CALIBRACIÓN DE PLANTAS DE ASFALTO
FUNDACIÓN LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD FUNDALANAVIAL CENTRO DE FORMACIÓN Y CAPACITACIÓN SOCIALISTA “SIMÓN RODRÍGUEZ” CURSO CALIBRACIÓN DE PLANTAS DE ASFALTO DIRIGIDO A: Profesionales de la Construcción. Ingenieros, T. S. u. en Construcción Civil, Técnicos de Laboratorio.
OBJETIVO: Capacitar a los participantes en los procedimientos para la calibración de plantas de asfalto de acuerdo acuerd o a las técnicas y métodos pertinentes.
CONTENIDO: •
Plantas de asfalto: definición y clasificación.
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Componentes de las plantas de asfalto.
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Funcionamiento.
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Calibración en frio de agregados (Cálculos).
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Calibración de suministro de asfalto (Cálculos).
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Calibración de agregados en caliente (Bines) (Cálculos).
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Tipos y propiedades de materiales asfálticos para mezclas en caliente.
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Asfalto: definición y propiedades químicas y físicas.
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Tipos y propiedades de los agregados.
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Propiedades de la Ingeniería de las mezclas asfálticas en caliente.
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Diseño de mezclas por Método Marshall.
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Extendido y colocación de mezclas asfálticas en caliente.
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Control de calidad.
DURACIÓN: 24 horas académicas. TEORIA: 16 horas. PRACTICA: 8 horas.
PLANTAS DE ASFALTO: DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN Una planta de asfalto es un conjunto de equipos mecánicos y electrónicos en donde los agregados son combinados, calentados, secados y mezclados con asfalto para producir una mezcla asfáltica en caliente que debe cumplir con ciertas especificaciones. Las plantas de asfalto pueden clasificarse en una gran variedad según su funcionamiento y estructura, como por ejemplo: Tipo discontinua (Batch):
Se define como discontinua, debido a que el proceso de alimentación o dosificación es interrumpido por un momento para ser separados los agregados por unos cedazos (Grueso, Intermedio y Fino) en una sección del mecanismo de dicha planta (Los Bines), luego son reincorporados, descartando lo que esté por encima del diseño, es decir, corrigiendo la dosificación de la mezcla.
Tipo Continua:
Como su nombre lo indica el proceso de alimentación-secado-mezclado-despacho es totalmente continuo. Esta no posee bines, si no que en el mismo tambor es secado, mezclado con cemento asfáltico y posteriormente llevado a la tolva de pre bache, a través de un sistema de transporte conocido coloquialmente como cadena.
COMPONENTES DE UNA PLANTA DE ASFALTO (Material compilado y adaptado solo con fines didácticos. Fuente Axel G. Rodríguez C. Montaje, Operación y mantenimiento de plantas para mezcla asfáltica en caliente). A continuación se describirán los distintos componentes de las plantas para mezcla asfáltica en caliente, tomando en consideración que la mayoría de estos elementos son comunes para todos los tipos de planta, haciéndose mención de las variantes y componentes exclusivos para algún tipo de planta cuando se considere necesario. 1.
Sistema de alimentación y dosificación de agregados en frío: Este sistema es el encargado de la captación de los agregados, a temperatura
ambiente, está compuesto principalmente por tres, cuatro o hasta seis tolvas, dependiendo el tipo y los requerimientos del tipo de planta. En la parte inferior de las tolvas se encuentra la correa dosificadora, esta es accionada por uno de los rodos guías, el cual recibe potencia a través de correas de un moto reductor que es accionado por un motor eléctrico. En algunos casos la velocidad de la correa transportadora es constante aunque en las plantas de tambor mezclador puede ser de velocidad variable. Tolvas:
Son elementos en forma de tronco piramidal invertidos, con capacidades de entre 5m3 hasta 8m3. En estas es depositado cada uno de los agregados pétreos. En la parte inferior, en el lado de salida y en dirección donde corre la banda dosificadora están provistas de compuertas encargadas de limitar la salida del agregado y por ende hacer la dosificación necesaria. Célula de Pesaje:
En la mayoría de sistemas de dosificación, este proceso se realiza pesando la cantidad de los agregados, esto se realiza por medio de un dispositivo de control, el elemento primario lo constituye una célula la cual es instalada en la parte inferior de la correa dosificadora. La unidad de medida puede ser Ton / hora. Transportador colector:
La mayoría de plantas están equipadas con el transportador colector, este consiste en una correa transportadora donde son llevados los agregados ya dosificados en forma conjunta y uniforme.
IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Y DOSIFICACIÓN DE AGREGADOS 1.
Tolva
2.
Correa dosificadora
3.
Guía trasera
4.
Guías Laterales
5.
Rodillo guía tensor
6.
Rodillo accionador
7.
Motor reductor
8.
Rodillos de carga
9.
Rodillo Balanza
10.
Célula de carga
Sistema dosificador de una planta de tambor mezclador de tres tolvas Vista lateral
A) Correa dosificadora. B) Transportador Colector. C) Células de carga. 2. Secador de agregados:
Las plantas para mezcla asfáltica en caliente, todas están provistas de un secador, el cual tiene la función de secar los agregados pétreos y elevarlos a la temperatura de mezclado, necesaria para la elaboración de la mezcla. Para las plantas intermitentes y convencionales el secador consiste en un cilindro metálico, que gira alrededor de su eje, en su interior posee aletas para arrastrar los agregados y exponerlos a la llama y gases calientes que produce el quemador de llama graduable que se encuentra en un extremo del cilindro. Los vapores producidos por la humedad contenida en los agregados, es removida por la circulación controlada de gas y aire producida por el ventilador. Los secadores poseen termómetros encargados de registrar la temperatura de los agregados durante el proceso de secado. En las plantas de tambor el secado de los agregados se realiza en el tambor secador-mezclador, este elemento se describe más adelante. 3. Sistemas colectores de polvo:
El sistema colector de polvo o de finos tiene como principal función la eliminación de partículas de los gases de escape que son liberados al medio ambiente, para evitar la
contaminación. Las partículas que son producidas durante el proceso de secado provenientes de los agregados; son arrastradas por el flujo de aire producido por el ventilador extractor y luego son atrapadas y precipitadas por el sistema colector de polvo. Para los colectores de polvo o finos como suele llamárselas de vía húmeda el sistema está constituido por un sistema de riego, tubo venturi, decantador y chimenea, además del ventilador. Los gases del proceso son extraídos por el ventilador extractor; ayudando también a la combustión dentro del secador, luego son regados con agua atomizada aproximadamente 80 gal/min dependiendo el diseño de la planta. El agua y el flujo de gases abrumado de partículas finas en una forma de flujo ciclónico llegan al tubo venturi y la mezcla densa de agua y polvo se remueven y se transfiere a los estanques de asentamiento. Éstos están diseñados para permitir la remoción de las partículas sólidas del agua. El ventiladorextractor controlado por una válvula de entrada de aire, regula la circulación de gas de proceso y la caída de la presión. Los colectores de polvo logran eficacias de hasta 96%. Las partículas atrapadas en el colector de polvo y precipitadas en los tanques de asentamiento pueden ser reincorporadas a la mezcla. Colector de finos vía seca:
Una de las innovaciones en el proceso de colección de finos es el sistema de filtros secos para la recolección de partículas finas, conocidos como bag house, o filtros de mangas. Las plantas más modernas están equipadas con este tipo de filtros; estos son muy eficientes, regularmente las plantas equipadas con filtro de mangas son plantas del tipo de tambor secador- mezclador. Este sistema de colector de finos contribuye a la reducción de contaminación ambienta significativamente. 4. Sistema de cribado:
El sistema de cribado de materiales es un proceso regularmente exclusivo para plantas convencionales e intermitentes, consiste en hacer pasar los agregados ya secados a través de diferentes tamices, con el objeto de obtener la granulometría deseada para la mezcla. Los dispositivos utilizados para el cribado consisten en una serie de cribas, (Tamices) vibratorias, están colocadas a la salida del secador inmediatamente encima de los silos que reciben los agregados.
El sistema de cribado por lo regular en las plantas de tambor mezclador no es necesario puesto que la mayoría de veces las tolvas son alimentadas con agregados provenientes de el proceso de trituración y los agregados ya poseen la granulometría necesaria según el diseño de la mezcla a producir. El cribado de material es utilizado en el proceso del reciclado de pavimento, lo cual debe ser controlado según el tipo de mezcla a producir. 5. Silos de almacenamiento de agregados cribados:
Estos silos son exclusivamente utilizados en las plantas intermitentes, son depósitos intermedios para los agregados secos y cribados previamente a ser pesados y mezclados. Están diseñados para reducir al mínimo las segregaciones. 6. Sistema de alimentación de relleno mineral:
El polvo recuperado por el colector de finos puede ser reincorporado al mezclador por medio de un alimentador y un elevador quedando apilado en el silo correspondiente. Para las plantas de tambor mezclador los finos recuperados en el filtro de mangas, son reincorporados en el tambor mezclador, siendo llevados por un tornillo de rosca sin fin, el sistema debe de estar en buen funcionamiento y libre de obstrucciones. 7. Sistema de almacenamiento y calentamiento del cemento asfáltico:
El sistema de almacenamiento del cemento asfáltico consiste en tanques de almacenamiento, provistos de dispositivos para calentar el cemento asfáltico hasta la temperatura de diseño, dependiendo del tipo de cemento asfáltico que se va a trabajar. Las capacidades de los tanques de cemento asfáltico son variables y dependen de la capacidad de producción de la planta, para plantas pequeñas podemos hablar de tanques de 25,000 a 30,000 Litros, regularmente para la mayoría de plantas los tanques son depósitos cilíndricos metálicos con aislante térmico en la mayoría de los casos fibra de vidrio. En ausencia de tanques, se pueden construir fosas de concreto debidamente impermeabilizadas, para evitar fugas; también equipadas con serpentines para mantener a la temperatura necesaria el cemento asfáltico. El sistema de calentamiento está compuesto principalmente por una caldera, una bomba centrifuga que hace recircular el aceite térmico, tuberías encamisadas, y serpentines que están directamente sumergidos en los depósitos de cemento asfáltico así también el sistema debe contar con los dispositivos de control necesarios, en este caso termómetros.
La mayoría de calderas están provistas de un control automático que regulan la temperatura una vez programadas. En algunos sistemas también son utilizados el vapor o gases de combustión como fluido caliente. En caso de usar los sistemas de calefacción por gases calientes de quemadores de combustible líquidos, la cámara de combustión, debe estar fuera del tanque o protegida con material refractario; y es necesario un mejor control de la temperatura.
CALENTAMIENTO DE CEMENTO ASFALTICO POR COMBUSTION DIRECTA Y SUBSISTEMA DE CALENTAMIENTO DE ACEITE TERMICO. 8. Sistema dosificador de cemento asfáltico:
En las plantas continuas la dosificación del cemento asfáltico se realiza por medio de bombas a presión. Los tipos más utilizados son las bombas de volumen constante, pero también se utilizan las de volumen variable. Las bombas de caudal constante, mediante distintos juegos de piñones, se consiguen ajustar la porción de asfalto a suministrar. Los fabricantes de plantas tipo continuo dan generalmente los datos sobre la cantidad de asfalto suministrado por la bomba por cada vuelta que esta realiza, hay que tomar en consideración los datos de temperatura y condición de los engranes de la bomba. Las bombas de engranajes para inyección de asfalto se encuentran de diferentes capacidades; para una planta de 100 Ton/Hora se utiliza una de 1.5 pulgadas y una de 2 pulgadas para una capacidad mayor. Estas bombas poseen una cámara externa, a través de la cual puede circular el aceite térmico para evitar el atascamiento de cemento asfáltico por endurecimiento.
