se adherirá al asfalto, produciendo además, una mezcla de difícil manipulación que no se deja extender.
Sistemas de Control de Emisiones El aire que fluye a través del secador lleva consigo gases de escape y una pequeña cantidad de partículas de agregado en forma de polvo. Debido a que gran parte del material fino se convierte en polvo transportado por el aire, el equipo de control de emisiones debe estar presente para capturarlo, antes de que sea descargado hacia la atmósfera. Estas emisiones no pueden exceder los límites de polución establecidos por el Decreto 948 de 1995 del Ministerio del Medio Ambiente. Según la referencia 1, El flujo de aire dentro del tambor es función del diámetro de este. Debido a que la industria estandarizó la velocidad del aire en 1.000 pies/min. , se construyeron los exhostos de las turbinas para asegurar ese flujo. La velocidad del gas de escape es el principal factor que afecta la cantidad potencial de material volatilizado, en un agregado con una distribución granulométrica determinada. La cantidad de material volátil aumenta con el cuadrado de la velocidad del gas que pasa por el escape. Otro factor que afecta la cantidad de polvo que entra en el sistema de control de polución en una mezcladora de tambor, es la ubicación del ducto de entrada del ligante asfáltico. Entre más cerca esté de la llama del quemador, más grande será la cantidad de polvo capturado por el ligante asfáltico y no por el sistema recolector de polvos. Sin embargo, ubicar el ducto de entrada del ligante muy cerca de la llama puede ocasionar dos problemas: (1) el ligante puede oxidarse o se pueden separar sus componentes más volátiles, lo cual se evidencia en el humo azul que sale por la chimenea y (2) el agregado no es secado eficientemente antes de ser embebido en el ligante. El operador de la planta debe optimizar la ubicación del ducto de entrada del asfalto, para minimizar la cantidad de polvo y humo dentro del sistema de control de polución, a la vez que debe cumplir con el máximo contenido de humedad permisible en la especificación de la mezcla. El sistema de control de emisiones en la mayoría de las plantas productoras de MAC, generalmente consiste en colectores primarios y secundarios. Los colectores de polvo están
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situados al final del secador y se encargan de filtrar el aire que entra en el quemador y que sale por la chimenea del escape (Figura 1)
Figura 1 Colectores de polvo primario y secundario
Listas de Chequeo (LCH) de la planta Según la Referencia 1, el control de calidad en la producción de mezclas asfálticas, es fundamental en el proceso de producción de la planta. La elaboración de la mezcla de acuerdo con las especificaciones requeridas, la calidad del pavimento construido y la apropiada compensación para el productor y/o contratista, depende en gran parte de un plan de optimización de procesos que involucra la ejecución apropiada de los procedimientos de control de calidad. Estos procedimientos no solo incluyen el muestreo y los ensayos, sino que además involucran el ajuste de la mezcla y el proceso para mantener la mezcla producida dentro de las especificaciones. Además de las operaciones de muestreo y ensayo, la supervisión del contratista y la entidad pueden detectar problemas y defectos en la mezcla. La verificación de la calidad de la mezcla puede realizarse en el momento de cargue de volquetas, en el silo, o dentro de la volqueta, cuando esta se encuentre plenamente cargada. El control de la temperatura de la mezcla asfáltica caliente es importante para controlar su calidad. Una operación visual puede muchas veces detectar sí la mezcla se encuentra o no dentro del rango apropiado de temperaturas. Según la referencia 1, cuando la mezcla presenta emisión de humo azul dentro de la volqueta, usualmente nos indica que hay un sobrecalentamiento. Si la temperatura de la mezcla es demasiado baja, la mezcla parece inerte y apelmazada y puede presentar una distribución no uniforme de asfalto. Un pico anormal en la disposición de la mezcla sobre el camión puede indicar un calentamiento bajo de esta. Normalmente, la temperatura de la mezcla se toma dentro del camión. La forma más común de determinar la temperatura es con un termómetro de vástago blindado. El vástago debe insertarse como mínimo 15 cm dentro de la mezcla. También puede utilizarse el termómetro
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infrarrojo tipo pistola, el cual mide el calor reflejado desde una superficie. Debido a que los medidores de temperatura detectan sólo el calor de la superficie, las lecturas no son precisas para el material que se encuentra en la mitad de la carga. Para contrarrestar esto, el instrumento debe apuntar sobre la corriente de la mezcla que se descarga por la compuerta de la mezcladora o del silo de almacenamiento. Los medidores térmicos infrarrojos pueden dar mediciones rápidas, pero deben usarse con precaución en la determinación del cumplimiento de la especificación y deben ser calibrados frecuentemente. Un pico anormal en la carga de mezcla también puede ser indicio de que el contenido de asfalto es demasiado bajo. De otra parte, si la mezcla se esparce muy rápido dentro de la volqueta, puede contener una excesiva cantidad de asfalto o puede tener un exceso de humedad.
