Asociación Mexicana Mexicana del Asfalto, A. C.
PROTOC PROTOCOLO OLO A MAA C DESEMPEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PROTOCOLO AMAAC 00/2008 Diseño de Mezclas Mezclas A sfálticas de Granulometría Densa de Alt o Desempeño. RECOMENDACIÓN AMAAC 01/2008 Susceptibilidad a la Humedad y a la Deformación Permanente por Rod era de una mezcla asfáltic asfáltic a tendida y comp actada, por medio el Analizador de la Rueda Cargada de Hamburgo (HWT). RECOMENDACIÓN AMAAC 02/2008 Susceptibilidad a la Deformación por Rodera de una Mezcla As fálti fál ticc a, po r med io del An alizado ali zado r de Pavim Pav iment ent os As fálti fál tico co s (APA). RECOMENDACIÓN AMAAC 03/2008 Resistencia a la Deformación Plástica de las Mezclas As fálti fál ticc as medi m edi ant e la Pist Pi st a de En s aye d e Lab or ato ri o. RECOMENDACIÓN AMAAC 04/2008 Resistencia de las Mezclas Asfálticas Compactadas al Daño Inducido por Humedad. Humedad. RECOMENDACIÓN AMAAC 05/2008 Determinación del Valor de Azul de Metileno para Filler y Finos. RECOMENDACIÓN AMAAC 06/2008 Compactación De Mezclas Asfálticas Con El Equipo Giratorio Superpave. RECOMENDACIÓN AMAAC 07/2008 Resistencia al desprendimiento del Asfalto de los Materiales Pétreos Pétreos en las Mezclas Mezclas Asfálticas As fálticas po r acción acció n del agua. A g o s t o 2008 20 08..
PROTOC PROTOCOLO OLO A MAA C DESEMPEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS PROTOCOLO AMAAC 00/2008 Diseño de Mezclas Mezclas A sfálticas de Granulometría Densa de Alt o Desempeño. RECOMENDACIÓN AMAAC 01/2008 Susceptibilidad a la Humedad y a la Deformación Permanente por Rod era de una mezcla asfáltic asfáltic a tendida y comp actada, por medio el Analizador de la Rueda Cargada de Hamburgo (HWT). RECOMENDACIÓN AMAAC 02/2008 Susceptibilidad a la Deformación por Rodera de una Mezcla As fálti fál ticc a, po r med io del An alizado ali zado r de Pavim Pav iment ent os As fálti fál tico co s (APA). RECOMENDACIÓN AMAAC 03/2008 Resistencia a la Deformación Plástica de las Mezclas As fálti fál ticc as medi m edi ant e la Pist Pi st a de En s aye d e Lab or ato ri o. RECOMENDACIÓN AMAAC 04/2008 Resistencia de las Mezclas Asfálticas Compactadas al Daño Inducido por Humedad. Humedad. RECOMENDACIÓN AMAAC 05/2008 Determinación del Valor de Azul de Metileno para Filler y Finos. RECOMENDACIÓN AMAAC 06/2008 Compactación De Mezclas Asfálticas Con El Equipo Giratorio Superpave. RECOMENDACIÓN AMAAC 07/2008 Resistencia al desprendimiento del Asfalto de los Materiales Pétreos Pétreos en las Mezclas Mezclas Asfálticas As fálticas po r acción acció n del agua. A g o s t o 2008 20 08..
PROTOCOLO AMAAC 00/2008 Diseño de Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa de Alto Desempeño A. CONTENIDO Este protocolo contiene la metodología necesaria para diseñar una mezcla asfáltica que se utilice en la construcción de pavimentos para carreteras en donde se desee obtener altos niveles de desempeño.
B. DEFINICIONES B.1
Una mezcla asfáltica es un material compuesto formado formado por la combinación en proporciones adecuadas de cemento asfáltico y agregados pétreos, que permite la obtención de una masa densa con las propiedades de permeabilidad, resistencia y deformación deseadas en un proyecto de ingeniería.
B.2
Para fines de diseño, se le considera a la mezcla asfáltica como un sistema trifásico compuesto por una fase sólida, constituida por el agregado pétreo, una fase líquida, dada por el cemento asfáltico, y una fase gaseosa que constituye el aire. La Figura 1 muestra el diagrama de fases que es usual considerar junto con las definiciones necesarias.
aire
Asfalto
Asfalto absorbido
Va
V fa
V ma V b
V ba V mm
V mb
V sb Agregado
V se
V ma = Volumen de vacíos en agregado mineral V mb = Volumen total de la mezcla asfáltica. V mm = Volumen de la mezcla asfáltica sin vacíos V fa = Volumen de vacíos llenados con asfalto V a = Volumen de vacíos de aire V b = Volumen de asfalto total V ba = Volumen de asfalto absorbido V sb = Volumen total del agregado mineral V se = Volumen efectivo del agregado mineral
Figura 1. Diagrama de fases de una mezcla asfáltica con la definición de sus características volumétricas. 1
B.3
Gravedad específica neta (Gsb). Se determina midiendo la masa seca y el volumen neto de una muestra de agregados (ASTM C-127 ó ASTM C-128). El volumen bruto incluye el volumen del sólido del agregado más el volumen de agua contenida en los poros superficiales (Figura 2). El volumen neto se mide para la condición del agregado saturado y superficialmente seco (SSS).
B.4
Gravedad específica aparente (Gsa). Se obtiene midiendo la masa seca y el volumen aparente de la muestra del agregado (ASTM C-127 ó ASTM C-128). El volumen aparente sólo incluye el volumen del sólido del agregado y no incluye el volumen de los poros de la superficie.