Bomba de engranes, dosificadora de cemento asfáltico:
A) Entrada de aceite térmico B) Salida de aceite térmico C) Entrada de cemento asfáltico D) Salida de cemento asfáltico E) Prensa empaque Nota: Sentido de rotación anti- horario visto de frente. 9. Mezclador:
Es el elemento de la planta donde después de haberse dosificado los agregados se realiza la mezcla homogénea de estos con el cemento asfáltico. Aunque el fundamento del mezclado sea el mismo, existen diferentes tipos de mezcladores, según sea el tipo de planta. Las plantas tipo intermitente emplean mezcladores de ejes gemelos provistos con paletas, las cuales mezclan los agregados y el cemento asfáltico de cada mazada en forma homogénea. Al girar en sentido opuesto las paletas baten y revuelven la mezcla en todo el recipiente. Es muy importante para el buen funcionamiento de este tipo de mezclador que las paletas estén en buen estado mecánico.
En las plantas de tipo continuo, básicamente el funcionamiento del mezclador es idéntico al mezclador de las plantas intermitentes, con la diferencia de que el mezclador está abierto en uno de sus extremos por donde se efectúa la descarga continua y su longitud es mayor que el de un mezclador de tipo intermitente. Por un extremo entran los agregados y en la primera sección realiza un mezclado en seco, posteriormente se inyecta el cemento asfáltico y se completa el proceso de mezclado para luego realizarse la descarga. La precisión del mezclado varía con la altura o peso del material contenido en el mezclador, el cual puede regularse por medio de la compuerta de salida. La altura de los materiales no debe superar la altura de las paletas. El tiempo de mezclado está en función de la capacidad del mezclador y la producción. Tiempo de mezclado en seg.=
Capacidad del mezclador en Kilos Producción en Kilos / seg.
En la siguiente sección se describe el proceso de mezclado para las plantas de tipo continuo de tambor mezclador, las cuales en la actualidad son las más utilizadas por su alto rendimiento. 10. Tambor secador-mezclador:
La estructura del tambor consiste en un cilindro metálico y dos anillos de acero, en estos últimos es donde el cilindro se apoya para rodar sobre cuadro rodos de apoyo. El tambor gira sobre su propio eje accionado por un moto reductor, el cual recibe potencia de un motor eléctrico. En la primera sección interior están dispuestas las tablillas que hacen que los agregados sean elevados y caigan obligatoriamente, a través del flujo de gases calientes provenientes del fuego del quemador, con esta función se logra quitar la humedad de los agregados así como calentarlos a la temperatura especificada para la mezcla. En su segunda sección, la inyección del cemento asfáltico es hecha por la bomba dosificadora, en esta sección las tablillas están dispuestas de tal forma para que los agregados se mezclen con el cemento asfáltico, así como retener parte de las partículas que son arrastradas por el sistema de extracción de gases calientes provenientes del quemador. 11. Sistema de control:
El sistema de control está compuesto principalmente por el Hardware (componentes físicos) y Software. Parte de estos ubicados en una cabina de control, donde se encuentran
todos los mandos de la planta y desde donde se pueden monitorear todas las operaciones de arranque, funcionamiento, acciones correctivas y paro de la misma. El Hardware comprende desde las computadoras, impresora de reportes, y todos los controles electrónicos y eléctricos ubicados en la cabina de control y el sistema de control compuesto por los dispositivos eléctricos y electrónicos que reciben las señales de los distintos sensores ubicados en la planta y que envían y reciben operaciones de mando de los microprocesadores en cabina de control. En la actualidad, la mayoría de plantas productoras de mezcla asfáltica utilizan sofisticados sistemas de control, el tipo de sistema de control dependerá directamente del tipo de planta y del fabricante. El software comprende los distintos programas para computadora, realizados para cada tipo de sistema de control, en la mayoría de ellos se puede observar en pantalla distintos parámetros como: temperatura de aceite térmico, temperatura del filtro de mangas, temperatura de la mezcla a la salida, etc. Desde allí se pueden realizar operaciones de mando sobre todo el proceso.
Grafica de Monitor de Software
Grafica de Pantalla con el Software de Operatividad En dichos monitores se podrían visualizar los siguientes parámetros, eso va en función del tipo de software y modelo de la planta; •
Diagrama mímico animado que señala los componentes que están en movimiento y las taras instantáneas de agregados mezcla, asfalto y combustible.
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Alarmas por valores irregulares de temperatura o ausencia de llama.
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Paradas por valores irregulares de temperatura o ausencia de llama.
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Sistema de manejo semiautomático.
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Interruptor para apagado secuencial.
En el tablero se deberían registrar los siguientes valores; •
Secuencia de arranque
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Temperaturas programadas de asfalto, combustible, mezcla y gases
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Temperaturas actuales de asfalto, combustible, gases y mezcla
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Estado de foto celdas de pesaje y de las correas transportadoras
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Peso de agregados secos
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Toneladas consumidas de agregado seco
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Toneladas producidas de mezcla
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Consumo de asfalto
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Consumo de combustible
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Velocidad de los alimentadores
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Velocidad de la bomba de asfalto
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Porcentaje de apertura de la válvula de asfalto
•
Porcentaje de apertura del damper de el extractor
12. Transportador escalonado y silo de almacenamiento:
El transportador escalonado, tiene como función transportar la mezcla terminada, hacia el depósito de descarga o hacia un silo de almacenamiento, dependiendo si la planta está equipada con éste. El transportador escalonado consiste en un rectángulo metálico, que en su interior posee una cadena equipada con las paletas de arrastre, las que transportan la mezcla. Es colocado de forma inclinada a 45 hasta 55 grados según sea el caso. Los silos de almacenamiento son depósitos cilíndricos recubiertos con un aislante térmico para mantener la temperatura de la mezcla, en algunos casos son equipados con serpentines para recirculación de aceite térmico, su diseño se realiza de tal forma de evitar la segregación de la mezcla. En la parte inferior están equipados de una compuerta de accionamiento por medio de cilindros neumáticos, por medio de la cual se descarga directamente a camiones. La utilización de los silos de almacenamiento para mezcla terminada, se hacen necesarios por la razón de mantener una capacidad de compensación para mantener una producción continua.
Transportador escalonado y Silo de almacenamiento operatividad
Los silos almacenan y dosifican los áridos (mineral en bruto) de forma individual a través de cintas de velocidad variable, continua y automáticamente en la proporción indicada en el sistema de control. Los áridos dosificados entran al secador, tipo de cilindro rotativo dotado de un quemador en una de sus extremidades, donde pasan por un proceso de secado para eliminación de agua naturalmente contenida y calentamiento para alcanzar la correcta temperatura de mezcla con el ligante (de 150ºC a 190ºC, variable de acuerdo con el tipo de mezcla y adherente). El material agregado se inserta en el secador en la extremidad opuesta al quemador. El flujo de áridos se desplaza en sentido contrario al flujo de gases calientes que vienen de la llama del quemador (característica principal del proceso conocido como contraflujo de mezcla externa) que garantiza mejor aprovechamiento de la energía generada en el quemador, así como mayor eficiencia en la extracción de la humedad de los áridos. Una vez secos y calentados, los áridos alcanzan el mezclador externo. Paralelamente, el material en forma de partículas (finos, polvo) provenientes del proceso de secado se retiene a través de 2 componentes principales: el primero es el Separador Estático® - que captura los finos de más granulometría (retenidos en la zaranda 200) y el Filtro de Mangas responsable por la retención de los finos de menos granulometría (que pasan en la zaranda 200) Estos componentes entregan el material en forma de partículas al mezclador, evitando que se lance a la atmósfera preservando el medio ambiente. Además de ser una solución ecológicamente correcta, también trae ventajas económicas, pues cuando se compara a los sistemas tradicionales de otros fabricantes disminuye la necesidad de dosificación de este material. En el proceso contraflujo el desperdicio es cero: todo el material dosificado se aprovecha y estará presente en la composición de la mezcla final. Al mismo tiempo, el sistema de dosificación del CAP inyecta este ligante siguiendo mandos del sistema de control – directamente en el mezclador sobre los áridos secos y calientes. Revueltos con gran energía por los brazos del mezclador, al material resultante se lo conoce como mezcla bituminosa en caliente, teniendo como tipo más usual el Concreto Bituminoso Fabricado en Caliente (CBUQ). A través de un elevador, esta mezcla se dirige a un silo de almacenamiento, de donde se descarga un camión que la transportará al lugar de pavimentación (pista).
13. Alimentación en frío:
Destinadas principalmente a la conservación de pavimentos, las mezclas en frío son soluciones para bases de caminos o capas superficiales modificadas con características impermeabilizantes y comportamiento mecánico más flexible. Se producen a partir de árido mineral y emulsión asfáltica o asfalto diluido, en equipo apropiado, siendo la mezcla esparcida y comprimida en frío. Los áridos tampoco se calientan. La mezcla obedece a métodos de dimensionamiento propios y se produce en plantas simplificadas, sin que existan secadores. En este tipo de mezcla se permite el almacenaje durante cierto período de tiempo. El manejo, almacenamiento y alimentación en frío de agregados, en la planta de dosificación es parecido al efectuado en los otros tipos de plantas, sin embargo existen tres procedimientos específicos que son: alimentación uniforme en frío, proporcionamiento de agregados fríos e inspección de la alimentación en frío. 1 Alimentación uniforme en frío: Los agregados finos y gruesos son colocados en tolvas frías separadas. Las tolvas deberán mantenerse suficientemente llenas en todo momento, para asegurar que siempre haya una cantidad suficiente de material tal que se garantice un flujo uniforme a través del alimentador. •
La alimentación errática de material proveniente de las tolvas frías puede causar que alguna de las tolvas calientes se llenen demasiado mientras que otras trabajen con muy poco material.
•
Las variaciones grandes en la cantidad de un determinado agregado (particularmente de agregado fino) en la alimentación en frío, pueden causar un cambio considerable en la temperatura de los agregados que salen del secador.
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Una alimentación excesiva puede sobrecargar el secador o las cribas.
