Mezcla Asfaltica Sma

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TECNOLOGIA DEL ASFALTO

INTRODUCCIÓN Una gran parte de la red nacional se ubica por encima de los 3,000 m.s.n.m. y los pavimentos ubicados en estas zonas al sufrir el efecto de las bajas temperaturas se agrietan agrietan de manera manera prematura. prematura. El Stone Mastic Aspalt, Aspalt, SMA, dise!o de origen alem"n desarrollado en los a!os #0 a permitido dar soluci$n a los problemas de tr"nsitos pesados y climas fr%os, de las carreteras en Europa, EE.UU. y &anad" y recientemente en 'rasil y Argentina. (a partic particula ularid ridad ad de esta esta mezcla mezcla asf"lt asf"ltica ica,, cuyo cuyo protot prototipo ipo se denomi denomin$ n$ )Masti )Mastimac mac*, *, consiste en el eco de revestir y aglutinar con un mortero rico en ligante, una cantidad elevada de gravilla triturada, de bajo desgaste y a prueba de impacto. (as grandes cantidades de ligante asf"ltico empleadas, del orden de #,+ a  - en peso, ue aseguran una vida /til muy prolongada de este tipo de construcci$n reuieren de la adici$n de un sustrato fibroso, para evitar la segregaci$n del material y el drenaje del asfalto en la mezcla puesta en terreno. El concepto de dise!o SMA se basa en una estructura granular donde predomina el cont contac acto to pied piedra rapi pied edra ra el mism mismo o ue ue le prov provee ee de alta alta resi resist sten enci cia a cort cortan ante te,, baja baja deformaci$n permanente o )rutting* y considera un buen porcentaje de ligante ue le confiere una e1celente durabilidad. (as caracter%sticas del comportamiento mec"nico de la mezcla asf"ltica se alcanzan utilizando una granulometr%a incompleta 2*gapgraded aggregate* combinada con fibra y4o pol%meros modificados y un mayor contenido de ligante. El comportamiento del SMA es actualmente calificado en los EE.UU. y &anad" como de e1celente, por soportar tr"fico pesa pesado do de inte intens nsid idad ad baja baja y alta alta as% as% como como clim climas as fr%o fr%os, s, por por los los bajo bajoss cost costos os de mantenimiento y una duraci$n ue alcanza los 30 a!os de vida de servicio. En EE.UU. las mezclas asf"lticas SMA est"n siendo evaluadas con diferentes ensayos de laboratorio laboratorio para cuantificar cuantificar,, lo ue es evidente, el mejor comportamient comportamiento o de este tipo de mezclas ante las deformaciones permanentes y agrietamientos por fatiga.

INDICE MEZCLAS ASFAÁ ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 1



5 &A657U(8 9 ME:&(AS AS;A(75&AS 7568 SMA .................... .............................. ..................... .................3 ......3 <.< =E>E?A(5@A@ES.............................................................................3 <. ?ESEBA C5S78?5&A..................... ............................... .................... ..................... .................................4 ......................4 <..< 6rimeras 6ruebas &on SMA y su seguimiento ........................................5 <.3 DE>7AAS @E( US8 @E (A SMA ..................... ................................ ..................... ...........................6 .................6 55 &A657U(89 @5SEB8 @E (AS ME:&(AS AS;A( AS;A(75&AS 75&AS 7568 SMA .........................7 .< &8M68S5&58> @E (AS ME:&(AS SMA ..................................................7 .<.< Agregados..................... ............................... .................... ..................... ..................... ..................... .....................9 ..........9 .<. &ontenido de Asfalto ..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ................14 ......14 .<.3 ;iller 2Material de ?elleno ..................... ............................... .................... ..................... .....................17 ..........17 .<.F ;ibra de &elulosa ........................................................................19 . 6?865E@A@ES @E (AS ME:&(AS SMA ................................................22 2.2.1 Resistencia a la Deformación Permanente o Rutting ...............................22 2.2.2 Estabilidad a altas temperaturas (envejecimiento lento) ...........................23 2.2.3 le!ibilidad a bajas temperaturas .................... ............................... ..................... .......................23 .............23 2.2." Resistencia al Desgaste ................................................................23 2.2.# $d%erencia entre agregados & asfalto ................................................24 2.2.' Reducción de pra& .................... .............................. .................................................24 .......................................24 2.2. Resistencia al Desli*amiento .................... .............................. ..................... .............................24 ..................24 2.2.+ Reducción de los niveles de ruido .................... .............................. .................................24 .......................24

555 &A657U(8 9 AS6E&78S &8>S7?U&75D8S .................... ............................... ............................25 .................25 5D &A657U(89 SMA G (A ?E@U&&58> @E ?U5@8 ............................................27 D. &8>&(US58>ES9 ................................................................................28 D5. '5'(58=?A;5A ..................... ............................... ..................... ..................... ......................................... ...............................29 29