B.5
Gravedad específica efectiva (Gse). Se calcula usando la masa seca y volumen efectivo del agregado (Figura 2). El volumen efectivo incluye el volumen de los sólidos del agregado y el volumen de los poros de superficie llenos con agua pero no con asfalto. La gravedad específica del agregado no se mide directamente, a diferencia de las gravedades específicas neta y aparente. Esta se calcula conociendo la gravedad específica teórica máxima de la mezcla (Gmm) y el contenido de asfalto (Pb). Solo las gravedades específicas neta y efectiva son utilizadas para el cálculo de los parámetros volumétricos de la mezcla asfáltica. Los volúmenes calculados para cada uno tendrán diferentes significados, y po r ende, diferentes valores numéricos.
Figura 2. Esquema para la determinación de las gravedades específicas en el agregado pétreo. B.6
Gravedad específica neta (Gmb). Como el modelo está compuesto de distintos materiales, la gravedad específica de la muestra compactada se llama gravedad específica neta y corresponde a la densidad de la mezcla asfáltica compactada (ASTM D-1188 ó D-2726).
B.7
Gravedad específica teórica máxima (Gmm). Para un contenido de asfalto dado, la gravedad específica teórica máxima (Gmm) es la masa del agregado más asfalto, dividido por el volumen de ambos componentes, sin incluir el volumen de los vacíos de aire. La gravedad específica teórica máxima es una propiedad muy útil por que se emplea como referencia para calcular otras importantes propiedades como el contenido de vacíos de aire (Va). El ensaye para determinar la Gmm se realiza a la mezcla asfáltica en su estado más suel to (ASTM D- 2041).
B.8
Contenido de asfalto (Pb). El contenido de asfalto es la concentración de masa de cemento asfáltico. Se expresa como porcentaje de la masa total de la mezcla o como porcentaje de la masa total de agregado. El contenido óptimo de asfalto en una mezcla depende en gran medida de las características del agregado, como la graduación y la absorción.
B.9
Contenido de asfalto efectivo (Pbe). Es la concentración de masa del cemento asfáltico no absorbido. 2
B.10 Contenido de asfalto absorbido (Pba). Es la concentración de masa del cemento asfáltico absorbido por el agregado. Normalmente se expresa como porcentaje de la masa del agregado. B.11 Contenido de vacíos de aire (Va). Es la concentración, en volumen, del aire en la muestra de mezcla asfáltica compactada. Los vacíos de aire se expresan siempre como un porcentaje del volumen total de la mezcla. B.12 Vacíos en el agregado mineral (VAM). Es el espacio intergranular ocupado por el asfalto y el aire en una mezcla asfáltica compactada y se expresa como porcentaje del volumen total. Usualmente, no se considera como parte de El VAM, el volumen de asfalto absorbido. El VAM representa el espacio disponible para acomodar el volumen de asfalto efectivo y el volumen de aire necesarios en la mezcla. Valores mínimos de VAM son necesarios para asegurar un adecuado espesor de película de asfalto que contribuya a la durabilidad de la mezcla. B.13 Vacíos llenos con asfalto (VFA). Es el porcentaje de VAM que contienen asfalto. El concepto de VFA es utilizado para asegurar que el porcentaje de asfalto efectivo (Pbe) no sea demasiado pequeño como para producir una mezcla poco durable, o demasiado alto como obtener una mezcla demasiado inestable. El rango aceptable de VFA depende del nivel del tránsito. Altos niveles de tránsito requieren menores porcentajes de VFA, debido a que en estas condiciones la resistencia y estabilidad de las mezclas son la mayor preocupación. Bajos niveles de tránsito requieren porcentajes de VFA mayores para garantizar la durabilidad de la mezcla asfáltica. Si los porcentajes de VFA son demasiados altos, la mezcla asfáltica se vuelve susceptible a presentar deformaciones plásticas.
B.14 Gravedad específica del cemento asfáltico (Gb). Es la relación entre la masa de un volumen dado de cemento asfáltico y el peso de igual volumen de agua (ASTM D-70). Generalmente los valores se especifican entre 1,015 y 1,050, para nuestro caso se tomó 1,030.
C. CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL NIVEL DE DISEÑO REQUERIDO El método de diseño Recomendación AMAAC, establece diferentes niveles de diseño para una mezcla asfáltica densa en función de la importancia de la carretera determinada por el nivel de transito esperado en el carril de diseño. La figura siguiente ilustra los diferentes niveles de diseño:
3
En la Tabla 1 se presenta la recomendación para el nivel de diseño recomendado para las mezclas asfálticas de granulometría densa en función del tránsito vehicular. Designación del nivel de tránsito
Número de ejes equivalentes
Tipo de carreteras usuales •
Nivel I Tránsito bajo
menor a 1,000,000
• • • •
Nivel II Tránsito medio
de 1,000,000 a 10,000,000
• •
•
Nivel III Tránsito alto
de 10,000,000 a 50,000,000
•
Carreteras federales tipo D Carreteras alimentadoras Carreteras estatales y municipales Calles urbanas Carreteras estatales Carreteras federales tipo B y C Vialidades urbanas Carreteras federales tipo A Autopistas de cuota
Ensayes recomendados
•
•
•
•
• • •
Nivel IV más de Tránsito muy 50,000,000 alto
• •
Carreteras federales troncales Autopistas de cuota importantes Vialidades suburbanas en ciudades muy grandes
•
• • •
Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad
Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad Susceptibilidad a la deformación permanente Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad Susceptibilidad a la deformación permanente Módulo dinámico Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad Susceptibilidad a la deformación permanente Módulo dinámico Fatiga
Tabla 1. Niveles de diseño en función del número de ejes equivalentes y/o el tipo de proyecto
En el anexo 1 de este documento se muestra un esquema del proceso de diseño de mezcla densa.
