DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS DEFINICIÓN DE MEZCLA ASFÁLTICA Es una mezcla homogénea de agregados pétreos y un ligante asfáltico, para ser empleados en la conformación de la capa de rodadura de los pavimentos flexibles, previo transporte, extensión y compactación consiguientes.
COMPOSICION DE LA MEZCLA ASFALTICA •
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Las mezclas asfálticas están constituidas por: Aproximadamente por un 90 % de agregados de piedra y arena gruesa, un 5% de polvo mineral (filler que pasa la malla # 200) y otro 5% de ligante asfáltico. El ligante asfáltico y el polvo mineral son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total.
TIPOS DE MEZCLA ASFALTICA •
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Mezclas asfálticas en Caliente: Caliente: Las que se fabrican en plantas especiales, donde el cemento asfáltico es calentados a temperaturas temperaturas elevadas, elevadas, en el rango de 150 a 180 °C. Los agregados se calientan a más de 100°C. La puesta en obra se realiza a una temperatura no menor de 110°C. A una u na temperatura menor la mezcla se endura y en esa condición, ella no pueden extenderse y menos aún compactarse adecuadamente. Mezclas asfálticas en Frío rebajados: rebajados: El ligante es asfalto con adición de gasolina, kerosene o petroleo diesel, los lo s cuales calentados calentados a una temperatura temperatura no menor a 60°C se mezcla con los agregados (Piedra y arena gruesa). grue sa).
TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS •
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Mezcla asfáltica en frío con emulsión asfáltica. asfáltica. La misma que viene a ser el cemento asfáltico residual, al cual se le adiciona cierta cantidad de agua y un emulsivo químico, mezclados mediante mediante un un agitador especial, en su conjunto.
PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS • • • • • • • • •
Seguridad Resistencia al deslizamiento Regularidad transversal Visibilidad (marcas viales) Comodidad Regularidad longitudinal Regularidad transversal Visibilidad Ruido
PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS •
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Durabilidad Capacidad soporte Resistencia a la desintegración superficial Medio ambiente Mitigación del Ruido Capacidad de ser reciclado Trabajabilidad
PLANT PLANTA MOVIL DE MEZCLA ASF ASFAL ALTICA TICA Componentes Mezcladora Tubería de alimentación De cemento asfáltico Calentado a > 150°C
Lanzallamas Hornos giratorios donde Se calientan los agregados
Tolva de recepción De agregados
FUNDAMENTOS BASICOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS •
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1.- El deseo principal de lograr un adecuado diseño, consiste fundamentalmente, en lograr la máxima densidad posible de la mezcla. mezcla. Para ello un factor determinante es la granulometría del agregado a emplear, tamaño máximo del A.G. ¾». También el contenido de asfalto a utilizar. utilizar. Ideal Ideal de 5a6% Porcentaje de vacios.- ideal 3.5 % Estabilidad Marshall.- Estabilidad media o promedio 85%
FORMULAS EMPRIRICAS • • • •
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Del Instituto del asfalto. P = 4 R + 7S + 12F Donde: P = Porcentaje de asfalto asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla. R= % del agregado que pasa la # ¾ y retenida en la # 8. S= % del agregado que pasa la # 8 y retenida en la malla 200. F= Porcentaje del agregado que pasa la malla 200
EJEMPLO DE MEZCLA ASFALTICA EN FRIO
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Determinar la cantidad de asfalto en galones que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente garanulometría. Malla % que Pasa % que retiene. ¾» 100 ½» 82 18 3/8» 69 13 N° 4 55 14 N° 8 42 13 56%(R) N° 30 29 13 N° 50 21 8 N° 100 15 6 N° 200 8(F) 7 34%(S)
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Consecuentemente: P= 4x0.56+7x.34+12x.08 = 5.48%