I CAPITULO : MEZCLAS ASFALTICAS TIPO SMA

MEZCLAS ASFAÁ ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 2



1.1 GENERALIDADES Stone Mastic Aspalt 2SMA, es un tipo de mezcla asf"ltica en caliente 2CMA, cuya composici$n consiste en un esueleto de agregado grueso y un alto contenido de cemento asf"ltico. Este tipo de mezcla, presenta un e1celente desempe!o a largo plazo, debido a las grandes cantidades de asfalto, ue esta posee y a la adici$n de fibra, aciendo ue este tipo de mezcla sea /nica en su especie. En Europa el Stone Mastic Aspalt 2SMA se a convertido en una mezcla asf"ltica muy utilizada en la pavimentaci$n de carreteras de alto nivel de tr"fico, pistas de aeropuertos y zonas portuarias, y su uso se est" e1tendiendo por todo el mundo. (a superficie omogHnea ue proporciona la SMA, asegura algunas condiciones de conducci$n muy c$moda, y la te1tura ue se obtiene, da una muy buena resistencia al deslizamiento con un nivel de ruido relativamente bajo. (a fracci$n gruesa del "rido, proporciona una gran resistencia a la deformaci$n permanente 2?utting mientras ue el m"stico rellena los uecos ue uedan entre las part%culas, lo ue ace ue el SMA sea una mezcla asf"ltica de gran duraci$n. 6or su alto contenido en ligante se puede producir escurrimiento del mismo, por lo ue es necesario utilizar un inibidor para Hste escurrimiento. (as caracter%sticas de la mezcla, permiten su utilizaci$n en capas finas, lo ue simplifica una reducci$n del consumo del ligante de alta calidad en la construcci$n de pavimentos. Estas mezclas an sido utilizadas desde ace F0 a!os, apro1imadamente, demostrando su alta estabilidad y gran calidad en el momento de su uso. 6a%ses como 'rasil, EEUU, ap$n, Alemania, &ile, etc. 2solo por mencionar algunos, utilizan esta mezcla en sus carreteras y autopistas dando de esta manera, fe de su e1celente desempe!o y llegando a las mismas conclusiones9



Es una mezcla de largo plazo, gracias a su resistencia al rutting cuando e1iste carga pesada.



&ontiene una gran granulometr%a discontinua, una gran estabilidad en condiciones de alto tr"ficoI tambiHn evita el spray en situaciones de lluvia evitando el deslizamiento y reduce la cantidad del ruido emitido por los ve%culos en curso.



(a adici$n de fibras proporciona un alto contenido de asfalto y Hsta a su vez brinda una larga vida /til, retardando el envejecimiento prematuro de la carpeta asf"ltica.

MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 3



;inalmente, el objetivo de esta presentaci$n es dar a conocer el buen comportamiento ue esta mezcla proporciona ante los deterioros ue se presentan a lo largo de la vida /til de un pavimento.

1.2 RESEÑA HISTORICA (as SMA, llamadas tambiHn )Splitt mastic aspalt*, se crearon a finales de los a!os #0 en Alemania, debido a ue en Europa, los problemas con los pavimentos empezaban a preocupar a las autoridades por los constantes deterioros producidos por llantas antideslizantes, utilizadas en Hpoca de nevada 2ofrec%an seguridad en caminos con nieve y por la gran cantidad de ve%culos ue transitaba por las rutas de estos pa%ses. Estos deterioros eran graves, como destrucci$n de la carpeta, auellamiento y deformaciones 2+<0mm, ocasionado por las llantas antideslizantes. Es por ello ue los ingenieros de auella Hpoca, trataban de encontrar una mezcla y reparar los da!os producidos, sin tener mayor H1ito. As% ue en el a!o 7, con el cual las "reas desiguales eran llenadas completamente con esta mezcla. 6ara demostrar el funcionamiento de esta mezcla, se e1tendi$ y se cubri$ en un metro cuadrado, <<+Kilogramos de mezcla l%uida en caliente 2MAS75& 7?EA7ME>7, con 3+Kilogramos de agregado grueso, cuyo tama!o era de +mm, siendo presionado por un smootLeeled 2rodillo liso. El ratio del asfaltoagregado grueso, para esta mezcla, era alrededor de 3040 y la composici$n de la mezcla fue compuesta de9 

Apro1imadamente +- de material asf"ltico.



Apro1imadamente 3+- filler N 0.0Jmm.



Apro1imadamente F0- arena gruesa 2alta calidad de 0.0JO.0mm.



Apro1imadamente +0P& de temperatura, para mezclar la composici$n.



@e esto, sali$ la composici$n establecida para la elaboraci$n de esta mezcla en planta9



Apro1imadamente 0- agregado grueso 2alta calidad de +mm.



Apro1imadamente <- arena gruesa 2alta calidad de 0.0J.00mm.


Páginá 4





Apro1imadamente <0.+- fillerN0.0Jmm.



Apro1imadamente .+- de material asf"ltico.



Apro1imadamente <0P& de temperatura, para mezclar la composici$n.

(amentablemente esta mezcla no pod%a ser transportada o pavimentada debido a ue presentaba segregaci$n o escurrimiento, durante la etapa del mezclado. A ra%z de este problema, se inici$ la b/sueda de un material ue evitase todo estos inconvenientes, encontrando as% la fibra celulosa. &omo primera prueba, se a!adi$ <.0- del peso de fibra 2inicialmente de asbesto y finalmente se comprob$ ue con 0.+ a 0.- del peso de fibra se completar%a la mezcla 2siendo despuHs esta fibra celulosa y no asbesto. &on el pasar del tiempo descubri$ ue la fibra ideal para el dise!o de mezcla SMA era la fibra &elulosa y as% con este tipo de fibra se izo m"s f"cil transportar, pavimentar y compactar y sobre todo evitaba el escurrimiento producido durante su proceso de elaboraci$n y transporte.