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Todos estos problemas contribuyen a la producción de una mezcla no uniforme, la cual a su vez será la causa de problemas en la carretera. El control de la alimentación en frío es, entonces, la clave de todas las operaciones posteriores. 2 Proporcionamiento de agregados fríos: El proporcionamiento exacto de agregados fríos es importante porque, excepto por
la pequeña cantidad de degradación que puede ocurrir entre el secado y el cribado la
granulometría de agregado en las tolvas calientes depende de la alimentación en frío. Para garantizar que las tolvas calientes permanezcan en equilibrio, (contengan las proporciones correctas de los diferentes agregados de tamaño variable para producir la granulometría de mezcla deseable) las proporciones de agregado que salen de las tolvas frías deben ser cuidadosamente monitoreadas y controladas. Si el análisis granulométrico del material de la alimentación en frio exhibe cualquier diferencia grande con respecto a los requerimientos de la formula de obra, entonces, para corregir la gradación, se deben ajustar las cantidades que están siendo alimentadas por las diferentes tolvas frías. Esto no requiere volver a calibrar las compuertas sino simplemente ajustar de acuerdo a los gráficos de calibración. 3 Inspección de la alimentación en frío: El inspector deberá observar los procedimientos de calibración de compuertas. Durante la producción, el inspector deberá revisar periódicamente los indicadores de abertura de compuerta, para estar seguros que las aberturas permanezcan correctamente ajustadas. El inspector deberá observar frecuentemente el sistema de alimentación para poder detectar cualquier variación en la cantidad de agregados que están siendo alimentados. Una alimentación lenta puede ser causada por raíces o floculos (Sedimentos) de tierra que están obstruyendo las compuertas, impidiendo que el material salga libremente a través de la abertura de la compuerta. Una alimentación lenta también puede ser el resultado de humedad excesiva en el agregado u otro factor que impida el flujo uniforme de material hacia el secador. Si hay una o más compuertas causando problemas el inspector deberá informar al contratista. Consideraciones de calibración del asfalto:
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Temperatura: Debe ser constante, se puede establecer en 140°c como temperatura de mezclado de
los materiales, pero siempre debe revisarse que sea la temperatura para obtener una viscosidad Saybolt Furol de ochenta y cinco más o menos diez (85 +-10) segundos del producto asfáltico, de acuerdo a la gráfica de viscosidad – temperatura determinada en laboratorio. Cuidando siempre que todos los puntos para calibración estén a la temperatura establecida. Porque las mismas revoluciones a menor temperatura representan menor gasto aportado, y a mayor temperatura con las mismas revoluciones inyecta mayor gasto,
manteniendo uniforme la temperatura se evitan estas variaciones. Por lo que se requiere disponer con un sistema de asfalto adecuado. •
Viscosidad: Este es un factor que influye en el comportamiento y se considera constante para
efecto de calibración, se debe revisar en cada embarque recibido, para garantizar la uniformidad del producto. Accesorios
Variación del flujo: • Por variación de frecuencia de motor a corriente directa y se puede controlar desde la cabina de controles • Por variación longitud de banda, con mecanismo de polea de ancho variable • Mecanismo de retorno de asfalto, con válvula de desviación al tanque de alimentación. Graficadores circulares de registro continúo: De las cantidades de descarga de agregados y de cemento asfáltico, que permiten tener un registro y monitoreo permanente de la dosificación de cemento asfáltico y los agregados. Normativa técnica relacionada
Las calibraciones para las plantas de asfalto se encuentra normada según la NORMA A.S.T.MD 3515-2001 Standard Specification for Hot-Mixed, Hot-Laid Bituminous Paving Mixtures. CALIBRACION DE ALIMENTACION EN FRIO: •
Tipo Continua:
El primer paso que debemos ejecutar; es verificar que todas las correas del sistema estén ajustadas como debe ser y con su holgura respectiva. Que los motores estén indicando los RPM correspondientes, tanto los de las tolvas como los de las correas transportadoras. Una vez realizada la verificación anterior, tomamos una muestra de cada uno de los agregados para determinar su humedad, ya que esta se necesitara para efecto de cálculos. Posterior a esto medimos la correa transportadora en su totalidad, luego tomamos el tiempo en segundos que tarda en dar una vuelta completa desde un punto determinado, repitiéndose esto tantas veces sea necesario, tratando de buscar un valor más exacto.
Para determinar el factor “K” se debe dividir la longitud de la correa entre el tiempo en dar la vuelta. Luego 3600 seg / 1000. Se multiplica por el resultado anterior, es decir; Longitud de la correa= 30.7 mts. Tiempo en dar la vuelta= 28 seg. 3600 / 1000 para llevar a seg. = 3.6 K = Longitud de la correa = *3.6 Tiempo en dar la vuelta Una vez obtenido el factor “K” tomamos una muestra de la correa transportadora (un metro de largo), este procedimiento se debe hacer 3 veces a cada uno de los agregados a cierta abertura en especifico de la compuerta de la tolva respectiva, bien sea: 3”, 7”, 9” o 2”, 6”, 8” eso depende quien de los agregados que tengan más o menos participación. Se pesan y se promedian, se multiplica por el valor de la humedad implícita en el agregado, denominado peso seco. Este resultado (Peso seco) se multiplica por el valor del factor “K”. Así obtendríamos el valor de las Toneladas/Horas producidas a esa abertura en particular. Luego se hace una grafica con los valores obtenidos de Toneladas/horas Vs. Aberturas. Con estas graficas podemos determinar la abertura de la tova en función de las toneladas que se van a producir. Al determinar cuál es la abertura correspondiente a cada tova, procedemos a alimentar en frio los 3 agregados y nuevamente se toma una muestra de la correa transportadora, se pesa, se multiplica por la humedad implícita y por el factor “K”, para obtener el valor de toneladas / Horas, comparando este último con lo que arroja el panel de control, que debería estar en el mismo orden. Luego hacemos una granulometría en frio de la mezcla producida y la comparamos con el diseño elaborado previamente los cuales debería semejarse bastante. •
Tipo Batch:
El primer paso que debemos ejecutar; es verificar que todas las correas transportadoras estén ajustadas como debe ser y con su holgura respectiva. Que los motores estén indicando los RPM correspondientes, tanto los de las tolvas como los de las correas transportadoras.
Una vez realizada la verificación anterior, tomamos una muestra de cada uno de los agregados para determinar su humedad, ya que esta se necesitara para efecto de cálculos. Posterior a esto medimos la correa transportadora en su totalidad, luego tomamos el tiempo en segundos que tarda en dar una vuelta completa desde un punto determinado, repitiéndose esto tantas veces sea necesario, tratando de buscar un valor más exacto. Para determinar el factor “K” se debe dividir la longitud de la correa entre el tiempo en dar la vuelta. Luego 3600 seg / 1000. Se multiplica por el resultado anterior, es decir; Longitud de la correa= 30.7 mts. Tiempo en dar la vuelta= 28 seg. 3600 / 1000 para llevar a seg. = 3.6 K = Longitud de la correa = *3.6 Tiempo en dar la vuelta Una vez obtenido el factor “K” tomamos una muestra de la correa transportadora (3 veces y se promedia) de cada uno de los agregados a cierta abertura en especifico de la compuerta de la tolva respectiva, bien sea: 3”, 7”, 9” o 2”, 6”, 8” eso depende quien de los agregados aporte más o menos agregado. Se pesan y se multiplica por el valor de la humedad implícita en el agregado, denominado peso seco. Este resultado (Peso seco) se multiplica por el valor del factor “K”. Así obtendríamos el valor de las Toneladas/Horas producidas a esa abertura en particular. Luego se hace una grafica con los valores obtenidos de Toneladas/horas Vs. Aberturas. Con estas graficas podemos determinar la abertura de la tova en función de las toneladas que se van a producir. Al determinar cuál es la abertura correspondiente a cada tova, procedemos a alimentar en frio por separado los agregados y realizamos un muestreo directo de los bines y se hace una granulometría de cada uno de ellos (Grueso, medio y fino), para ser comparada con la granulometría del diseño. Esto es con la finalidad de hacer cualquier ajuste pertinente para que la mezcla entre lo más cercana posible a la media de las especificaciones o sea similar a la del diseño.
Posterior a esto se coloca a producir nuevamente la planta, pero en esta oportunidad los agregados combinados y corregidos en los bines, se toma una muestra de un bache de producción y se realiza la granulometría para ser comparada con la del diseño. CALIBRACIÓN DE SUMINISTRO DE ASFALTO: Existen varias maneras para calibrar la bomba de asfalto, por ejemplo; por peso y por rpm de la bomba. A continuación se explicara 02 procedimientos para la calibración de la bomba de inyección de líquido. •
En función de la temperatura y las toneladas de producción:
TPH 90 * C.A. 0.054 = 4.86 * 16.67 = 81.02 (RO) = 81.02 * 2.2 Lbs = 178.24 Lbs /Min (R1) TEMP.ASF. 150 ºC
CONVERSION ºC
PESO ESP. 1.0345 Valor por 8.620 Lbs / Gal (A)
CORRECCION ºF = 302 TEMPERATURA A 0.9181 (B) VOLUMEN TABLA
A * B = 7.91 Lbs / Gal (R2) R1 / R2 = 22.52 Gal /Min (R3) R3 / Especificaciones 28.15 Rev / Min Bomba C.A. % º C º F = CEM. ASF. = PESO ESP. ESPEC. FLUJO SEGUN BOMBA →
5.4 º C * (9/5) + 32 0.054 1.0345 0.80 Gal / Rev
•
Según peso: Consiste en lograr un caudal controlado de asfalto a partir del control de velocidad
de la bomba de asfalto. El proceso de dosificación es continuado, pues la planta también tiene un proceso continuado. Para calibrar el sistema, se deben retirar muestras a través de la conexión de desvío marcándose el tiempo.
Se deberá pesar la muestra recolectada de cemento asfáltico.
Después debe calcular el caudal correspondiente por hora. Con estos datos se elabora un gráfico de caudal por velocidad. La fórmula para el cálculo es la siguiente:
Q= P * 3600 T Q = Caudal en kg/h. P = Peso de la muestra en Kg. T = Tiempo de muestreo en segundos.
50 PESO DE LA
40
MUESTRA (Kg)
30 20 10
0 20
30
40
50
60
FRECUENCIA DE LA BOMBA (Hz)
TIPOS Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ASFALTICOS PARA MEZCLAS EN CALIENTE: Los pavimentos asfalticos están compuestos de 2 materiales: asfalto y agregado, hay muchos tipos de asfaltos y de agregados, en consecuencia se pueden construir diferentes tipos de pavimentos asfalticos. Los tipos de pavimentos asfalticos son los siguientes: •
Concreto Asfaltico:
Una mezcla en caliente, muy bien controlada, de cemento asfaltico (de alta calidad) y agregado bien gradado (también de alta calidad), compactada muy bien para formar una masa densa y uniforme. •
Capa Asfáltica de Fricción de Gradación Abierta:
Una capa superficial de pavimento que consiste de una mezcla de planta con muchos vacios, y que permite el drenaje rápido de aguas de lluvias a través de la capa y hacia la berma. La mezcla se caracteriza por un alto porcentaje de agregado grueso de un solo tamaño. Este tipo de capa evita el hidroplaneo, y proporciona una superficie resistente al desgaste. •
Mezcla Asfáltica de Arena:
Una mezcla de arena y cemento asfáltico asfalto emulsionado. Puede ser preparada controlando no la gradación del agregado, y puede contener o no relleno mineral. Puede ser
mezclada in situ o en Planta. Generalmente se utiliza en la construcción de capas de base y capas superficiales. •
Mezcla Asfáltica de Poco Espesor:
Una mezcla caliente de cemento asfaltico con arena limpia, angular, bien gradada y con relleno mineral. Se usa solamente en capas superficiales, generalmente colocadas sobre capas intermedias. •
Mezclas con Asfaltos Emulsionados (Mezcla en Frio):
Una mezcla de Asfalto emulsionado y agregado; producida en una planta especial para tal fin o mezclada en el lugar de la obra (mezclada in situ). DEFINICION DE ASFALTO: El asfalto es un material negro, cementante, que varia ampliamente en su consistencia, entre solido y semi solido (solido blando), a temperaturas ambientales normales. Cuando se calienta lo suficiente, el asfalto se ablanda de tal manera que se vuelve líquido, permitiendo esto cubrir las partículas del agregado durante la producción de mezcla en caliente. El asfalto cambia de estado cuando es calentado y/o envejecido. Tiende a volverse duro y frágil y desde luego a perder propiedades de adherencia a las partículas de los agregados. Estos cambios pueden ser minimizados si se comprenden dichas propiedades, tomando medidas durante su construcción, para garantizar que el pavimento terminado sea construido de tal manera que pueda retardarse el proceso de envejecimiento. Propiedades Químicas del Asfalto:
El asfalto tiene propiedades químicas únicas que lo hacen muy versátil, como material de construcción de carretearas. Los técnicos de asfalto y los diseñadores de pavimentos han aprendido a caracterizar e identificar estas propiedades y sobre todo a usarlas, dentro de la estructura del pavimento, en la forma más ventajosa posible. Cabe destacar que en la actualidad no existe una prueba normal para composición química del asfalto que sea aceptada mutuamente por los vendedores, los compradores y usuarios del material. Así mismo los ensayos que existen para analizar la composición química necesitan equipos sofisticados y pericia técnica que no está disponible en la mayoría de los laboratorios donde se hacen pruebas de asfaltos.