D. SELECCIÓN DE LOS AGREGADOS PÉTREOS Los agregados pétreos a utilizar deberán obtenerse en su totalidad por trituración de material de banco. La planta de mezclado que se emplee debe contar con al menos 4 tolvas y un sistema de recolección y reincorporación de polvo (baghouse), de manera de que se pueda dosificar la composición granulométrica deseada y se garantice un material l ibre de material arcilloso.
D.1 Granulometría de la mezcla. La granulometría a utilizar en una mezcla asfáltica se deberá seleccionar de acuerdo a la función requerida para la capa asfáltica en la estructura de un pavimento carretero. Los requisitos de granulometría recomendados para el caso de una carpeta asfáltica de granulometría densa son los que se presentan en la Tabla 3.
4
En función de las necesidades del proyecto se podrán fabricar cinco tipos de mezcla asfáltica cuya designación es la que muestra la Tabla 2.
Graduación por tipo de Mezcla Designación de la mezcla Tamaño Máximo Nominal Tamaño Máximo mm mm mm 37,5
37,5
50,0
25,0
25,0
37,5
19,0
19,0
25,0
12,5
12,5
19,0
9,5
9,5
12,5
Tabla 2. Designación del tipo de mezcla en función del Tamaño Máximo Nominal
Abertura mm 50 37,5
Tamaño nominal del material pétreo mm (pulg) 37,5 25 19 12,5 (1(1’’) (3/4’’) (1/2’’) 1/2’’) Porcentaje que pasa 100 – 100 90 – 100
25
– 90
19
100 – 100
-
9,5 (3/8’’)
-
-
-
-
-
90 – 100
100 – 100
-
– 90
90 – 100
100 – 100
12,5
-
-
– 90
90 – 100
100 – 100
9,5
-
-
-
– 90
90 – 100
4,75
-
-
-
-
2,36
15 – 41
19 – 45
23 – 49
28 – 58
-
– 90 32 – 67
1,18
-
-
-
-
-
0,60
-
-
-
-
-
0,30
-
-
-
-
-
0,15
-
-
-
-
-
0,075
0–6
1–7
2–8
2 – 10
2 – 10
Tabla 3. Requisitos de granulometría del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría densa.
5
A manera de ejemplo, la siguiente gráfica ilustra los límites establecidos para una mezcla con tamaño máximo nominal de 19mm. En todos los demás casos se deberá construir la grafica correspondiente. Granulometría para mezclas con T amaño Máximo Nominal 19.50 mm (3/4") 100.0
90.0
80.0
70.0
Puntos de control
a s a p e u q %
60.0
50.0
40.0
30.0
Línea de Máxima densidad
20.0
10.0
0.0 .075
.30
.60
1.18
2.36
4.75
9.50
12.50
19.00
25.00
Abertura de la malla en mm
D.1.1 Recomendaciones generales para la selección del tipo de granulometría requerida por el proyecto. Tipo de Mezcla 37,5 mm 25,0 mm 19,0 mm 12,5 mm 9,5 mm 4,75 mm (Malla número 4)
Graduación Gruesa <47% Pasando Malla de 9,5 <40% Pasando Malla de 4,75 <47% Pasando Malla de 4,75 <39% Pasando Malla de 2,36 <47% Pasando Malla de 2,36 N/A (Graduación
Graduación Fina >47% Pasando Malla de 9,5 >40% Pasando Malla de 4,75 >47% Pasando Malla de 4,75 >39% Pasando Malla de 2,36 >47% Pasando Malla de 2,36 no estándar)
Tabla 4. Definición de Mezclas de Graduación Densa, Gruesa y Fina Graduación Fina Menor permeabilidad Viabilidad [<25 mm NMS] Elevaciones delgadas [<25 mm NMS] Mayor durabilidad en carreteras de bajo volumen [<25 mm NMS] Textura lisa [<25 mm NMS]
Graduación Gruesa Permite elevaciones de espesor [<25 mm ] Macrotextura incrementada [<25 mm NMS ]
Tabla 5. Ventajas de las Mezclas de Graduación Densa, Gruesa y Fina Una mezcla de graduación densa se puede utilizar para cumplir cualquiera o todas las necesidades de los diseñadores de pavimento siguientes: 6
•
•
•
•
Estructural (Mezclas finas y gruesas de 37,5, 25 y 19 mm). - Este es el propósito principal de las mezclas de graduación densa y es ante todo una función del espesor de la capa. Sin embargo, los materiales seleccionados pueden mejorar el val or estructural de las mezclas. Fricción (Mezclas gruesas de 19, 12,5 y 9,5 mm).- Esto es una consideración importante para las carpetas de superficie. La fricción es una función de las propiedades del agregado y mezcla. Nivelación (Mezclas finas de 12,5 y 9,5 mm).-- Esta mezcla puede utilizarse en capas delgadas o gruesas para rellenar depresiones de las carreteras. Bacheo (Mezclas finas y gruesas de 12,5 y 9,5 mm).- La mezcla deberá reunir los mismos requerimientos que la utilizada para una nueva.
Para mezclas con función estructural de graduación fina se recomiendan para caminos de tránsito bajo y/o moderado donde no se colocará ningún tipo de tratamiento superficial o capa de desgaste. Para caminos de tránsito de moderado a alto, donde será colocado algún tipo de tratamiento superficial, se recomienda el uso de mezclas con función estructural usando granulometrías de graduación gruesa. Sin embargo, se deberá evaluar ambos tipos de mezclas densas para colocar la que tenga mejores propiedades volumétricas y un desempeño óptimo en las pruebas de simulación que se describen en la sección F y G de este documento. Para la selección adecuada del tipo de mezcla y los espesores mínimos y máximos recomendados para cada tipo de mezcla, se recomienda emplear la serie informativa 128S titulada “ Guía para seleccionar el tipo de Mezcla Asfáltica en Caliente HMA para pavimentos” disponible en las publicaciones de la NAPA (National Asphalt Pavement Association) y traducida por AMAAC.