1.2.1 Primeras Pre!as C"# SMA $ s se%imie#&" @espuHs de desarrollar y realizar pruebas 2solo en el laboratorio seg/n las especificaciones tHcnicas del laboratorio, la nueva mezcla 2SMA fue probado primero en varios tramos de prueba, donde la mezcla asf"ltica utilizada para estos tramos se realizaron en plantas asf"lticas ue pertenec%an al grupo S7?A'A=4@EU7A=. 6ero antes de eso la mezcla SMA 2Stone Mastic Aspalt fue puesto a prueba por primera vez en caminos p/blicos el 30 de julio de orma Est"ndar >acional en Alemania en el a!o orma Est"ndar, en Alemania, se decidi$ seguir realizando pruebas de ensayo no solo para analizar la mezcla sino tambiHn para discutir el procedimiento de construcci$n. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 5



6or ello, en orteamHrica, efectu$ tramos de ensayo SMA en 3 estados. En enero de A6A, Aspalt 5nstitute y la ;ederal CigLay Adminitration 2;CQA, realizaron planes para apoyar la construcci$n de un sector de prueba con la mezcla SMA en Micigan 2EEUU. Este estado fue seleccionado porue el clima era similar al de Europa y porue ab%a muco interHs en estas mezclas, mas no fue el primero en aplicarlo. @esde esa feca las mezclas SMA, se an e1tendido a travHs de Europa, >orteamHrica y Asia. Darios pa%ses en Europa aora tienen una >orma Est"ndar >acional para el asfalto de masilla de piedra 2Stone Mastic Aspalt. El &uerpo Europeo de los Est"ndares 2&E>, est" en curso de desarrollar un producto est"ndar europeo. Mientras ue en los Estados Unidos, Australia, >ueva :elandia y en los pa%ses de Asia, el uso de SMA est" aumentando aciendo ue las autoridades del camino formen parte de esta uni$n as% como la industria del asfalto.

1.' (ENTA)AS DEL USO DE LA SMA @entro de las ventajas ue tienen las mezclas SMA sobre las convencionales se encuentran9 

'uena estabilidad a altas temperaturas



'uena fle1ibilidad a bajas temperaturas



Alta resistencia al desgaste



Alta adesividad entre el ligante y la piedra



Mezcla estable con la incorporaci$n de fibras



'uena resistencia al patinaje



?educci$n de salpicaduras



5nferiores niveles de ruido.

II CAPITULO: DISEÑO DE LAS MEZCLAS ASFALTICAS TIPO SMA Stone Mastic Aspalt 2SMA, pertenece a la familia de las mezclas asf"lticas en caliente o Cot Mi1 Aspalt 2CMA, siendo considerada una mezcla gapgraded 2granulometr%a semiabierta o discontinua, ue es similar a las mezclas densas ya ue ambas producen capas impermeabilizantes a la estructura del pavimento, cuando la MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 6



compactaci$n es la adecuada. Sin embargo, no son del todo densas puesto ue se diferencian en la granulometr%a de sus agregados y en las distintas propiedades ue cada uno de ellos brinda.

Figura 1. Como!"!#" $" %a m"&'%a S#o!" (a)*' A)+a%#

2.1 COMPOSICION DE LAS MEZCLAS SMA (a selecci$n de materiales para este tipo de mezcla se realiza con sumo cuidado. El agregado grueso tiene ue ser durable y tiene ue tener forma cubica 2m"1imo 0deagregado alargado o acatado. @eben tener el <00- de part%culas con una o m"s caras fracturadas. (os agregados deben tener buena forma angular para ue puedan tener buena aderencia con los dem"s materiales a combinar, tambiHn tiene ue tener alto valor al deslizamiento, para poder tener buena resistencia al resbal$n en la parte superior de las mezclas. Mientras ue el agregado fino tiene ue presentar por lo menos el +0- de part%culas fracturadas mas no se puede utilizar arena natural. (a arena, filler y fibra forman una mezcla r%gida y esto es esencial para contrarrestar la deformaci$n permanente o ?utting. El filler y fibra por su lado act/an en el asfalto reduciendo la cantidad de escurrimiento o @raindoLn durante la construcci$n. (a adici$n de estos materiales incrementa la cantidad de asfalto usado en la mezcla y mejora la durabilidad de la carpeta asf"ltica. El filler puede ser de piedra caliza y cal idratada. En la siguiente tabla, se puede apreciar las pautas generales para los materiales usados en la mezcla SMA9 MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá ,



Ta-%a 1. (a#"ria%") u)a$o) ara "% $i)"o $" %a) m"&'%a) S(A

(a combinaci$n de asfalto, filler, arena y fibra, se denomina Mastic o Matriz, el cual es parte fundamental de las mezclas SMA, porue le da consistencia a la misma. El euilibrio ue se da entre el Mastic y el agregado es importante ya ue cualuier e1ceso por parte de uno de estos componentes podr%a perjudicar la estructura, es por ello ue al momento de dise!ar se toma en cuenta factores como9 la buena dosificaci$n del asfalto la buena gradaci$n de los agregados y la optima adici$n de filler y fibra. (os porcentaje ue se utilizan para el dise!o de esta mezcla, son basadas en las especificaciones Alemanas ya ue dentro de todas, es la ue mejor aceptabilidad tiene, en la colocaci$n de carpetas asf"lticas. 7eniendo de esta manera los siguientes rangos en cuenta9

*Según Viatop, la fibra varía entre 0.3 y 0.5%, dependiendo del tipo de asfalto a utilizar. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá /



Tabla . !or"enta#es para el dise$o de las ez"las S&', según (spe"ifi"a"iones 'leanas.

A continuaci$n se detalla los componentes ue determinan el funcionamiento de las SMA, analiz"ndolos a cada uno de ellos9

2.1.1 A%re%a*"s &omo se a mencionado anteriormente, las SMA se caracterizan por poseer una granulometr%a discontinua o semi abierta, denominada como gapgraded, ;igura 3. Esta granulometr%a est" conformada por agregado grueso y agregado fino. 6ara el agregado grueso, se tiene en cuenta el material pasante por la malla >P 34F* y retenido en la malla >PF, para el agregado fino se toma el material pasante por la malla >PF y retenido en la malla >P00. A diferencia de las dem"s mezclas esta posee un esueleto pHtreo teniendo como cualidad representativa el contacto piedra O piedra ue esta tiene, proporcionando resistencia a la mezcla.