La relación que existe entre la composición química del cemento asfalto y su comportamiento en la estructura del pavimento es todavía incierta. Respecto a esto todavía hay muchas interrogantes sin contestar. Propiedades Físicas del Asfalto:
Las propiedades físicas del asfalto, de mayor importancia para el diseño, construcción y mantenimiento de carreteras son: Durabilidad, Adhesión, Susceptibilidad a la temperatura, envejecimiento y endurecimiento. •
Durabilidad: Es la medida de que tanto puede retener un asfalto sus características originales
cuando es expuesto a procesos normales de degradación y envejecimiento. Es una propiedad juzgada principalmente a través del comportamiento del pavimento, y por consiguiente es difícil de definir en términos de las propiedades del asfalto. Esto se debe a que el comportamiento del pavimento está afectado por el diseño de la mezcla, las características de los agregados, la mano de obra en la construcción y otras variables que incluyen la misma durabilidad del asfalto. •
Adhesión y Cohesión: Se define como Adhesión a la capacidad que tiene un asfalto para adherirse al
agregado en la mezcla de pavimentación. La cohesión es la capacidad del asfalto de mantenerse firmemente, en su puesto, las partículas de agregados en el pavimento terminado. El ensayo de Ductilidad no mide directamente la adhesión o cohesión; más bien, examina una propiedad del asfalto considerada por algunos como relacionada a la adhesión y la cohesión. En consecuencia, el ensayo es del tipo “califica” / “No califica” y solo puede indicar si la muestra es o no, lo suficiente dúctil para cumplir con los requisitos mínimos de exigencia. •
Susceptibilidad a la Temperatura: Todos los asfaltos son termoplásticos, es decir, se vuelven más duros (mas
Viscosos) a media que su temperatura disminuye, y más blandos (menos Viscosos) a medida que su temperatura aumenta. Esta característica se conoce como susceptibilidad a la temperatura y es una de las propiedades más valiosas en un asfalto, dicha propiedad varía según sea el origen del asfalto, aun si los asfaltos tienen el mismo grado de consistencia.
La siguiente imagen muestra la susceptibilidad a la temperatura de 2 asfaltos (Asfalto A y B) que tiene el mismo grado de penetración, pero que provienen de crudos de diferente origen. Observe que a 25 ºC (77 ºF) la viscosidad de los asfaltos es la misma. Sin embargo, a cualquier otra temperatura las viscosidades son diferentes, debido a que tienen diferente susceptibilidad a la temperatura. Variación de Viscosidad con Temperatura de los Asfaltos Graduados por Penetración ASFALTO A
Los Asfaltos A y B tienen el mismo grado de Penetración
VISCOSIDAD ASFALTO B
‐17
25
60
135
TEMPERATURA, °C
Los mismo puede ocurrir con 2 asfaltos con el mismo grado de viscosidad pero provenientes de crudos de diferentes orígenes. La siguiente figura muestra que el asfalto “C” y el asfalto “D” tienen la misma viscosidad a una temperatura de 60 ºC (140 ºF). Sin embargo a cualquier temperatura las viscosidades son diferentes. La conclusión, es que, sin importar el sistema de clasificación utilizado, pueden haber
asfaltos derivados de crudos diferentes con diferentes susceptibilidades a la
temperatura.
Variación de Viscosidad con Temperatura de los Asfaltos Graduados por Viscosidad
ASFALTO C
Los Asfaltos C y D tienen el mismo grado de Penetración
VISCOSIDAD
‐17
25
60
135
TEMPERATURA, °C
•
Endurecimiento y envejecimiento: Los asfaltos tienden a endurecerse en la mezcla asfáltica durante la construcción, así
como también en el pavimento terminado. Este endurecimiento es causado principalmente por el proceso de oxidación (el asfalto combinándose con el oxigeno), el cual ocurre fácilmente a altas temperaturas (como las temperaturas de construcción) y en películas delgadas de asfalto (como la película que cubre las partículas del agregado). La siguiente figura muestra el aumento en viscosidad debido al calentamiento de una película delgada de asfalto. El margen de viscosidad del material original (antes de la prueba de “Película Delgada en Horno Rotatorio, RTFO) es mucho menor que el margen obtenido después del calentamiento.
Envejecido por RTFO
Endurecimiento de Asfalto
VISCOSIDAD
después de haber Sido Expuesto a Temperaturas
Original
Altas ‐17
25
60
135
TEMPERATURA, °C
Pruebas para determinar las propiedades del cemento Asfaltico.
a.- Viscosidad: Las especificaciones de los trabajo de pavimentos requieren, generalmente, ciertos valores de viscosidad a temperaturas de 60 ºC (140 ºF) y 135 ºC (275 ºF). La viscosidad a 60 ºC es la viscosidad utilizada para clasificar el cemento asfaltico. Ella representa la temperatura más alta que el pavimento puede llegar a experimentar durante su servicio. La viscosidad a 135 ºC corresponde aproximadamente a la viscosidad del asfalto durante el mezclado y la colocación. El conocer la consistencia de un asfalto dado a estas dos temperaturas ayuda a determinar si el asfalto es apropiado o no para el pavimento que se está diseñando.
b.- Penetración: El ensayo de Penetración es otra medida de consistencia. La prueba está incluida en las especificaciones basadas en viscosidad para impedir que sean usados los cementos asfalticos que tengan valores inapropiados de penetración a 25 ºC (77 ºF). La prueba normal de penetración consiste, como primera medida, estabilizar una muestra de cemento asfaltico a una temperatura de 25 ºC (77 ºF) en un baño de agua a temperatura controlada. Seguidamente, una aguja de de especificaciones prescrita se coloca sobre la superficie de la muestra bajo una carga de 100 gramos y por un tiempo exacto de 5 segundos. Y la distancia que la aguja penetra en el cemento asfaltico es registrada en unidades de 0.1 m.m.
c.- Punto de Inflamación: Consiste en la temperatura más baja a la cual se separan los materiales volátiles de la muestra creando un destello en presencia de una llama abierta. El punto de inflamación no debe ser confundido con el punto de de combustión, el cual es la temperatura más baja a la cual el cemento asfaltico se inflama y se quema. El punto de inflamación consiste, tan solo, es la combustión instantánea de las fracciones volátiles que se están separando del asfalto.
El punto de inflamación de un cemento asfaltico se determina para identificar la temperatura máxima a la cual este puede ser manejado y almacenado sin peligro de que se inflame. Esta información es muy importante puesto que el cemento asfaltico es generalmente calentado en su almacenaje con el fin de mantener su viscosidad lo suficientemente baja para que el material pueda ser bombeado.
d.- Ductilidad: La ductilidad es la medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes de que se rompa en dos partes. La ductilidad es medida mediante una prueba de extensión, en donde una probeta de cemento asfaltico es extendida o estirada a una velocidad y temperatura específica. El estiramiento continúa hasta que el hilo de cemento asfaltico se rompa. La longitud del hilo de material en el momento del corte se mide en centímetros y se denomina ductilidad de la muestra.
e.- Solubilidad: El ensayo de solubilidad es un procedimiento para medir la pureza de un cemento asfaltico. Una muestra es sumergida en un solvente (tricloroetileno) en donde se disuelven sus componentes cementantes activos. Las impurezas como las sales, el carbono libre y los contaminantes inorgánicos, no se disuelven si no que se depositan en forma de partícula. Estas impurezas insolubles son luego filtradas fuera de la solución y medidas como una proporción de la muestra original. f.- Peso Específico: Es la proporción del peso de cualquier volumen de material al peso de un volumen igual de agua, ambos a una temperatura determinada. Como ejemplo, una sustancia con un peso específico de 1.6 pesa 1.6 veces más que el agua. El peso específico de un cemento asfaltico no se indica normalmente en las especificaciones de la obra. De todas maneras existen dos razones importantes por las cuales se debe conocer el peso específico del cemento asfaltico sado: •
El asfalto se expande cuando es calentado y se contrae cuando es enfriado. Esto significa que el volumen dado de una cierta cantidad de cemento asfaltico será mayor a altas temperaturas. Las medidas de peso específico proveen un patrón para efectuar correcciones de temperatura – volumen.
•
El peso específico de un asfalto es esencial en la determinación del porcentaje de vacios (espacios de aire) de un pavimento compactado. El peso específico generalmente se determina con el método del picnómetro (AASHTO T228), los resultados para el asfalto como para el agua se expresan normalmente en términos de peso específico a una temperatura dada. Esto se debe a que el peso específico varia con la expansión y contracción del cemento asfaltico a diferentes temperaturas. Por ejemplo: Peso especifico 1.05 a 15.6 º / 15.6 ºC (60º / 60 ºF) significa que el peso especifico el cemento asfaltico ensayado es de 1.05 cuando el cemento asfaltico y el agua están a una temperatura de 15.6 ºC (60 ºF).
Tipo y Propiedades de los agregados:
El agregado debe ser piedra picada, grava picada, arena, grava sin picar y polvillo, en diferentes combinaciones: debe proceder de rocas duras y resistentes; no debe tener arcilla en terrones ni como película adherida a los granos; y debe estar libre de todo material orgánico. El agregado que se use para la construcción de pavimentos de concreto asfáltico se clasifica en: grueso, fino, polvo mineral y llenante. A continuación la características que debe tener todos y cada uno de los agregados según las normas COVENIN C-12-10; Agregado Grueso: El agregado grueso es la fracción del agregado que queda retenida en el Cedazo No.8. El agregado grueso debe tener las propiedades características siguientes: a)
Debe estar limpio y no debe tener más del 5%, de su peso, de trozos alargados o planos.
b)
El porcentaje de desgaste, determinado según la norma COVENIN 267 no debe ser mayor del 40% para las mezclas usadas como carpeta de rodamiento, ni mayor del 50% para las mezclas usadas como carpeta intermedia o como carpeta base.
c)
No debe tener una pérdida de peso mayor del 15% al ser sometido al ensayo MOPE-114 (Desgaste en sulfato de magnesio. 5 ciclos), para las mezclas usadas como carpeta de rodamiento.
d)
En el momento de ser mezclado, el porcentaje de caras producidas por fractura determinado según la norma COVENIN 1124, debe ser mayor del 60%.