D.2 Calidad de los agregados pétreos. Las características físicas básicas que deberán cumplir las fracciones gruesa y fina del agregado pétreo seleccionado son las que se indican en las Tablas 6 y 7, respectivamente.
Característica Desgaste Los Ángeles, % Desgaste Microdevala, %
Norma ASTM C131 AASHTO TP 58-99
Intemperismo aceleradoa, %
AASHTO T 104
Caras fracturadas, % (1 cara) Partículas alargadas, % Partículas lajeadas, % Adherencia con el asfalto, % de cubrimiento
ASTM D 5821 ASTM D 4 791 ASTM D 4791
Especificación 30 máx. 18 máx. 15 máx. para sulfato de sodio 20 máx. para sulfato de magnesio 90 mín. 3 a 1, 20 máx. 3 a 1, 20 máx.
AASHTO T 230
90 mín.
a
Se puede utilizar alternativamente el ensayo de desgaste Microdeval o el Intemperismo acelerado
Tabla 6. Requisitos de calidad de la fracción gruesa del material pétreo para mezclas asfálticas de granulometría densa.
Característica Equivalente de arena,% Angularidad, % Azul de metileno, mg/g
Norma ASTM D 2419 AASHTO T 304 ISSA Método 145
Especificación 50 mín. 40 mín. 15 máx.
Tabla 7. Requisitos de calidad de la fracción fina del material pétreo para mezclas asfálticas de granulometría densa.
7
Se recomienda considerar al menos tres granulometrías diferentes para dosificación y diseño de la mezcla. Las tres granulometrías pueden corresponder a las variaciones esperadas durante la producción en un cierto banco de materiales.
E. SELECCIÓN DEL CEMENTO ASFÁLTICO El cemento asfáltico se deberá seleccionar en función de la temperatura máxima y mínima que se esperan en el lugar de aplicación, de acuerdo a la Norma de la SCT N-CMT-4-05-004/05 Calidad de materiales Asfálticos Grado PG.
Si el cemento asfáltico seleccionado es convencional, se le determinará su carta de viscosidad usando un Viscosímetro Rotacional de acuerdo a la norma ASTM D-4402. De esta carta se obtendrán las temperaturas de mezclado y compactación adecuadas que corresponderán a los valores de viscosidad que se presentan en la Tabla 8. Para cementos asfálticos modificados las temperaturas mencionadas deber ser proporcionadas por el proveedor.
Característica
Rango de Viscosidad, Pa.s
Temperatura de mezclado
0,15 a 0,19
Temperatura de compactación 0,25 a 0,31
Tabla 8. Rangos de viscosidades para seleccionar las temperaturas de mezclado y compactación entre el agregado pétreo y cemento asfáltico convencional.
F. DISEÑO VOLUMÉTRICO Y SUSCEPTIBILIDAD A LA HUMEDAD El diseño volumétrico óptimo consiste en buscar la granulometría y el contenido de asfalto adecuados para cumplir los parámetros volumétricos que se indican en la Tabla 9. El contenido de asfalto optimo será el necesario para obtener un porcentaje de vacíos de aire (Va) en la mezcla del 3 al 4 %. Cumpliéndose además los requerimientos indicados en la misma Tabla 9. La fabricación de los especimenes deberá realizarse en el Compactador Giratorio Superpave de acuerdo con la Recomendación AMAAC 06/2008. Requerimientos Para el Diseño Volumétrico de la Mezcla Ejes Equivalentes en el carril de diseño (millones)
< 0.3 0.3 a < 3 3 a < 10 10 a < 30 ≥ 30
Densidad Requerida (% de la Densidad Teórica Máxima) Gmm Nivel de Compactación Giratoria Nini Ndesign Nmáx ≤ 91.5 ≤ 90.5
≤ 89.0
96
≤98.0
Vacíos de Agregado Mineral Mínimo en % VMA Tamaño Máximo Nominal (mm) 37.5 25 19 12.5 9.5
Vacíos Llenos de Asfaltos en %
Proporción de Polvo
70-80 65-78
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
65-75
0.6-1.2
Tabla 9. Valores de los parámetros volumétricos necesarios para el diseño óptimo de una mezcla asfáltica de granulometría densa.