Figura 2. ("&'%a a)0%*'a *o S(A (ERIGI "# a%. 21


Páginá 7



)igura 3. &ez"la asflti"a "onven"ional tipo !&) +&(-/- et al., 001 2niversidad de ío de aneiro, 4rasil.

Figura 4. 8 Cur9a) Gra!u%om:#ri'a)

Estudios elaborados por la >&A7J, an manifestado la importancia ue tiene el efecto piedrapiedra, en la estructura de las SMA. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 1



Se determin$ ue a menor cantidad 2en porcentaje de material pasante por la malla >PF mayor era la cantidad de DMA 2en porcentaje, ;igura .#, dando as% lugar a ensayos como AASC78 7
@onde9 =sbR =ravedad especifica bulK del agregado grueso. LR peso unitario del agua 2Tg4m3. LR peso unitario del agregado, en condici$n seco rodillado 2@?& 2Tg4m3. 6ero, para poder llegar a la formula anterior, se tiene ue realizar ensayos de calidad en el agregado y ensayos volumHtricos allados en la mezcla, comoJ39 DMA R Dacios en el Agregado Mineral de la mezcla, 2&ap. 55. Da RDacios de aire de la mezcla, 2&ap. 55. D&AmezclaR Dacios de agregado grueso en la mezcla.

@onde9 =mbR =ravedad especifica bulK del de la mezcla. =caR =ravedad especifica bulK del agregado grueso. 6caR 6orcentaje en peso del agregado grueso en mezcla.


Páginá 11



Figura 5 8 ;V(A 9). (a#"ria% a)a!#" or %a ma%%a N<4 4.,5 mm.

Ta-%a 3. Gra!u%om"#r=a $" m"&'%a S(A>?ra)i% AASTO 2. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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*T& se refiere al Taa$o &6io oinal 7ue viene a ser el taiz ayor 7ue el prier taiz 7ue retiene s el 0%. Tabla 8. ango ranulo9tri"o de S&' de S&' +% pasante por voluen1 ''S/T: &!;.

Un factor importante a tomar en cuenta en las SMA es el, no fracturamiento de las part%culas en el proceso de compactaci$n, ya ue al fracturarse podr%a variar la estructura, resistencia y estabilidad proporcionada por el contacto entre piedras, ya analizada en el p"rrafo anterior. 6or ello al realizar ensayo Marsall solo se compacta con +0 golpes por cara de cada probeta, seg/n las normas tipificadas, ya ue al aumentar la cantidad de golpes, se corre el riesgo de ue las part%culas se fracturen m"s de lo ue se necesita. 6odemos entonces decir ue el agregado grueso es el componente ue ace ue las SMA tengan fuerza, dureza y resistencia. 6ero este no ser%a posible sin la evaluaci$n de la cantidad de agregado fino, el cual reuiere el +0- de fracturas y +0- de arena 2proporci$n ideal, aunue en la actualidad se usa el +- de fracturas y el +- de arena.

2.1.2 C"#&e#i*" *e As+a,&" El cemento asf"ltico en las mezclas SMA es el responsable de la elevada coesi$n ue e1iste entre sus part%culas, y su elevado porcentaje ace ue la mezcla presente bajo %ndice de vac%os, retardando el proceso de o1idaci$n y aumentando la resistencia de la mezclas. (a utilizaci$n de asfaltos convencionales &A66E>, en las mezclas SMA an sido evaluadas en diversos estudios, incluyendo el 6er/, dando resultados no tan efectivos a la ora de demostrar su capacidad de funcionalidad. Sin embargo los asfalto modificados, dan buenos resultados en cuanto a la resistencia de la mezcla, es por ello ue es de mejor utilidad estos asfaltos para la elaboraci$n de las SMA, sin desmeritar el asfalto convencional. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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&omo se sabe, los asfaltos modificados con pol%meros, intensific$ el trabajo de mucas mezclas, presentando de esta manera una viscosidad superior y un mejor comportamiento reol$gico ue del asfalto convencional. (as mezclas asf"lticas, en general, tienden a la e1udaci$n a temperaturas calientes, por lo general, durante el proceso de ejecuci$n, compactaci$n e1cesiva de la mezcla, e1ceso del ligante en la mezcla, trabajo del ligante con viscosidad baja en situ con clima caliente y carencia de adesividad del ligante asf"ltico. Esta e1udaci$n tambiHn puede aparecer en mezclas asf"lticas SMA, pero por9 la mala distribuci$n omogHnea de la fibra, contenido inadecuado de filler en la mezcla, e1ceso de umedad en filler $ pHrdida e1cesiva de temperatura en la masa asf"ltica para su aplicaci$n. @ebido a este problema se desarroll$ un ligante con caracter%sticas muy particulares, modificando para esto el cemento asf"ltico con pol%meros elastomHrico en bloue de estireno y butadieno 2S'S, con el fin de ue el pavimento tenga mejor desempe!o con respecto a las e1igencias ue se presentan en la estructura. El asfalto modificado se utiliza para el aprovecamiento efectivo en la pavimentaci$n de v%as. @esde ace alg/n tiempo, mucos modificadores an sido desarrollados para mejorar las propiedades de fluencia y adesi$n de los asfaltos en aplicaciones espec%ficas. 6ara ue las cualidades del asfalto modificado se den a notar, es importante la adici$n del pol%mero cuya proporci$n es de 3-  F- del total del asfalto l%uido de la mezcla. @e esta manera los asfaltos modificados ayudan a ue los pavimentos tengan mayor duraci$n, caracteriz"ndose primordialmente por9  5ncremento de la resistencia a la deformaci$n permanente.  5ncremento de la vida de la superficie del pavimento.  ?educci$n de la aplicaci$n y riesgos de da!os, especialmente en casos de tener capas muy delgadas.  ?educci$n el escurrimiento formado durante la colocaci$n de la mezcla.