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DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE ASFALTO RC-250 EN GALONES Cantidad de asfalto asfalto necesario: 5.48% de peso sobre el peso total de la mezcla. Referencias. Peso de la mezcla asfáltica aprox.= aprox.= 2,000 Kg/ Kg / m3. Densidad del asfalto: 1.10 Equivalencia 1 Galón = 3.785 litros Cant. de asfalto en Kg=0.0548x2,000 = 109.60 Kg/m3 Cant. De asfalto asfalto en Litros= 109.6/1.1 = 99.64 Litros Cant. de asfalto = 99.64/3.785= 26.33 Galones/m3 Cantidad de asfalto RC-250 = 26.33 x 1.30 = 34 Glns/m3 •
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METODO DEL INSTI INSTITUTO TUTO DEL DEL ASF ASFAL ALTO TO MODERNO •
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P = 0.035 a + 0.045 b + Xc + F Donde: a.- es el porcentaje del agregado que pasa la # ¾» y es retenida en la # 8. b.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 8 y es retenida en la # 200. c.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 200 Xc=0.18c, cuando 6 – 10% pasa Tamiz Nº 200 Xc=0.15c, cuando 11 – 15% pasa Tamiz Nº 200 Xc= 0.20c, cuando< 5% pasa Tamiz Tamiz Nº 200
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F = Factor de corrección por absorción. El valor de F varía: Muy poroso= 2.0%. Muy liso= 0.7% . Mediano=
Ejemplo de aplicación •
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Determinar la cantidad de asfalto asfalto en galones por m3 que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría. La textura del agregado grueso es bastante bastante liso. Malla % que Pasa % que retiene. ¾» 100 ½» 82 18 3/8» 69 13 N° 4 55 14 N° 8 42 13 58% (a) N° 30 29 13 N° 50 21 8 N° 100 15 6 N° 200 7 8(c) 34% (b)
Solución •
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a= 56 % b=34% c=10% P=0.035x58+0.045x34+10x0.18+0.7= P= 2.03+1.53+1.8+0.7= 6.06%
METODO DE LAS AREAS SUPERFICIALES Se basa bajo el concepto de cada partícula que forma parte de los agregados de una mezcla mezcla asfáltica, esté recubierta por una película de asfalto de un espesor suficiente sufici ente que permita una óptima adherencia. P= 2.65 x Area superficial x Indice asfático asfático Peso especifico del agregado Donde: P= Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla. Área superficial de la suma de todas las partículas, partí culas, en pies cuadrados/ libra de peso. Indice Asfáltico, cantidad de asfalto asfalto de recubrimiento
AREA EQUIVALENTE EQUIVALENTE DE LAS PARTICULAS EN P2/LIBRA P2/LIBRA •
TAMIZ
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Pasa # 3/4» y retiene # 10………….4 p2/libra
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AREA EQUIVALENTE
Pasa #8 y retiene # 40 Pasa # 40 y retiene # 200 Pas # 200
15 « 80 « 260 «
Ejemplo de aplicación •
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Determinar la cantidad cantidad de asfalto en galones por m3 que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría. La textura del agregado grueso es bastante es de tipo ordinario. Y el peso específico de los agregados es de 2.60 Malla % que Pasa % que retiene. ¾» 100 ½» 82 18 3/8» 69 13 N° 4 55 14 N° 10 42 13 58 % x4 = 232 p2/libra N° 40 29 13 13 %x15= 195 N° 50 21 8 N° 100 15 6 N° 200 8% 7 21 %x80= 1680 8% x260= 2080 4187/100=41.87
Cálculo de aplicación •
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Area superficial = 41.87 Indice asfáltico según Abaco 5.09 =0.00126 P=(2.65x41.87x0.00126)/2.60 P=(2.65x41.87x0.00126)/2.60 =0.0537 = 5.37%
METODO MARSHALL para asfaltos en caliente •
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Determinado el % de asfalto según Areas Superficiales 5.37 % Se diseñan mezclas mezclas inferiores inferiores y superiores en 0.5% al valor determinado y C/u de ellas se someten a determinar sus resistencias en la prensa hidráulica y sus porcentajes de vacíos, graficándolas en el esquema adjunto.
Metodo Marshall para asfaltos en caliente •
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Según el ejemplo siguiente: Porcentaje Resistencia % de vacios P1 = 4.37 % 3,500 lbs 6% P2= 4.87 % 4,600 « 5% P3= 5.37 % 5,000 « 4% P4 = 5.87 % 4,800 « 3% P5 = 6.37 % 4,200 « 2% El porcentaje porcentaje de asfalto ideal es aquel que tiene un 3.5% de vacíos.