Para la determinación de los parámetros volumétricos de la mezcla se deberán e mplear las formulas siguientes: 8
Fórmula de la propiedad volumétrica Gravedad específica neta, Gsb
G sb = gravedad específica neta para el agregado total P1, P2, Pn = porcentajes individuales por masa de agregado G1, G2, Gn = gravedad específica neta individual del agregado
P1 + P2 + ....... + P N
Gsb =
P1 G1
P2
+
+ ..... +
G2
P N G N
Gravedad específica efectiva, Gse G se =
G se = gravedad específica efectiva del agregado G mm = gravedad específica teórica máxima, obtenida en laboratorio (ASTM D 2041/AASHTO T 209) de mezcla de pavimento (sin vacíos de aire) P mm = porcentaje de masa del total de la mezcla suelta = 100 P b = contenido de asfalto con el cual ASTM D 2041/AASHTO T 209 desarrolló el ensayo; el porcentaje por el total de la masa de la mezcla G b = gravedad específica del asfalto
Pmm − Pb Pmm
−
Gmm
Pb Gb
Vacíos en el agregado mineral, VAM VAM = 100
Gmb × Ps
−
Gsb
Vacíos en el agregado mineral, VAM. Si la composición de la mezcla es determinada como el porcentaje de la masa del agregado. VAM = 100
−
Gmb
×
Gsb
100 100 + Pb
Contenido de asfalto efectivo, Pbe Pbe = Pb −
Pba
100
xPs
Vacíos de aire, Va Va = 1 x
Gmb
x
Gmm
100
Vacíos llenados con asfalto, VFA VFA =
VAM − Va VAM
x
100
Significado de las variables
VAM = vacíos en el agregado mineral (porcentaje del volumen neto) G sb = gravedad específica neta del total de agregado G mb = gravedad específica neta de la mezcla asfáltica compactada (ASTM D 1188 O D 2726/AASHTO T 166) P s = contenido de agregado, porcentaje del total de la masa de la mezcla asfáltica
P b = contenido de asfalto, porcentaje de la masa del agregado
× 100
Pbe = contenido de asfalto efectivo, porcentaje del total de la mezcla. Pb = contenido de asfalto, porcentaje de la masa de la mezcla. Pba = asfalto absorbido, porcentaje de la masa de la mezcla. V a = vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total G mm = gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica G mb =gravedad específica neta de la mezcla asfáltica compactada VFA = vacíos llenados con asfalto, porcentaje de VAM VAM = vacíos en el agregado mineral, porcentaje del volumen total V a = vacíos de aire en mezclas compactadas, porcentaje del volumen total
9
Gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica. Gmm. Gmm =
Pmm Ps Gse
+
Pb Gb
Asfalto absorbido, Pba Pba = 100 ×
Gse − Gsb Gsb × Gse
× Gb
Gmm = gravedad específica teórica máxima de la mezcla del pavimento (sin vacíos de aire) Pmm = porcentaje de la masa del total de la mezcla suelta = 100 P s = contenido de agregado, porcentaje del total de la masa de la mezcla P b = contenido de asfalto, porcentaje del total de la masa de la mezcla G se = gravedad específica efectiva del agregado G b = gravedad específica del asfalto P ba = asfalto absorbido, porcentaje de la masa del agregado G se = gravedad específica efectiva del agregado G sb = gravedad específica neta del agregado G b = gravedad específica del asfalto
G. SUSCEPTIBILIDAD A DE LA MEZCLA ASFÁLTICA AL DAÑO POR HUMEDAD INDUCIDO El ensaye se debe realizar aplicando la Recomendación AMAAC 04/2008 “Resistencia de las Mezclas Asfálticas al Daño Inducido por humedad” y para todos los niveles de diseño el valor mínimo aceptable es de TSR = 80%.
H. SUSCEPTIBILIDAD A LA DEFORMACIÓN PERMANENTE La deformación permanente es el deterioro representado por la existencia de una sección transversal de la superficie que ya no ocupa su posición original. Se llama deformación permanente porque representa la acumulación de pequeñas deformaciones producidas con cada aplicación de carga, esta deformación es irrecuperable. Si bien el ahuellamiento (roderas) puede tener varias causas, por ejemplo: debilidad de la mezcla por daño de humedad, abrasión y densificación del transito; existiendo dos principales. El ahuellamiento (roderas) es causado por muchas aplicaciones repetidas de carga al suelo natural, es decir, a la sub-rasante o la base. Aunque la utilización de materiales viales más rígidos reduce parcialmente este tipo de deformación, el fenómeno es normalmente considerado como un problema estructural más que un problema de los materiales. Frecuentemente, es el resultado de una sección de pavimento demasiado delgada, sin la suficiente profundidad para reducir, a niveles tolerables, las tensiones sobre la sub-rasante cuando las cargas son aplicadas. Podría ser también el resultado de una sub-rasante debilitada por el ingreso inesperado de humedad. La acumulación de la deformación permanente ocurre más en la sub-rasante que en las capas de la estructura del pavimento. El otro tipo principal de ahuellamiento se debe a la acumulación de deformaciones en las capas asfálticas. Este tipo de deformación es causado por una mezcla asfáltica cuya resistencia al corte esta demasiado baja para soportar las cargas pesadas repetidas a las cuales está sometida. A veces el ahuellamiento (roderas) ocurre en una capa superficial débil. En otros casos, la capa superficial no es en sí misma propensa al ahuellamiento, pero acompaña la deformación de una capa inferior más débil. Cuando una mezcla asfáltica se deforma, es evidente que tiene una mala resistencia al corte. Cada vez que un vehículo aplica una carga, se ocasiona una deformación pequeña, pero permanente. La deformación por corte se caracteriza por un movimiento de la mezcla hacia abajo y lateralmente. Con un número dado de repeticiones de carga aparecerán las roderas. Los pavimentos asfálticos deformados tienen una seguridad deficiente, porque los surcos que se forman retienen suficiente agua para provocar hidroplaneo o acumulación de hielo.
10
Para revisar la susceptibilidad de la mezcla a la deformación permanente se podrán emplear los ensayes siguientes:
H.1 Especificaciones Hamburgo. El ensaye se debe realizar de acuerdo a la Recomendación AMMAC 01/2008, Susceptibilidad a la Humedad y a la Deformación Permanente por Rodera de una mezclas Asfáltica Tendida y Compactada, por medio del Analizador de la Rueda Cargada de Hamburgo (HWT). Las especificaciones se indican en la Tabla 10.