Agregado Fino: El agregado fino es la fracción del agregado que pasa el cedazo N° 8 y queda retenido en el Cedazo N° 200. Debe estar constituido por arena y/o residuos de piedra picada o grava sin picar, en forma de granos limpios y duros y de superficie áspera. El agregado fino que se use en la preparación de las mezclas para carpetas de rodamiento, no debe tener una pérdida de peso mayor de 15% al ser sometido al Ensayo MOP-E-114 (Desgaste en sulfato de magnesio. 5 Ciclos). Polvo mineral o Filler: El polvo mineral es la fracción del agregado que pasa el cedazo N° 200. Este proviene de la trituración de la roca. Tiene similitud a la textura del cemento portland. El agregado llenante debe estar constituido por polvillo calcáreo o cemento Portland. También, si lo aprueba por escrito el Ingeniero Inspector, el agregado llenante puede estar constituido por cualquier otro polvillo mineral, no plástico. La granulometría del agregado llenante debe estar comprendida dentro de los límites siguientes:
CEDAZO No. 30 100 200
% QUE PASA 100 90 – 100 65 – 100
Los agregados según su origen se pueden clasificar en: •
Agregados Naturales: Los agregados naturales son aquellos usados en su forma natural, con muy poco o
ningún procesamiento. Ellos están constituidos por partículas producidas mediante procesos naturales de erosión y degradación, tales como: la acción del viento, el agua, el movimiento del hielo y los químicos. La forma de las partículas individuales es un producto, a la larga, de los agentes que actúan sobre ellas. Los glaciares por ejemplo, usualmente producen rocas y guijarros redondeados. Así mismo, las corrientes de agua producen partículas lisas y redondeadas. Los principales tipos de agregados naturales usados en la construcción de pavimentos son las gravas y la arena. La grava se define usualmente como, como partículas de igual o mayor que 6.35 m.m. (1/4 pulgadas). La arena se define como partículas de un
tamaño menor que 0.075 m.m. (No 200), son conocidos como relleno mineral (Filler), el cual consiste principalmente de limo y arcillas. Las gravas y las arenas también son clasificadas según su origen; los materiales producidos en canteras abiertas y usados sin ningún procesamiento adicional son conocidos como materiales en bruto, los materiales tomados de la ribera de los ríos son conocidos como materiales de canteras de ríos. •
Agregados Procesados: Los agregados procesados son aquellos que han sido triturados y tamizados antes de
ser usados. Existen dos fuentes principales de agregados procesados: a) Gravas Naturales que son trituradas para volverlas más apropiadas para pavimento de mezcla asfálticas. b) Fragmentación de lecho de roca y de piedras grandes que deben ser reducidas en tamaño antes de ser usadas en la pavimentación. Las rocas son trituradas por tres razones; primera razón: para cambiar la textura superficial de las partículas de lisa a rugosa. Segunda razón: Para cambiar la forma de la partícula de redonda a angular y Tercera razón: Para reducir y mejorar la distribución y rango (Graduación) de los tamaños de las partículas. El propósito principal de la trituración, en el caso de los fragmentos de lechos de roca y de piedras grandes, es reducir a un tamaño que sea manejable. Sin embargo, los cambios de textura superficial y en la forma de las partículas son también muy importantes. •
Agregados Sintéticos: Los agregados sintéticos o artificiales no existen en la naturaleza obviamente, ellos
son producto del procesamiento físico o químico de los materiales. Algunos son subproductos de procesos industriales de producción con el refinamiento de metales. Otros son producidos mediante el procesamiento de materias primas, para ser usados específicamente como agregado de arena triturada o procesada hasta tamaños máximos de 0.60 m.m (No 30). El producto secundario más comúnmente usado es la escoria de alto horno, es una sustancia no metálica que brota a la superficie del hierro fundido durante el proceso de reducción. Una vez que es removida de la superficie de hierro, la escoria es transformada
en pequeñas partículas al templarlas inmediatamente en agua o al triturarla una vez que se ha enfriado. Propiedades de la Ingeniería de las Mezclas Asfálticas en Caliente: El diseño adecuado de una mezcla asfáltica de pavimentación debe perseguir el que en ella se obtengan algunas de las propiedades siguientes, aún cuando es muy difícil que en una mezcla se puedan alcanzar todas ellas: •
Estabilidad: La estabilidad de una mezcla asfáltica se define como su capacidad para resistir el
desplazamiento y la deformación ante el efecto de las cargas impuestas por los vehículos. Un pavimento estable es capaz de mantener su forma y lisura bajo cargas repetidas; un pavimento con baja estabilidad sufren ahuellamientos, corrimientos, ondulaciones y cualquier otro tipo de indicativo que está sufriendo cambios. La estabilidad de una mezcla depende de la fricción interna, de la cohesión y de la viscosidad de masa (inercia). •
La fricción interna: Que es básicamente el aporte de los granos a la estabilidad de una mezcla, depende
de la textura superficial, de la forma de las partículas y granulometría del agregado, así como de la densidad de la mezcla compactada, y de la proporción de asfalto en la mezcla. Es una combinación de la resistencia friccional y de la trabazón del agregado dentro de la mezcla. La resistencia friccional aumenta con la rugosidad superficial de las partículas del agregado, y también se incrementa a medida que el área de contacto entre las partículas se hace mayor. La resistencia por trabazón depende del tamaño y forma de las partículas. Para cualquier mezcla, la estabilidad aumenta a medida que aumenta su densidad, lo cual es a su vez función de la granulometría y grado de compactación en el campo o laboratorio. Una cantidad muy alta de asfalto en la mezcla tiende a lubricar excesivamente las partículas y a disminuir la fricción interna del esqueleto pétreo. •
La cohesión: Es la fuerza aglutinante propia de una mezcla asfáltica para pavimentación, y se
corresponde básicamente con el aporte del ligante asfáltico; es independiente del esfuerzo normal y de la velocidad de deformación. El asfalto sirve para mantener las presiones de contacto desarrolladas entre las partículas del agregado. La cohesión varía directamente con la intensidad de carga, el área cargada y la viscosidad del ligante. Varía inversamente con la
temperatura. La cohesión aumenta, hasta un máximo, con el incremento en el contenido de asfalto en la mezcla, y después de este valor comienza a decrecer. •
La viscosidad de masa: Cuando la magnitud del esfuerzo de corte supera las resistencias fricciónales antes
mencionadas, el material continúa deformándose a esfuerzo constante, con determinada velocidad (fluencia plástica), desarrollando una resistencia viscosa que es función de la temperatura y de la velocidad de deformación. La resistencia viscosa de la mezcla es muy superior a la del ligante bituminoso aislado, debido a la interacción de las partículas incorporadas al mismo. La viscosidad de la mezcla macroscópicamente considerada, ha sido denominada por Nijboer como "viscosidad de la masa" y su valor es una característica del material, igual a la razón entre la resistencia viscosa medida y la velocidad de deformación a temperatura constante. Puede observarse en el siguiente diagrama de Mohr cómo aumenta la resistencia al corte con velocidades de deformación crecientes para una temperatura de ensayo constante. ESTABILIDAD BAJA CAUSA
EFECTOS
Exceso de asfalto en la mezcla
Ondulaciones, ahuellamientos y afloramiento o exudación Baja resistencia durante la compactación y posteriormente durante un cierto tiempo; dificultad para compactar Ahuellamiento y canalización
Exceso de arena de tamaño medio en la mezcla Agregado redondeado sin o con pocas, superficies trituradas 2. Durabilidad:
Se define como la habilidad que tiene un pavimento asfaltico para resistir factores tales como: la desintegración del agregado, cambios en las propiedades del asfalto (polimerización y Oxidación), y separación de las películas de asfalto. Estos factores pueden ser el resultado de la acción del clima, el transito o una fusión de ambos. Generalmente, la durabilidad de una mezcla puede ser mejorada de tres formas: •
Usando la mayor cantidad posible de asfalto; esta razón, aumenta la durabilidad por que las películas gruesa de asfalto no se envejecen o endurecen tan rápido como lo hacen las películas delgadas. En consecuencia el asfalto retiene, por
más tiempo, sus características originales. Además el máximo contenido posible de asfalto sella eficazmente un gran porcentaje de vacio interconectados en el pavimento. Haciendo difícil la penetración de aire y agua. Por supuesto, se debe dejar un cierto porcentaje de vacios en el pavimento para permitir la expansión del asfalto en los tiempos cálidos. •
Usando una graduación densa, dura y resistente a la separación; contribuye a un contacto más cercano entre las partículas de agregado, lo cual mejora la impermeabilidad de la mezcla. Un agregado firme y duro resiste la desintegración bajo las cargas del tránsito. Un agregado resistente a la separación resiste la acción del agua y el transito, las cuales tienden a separar la película de asfalto de las partículas de agregado, conduciendo a la desintegración del pavimento. La resistencia de una mezcla a la separación puede ser mejorada, bajo ciertas condiciones, mediante el uso de compuestos adhesivos, o rellenos minerales como la cal hidratada.
•
Diseñando y compactando la mezcla para obtener la máxima impermeabilidad; La intrusión de agua y aire en el pavimento puede minimizarse si se diseña y compacta la mezcla para darle al pavimento la máxima impermeabilidad posible (el siguiente punto trata de la impermeabilidad), en la siguiente figura detalla algunas de las causa y efecto de la poca durabilidad. POCA DURABILIDAD CAUSA
EFECTOS
Bajo contenido de asfalto
Endurecimiento rápido del asfalto y desintegración por perdida de agregado Endurecimiento temprano del asfalto seguido por agrietamiento o desintegración
Alto contenido de vacios debido al diseño o a la falta de compactación Agregados susceptibles al agua (Hidrofilicos)
Película de asfalto se desprende del agregado dejando un pavimento desgastado o desintegrado
3. Impermeabilidad: La impermeabilidad de un pavimento asfaltico es la resistencia al paso de aire y agua hacia su interior o a través de el. Esta característica esta relacionada con el contenido de vacios de la mezcla compactada, y es así como gran parte de las discusiones sobre los
vacios en las secciones de diseño de mezcla se relacionan con la impermeabilidad. Aunque el contenido de vacio es una indicación del paso potencial de aire y agua a través del pavimento, la naturaleza de estos vacios es más importante que su cantidad. El grado de impermeabilidad está determinado por el tamaño de los vacios, sin importar si están o no conectados y por el acceso que tienen a la superficie del pavimento. MEZCLA DEMASIADO PERMEABLE CAUSA
EFECTOS
Bajo contenido de asfalto
Las películas delgadas de asfalto causaran, tempranamente; un envejecimiento y una desintegración de la mezcla El agua y el aire pueden entrar fácilmente en el pavimento, causando oxidación y desintegración de la mezcla Altos vacios, conduciendo a infiltración de agua y baja estabilidad
Alto contenido de vacios en la mezcla de diseño Compactación inadecuada
4. Trabajabilidad: Esta descrita por la facilidad con que una mezcla de pavimento puede ser colocada y compactada. Las mezclas que poseen buena trabajabilidad son fáciles de colocar y compactar; aquellas con mala trabajabilidad son difíciles de colocar y compactar. Realizando una modificación de los parámetros, tipo de agregado y / o la granulometría puede mejorar la trabajabilidad de la mezcla. Las mezcla gruesas (alto contenido de agregado grueso) tienen una tendencia a segregarse durante su manejo y también pueden ser difíciles de compactar. A través de las mezclas de prueba en el laboratorio puede ser posible adicionar agregado fino y tal vez asfalto, a una mezcla gruesa, para volverla más trabajable. En tal caso se deberá tener cierto cuidado para garantizar que la mezcla modificada cumpla con los otros criterios de diseño, como por ejemplo: contenido de vacios y estabilidad. Un contenido demasiado alto de relleno mineral también puede afectar la Trabajabilidad, puede ocasionar que la mezcla se vuelva muy viscosa, haciendo difícil la compactación. Las mezclas que son fácilmente trabajables o deformables se conocen como mezclas tiernas, estas son demasiado inestables para ser colocadas y compactadas apropiadamente.