(a aplicaci$n de estos asfaltos est" destinada tanto al sellado de fisuras, como as% tambiHn de juntas de pavimentos de ormig$n y a la reparaci$n de peue!os baces. G en estos /ltimos a!os se a utilizado en mezclas asf"lticas tipo SMA 2Stone Mastic Aspalt. Stone Mastic Aspalt, contiene m"s asfalto ue una mezcla de gradaci$n densa convencional, con porcentajes entre #.0- y .+-. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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Su performance resistente es generalmente por los pol%meros y las fibras. stos ayudan a proporcionar la densa mezcla ue cubre al agregado, y ayudan a la prevenci$n del escurrimiento durante el transporte y la colocaci$n. En Europa, el contenido optimo de asfalto para las mezclas de SMA est" sobre #.0- y en algunas especificaciones esta sobre #.+-. En el 6er/, la utilizaci$n de este tipo de asfalto no es muy cotidiana, sin embargo e1isten empresas ue fabrican estos asfaltos, como 7@M, cuyo nombre es 'E7U;(EV 7568 5. 'etufle1, es un cemento asf"ltico modificado con pol%meros elastomHrico de S'S ue, bajo condiciones especiales de proceso, presenta caracter%sticas tHcnicas e1cepcionales en su comportamiento, tales como9 termo sensibilidad reducida, caracterizada por el elevado punto de ablandamientoI resistencia a grietas a baja temperaturaI elasticidad, capaz de soportar tensiones tHrmicas y mec"nicas repetidas y resistencia al envejecimiento. El costo de este tipo de asfalto es un poco m"s elevado ue el asfalto convencional, por eso la implementaci$n de este asfalto es muy escasa en el 6er/. 6ero aciendo comparaciones a largo plazo, con este tipo de asfalto, se reduce el mantenimiento de las pistas, de los ve%culos, reduce la cantidad de ruido producido por los ve%culos y reduce los retrasos de los usuarios as% como los niveles de accidentes. (a norma alemana @5>

Páginá 15



Ta-%a 5. E)"'i@'a'io!") 'o! r"%a'i! a% *o $" a)0a%#o u*%i&a$o "! %a) m"&'%a) S(A

2.1.' Fi,,er -Ma&eria, *e Re,,e#" 6or definici$n el filler es un material inerte en relaci$n a los dem"s componentes de la mezcla finamente divido, ue pasa por la malla >P00. Este material ue pasa la malla >P00, se denomina @US7 o polvo. (a funci$n del filler es esencialmente fortalecer la mezcla asf"ltica 2SMA. Un alto contenido de porcentaje producir%a un e1cesivo endurecimiento de la mezcla, pudiendo presentar posteriormente grietas de considerable tama!o. 7ambiHn pueden provenir del polvo calc"reo, cal idratada, cemento portland, etc., el cual se incorpora a la mezcla asf"ltica para mejorar su desempe!o reol$gico, mec"nico, tHrmico y sensitivo, debiendo obedecer a las especificaciones propias donde deben estar incluidos limites para la granulometr%a y la plasticidadJJ. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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Se dice ue si es de polvo mineral y proviene %ntegramente de los agregados se denomina filler natural. &uando el filler natural no es suficiente se obliga a usar filler comercial o artificial. Es sugerido para esto el llamado polvo mineral. (a adici$n de filler aumenta la viscosidad del medio coesivo 2resistencia a la deformaci$n. El filler tiene dos maneras de actuar en las mezclas asf"lticas densas. 6ara determinar ue tipo de filler endurece menos a la mezcla, se realizaron ensayos en los EEUU. Estos se reg%an en el tama!o de la part%cula ue conforma el filler, ya ue este, al mezclase con el mastic llena los vac%os dejados en la mezcla. (a $ptima cantidad de filler act/a de dos posibles maneras9  A mayor tama!o de la part%cula, se llenan los vac%os ue e1isten entre los agregados grueso, dando mayor resistencia a la estructura.  A menor tama!o de la part%cula, esta se mezcla con el asfalto aumentando su consistencia lo ue algunos conocen como mastic. Si el porcentaje de material pasante, es mayor, reduce los vac%os del esueleto mineral, mejorando la trabajabilidad de la mezcla asf"ltica. Seg/n CA??5S G S7UE?7 25S7?A758>, cuanto m"s fino sea el dust menos debe ser la relaci$n filler4asfalto. Sin embargo si el porcentaje retenido es demasiado alto ue del material pasante, perjudica la estabilidad de dica estructura disminuyendo el contacto entre las part%culas y alterando la capacidad de compactaci$n 2M877A G (E57E 000. El uso de filleres es importante para disminuir la desigualdad en la consistencia y en la susceptibilidad tHrmica, provenientes de eventuales irregularidades en la producci$n y elaboraci$n de la mezcla asf"ltica. 2M877A, (E57E y SA>7A>A.