Grado PG superior del asfalto PG 64 o inferior PG 70 PG 76 o superior
Ciclos mínimos para la deformación máxima de 10 mm 10.000 15.000 20.000
Tabla10. Número de Ciclos mínimos para la deformación máxima en la Prueba de Hamburgo H.2 Especificaciones APA. El ensaye se debe realizar de acuerdo a la Recomendación AMAAC 02/2008, Susceptibilidad a la Deformación por Rodera de una Mezcla Asfáltica, por medio del Analizador de Pavimentos Asfálticos (APA). En la Tabla 11 se indican las especificaciones correspondientes en relación con el nivel de tránsito vehicular.
Nivel de tránsito Rodera máxima, Bajo Medio Alto
7,0 mm 5,5 mm 3,5 mm
Tabla 11. Especificaciones de rodera máxima con el Analizador de Pavimentos Asfálticos, APA H.3 Especificaciones Pista Española. El ensaye se debe realizar de acuerdo a la Recomendación AMAAC 03/2008, Resistencia a la Deformación Plástica de las Mezclas Asfálticas mediante la Pista de Ensayo de Laboratorio. En al Tabla 12 se indican las especificaciones correspondientes.
Región geográfica1
1
Zona 1 Zona 2 Zona 3
Categoría de tráfico para 106< L<107
6
para L≤10
para L>107 15
20 20 20
15 15
12
La región geográfica se determina conforme a lo especificado en la norma de la SCT N·CMT·4·05·004, en caso de no tener bien definida la región geográfica en la cual se encuentra el proyecto, se debe tomar la especificación definida para la Zona 3.
Tabla 12. Velocidad máxima de deformación para el diseño de mezclas asfálticas mediante la máquina de pista en mm/min para el intervalo de 105 a 120 minutos 11
I. MÓDULO DINÁMICO El módulo dinámico de una mezcla asfáltica es un parámetro esencial para poder calcular los espesores de carpeta asfáltica en los nuevos métodos de diseño de pavimentos asfálticos. Se recomienda determinarlo con el procedimiento ASTM D 3497 ó AASTHO TP-62-07, debiendo reportarlo sistemáticamente. No hay especificaciones en este parámetro.
J. FATIGA Generalmente una carga simple no genera grietas en el pavimento, las repeticiones de cargas pueden inducir agrietamientos en las capas confinadas. Los esfuerzos cortante y de tensión, así como las deformaciones en las capas confinadas, causan la deformación de micro-grietas. Estas micro-grietas acumuladas con la repetición de cargas pueden generar macro-grietas visibles. Este proceso es llamado fatiga. El rompimiento por fatiga es causado por numerosos factores que ocurren en forma simultánea. Entre ellos, las cargas pesadas repetidas; deflexiones delgadas bajo ruedas pesadas de carga; deflexiones altas aunadas a la tensión horizontal en la superficie de la capa de asfalto y mal drenaje, generado por una construcción pobre y un mal diseño del pavimento. Frecuentemente, el rompimiento por fatiga es un signo de que el pavimento ha sobrepasado el número de aplicaciones de carga para el cual fue diseñado. El agrietamiento también puede ocurrir como resultado de una combinación de los siguientes mecanismos: • • •
Agrietamiento inducido por el tránsito. Agrietamiento por temperatura. Agrietamiento por reflexión.
En el nivel 4 de diseño se recomienda una vez determinada la fórmula de trabajo, determinar y revisar el nivel de resistencia a la fatiga de la mezcla asfáltica empleando la viga de flexión de 4 puntos, aplicando el método AASHTO T-321 bajo las condiciones siguientes: Ciclos a la falla = 2000 microstrain (με), Frecuencia = 10 Hz, Volumen de vacíos de las probetas = 4±1,0% Temperatura de prueba = 20°C Método de prueba = AASHTO T-321 Dependiendo del tipo de asfalto usado, las especificaciones correspondientes se muestran en la Tabla 13.
Tipo de asfalto Asfalto Convencional AC-20 Asfaltos Modificados o Asfaltos Grado PG PG 70 – 22 PG 70 – 28 PG 76 – 22 PG 82 – 22
Ciclos mínimos a la falla del promedio de tres muestras 2.000 5.000
Tabla 13. Ciclos mínimos a la falla del promedio de tres muestras para la prueba de fatiga a flexión de 4 puntos para la mezcla asfáltica densa. 12
K. CONDICIONES ADECUADAS PARA LA ELABORACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS. K.1 Clima No se permitirá aplicación sobre el pavimento cuya superficie se encuentre mojada. La temperatura de la superficie del pavimento, así como la temperatura ambiental no deberán ser menores a 10°C en el momento de la aplicación. Una superficie humedecida en el pavimento es aceptable para la aplicación si se encuentra libre de agua estancada y si se esperan condiciones ambientales favorables.
K.2 Planta productora de mezcla asfáltica. La planta de mezcla en caliente deberá contar con sistema de recuperación de finos al proceso de mezclado. Además debe tener con un mínimo de 3 tolvas de alimentación en frió y una para filler y un deposito adecuado para el almacenamiento del asfalto.