Usualmente son el producto de una falta de relleno mineral, demasiado arena de tamaño mediano, partículas lisas y redondeadas de agregado y / o demasiada humead en la mezcla. Aunque el asfalto no es la principal causa de los problemas de Trabajabilidad, tiene algún efecto sobre la propiedad. Debido a que la temperatura de la mezcla afecta la viscosidad del asfalto, una temperatura demasiado baja hará que la mezcla sea poco trabajable, mientras que una temperatura demasiado alta podrá hacer que la mezcla se vuelva tierna. El grado y el porcentaje de asfalto también pueden afectar la Trabajabilidad de la mezcla. MALA TRABAJABILIDAD CAUSA
EFECTOS
Tamaño máximo de partícula: Grande Demasiado agregado Grueso Temperatura muy baja de la Mezcla Demasiado arena de tamaño medio Bajo contenido de llenante mineral Alto contenido de llenante mineral
Superficie Áspera, difícil de colocar Puede ser difícil de compactar Agregado sin revestir, mezcla poco durable; superficie áspera, difícil de compactar La mezcla se desplaza bajo la compactadora y permanece tierna o blanda Mezcla tierna, altamente permeable Mezcla muy viscosa, difícil de manejar; poco durable
5. Flexibilidad: Es la capacidad de un pavimento asfaltico para acomodarse, sin que se agriete, a movimientos y asentamientos graduales de la subrasante. Esta es una característica deseable en todo pavimento asfaltico debido a que virtualmente todas las subrasantes se asientan (bajo cargas) o se expanden (propiedad del suelo). Una mezcla de granulometría abierta con alto contenido de asfalto es, generalmente, más flexible que una mezcla densamente gradada de bajo contenido de asfalto. Algunas veces los requerimientos de flexibilidad entran en conflicto con los requerimientos de estabilidad, de tal manera que se puede buscar el equilibrio de los mismos. 6. Resistencia a la Fatiga: La resistencia a la fatiga de un pavimento es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de transito. Se ha demostrado, por medio de la investigación, que los vacios
(relacionados con el contenido de asfalto) y la viscosidad del asfalto tienen un efecto considerable sobre la resistencia a la fatiga. A medida que el porcentaje de vacios en un pavimento aumenta, ya sea por diseño dise ño o por falta de compactación, la resistencia a la fatiga del pavimento (el periodo de tiempo durante el cual un pavimento en servicio es adecuadamente resistente a la fatiga) disminuye. Así mismo, un pavimento que contiene asfalto que se ha envejecido y endurecido considerablemente tiene menor resistencia a la fatiga. Las características de resistencia, espesor de un pavimento y la capacidad de soporte de la subrasante, tiene mucho que ver con la vida del pavimento y con la prevención del agrietamiento asociado con las cargas de transito. Los pavimentos de gran espesor sobre subrasantes resistentes, no se flexionan tanto bajo las cargas, como los pavimentos delgados o aquellos que se encuentran sobre subrasantes débiles. MALA RESISTENCIA A LA FATIGA CAUSA
EFECTOS
Bajo contenido de asfalto Vacios altos de diseño
Agrietamiento por fatiga Envejecimiento temprano del asfalto, seguido por agrietamiento por fatiga Envejecimiento temprano del asfalto, seguido por agrietamiento por fatiga Demasiada flexión, seguida por agrietamiento por fatiga
Falta de compactación Espesor inadecuado del pavimento 7. Resistencia al Deslizamiento:
La resistencia al deslizamiento es la habilidad de una superficie de pavimento de minimizar el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie esta mojada. Para obtener buena resistencia al deslizamiento, el neumático debe ser capaz de mantener contacto con las partículas de agregado en vez de rodar sobre una película de agua en la superficie del pavimento (hidroplaneo). La resistencia al deslizamiento se mide en terreno con una rueda normalizada bajo condiciones controladas de humedad en la superficie del pavimento, y a una velocidad de 65 Km / Hr (49 min / Hr). Una superficie áspera y rugosa de pavimento tendrá mayor resistencia al deslizamiento que una superficie lisa. La mejor resistencia al deslizamiento se obtiene con
un agregado de textura áspera, en una mezcla de gradación abierta y con tamaño máximo de 9.5 m.m. (3/8”) a 12.5 m.m. (1/2”). Además de tener una superficie áspera, los agregados deben resistir al pulimento (alisamiento) bajo el transito. Los agregados calcáreos son más susceptibles al pulimento que los agregados silíceos. Las mezclas inestables que tienden a deformarse a exudar (flujo del asfalto a la superficie) presentan problemas graves de resistencia resisten cia al deslizamiento. MALA RESISTENCIA A LA FATIGA CAUSA
EFECTOS
Exceso de asfalto Agregado mal graduado con mala textura Agregado pulido en la mezcla
Exudación, poca resistencia al deslizamiento Pavimento liso, posibilidad de hidroplaneo Poca resistencia al deslizamiento
DISEÑO DE MEZCLA METODO MARSHALL El concepto del método Marshall fue desarrollado por Bruce Marshall, ex-Ingeniero de Bitúmenes del Departamento de Carreteras del Estado de Mississippi. El Ensaño Marshall, surgió de una investigación iniciada por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos en 1943. Varios métodos para el diseño y control de mezclas asfálticas fueron comparados y evaluados para desarrollar un método simple. Dicho cuerpo de ingenieros decidió adoptar el método Marshall, y desarrollarlo y adaptarlo para diseño y control de mezclas de pavimento bituminoso en el campo, debido en parte a que el método utilizaba equipo portátil. A través de una extensa investigación de pruebas de tránsito, y de estudios de correlación, en el laboratorio, el Cuerpo de Ingenieros Ingenier os mejoró y agregó ciertos detalles al procedimiento del Ensayo Marshall, y posteriormente desarrolló criterios de diseño de mezclas. El propósito del método Marshall es determinar el contenido óptimo de asfalto para una combinación específica de agregados. El método también provee información sobre propiedades de la mezcla asfáltica asf áltica en caliente, y establece densidades y contenidos óptimos de vacío que deben ser cumplidos durante la construcción del pavimento. El método Marshall, sólo se aplica a mezclas asfálticas (en caliente) de pavimentación que usan cemento asfáltico clasificado con viscosidad o penetración y que
contienen agregados con tamaños máximos de 25.0 mm o menos. El método puede ser usado para el diseño en laboratorio, como para el control de campo de mezclas asfálticas (en caliente) de pavimentación. El método Marshall usa muestras normalizadas de pruebas (probetas) de 64mm (2.5in) de espesor por 103 m.m. (4 Pulg) de diámetro. Una serie de probetas, cada una con la misma combinación de agregados pero con diferentes tipos de asfaltos, es preparada usando un procedimiento específico para calentar, mezclar y compactar mezclas asfálticas de agregado. Los dos datos más importantes del diseño de mezclas del Método Marshall son: un análisis de la relación de vacíos-densidad, y una prueba de estabilidad-flujo de las muestras compactadas. Procedimiento del Método Marshall:
Una vez caracterizado los agregados o efectuadas las granulometrías de los mismos, se procede a realizar una combinación de los agregados, donde por medio del tanteo porcentual se obtendría una combinación ideal, que cumpla con las especificaciones COVENIN según lo exigido para cada tipo de mezcla.
GRANULOMETRIA DE LOS AGREGADOS
COMBINACION DE LOS AGREGADOS POR METODO DE TANTEO PORCENTUAL
Método de combinación por tanteo:
Se multiplica cada valor porcentual de cada agregado por los porcentajes pasantes de cada tamiz de dicho agregado, es decir; arrocillo: tamiz No. 4. 80.6 * 45% = 36.3. Al final sumo los 3 valores (de cada Agregado) y lo comparo con las especificaciones. Es decir; 36.3 (Arrocillo) + 25.7 (Arena) + (Piedra) 1.0 = 63.0
/
especificaciones 50 - 70, OK. Ya definida la mezcla de trabajo se procede a secar el material en el horno un aproximado a 20 kilos distribuidos en los porcentajes de cada agregado. Una vez secos se dejan reposar a temperatura ambiente y se tamizan separando todos y cada unos de los retenidos en cada tamiz, hasta el No. 8, la separación se realiza en función de los tamices a utilizar correspondiente a la mezcla a utilizar, ejemplo; mezcla tipo III se utilizan los siguientes tamices: 3/4", 1/2”, 3/8”, No.4, No. 8, No. 30, No. 50, No. 100 y No. 200.
SEPARACION DE LOS AGREGADOS
Y
RETENIDOS EN CADA TAMIZ
Luego se calculan las proporciones de cada briqueta en función del porcentaje de liquido a utilizar, en este ejemplo se utiliza 4.5%, así se debe calcular con todos los porcentajes (5.0%, 5.5%, 6.0% y 6.5%).
CEM. % ASF.
4.5 Tamiz
% Total Ag .
95.5
% AG.
Peso
Peso
Mezcla
Gramos Ac um ul .
3/4"
-
3/4" a 1/2"
10.3
9.8
118.0
118.0
1/2" a 3/8"
8.1
7.7
92.8
210.9
3/*8" a Nº4
18.6
17.8
213.2
424.0
Nº4 a Nº8
15.9
15.2
182.2
606.2
P.Nº8
47.1
45.0
539.8
1146.0
C.A.
X
4.5
54.0
1200.0
TOTAL
100.0
100.0
1200.0
X
Para comenzar con el cálculo de las proporciones debo obtener el porcentaje parcial de cada tamiz, ejemplo: Se resta el tamiz anterior con el siguiente, es decir, 3/4” – 1/2" o 100 – 89.7 = 10.3, luego este resultado lo multiplico por el porcentaje del Agregado: 10.3 * 95.5% = 9.8. Luego llevamos esos porcentajes a gramos en función de los 1.200 gramos que debería pesar la briqueta, es decir, 9.8 * (1200 / 100) = 118.0, posterior a esto se suma los valores acumulados hasta completar los 1.200 gramos.