Diseño de mezclas utilizando superpave Actualmente las mezclas asfálticas calientes son diseñadas por medio de procedimientos empíricos de laboratorio, correlacionar estos procedimientos con el comportamiento real de la estructura de pavimento requiere de mucho esfuerzo y años de trabajo. El programa estratégico de Investigación de carreteras, conocido por sus siglas en inglés como SHRP (Strategic Highway Research Program), comenzó en 1987 a desarrollar un nuevo sistema para especificar los materiales empleados en la construcción de pavimentos asfálticos. El producto final de estas investigaciones es conocido por su nombre corto en inglés como SUPERPAVE (Superior Performing Asphalt Pavements) SUPERPAVE representa un sistema mejorado para especificar ligantes asfálticos, agregados minerales, diseño de mezclas y para realizar predicciones del comportamiento de la misma, el cual involucra procedimientos para la selección cuidadosa de materiales y el proporcionamiento volumétrico de los mismos, como primer paso en la producción de una mezcla que se comportará adecuadamente. Los procedimientos de análisis "intermedio" y "completos", hacen uso de ensayos sofisticados en el diseño de la mezcla y los análisis resultantes son usados para predecir el comportamiento de la estructura del pavimento ante e l clima y el tráfico.
Evaluación del stripping. Según la referencia 10, el Stripping involucra dos mecanismos, la adhesión y la cohesión, los cuales contribuyen a la pérdida de resistencia. El agua puede penetrar entre la película de asfalto y la superficie de los agregados, causando una falla por adhesión. Adicionalmente el agua puede mezclarse con el asfalto afectando la cohesión y reduciendo la rigidez. Ambos mecanismos reducirán la resistencia en el material, pero esta falla por adhesión solamente es visible a partir del examen de las superficies interiores del concreto asfáltico. La mayoría de los estudios realizados sobre el tema han tratado principalmente sobre los mecanismos de falla por adhesión, posiblemente por su naturaleza tangible.
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Comentario [WAM2]: Evaluat ion of Stripping in Virginia’s Pavements. G.W. MAUPIN, Jr.
Durante los procesos de construcción de carreteras, el Stripping puede ser evitado o pueden prevenirse de muchas maneras. Un método es controlando los agregados, el usar agregados con la porosidad y con la superficie apropiada puede ayudar. El lavado de los agregados remueve cualquier cubierta de polvo perjudicial para la adhesión del cemento asfáltico. Además, los aditivos pueden ayudar a formar una mezcla fuerte. Los dos tipos principales de aditivos antistripping son los agentes químicos líquidos y la cal hidratada. Los aditivos químicos actúan como agentes húmedos, disminuyendo la tensión superficial del asfalto. Además ayudan a formar una unión química entre el asfalto y el silicio de los agregados. Los aditivos químicos más comunes son las aminas grasosas agregadas directamente sobre el cemento asfáltico antes de su mezcla con el agregado. La cal hidratada es adicionada al agregado húmedo para obtener una buena mezcla. La cal hidratada reacciona fuertemente con los ácidos carboxílicos del asfalto, una breve porción de ácidos son absorbidos por la superficie de los agregados, dando como resultado una fuerte unión entre asfalto y agregado.