K.3 Transporte y almacenamiento. Con el propósito de evitar la alteración de las características de las mezclas asfálticas en caliente antes de su utilización en la obra, se tendrá cuidado en su transporte y almacenamiento, atendiendo los siguientes aspectos:
K.3.1 La mezcla asfáltica en caliente puede ser almacenada por corto tiempo en tolvas metalizas sin orificios, superficie interior lisa y limpia, pero tenido en cuenta. No se permitirá el almacenamiento en pilas o montones, aún cuando estos se cubran con lonas. K.3.1.1 Si se utilizan silos térmicamente aislados, la mezcla puede ser almacenada hasta por 24 horas sin pérdidas considerables de temperatura y calidad. K.3.1.2 De requerirse largos periodos de almacenamiento, se utilizarán silos que incluyan sistemas de calentamiento que permitan mantener la temperatura de la mezcla, pero cuidando que no se presente sangrado u oxidación de la mezcla. K.3.2 La mezcla asfáltica en caliente se transportará en vehículos con caja metálica con superficie interior lisa, sin orificios y que esté siempre limpia y libre de residuos de mezcla asfáltica, para evitar que ésta se adhiera a la caja. K.3.3 Antes de cargar el vehículo de transporte, se limpiará su caja y se cubrirá la superficie interior de la misma con un lubricante para evitar que se le adhiera la mezcla, utilizando para ello una solución de agua y cal, agua jabonosa o algún producto comercial apropiado. En ningún caso se deben usar productos derivados del petróleo como el diesel, debido a problemas ambientales y posibles daños a la mezcla. Una vez hecho lo anterior, se levantará la caja para drenar el exceso de lubricante. K.3.4 El vehículo de transporte se llenará con varias descargas sucesivas de la mezcla para minimizar la segregación de los materiales pétreos, acomodándolas desde los extremos de la caja hacia su centro. K.3.5 Una vez cargado el vehículo de transporte, se cubrirá la mezcla asfáltica con una lona que la preserve del polvo, materias extrañas y de la pérdida de calor durante el trayecto.
13
K.3.6 El tiempo de transporte está en función de la pérdida de temperatura de la mezcla, la que será tendida y compactada a las temperaturas mínimas determinadas como se indica en la Fracción K.5. de este documento; sin embargo, en el caso de mezclas asfálticas de granulometría abierta, el tiempo de transporte será menor de 1,5 horas, para evitar el sangrado del cemento asfaltico. K.3.7 La temperatura de fabricación de la mezcla no deberá incrementarse para que al final de su transporte tenga la temperatura adecuada para el tendido y compactación. K.3.8 En el caso de mezclas asfálticas de granulometría abierta, se considerara además lo siguiente: K.3.8.1 No serán transportadas por caminos sin pavimentar. K.3.8.2 Se manejarán de tal forma que el contenido de cemento asfaltico en la parte superior e inferior de la mezcla en el camión o almacenamiento, este dentro de las tolerancias establecidas. K.3.9 Un lote estará conformado por 1,300 Ton. Estos lotes podrán ser divididos a su vez en sublotes siempre y cuando no excedan las 350 Ton. K.4 Equipo La máquina pavimentadora – terminadora, será aprobada por el Contratante considerando que: deberá tener la capacidad de ser autopropulsada; deberá estar especialmente diseñada y construida para aplicar mezcla en cali ente. La pavimentadora deberá tener depósito - tolva de recepción y banda transportadora para evitar segregación, sistema de calentamiento (de longitud variable), y placa vibrocompactadora. Asimismo, este equipo deberá aplicar la capa de mezcla en caliente y nivelar la superficie en una misma acción. Este equipo deberá tener la capacidad de aplicar la mezcla en caliente, a una velocidad controlada de 9 a 28 metros/ minuto. La aplicación se realizará desde el centro de la corona, realizando un ajuste vertical por medio de sus extensiones para alcanzar el perfil deseado en el pavimento.
K.5 Preparación de la superficie La preparación óptima de la superficie será determinada por el Contratante y se deberá realizar previamente a la aplicación del la mezcla. Si se trata de una superficie que fue previamente fresada, deberá estar libre de polvo y se deberá realizar un relleno y sellado de grietas mayores a 5 mm.
K.6 Aplicación La mezcla asfáltica en caliente deberá ser aplicada a una temperatura adecuada para lograr al menos el 97% de la densidad de diseño, que corresponde al Gmb, al número de giros Ndes. y deberá ser colocada inmediatamente después de haberse aplicado el riego de liga sobre toda la superficie de la obra.
14
K.7 Compactación La compactación deberá desarrollarse inmediatamente después de la aplicación de la capa asfáltica, mediante la utilización de un compactador que se encuentre en buen estado y en buenas condiciones de operación, el cual deberá estar equipado con un sistema de rocío por agua para prevenir la adherencia entre la mezcla recién extendida y el tambor metálico del equipo. El equipo de compactación deberá operarse en el modo estático o vibratorio, según se requiera, ya que una excesiva compactación podría causar la disgregación del material o un inadecuado perfil. Se recomienda la combinación de los equipos de compactación, tanto rodillos neumáticos como metálicos, según se requiera. La capa asfáltica de rodamiento no deberá ser abierta al tránsito si no se ha completado el proceso de compactación y si el material no se encuentra por debajo de los 85°C. La densidad de la mezcla compactada se deberá ser de al menos el 97% del peso volumétrico de la mezcla compactada en laboratorio y deberá ser medida con densímetro nuclear o electromagnético previamente calibrado en la franja de prueba.
L. CONTROL DE CALIDAD Para el control de calidad en campo se deberá emplear el proceso descrito en el anexo 2 de este documento. Las siguientes medidas deberán ser consideradas por el contratista para mantener la uniformidad y control de calidad. El contratista será el responsable de obtener las muestras para el aseguramiento y control de calidad. Previamente a la producción, el Contratante determinará el método utilizado por el Contratista para la obtención de las muestras representativas; asimismo, el Contratista será el responsable de la operación del equipo y de su correspondiente calibración. Un mínimo de tres muestras por lote deberán ser analizadas para verificar el contenido asfáltico y la granulometría antes de continuar con la producción del siguiente lote. Si el promedio de los resultados obtenidos en estas tres muestras sufren una desviación importante contra lo propuesto en el diseño, excediendo las tolerancias establecidas en la Tabla 16, la producción deberá ser detenida. El contratista deberá identificar la causa y documentar en detalle que acción correctiva se tomará. Se deberá realizar al menos una prueba de Tensión Indirecta, de acuerdo con la Recomendación AMAAC 04/2008, seleccionando las muestras que presenten mayores desviaciones con respecto al diseño de la mezcla. El diseño de la mezcla ya aprobado por el Contratante, sólo podrá ajustarse si en la revisión del diseño, los requerimientos de la obra no coinciden con los especificados en el proyecto. La primera muestra tomada después de que la planta de mezcla en caliente inicie sus actividades deberá ser tomada entre la tercera carga y qui nta de la producción. La primera muestra de la mezcla asfáltica deberá ser tomada directamente de la planta de mezcla en caliente, ya sea desde la banda transportadora o tomada del camión de transporte, antes de salir de la planta. Para verificaciones de campo, los límites generales de diseño mostrados en la Tabla 6 podrán ser utilizados cuando el diseño de la mezcla se encuentra dentro de las tolerancias establecidas en la Tabla 16.