Una vez obteniendo todos los pesos de las briquetas correspondientes a cada uno de los puntos de % Cemento Asfaltico. Se introducen el agregado al horno a una temperatura de 160 ºC y con el Cemento Asfaltico a 150 ºC; se vierte en un envase para mezclar las proporciones de cada tamiz y la proporción del Cemento Asfaltico en Gramos. Se mezcla hasta obtener una pasta homogénea, previo a esto los moldes donde se va a colocar la mezcla deberían estar calentándose y así evitar perdida de temperatura, recuerda que este proceso consiste en simular el proceso de secado – mezclado de una Planta de Asfalto.
Se coloca la mezcla en los moldes y se golpean 75 veces (con un martillo especial para tal fin) por cada cara (simulando esto el proceso de compactación en campo), se dejan reposar 24 horas a temperatura ambiente.
Pasada las 24 horas se extraen de los moldes y se realiza en ensayo de densidad de la briqueta. Se coloca en un baño térmico a 60 ºC por 30 minutos y se ensayan en la prensa Marshall donde se determinara la Estabilidad y el flujo.
También se debe realizar el ensayo de Densidad Teórica método Rice, NORMA A.S.T.M (American Society for Testing and Materials) D 2041 – 2003, para calcular los vacios Totales en la mezcla, Vacios Llenados con Asfalto y Vacios con Llenante Mineral. Los cuales deben de cumplir con las normas COVENIN.
En las pruebas y el análisis de diseño de mezclas, la densidad de la muestra compactada se expresa en kilogramos por metro cubico (Kg/m3) o en libras por pie cubico (Lb/ft3). La densidad es calculada al multiplicar la gravedad específica total de la mezcla por la densidad del agua (1,000 (Kg/m3) o 62.416 (Lb/ft3). La densidad obtenida en laboratorio se convierte en la densidad patrón, usándose esta como referencia para determinar si la densidad del pavimento terminado es o no adecuada. Las especificaciones usualmente requieren que la densidad del pavimento sea un porcentaje de la densidad del laboratorio. Esto se debe a que muy rara vez la compactación in situ logra las densidades que se obtienen usando los métodos normalizados de compactación de laboratorio. •
Vacios de Aire o Vacios Totales: Los vacios de aire o vacios totales son espacios pequeños de aire, que están
presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final compactada. Es necesario que todas las mezclas densamente graduadas contengan cierto porcentaje de vacios para permitir alguna compactación adicional bajo el trafico, proporcionando espacios a donde pueda fluir el asfalto durante esta compactación adicional. El porcentaje permitido (en muestra de Laboratorio) para capas de base y capas superficiales está entre 3% y 5%, dependiendo del diseño especifico. La durabilidad de un pavimento asfaltico esta vinculado con el contenido de vacios. La razón de esto es que entre menor sea la cantidad de vacios menos será la permeabilidad de la mezcla. Un contenido de vacios alto proporciona pasajes a través de la mezcla, entrando asi agua y aire y causar deterioro. Por otro lado, un contenido demasiado bajo de vacios puede producir exudación del asfalto; una condición donde el exceoso de asfalto es exprimido fuera de la mezcla hacia la superficie. La densidad y el contenido de vacios están directamente relacionados. Entre más alta la densidad, menor es el porcentaje de vacios en la mezcla y viceversa. Las especificaciones de la obra requieren, usualmente, una densidad que permita acomodar el menor número posible (en la realidad) de vacios, preferiblemente menos del 8%. •
Vacios Agregado Mineral (VAM): Los vacios del agregado Mineral son los espacios de aire que existen entre las
partículas de agregado en una mezcla compactada de pavimentación, incluyendo los espacios llenos de asfalto.
El VAM, representa el espacio disponible para acomodar el volumen efectivo de asfalto y el volumen necesario de vacios en la mezcla. Cuanto mayor sea el VA, mas espacios habrá disponible para las películas de asfalto. Existen valores mínimos para los VAM los cuales están recomendados y especificados como función del tamaño del agregado. Estos valores se basan en el hecho de que cuanto más gruesa se la película de asfalto que cubre las partículas de agregado, mas durable será la mezcla.
DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA TEÓRICA MÁXIMA (RICE). La Gravedad Específica Teórica Máxima es también llamada Gravedad Especifica Rice debido a que James Rice desarrolló el método de ensayo. Este método de laboratorio determina a través de la Gravedad Especifica Teórica Máxima los valores del porcentaje de vacíos totales en las mezclas asfálticas en su estado suelto (fracciones separadas), es decir, para el ensayo las partículas de la muestra se separan teniendo cuidado de no fracturarlas. La muestra suelta se coloca en un recipiente y se pesa, luego se le añade agua hasta cubrir la muestra y se remueve el aire atrapado por medio de la bomba de vacíos. DEFINICIONES Mezclas Asfálticas:
Las mezclas asfálticas están formadas por una combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarbonato, de manera que aquellos quedan cubiertos por una película
continua y están constituidas aproximadamente por un 90 % de agregados pétreos grueso y fino, un 5% de polvo mineral (filler) y otro 5% de ligante asfáltico. Mezclas Asfálticas en Caliente:
Es la unión de agregados pétreos de diferente graduación o tamaño con cemento asfáltico, a una temperatura capaz de lograr la adherencia de los componentes. Gravedad Específica:
Es la relación de una determinada masa de material respecto a un volumen igual de agua a 25° C de temperatura. NORMAS ASOCIADAS: NORMA A.S.T.M (American Society for Testing and Materials) D 2041 – 2003. Método de Ensayo para Determinar la Gravedad Específica Teórica Máxima y Densidad de las Mezclas Bituminosas para Pavimentación (Standard Test Method for Theoretical Maximum Specific Gravity and Density of Bituminous Paving Mixtures). .- Peso Específico:
El peso específico de un agregado es la proporción entre el peso de un volumen dado de agregado y el peso de un volumen igual de agua. El peso especifico es una forma de expresar las características de un peso y volumen de los materiales. Estas características son especialmente importantes en la producción de mezclas de pavimento debido a que el agregado y el asfalto son proporcionados en la mezcla de acuerdo al peso. Una tonelada de agregado de bajo peso especifico tiene un volumen mayor (ocupa más espacio) que una tonelada de agregado con un peso especifico más alto. Por consiguiente, para poder cubrir las partículas de agregado, mas asfalto debe ser adicionado a una tonelada de agregado con bajo peso específico (mayor volumen) que una tonelada de agregado con un peso específico más alto (menos volumen). .- Peso Específico y Absorcion del Agregado Grueso:
El objetivo del presente ensayo, es determinar el peso específico y el porcentaje de absorción usados para los diseños de mezclas asfálticas. DEFINICIONES Agregados Gruesos:
Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4,75 mm. (Nº 4). El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida, o agregados
metálicos naturales o artificiales. El agregado grueso empleado en la preparación de concretos livianos podrá ser natural o artificial. Pesos Específico del Agregado Grueso:
Es la relación a una temperatura estable de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas. Saturación con Superficie Seca (SSS):
En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. NORMAS ASOCIADAS: NORMA COVENIN 269-2006 Agregado Grueso. Determinación de la Densidad y la Absorción. NORMA A.S.T.M C 127-2004 Standard Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Coarse Aggregate. .- Peso Específico y Absorción del Agregado Fino:
El objetivo del presente ensayo, es determinar el peso específico y el porcentaje de absorción usados para los diseños de mezclas asfálticas. DEFINICIONES Agregado Fino:
Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm (3/8 pulg) y queda retenido en el tamiz 74 mm (Nº 200). Peso Específico:
El peso específico de una sustancia es el peso de la unidad de volumen. Se obtiene dividiendo un peso conocido de la sustancia entre el volumen que ocupa. Saturación con Superficie (SSS):
En un estado límite en el que los agregados tienen todos sus poros llenos de agua pero superficialmente se encuentran secos. NORMAS ASOCIADAS: NORMA COVENIN 268-1998 Agregado Fino. Determinación de la Densidad y la Absorción.
NORMA A.S.T.M C 128-2007 Density, Relative Density (Specific Gravity), and Absorption of Fine Aggregate. .- Peso Específico Total, Aparente y Efectivo:
El peso específico total de una muestra incluye todos los poros de la muestra. El peso específico aparente no incluye, como parte del volumen de la muestra, los poros y espacios capilares que se llenarían de agua al mojar la muestra. El peso específico efectivo excluye, del volumen de la muestra, todos los poros y espacios capilares que absorben asfalto. El peso específico total asume que los poros que absorben agua no absorben asfalto. El peso específico aparente asume que todos los poros que son permeables al agua absorben asfalto. Ninguna de estas suposiciones, excepto en casos muy raros, es verdadera. Por lo tanto, el peso específico efectivo el cual discrimina entre poros permeables al agua y poros permeables al asfalto, es el que más se acerca al valor correcto que debe ser usado en los cálculos de mezclas asfálticas.
PESOS ESPECIFICOS DEL AGREGADO
EXTENDIDO Y COLOCACION DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE En esta sección se tratara la forma correcta de poder realizar el extendido y colocación adecuada para una mezcla asfáltica. Lo primero que se debe realizar es una inspección de los equipos tanto de colocación como los de compactación. Rodillo compactador:
Este es el encargado de darle la mayor de la compactación a la mezcla siempre y cuando tengas las características necesarias para ello, buena temperatura, bien gradada, sin exceso de líquido, sin falta de líquido, con o sin exceso de llenante mineral, entre otros. Para esto, se debe revisar lo siguiente: •
Las cuchillas deben estar ajustadas y colocadas en la posición adecuada.
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Verificar que los sistemas de riego estén en perfectas condiciones y operativos.
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Constatar que el Sistema de vibrado funcione correctamente.
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No debe existir ningún escape de combustible y/o aceite en todo lo que conexiones del vehículo se refiere. Así mismo, el tambor, rueda o neumáticos deben estar libres de aceites, gasoil, grasas y de cualquier agente contaminante o perjudicial para la mezcla.
•
Verificar que la presión de los neumáticos sea la adecuada según especificación del neumático.
•
Realizar chequeo rutinario del mecanismo y funcionamiento del vehículo, tales como: filtros de gasoil, acelerador entre otros. RODILLO COMPACTADOR
Finisher o Pavimentadora:
Son maquinas automotrices diseñadas para colocar mezclas asfálticas con un espesor determinado y para proporcionar una compactación inicial de la carpeta. Para un buen desempeño de la maquina, se debe verificar lo siguiente: •
Que la unidad de potencia funcione correctamente, puesto que es el encargado de darle movilidad y empuje al sistema de ruedas u oruga.
•
Revisar la tolva receptora que esté libre de cualquier impureza que pueda afectar la mezcla o en su defecto, el mecanismo de la Pavimentadora; ya que de allí pasaría a las correas transportadoras (cadenas).
•
Revisar que las compuertas laterales de la tolva receptora funcionen debidamente, sistema de gatos hidráulicos.
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Barrenas de distribución (tornillo de distribución).
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Transmisiones del vehículo.
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Controles del equipo.