Causas del stripping Según la Referencia 11, Solamente existe una causa para la aparición del stripping, el agua penetrando entre la película de asfalto y la superficie del agregado, reemplazando el asfalto como la cubierta del agregado. El agua puede penetrar en la estructura del pavimento de muchas maneras. Entre ellas está el agua de los agregados que no son secados satisfactoriamente, el agua lluvia que penetra por los hombros de la corona, fisuras grietas o poros del pavimento, agua subterránea proveniente de altos niveles freáticos que producen una cabeza hidrostática, agua capilar de la subrasante, vapor de agua de la subrasante. Una vez el agua penetra la estructura, puede contactar el agregado de muchas maneras, a continuación se describen las principales: Agua dentro o sobre el agregado. El agregado que absorbe (succiona) o adsorbe (recogida en la superficie) agua presentará strip fácilmente si no se seca apropiadamente. Una gran cantidad de moléculas de agua es removida cuando las temperaturas de secado están por encima de 100°C. Las altas temperaturas también mejoran el poder de humedecimiento del asfalto reduciendo su viscosidad. Tipo de agregado. Es una creencia general que el agregado que posee silicio, algunas veces llamado “hidrofílico” por su sed de agua, es apto para el strip y que los agregados con bajo contenido de silicio, llamados “hidrófobos” por su rechazo al agua , no. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que existen algunos agregados que resisten completamente la acción del agua bajo todas las condiciones de su empleo. Los agregados de silicio son empleados con éxito en muchas áreas donde, se centra la atención en el diseño de la mezcla, sus propiedades y la práctica constructiva. Como regla, es seguro utilizar rocas carbonáceas hidrofóbicas, como las calizas, si se consiguen. Emulsificación Espontánea. Investigadores han notado que, bajo el tráfico, el asfalto de las mezclas puede reaccionar con el agua libre formando una emulsión invertida (en el asfalto emulsificado se encuentran gotas de agua como gotas de asfalto) cuando esto ocurre el
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asfalto abandona el agregado. Esta es una evidencia de que, en presencia de agua, algunos aditivos antistrip actúan como emulsificadores. En recientes estudios de laboratorio se ha encontrado que algunos aditivos resulta ser una mejor cubierta inicialmente, pero aceleran el stripping a medida que se forma la emulsión. También se ha reportado que cuando las muestras de un pavimento en mal estado con stripping se almacena en un lugar seco, las partículas de agregado se vuelven a cubrir con asfalto cuando el agua se evapora. Los minerales arcillosos de la bentonita, la montmorillonita, caolinita, también pueden ser emulsificadores. La arcilla combinada con el agua, el calor del pavimento y la acción del tráfico puede emulsificar el asfalto en una mezcla. Edad de la pila de almacenamiento. Ocasionalmente, el agregado grueso recién triturado posee una débil resistencia al stripping del asfalto. Si el agregado se utiliza inmediatamente después de ser triturado, ocurrirá strpping en la mezcla. Sin embargo, si el agregado se almacena por una semana o más, su resistencia al stripping se incrementará hacia un nivel aceptable debido a que sus moléculas se reorientan. Agregado cubierto de polvo. El asfalto no se adhiere a las partículas de agregado grueso que estén cubiertas con una película de polvo fino. En presencia de agua, las partículas se lavan eficazmente debido a que el polvo crea orificios delgados en la cubierta de asfalto y estos orificios permiten el acceso del agua hacia la superficie del agregado. Agua Libre. Investigaciones confirman que el mayor stripping ocurre donde la capa de pavimento más profunda entra en contacto con una base granular húmeda. El agua, entonces, entra a trabajar entre las capas tratadas. También se