2.1./ Fi!ra *e Ce,,"sa Si bien es cierto, las mezclas SMA utilizan gran cantidad de asfalto dado a ue gracias a esto, y otros complementos, la mezcla presenta un mejor desempe!o en su MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

Páginá 1,



funcionamiento, pero e1iste un peue!o problema ue se menciona con muca frecuencia, denominado escurrimiento o draindo,n de la mezcla asf"ltica. Es similar a una lecada asf"ltica, el cual impide ue la mezcla tenga una buena calidad estructural, produciendo los )fat spots* o mancas en la superficie del pavimento. ustamente debido a este problema, se cre$ la utilizaci$n de fibra, para evitar el escurrimiento del asfalto. 5nicialmente se utiliz$ la fibra de asbesto pero diversos estudios en E.E.U.U. demostraron ue este tipo de fibra, al ser absorbido por los pulmones podr%a presentar problemas de salud en las personas, por ello se decret$ la proibici$n general del uso de este tipo de fibra. En b/sueda de un material sano, nopeligroso ue sea usado como un )aditivo estabilizante* se propusieron y estudiaron diversos materiales alternativos. En 5 000. (a >&A7<03, realizo un estudio con + tipos de fibras obteniendo lo siguiente.


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Figura 6. Fi-ra) 9). ; $" ")'urrimi"!#o Drai!$oB!.

&omo se puede apreciar, utilizaron mezclas sin fibra, con S'S, 6oliolefina, celulosa y fibra de piedra fina 2siendo esta ultima una mezcla de control y no contiene estabilizador, sometiHndolas a temperaturas adecuadas 2

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Figura ,. Fi-ra '"%u%o)a )i! a)0a%#o A " imr"g!a$a 'o! a)0a%#o ?.

(a fibra celulosa pertenece a la rama de las fibras org"nicas 2como ya se menciono, ue mayormente son ecas de papel reciclado y no de madera para reducir costo. @ebido a sus secciones uecas, esta celulosa act/a como una esponja, permitiendo la absorci$n de l%uidos tales como aceite, l%uido a base de agua, y l%uidos refrigeradores. Es por ello ue considerando aspectos tHcnicos y costos, la fibra celulosa es considerada la mejor fibra puesto ue a dado los mejores resultados en la pr"ctica ue otras fibras 2Q8>S8>
 Cace ue el asfalto sea m"s consistente a altas y bajas temperaturas disminuyendo las deformaciones. (a capacidad de absorci$n de esta fibra, est" en el rango de <0 a < veces m"s ue la de su propia masa, es debido a esta propiedad ue la mezcla puede obtener altos porcentajes de contenido asf"ltico bien sea en el uso de mezclas SMA, open graded friction course 28=;& y asfalto poroso 26A. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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El rango en el ue se adiciona a la mezcla es de t%picamente el 0.3- a 0.F- del peso de la mezcla 2Qonson
Ta-%a 6. R"'om"!$a'io!") @!%a!$")a) ara %a a$i'i! $" @-ra) "! m"&'%a) a)0%*'a) *o S(A "! r"%a'i! a% ")o #o#a% $" %a m"&'%a a)0a%#o 8 agr"ga$o.

;inalmente debido a la estructura tridimensional de la fibra &elulosa, el asfalto mantiene una elevada viscosidad, impidiendo as% el escurrimiento de este durante el almacenamiento, el transporte y la aplicaci$n de la mezcla. 7ambiHn le da mayor concentraci$n de asfalto en la mezcla, formando una pel%cula m"s espesa de ligante envuelta en los agregados, esto inibe la o1idaci$n, la penetraci$n de la umedad, la separaci$n y fisuraci$n de la carpeta asf"ltica.

2.2 PROPIEDADES DE LAS MEZCLAS SMA (as propiedades ue las SMA poseen, se debe a los componentes ue conforman su estructura y a la funci$n ue en conjunto desarrollan para poder dar una mejor calidad a la carpeta asf"ltica y u mejor servicio a los usuarios en el uso de la misma. Estas propiedades, solo por mencionar las m"s importantes, son9 2.2.1 Resistencia a la Deformación Permanente o Rutting

(as deformaciones permanentes son una manifestaci$n de  mecanismos9 (a densificaci$n 2cambio de volumen y (a deformaci$n cortante 2flujo pl"stico sin cambio de volumen. Estos son por lo general producidos por el e1ceso de carga transmitido a la carpeta asf"ltica por medio del paso de los ve%culos. (a mayor%a de mezclas presentan estos problemas una vez colocadas, a diferencia de las SMA ue gracias al contacto piedrapiedra ue estas tienen, las cargas MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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transmitidas son absorbidas por el material pHtreo, distribuyHndolas de manera uniforme sin ue afecte directamente solo en una zona. Su forma semigruesa, impide la formaci$n de auellamiento 2?8@E?AS, ya ue los agregados y el asfalto act/an de manera el"stica regresando a su estado original una vez transmitida la carga. Esta propiedad es la m"s caracter%stica de todas ya ue tienen mayor tiempo de vida, reduciendo la deformaci$n en un 30 O F0-. 2.2.2 Estabilidad a altas temperaturas (envejecimiento lento)

(a estructura pHtrea ue presenta este tipo de mezcla ace ue la mezcla SMA presente un incremento en la fricci$n interna de sus part%culas, gracias al tama!o ue estas poseen y una gran resistencia al corte, debido a la gran cantidad de asfalto ue se utiliza, dando as% una estabilidad elevada en temperaturas altas, impidiendo ue se produzcan roderas durante un largo tiempo y envejeciendo la mezcla de manera lenta. 2.2.3 le!ibilidad a bajas temperaturas