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Verificar que no exista ningún vote de gasoil o aceite en sus sistemas respectivos, para evitar daño directo a la mezcla al momento de la colocación.
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Verificar que la plancha enrasadora pueda llegar al espesor deseado, su mecanismo vibratorio y su unidad de calentamiento.
•
Planta generadora (motor). FINISHER O PAVIMENTADORA
Rodillo de cauchos:
Estas maquinarias poseen ruedas de caucho en vez de rodillos de acero. Generalmente poseen dos ejes tándem, con 3 o 4 ruedas en el eje delantero y 4 o 5 ruedas en el eje trasero. Estas ruedas tienen movilidad independiente. También poseen un compartimiento para el lastre, pudiendo ajustar su peso bruto total. Este compartimiento puede variar su peso entre 10 y 35 toneladas, dependiendo del tamaño y tipo. Sin embargo más importante que su peso bruto es el peso de cada rueda y esto varía según el tamaño y tipo del equipo. De igual forma todas las ruedas deben de tener la misma presión de aire (variable de 5 psi) y poseer rodadura lisa, permitiendo esto aplica una presión uniforme durante la compactación. Verificación del funcionamiento para buen desempeño: •
Que la unidad de potencia este operativa 100%.
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El sistema de riego debe funcionar correctamente, dándole un riego uniforme a las ruedas y evitar así que se adhiera la mezcla y no pueda llevar a cabo su función; sellar la carpeta.
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Las ruedas deben poseer en su totalidad las libras de presión necesaria o requerida según especificaciones del caucho, para dar una presión uniforme al momento de la compactación. Dando una holgura máxima de 5 psi
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Verificar que no exista ningún vote de gasoil y/o aceite, que pudiese afectar el proceso de compactación.
RODILLO DE CAUCHOS
Distribuidor de Asfalto:
Los riegos e liga o imprimación son generalmente aplicados por medio de un distribuidor de asfalto. Es un tanque de asfalto montado en un camión o sobre un remolque, adaptado con bombas, barra rociadora y controles apropiados para regular la cantidad de asfalto que sale por las boquillas de la barra rociadora. Un distribuidor incluye, normalmente, un sistema de calentamiento con base en quemadores de combustible o gas, para mantener el asfalto a la temperatura correcta de aplicación (40 ºC y 60 ºC), y una accesorio manual de rociado para aplicar asfalto en las aéreas donde la barra rociadora no pueda llegar. Este sistema de calentamiento no se utiliza con las emulsiones. Un sistema de circulación por bombeo mantiene el asfalto en movimiento, cuando el distribuidor no está operando, evitando de esta manera que se solidifique y bloquee la barra rociadora y las boquillas. Para su buen funcionamiento se debe verificar lo siguiente: •
Que el quemador este en perfectas condiciones, garantizando así, la temperatura ideal para el riego y evitar la obstrucción de la barra rociadora y las boquillas.
•
La barra rociadora y sus boquillas deben estar en buen funcionamiento para que el riego sea uniforme a lo largo de su mecanismo útil.
•
Debe tener los accesorios para el rociado manual donde la barra rociadora no puede llegar.
•
La bomba de circulación que esté funcionando en perfectas condiciones.
•
Los controles para la regulación de asfalto que sale por las boquillas estén operativos y en buen funcionamiento. Una vez realizado las revisiones pertinentes y rutinarias de los equipos de
compactación, se procede a sincronizar el despacho con la planta de asfalto, para así mantener un flujo constante de traslado – colocación - compactación de la mezcla, siendo más importante cuando la distancia es mayor. Se debe sincronizar todo de tal manera para evitar que la Pavimentadora se detenga por falta de mezcla debido a que los camiones no llegan al sitio. También se debe tener una persona en planta para verificar que la temperatura de la mezcla es la idónea, indiferentemente que la distancia sea cerca o lejana. Mantener contacto con el personal de campo en relación a cualquier anomalía en planta (daños en el
mecanismo) tanto de funcionamiento de la planta como características visuales de la mezcla, tales como; exceso de humo producto de alta temperatura, humo de color gris pardo en la chimenea de la planta (indicativo de posible entrada de gasoil a la mezcla), alta temperatura de la mezcla. Problemas Típicos de la Carpeta y sus Posibles Causas
Camiones Transportadores de Mezcla:
Son los vehículos destinados al traslado de la mezcla desde la planta hasta el sitio de la obra. Estos vehículos también son sometidos a una evaluación, las cuales deberían;
•
Revisar que la tolva este en buenas condiciones, no debe tener residuos de ningún otro material que pudiese contaminar la mezcla.
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La lona o encerado debe estar en perfecto estado, sin roturas y que alcance para poder arropar la tolva en su totalidad y evitar así, la perdida de temperatura de la mezcla.
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El mecanismo del sistema hidráulico de izamiento de la tova para descarga debe estar en perfecto estado.
•
Los camiones no deben tener ningún tipo de vote de combustible y/o aceite que pudiese afectar la carpeta ya colocada en campo.
PROCESO DE COMPACTACION: La razón primordial de un pobre porcentaje de compactación es su inconsistencia en el proceso; demasiado lento, demasiado rápido, muy pocos pases o demasiados pases, baja temperatura de la mezcla, alta temperatura de la mezcla. Haciendo un buen proceso de compactación puede evitar esta serie de inconvenientes, brindándole a usted la uniformidad y eficiencia necesaria para alcanzar la densidad y textura requerida y mantenerse aun con los requerimientos de producción. En un tramo de prueba se extiende una carpeta similar a la que se va a colocar realmente, se controla la temperatura y con el densímetro nuclear se lleva a cabo un patrón de compactación; donde se establecerá el numero de pases con el rodillo de ruedas de acero y el Rodillo de cauchos, es decir; 4 pases con el rodillo de ruedas de acero y 2 pases con el rodillo de cauchos. Con este método se podría garantizar una buena compactación de la mezcla. Siempre y cuando se mantengan los parámetros de la mezcla: dosificación, granulometrías, temperatura y espesores. Cabe destacar que un patrón de compactación no
garantiza una mezcla que no esté cumpliendo con los parámetros nombrados con anterioridad. En la siguiente grafica tenemos un simple ejemplo de cómo se consigue una buena densidad en función del número de pases y como se pierde dicha compactación por exceso de pases: ALTA
DENSIDAD REQUERIDA DENSIDAD DEMASIADOS PASES
BAJA
1
2
3
4
CONTROL DE CALIDAD: La calidad es el factor básico de decisión del cliente para un número de productos y servicios que hoy crece en forma explosiva. La calidad ha llegado a ser la fuerza más importante y única que lleva al éxito organizacional y al crecimiento de la compañía en mercados nacionales e internacionales. Los rendimientos de programas de calidad, fuertes y eficientes, están generando excelentes resultados de utilidades en empresas con estrategias de calidad eficientes. Esto está demostrado por los importantes aumentos en la penetración del mercado, por mejoras importantes en la productividad total, por el costo mucho menor de calidad y por un liderazgo competitivo más fuerte. Cuando se menciona el término "calidad", por lo general lo asociamos con productos o servicios excelentes, que satisfacen nuestras expectativas y, más aún, las rebasan.
Tales expectativas
se definen
en función del uso que se le dará
al producto o servicio en cuestión y de su respectivo precio de venta. Cuando un producto mejora nuestras expectativas estamos hablando de calidad. Es decir, se trata de una cualidad cuya valoración dependerá de lo que se perciba.
Debido a la gran variación de resultados de calidad, la búsqueda genuina del éxito en la calidad se ha convertido en un asunto de gran interés en la administración de las compañías de todo el mundo. Y la experiencia está abriendo una base fundamental para lograr ese éxito. La calidad es en esencia una forma de administrar a la organización. Como finanzas y mercadotecnia, la calidad ha llegado a ser ahora un elemento esencial de la administración moderna. Y la eficiencia en la administración de la calidad se ha convertido en una condición necesaria para la eficiencia de la administración industrial en sí. ¿Qué es Control de Calidad?
Son todos los mecanismos, acciones, herramientas realizadas para detectar la presencia de errores. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del producto y proporcionar asistencia al departamento de fabricación, para que la producción alcance estas especificaciones. Así pues entendemos que Control de Calidad es la verificación con la que se comprueba que la obra, el producto, o la partida de obra tienen las características de calidad especificadas en el proyecto. En el campo de la construcción civil, el control de calidad se enfoca como en cualquier otro ámbito, en que todo se haga al pie de la letra con la finalidad de que no existan errores y que cumplan los resultados con unos valores estandarizados donde participan los conceptos de aceptación y rechazo. Siguiendo todos los parámetros estandarizados, podemos llegar a obtener unos resultados de excelencia. Pero como siempre, existen los mecanismos viciados donde por querer ahorrar tiempo y dinero, se desvían de los parámetros, forzando la barra de la calidad buscando los resultados idóneos. Muchas personas ven el control de calidad como un estorbo, pero en realidad el querer hacer las cosas bien, te ayudan a crecer como empresa y como persona. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, ISO 17025: Es una normativa internacional desarrollada por ISO (International Organization for Standardization) en la que se establecen los requisitos que deben cumplir los
laboratorios de ensayo y calibración. Se trata de una norma de Calidad, la cual tiene su base en la serie de normas de Calidad ISO 9000. Aunque esta norma tiene muchos aspectos en común con la norma ISO 9001, se distingue de la anterior en que aporta como principal objetivo la acreditación de la competencia de las entidades de Ensayo y calibración, por las entidades regionales correspondientes. Esta norma es aplicada por los laboratorios de ensayo y calibración con el objetivo de demostrar que son técnicamente competentes y de que son capaces de producir resultados técnicamente válidos. La primera edición (1999) de esta Norma Internacional fue producto de la amplia experiencia adquirida en la implementación de la Guía ISO/IEC 25 y de la Norma EN 45001, a las que reemplazó. Contiene todos los requisitos que tienen que cumplir los laboratorios de ensayo y de calibración si desean demostrar que poseen un sistema de gestión, son técnicamente competentes y son capaces de generar resultados técnicamente válidos. La primera edición hacía referencia a las Normas ISO 9001:1994 e ISO 9002:1994. Dichas normas han sido reemplazadas por la Norma ISO 9001:2000, lo que hizo necesario alinear la Norma ISO/IEC 17025. En esta segunda edición se han modificado o agregado apartados sólo en la medida que fue necesario a la luz de la Norma ISO 9001:2000. Es conveniente que los organismos de acreditación que reconocen la competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración se basen en esta Norma Internacional para sus acreditaciones. El capítulo 4 establece los requisitos para una gestión sólida. El capítulo 5 establece los requisitos para la competencia técnica en los tipos de ensayos o de calibraciones que el laboratorio lleva a cabo. El creciente uso de los sistemas de gestión ha producido un aumento de la necesidad de asegurar que los laboratorios que forman parte de organizaciones mayores o que ofrecen otros servicios, puedan funcionar de acuerdo con un sistema de gestión de la calidad que se considera que cumple la Norma ISO 9001 así como esta Norma Internacional. Por ello, se ha tenido el cuidado de incorporar todos aquellos requisitos de la Norma ISO 9001 que son pertinentes al alcance de los servicios de ensayo y de calibración cubiertos por el sistema de gestión del laboratorio.