ha observado que pavimentos asfálticos ubicados encima de bases granulares sin tratamiento pero bien drenadas no presentan stripping. Las estructuras de pavimento asfáltico con capas no tratadas hechas en cajón sin drenaje libre, atrapan el agua y generan el strip. El Stripping también ocurre en las sobrecapas de pavimento asfáltico colocadas sobre concreto viejo, donde el drenaje libre no es permitido. Alto porcentaje de aire. Los pavimentos asfálticos con excesivo contenido de aire después de la compactación son más susceptibles al strip si no se les provee de un eficaz sistema de drenaje. Altos porcentajes de vacíos resultan en conductos que permiten el movimiento del agua y del vapor de agua a través de la mezcla durante la construcción. Exceso de aditivo anti-strip. Los agentes anti-strip se convierten en todo lo contrario bajo ciertas condiciones, particularmente si se emplea más de la cantidad recomendada (ver emulsión espontánea)
Efecto de los agregados gruesos alargados y planos Los problemas atribuidos a la presencia de partículas P&A son la deficiente estabilidad de la mezcla, su vida corta por fatiga, contenido de asfalto incrementado artificialmente y un incremento en la rotura de las partículas mas débiles durante la compactación. Un estudio de Li y Kent (Referencia 14) demostró que la estabilidad Marshall de las mezclas fue afectada adversamente por la presencia de partículas P&A. Maupin (Referencia 15) demostró que las
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mezclas que contienen partículas P&A poseen una vida útil mas corta que las mezclas que utilizan agregados redondeados, debido a su rápido desgaste por fatiga. Sin embargo, Sharif (citado en la Referencia 14) indicó que una limitada cantidad de partículas débiles es beneficiosa para la vida de fatiga de las mezclas asfálticas. En un artículo de Stephens y Sinha (citado en la Referencia 14) las mezclas con mas de un 30% de partículas planas poseen un alto contenido de vacíos, con lo cual se requiere incrementar el contenido de asfalto y por ende disminuye su estabilidad. Livneh y Greenstein (citado en la Referencia 13) demostraron que las partículas de forma laminar tienden a romperse durante el proceso de compactación. Estos estudios examinaron muestras compactadas en laboratorio mediante el ensayo Marshall y mezclas compactadas en campo; sin embargo ninguno examinó el efecto de compactar mezclas con el co mpactador giratorio de Superpave. La cantidad de partículas P&A en una mezcla asfáltica en caliente es directamente proporcional a su relación de vacíos. A mayor cantidad de partículas P&A en la mezcla hay mayor fracturación y rotura de agregado durante el proceso de compactación giratoria. El uso de agregados P&A blandos causan el rompimiento de los agregados gruesos produciendo agregados finos, lo cual incrementa la relación de vacíos de la mezcla. El uso de agregados P&A duros causan el rompimiento de los agregados gruesos produciendo vacíos en la estructura del agregado grueso. Generalmente es deseable tener un aumento en los vacíos en la estructura del agregado durante el diseño de pavimentos de altas especificaciones. Se ha demostrado que el incremento de los vacíos ocurre con el incremento de las partículas F&E; sin embargo, este puede ser un aumento artificial debido al rompimiento de las partículas de agregado durante la compactación de la mezcla lo cual resulta en una gradación completamente diferente a la originalmente considerada en el diseño. Se debe tener especial cuidado en asegurarse de que este aumento de relación de vacíos no de un falso sentido de seguridad. Un diseño con este tipo de agregados no tiene un comportamiento tan bueno como otro con la misma relación de vacíos y que no utilice agregados P&A. Las investigaciones han demostrado que son deseables bajos porcentajes de partículas P&A para mejorar la calidad de las mezclas asfálticas en caliente.