(a mayor%a de mezclas se fisuran a baja temperaturas debido a ue esta contienen muco o poco volumen de vac%os en su interior aciendo ue estos se congelen y por consiguiente congelan toda la estructura aciHndolo dHbil y fr"gil ante alg/n tipo de carga. SMA utiliza un mastic rico en mortero y una cantidad adecuada de agregado aciendo ue su porcentaje de volumen de vac%os sea ideal para altas temperaturas, presentando de esta manea fle1ibilidad, l ue en otras mezclas no ocurre, evitando fracturamientos. 2.2." Resistencia al Desgaste

&omo ya se a mencionado la cantidad de vac%os de aire ue esta mezcla presenta, ace ue sea m"s resistente ue las dem"s, gracias a su forma pHtrea. >o solo es resistente a los cambios de temperatura y a la deformaci$n permanente sino ue es impermeable, impidiendo ue el agua ingrese mal formando y deteriorando la carpeta asf"ltica y por consecuencia el pavimento. =eneralmente en otros pa%ses del mundo usan SMA solo como recubrimiento de un pavimento 2recubrimiento de superficie en capas delgadas <, + 0 F0mm sin embargo tambiHn es utilizada como carpeta general de #0 O 0mm. Sea de cualuier forma su uso, SMA a demostrado ser muy resistente al desgaste por su composici$n, aciHndola m"s duradera.


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2.2.# $d%erencia entre agregados & asfalto

6or la alta cantidad de asfalto ue estas mezclas contienen e1iste una aderencia muy buena con los agregados. Sin embargo una e1celente aderencia se debe a la inclusi$n de fibra celulosa 2en el caso de esta investigaci$n ue esta mezcla contiene, absorbiendo el asfalto y por ello espesando la pel%cula asf"ltica. Al ser viscoso este material tiende a endurecerse aciendo ue los agregados ueden compenetrados con el mismo. 2.2.' Reducción de pra&

Esta propiedad es interesante, porue ante la e1istencia de agua en la superficie de las mezclas SMA, estas canalizan por medio de su superficie el agua acia los laterales de una pista asf"ltica. Estos canales se desarrollan por la granulometr%a y por el contacto entre piedras gruesas ue se da a la ora de la colocaci$n de las mezcla, aciendo ue la profundidad de la te1tura sea considerable y por lo mismo evitando salpicaduras o spray ante el paso de los ve%culos. 2.2. Resistencia al Desli*amiento

@ebido a los canales superficiales de la mezcla SMA la superficie de las pista no uedan mojadas evitando los deslizamientos ue producen accidentes veiculares, aciHndolo resistente al deslizamiento. 2.2.+ Reducción de los niveles de ruido

SMA presenta generalmente disminuci$n de ruido debido a las propiedades de te1tura conseguidos. &on todas estas propiedades, es l$gico ue e1istan ventajas y desventajas a la ora de utilizar las mezclas asf"lticas ya colocadas, teniendo as%9

(e#&a0as:  Mayor seguridad a los usuarios en temporadas de lluvias.  Mejora la visibilidad nocturna ya ue no e1iste encandilamientos debido a la estructura superficial de las mezclas.

 @isminuye las distancias de frenado, ya ue e1iste una buena fricci$n entre los neum"ticos de los ve%culos y la superficie asf"ltica, esto es gracias a la te1tural gruesa ue tiene.  ?etraso de formaci$n de grietas.  Econ$micamente a largo plazo es e1celente, evitando las reparaciones asf"lticas durante largos periodos de tiempo. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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Muy aparte de todas estas ventajas, SMA es usado tambiHn como e1cedente en superficies desiguales 2cuando se comprime muy poco durante la compactaci$n, tambiHn si el pavimento carece de firmeza, tal ue si se combina una mezcla de gradaci$n densa con asfalto convencional puede sufrir de fatiga prematura, es por ello ue se puede colocar SMA en lugar de las convencionales debido a la resistencia ue la caracteriza, siendo m"s compatibles por su granulometr%a<0+. Sin embrago las mezclas SMA presentan algunas *ese#&a0as, no siendo del "mbito estructural, como9  &osto inicial alto, debido a la gran cantidad de asfalto y fibra ue contiene la mezcla.  @ado a ue lleva gran cantidad de asfalto puede reducir la productividad del d%a.  6osible demora en el paso del tr"nsito veicular dado a ue las mezclas SMA tienen ue bajar de temperatura 2de F0P& a menos y as% evitar ecar corros de agua.

III CAPITULO : ASPECTOS CONSTRUCTI(OS SMA se mezcla y se coloca en las mismas plantas de elaboraci$n de las mezclas asf"lticas convencionales en caliente. En plantas @rummi1er, el filler es a!adido directamente. (a l%nea de alimentaci$n de filler, debe estar cerca al ligante asf"ltico, con la finalidad de impedir ue los gases ingresen al material produciendo bolsas de aire en la mezcla. 7ambiHn se tiene ue tener cuidado con los asfalto modificados porue pueden ser da!ados si se calienta a mas de <0P&, apro1imadamente, y si se recalientan continuamente. Se recomienda almacenar la mezcla, durante un periodo de + d%as, a una temperatura 2<00 O <0W&, siendo la m"1ima recomendable para periodos largos 20 d%as a mas. (a temperatura debe distribuida de forma uniforme y omogHnea recircul"ndolo en el tanue caliente y luego trasportarlo a una bomba de transferencia. (a calefacci$n nunca deber" realizarse de forma directa m"s bien se pondr" en tanues, provistos con serpentinas de fluidos tHrmico. @ebido al elevado porcentaje de agregado grueso y a su baja superficie especifica, se impregna con fibra para retener los fino, filler y asfalto en torno al agregado. (as fibras aumenta la viscosidad de la mezcla, rica en asfalto, asta <0 veces m"s ue lo normal, evitando problemas de escurrimiento durante la operaci$n de elaboraci$n, transporte y colocaci$n de la mezcla. Estas deben ser adicionadas en seco, libres de impurezas e incorporadas a la mezcla a travHs de dispositivos mec"nicos dotados de medidores de vol/menes. Se aplica directamente no al mezclador. @ebe de estar de  a 3 oras amas"ndose y en condiciones de temperatura elevada, a fin de impedir un potencial