Segregacion La segregación no es un fenómeno nuevo en la industria de las mezclas asfálticas. Comenzó a ocurrir en 1970 cuando las mezclas experimentaron un incremento en porcentaje de material que pasa tamiz 0.75 mm (No.200) y un correspondiente descenso en el contenido de asfalto. El empleo de tolvas, silos de almacenamiento y camiones de transporte incrementaron el problema. La segregación debe recibir una atención especial debido a que las entidades contratantes demandan una mayor durabilidad en sus pavimentos. Los pavimentos segregados requieren un mantenimiento más temprano que los construidos correctamente, debido a su alta sen sibilidad a la humedad y su falla prematura. Tipos de Segregación: Los tipos más comunes de segregación son,
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Parches de material que semejan diferentes tipos de pavimento, localizados intermitente a lo largo de la carretera. Parches de material dentro del camión. Rayas longitudinales continuas en uno o ambos lados del carril. La maquina pavimentadora produce en el centro rayas. Cada tipo de segregación es el resultado de una acción en el mezclado o en la manipulación de la mezcla. Universalmente se ha reconocido el beneficio económico de reducir o eliminar la segregación. La Segregación puede ser causada por los procedimientos utilizados en la manipulación del agregado, en el mezclado, localización, transporte y manipulación de la mezcla, donde se crean las condiciones que favorezcan la disposición no aleatoria del tamaño de los agregados. Años de investigación y observación han demostrado que la Segregación ocurre generalmente en: Diseño de la mezcla (como un factor de segregación potencial). Manipulación, almacenamiento y apilado de los agregados. Producción de la mezcla en la planta: o Tolvas de agregados fríos, el cargue y la alimentación. o Tolvas calientes. o Operaciones de mezclado en el tambor. o Elevador en caliente. o Compuertas de las tolvas. o Silos y tolvas de almacenamiento de mezcla. o Sistemas de descarga. Operaciones de cargue y descargue de camiones. Operación de pavimentación.
Referencias 1. Asphalt Institute. Construction of Hot Mix Asphalt Pavements . Manual Series No.22. Second Edition, 1999. 2. Asphalt Institute. The Asphalt Handbook . Manual Series No.4. 1989 3. Asphalt Institute. Safe Storage and Handling of Hot Asphalt . IS-180 4. Asphalt Institute. Asphalt Paving Manual . MS-8 5. National Asphalt Pavement Association. Safety Procedures for the Prevention of Fires and Explosions in Hot Mix Asphalt Facilities . HS-7 6. Federal Highways Association. Background of Superpave Asphalt Mixture Design and . National Asphalt Training Center. Demostration Project 101. Publication No Analysis FHWA-SA-95-003 7. Asphalt Institute. Superpave Mix Design. Superpave Serie No 2 (SP-2). 1996 8. Asphalt Institute. Performance Graded Asphalt Binder Specification and Testing . Superpave Serie No 1 (SP-1). 1997 9. Asphalt Institute. Superpave Mix Design For Asphalt Concrete and Other Hox-Mix Types .. Serie MS-2. Sixth Edition.
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10. Maupin G.W., Jr. Evaluation of Stripping in Virginia’s Pavements . Transportation Research Record No.1681. TRB. 1999 11. Maupin G.W., Jr. The Use of hydrated Lime as an Anti-stripping Additive . Virginia Transportation Research Council. VTRC 87-R16. 1987. 12. Asphalt Institute. Cause and Prevention of Stripping in Asphalt Pavements . Educational Series No.10. 13. Vavrik William, Randy J. Fries and Carpenter Samuel. Effect of Flat and Elongated Coarse Aggregate on Characteristics of Gyratory Compacted Samples. Transportation Research Record No.1681. National Academy Press 1999 14. Li, M.C. y Kent . Influence of Coarse Aggregate Shape on the Strength of Asphalt Concrete . Highway Research Record No.178. HRB 1967. Mixtures 15. Maupin, G. W. Effect of particle Shape and Surface Texture on the Fatigue Behavior of Asphalt Concrete. Highway Research Record No.313. HRB 1970. 16. Asphalt Institute. Model Construction Specifications for Asphalt Concrete and Other Plant Mix Types . Especification Series No.1
Palabras Clave Control de Calidad Planta de Asfalto Mezcla Asfáltica Caliente Superpave Stripping Segregación
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