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escurrimiento. (as temperaturas inferiores a A6A 2
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I( CAPITULO: SMA  LA REDUCCION DE RUIDO Actualmente la preocupaci$n por obtener un buen pavimento se a eco primordial, ya ue se necesitan pavimentos cuyas caracter%sticas superficiales sean9 resistencia al deslizamiento, regularidad, superficial, ruido de rodadura, caracter%sticas $pticas, drenaje, etc. Antiguamente la preocupaci$n b"sica era la capacidad estructural ue el pavimento soportaba, con el tiempo se an ido introduciendo las caracter%sticas superficiales como tema de preocupaci$n. @os puntos principales se tienen ue analizar a la ora de tener en cuenta el problema del ruido en el dise!o de las mezclas9 

L"s me3a#ism"s i!ra&"ri"s

Diene a ser la propagaci$n estructural. Est" relacionado con la aderencia ue e1iste entre el pavimento y el neum"tico produciendo el efecto sticKsnap 2pegado O despegado y a causa de ello se generan vibraciones. Estas vibraciones suelen ser9  normales 2radiales, producidos por la )compresi$n4descompresi$n* ue el efecto neum"ticopavimento generan y esto es por la velocidad con la ue el ve%culo va y la rigidez de los compuestos de goma del neum"tico y  tangenciales, tambiHn se produce con la movilizaci$n de los tacos de neum"tico pero en la direcci$n de marca, estas vibraciones, aun en el caso de generar menos energ%a sonora, pueden tener interHs cuando se producen fen$menos de resonancia ac/stica. 

L"s me3a#ism"s aer"*i#4mi3"s

Se generan por el ruido de la rodadura 2air pumping correspondientes al aire ue se encuentra atrapado en las cavidades de los tacos de los neum"ticos a causa de la movilizaci$n o bombeo de las compresiones ue esta produce. 6ara darnos una idea de este fen$meno, se pone de ejemplo las superficies lisa y las rugosas9 cuando los ve%culos pasan sobre superficies lisas aumenta el ruido de bombeo producido por el aire entre estos dos elementos 2superficieve%culo y cuando los ve%culos pasan sobre superficies rugosas 2pavimentos con superficie cuya granulometr%a puede ser discontinua a gruesa, no ocasionan muco ruido. En la movilizaci$n del aire intervienen estos mecanismos9  E1pulsi$n de la cu!a delantera de aire entre superficies de pavimentos y relieve del neum"tico 2bombeo.  Succi$n de la cu!a trasera de aire entre superficies de pavimento y relieve del neum"tico. MEZCLAS ASFAÁ LTICAS TIPO SMA

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7ambiHn influye muco el espesor de las capas ue colocan con poros accesibles desde la superficie de pavimento, esta debe ser como m%nimo de Fcm para ue la reducci$n de ruido sea efectiva.

(. CONCLUSIONES: <. (as Mezclas SMA presentan9 

Mayor durabilidad por su alto porcentaje de asfalto.



Mayor estabilidad por el tipo de agregado.



M"s resistencia a la fatiga por el tipo de Mastic asf"ltico.



M"s resistente al envejecimiento por el tipo de asfalto.



M"s costoefectiva por su mayor vida /til.



Menor ruido y mejores propiedades friccionales, dando mayor seguridad al usuario.

. (a SMA reuiere de un agregado con al menos el J0- del "rido con dos o m"s caras fracturadas. 3. (a compactaci$n se realiza con rodillo met"licos est"tico de <0 a <+ 7oneladas. >o se usa rodillo neum"tico. (os rodillos deben ir bien cerca de la terminadora. F. Se debe dejar pasar un tiempo prudente para ue la mezcla se enfr%e antes de dar a tr"nsito. +. (as superiores caracter%sticas superficiales de las mezclas SMA se ven reflejadas en los valores obtenidos de las mediciones realizadas en terreno. (os valores de fricci$n medidos con Scrim est"n sobre los valores e1igidos actualmente 20,F en recta y 0,+ en curva . (os valores de Manca de arena reflejan la e1cepcional macrote1tura, con valores de altura euivalente de entre 0, y <, mm ue indican te1tura profunda, y mayores a <, mm te1tura muy profunda. (os valores de 5?5 tienen un valor promedio de <.+ con desviaci$n est"ndar de 0.F y &oeficiente de Dariaci$n de .<3 para la pista , y un valor promedio de <.# con desviaci$n est"ndar de 0.F y &oeficiente de Dariaci$n de J.F< para la pista F, y de <. con desviaci$n est"ndar de 0.+F y &oeficiente de Dariaci$n de 3.< para la pista #. (os puntos de 5?5 alejados del promedio corresponden a sectores donde el camino fue interrumpido por trabajos sobre la ruta.


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#. (a vida /til de una mezcla SMA seg/n la literatura es de un F0 a 0- mayor ue una mezcla tradicional.

(I. 5I5LIOGRAFIA Y Zúñiga, R . +031. Estudio y Evaluación Preliminar de la Mezcla Stone Mastic Y

Asphalt (SMA) Mediante un Tramo de Prueba Paredes, E.V.A .(2009) TESIS Comportamiento Mecanico de las Mezclas Tipo SMA (Stone Mastic Asphalt)


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Mezcla Asfaltica Sma

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