15
Tamaño nominal del material pétreo mm (in) 37,5 25 19 12,5 9,5 Abertura (1-1/2’’) (1’’) (3/4’’) (1/2’’) (3/8’’) mm Porcentaje que pasa 50 37,5 ±5 25 ±5 ±5 19 ±5 ±5 12,5 ±5 ±5 9,5 ±5 ±5 4,75 ±5 2.36 ±3 ±3 ±3 ±3 ±3 1,18 0,60 0,30 0,15 0,075 ± 1.5 ± 1.5 ± 1.5 ± 1.5 ± 1.5 Tabla 16. Límites de Tolerancia para Control de Calidad* * Todas las pruebas deberán ser desarrolladas por un laboratorio aprobado por la Dependencia. En el contenido optimo de asfalto, la desviación máxima permisible es de ± 0,3 % con respecto al peso de la mezcla.
M. CRITERIOS PARA ACEPTACIÓN Y RECHAZO. M.1 El Contratista será la responsable del aseguramiento y control de calidad, y La Dependencia en forma directa o a través de una empresa Supervisora realizará la verificación de calidad, por medio de muestreos y ensaye de materiales. M.2 Las pruebas de verificación de calidad de la mezcla asfáltica serán realizadas en un laboratorio de campo, debiendo completarse en un tiempo razonable. Los procedimientos, tanto de muestreo como los de ensaye, deberán ser los mismos que los utilizados por la empresa Contratista. M.3 Un mínimo de tres muestras por lote de mezcla deberán ser ensayadas para determinar contenido de asfalto y granulometría antes de producir el siguiente lote. M.4 La aceptación de la mezcla para la carpeta, de acuerdo a su contenido asfáltico y a su granulometría para cada lote, podrá ser determinada por la Dependencia de acuerdo al método de muestreo que sea indicado por la misma. M.5 La Dependencia podrá seleccionar aleatoriamente la ubicación de donde se extraerá la muestra en cada sub-lote de mezcla. Los resultados obtenidos en los sub-lotes, de cada lote deberán ser promediados y deberán estar dentro de los límites de tolerancia de l Diseño de la Mezcla, mostrados en la Tabla 7. M.6 Si a juicio de la Dependencia es necesario remover las partes defectuosas, el Contratista deberá removerlas y reemplazarlas corriendo a cargo del Contratista los costos involucrados, hasta alcanzar los requerimientos marcados en esta recomendación.
16
M.7 Será causa de rechazo la mezcla asfáltica que haya sido fabricada bajo las condiciones siguientes: M.7.1 M.7.2 M.7.3 M.7.4 M.7.5
Cuando se utilicen agregados pétreos diferentes a los considerados durante el proceso de diseño. Cuando se utilice un asfalto de características diferentes al considerando durante el diseño. Cuando la calidad de los materiales (pétreos y asfalto) presenten características de calidad deficientes o diferentes a las consideradas en el diseño. Cuando la granulometría de la mezcla y/o el contenido de asfalto este fuera de los limites de tolerancia establecidos en esta recomendación. Cuando la mezcla presente un valor de TSR inferior al 80%, considerando la Recomendación AMAAC 04/08 “Resistencia de las Mezclas Asfálticas Compactadas al Daño Inducido por Humedad”.
N. MEDICIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA MEZCLA COLOCADA Para la aceptación o rechazo de la mezcla asfáltica diseñada bajo los niveles II, III y IV, tendida y compactada utilizará como prueba de desempeño la prueba de Rueda Cargada de Hamburgo en corazones de 250 ó 150 milímetros de diámetro, extraídos directamente en campo, realizando dos muestreos en los primeros 100 metros de la franja de prueba. La prueba se deberá realizar de acuerdo a lo establecido en la recomendación AMAAC 01/2008 y considerando lo establecido en la sección H.1 de este documento. Se recomienda seguir como guía de control de calidad el diagrama de flujo presentado en el anexo No.2 de este documento.
O. REFERENCIAS
NORMAS Y MANUALES Carpetas Asfálticas con Mezcla en Caliente Carpetas Asfálticas con Mezcla en frío Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas Calidad de Materiales Asfalticos Calidad de Materiales Asfalticos Modificados Muestreo de Mezclas Asfálticas Método Marshall para Mezclas Asfálticas de Granulometría Densa Método Cántabro para Mezclas Asfálticas de Granulometría Abierta Método Hubbard Field para Morteros Asfalticos Contenido de Cemento Asfáltico en Mezclas Contenido de Agua en Mezclas Asfálticas Contenido de Disolventes en Mezclas Asfálticas Calidad de Mezclas Asfálticas para Carreteras
DESIGNACIÓN SCT N-CTR-CAR-1-04-006 N-CTR-CAR-1-04-007 N-CMT-4-04 N-CMT-4-05-001 N-CMT-4-05-002 M-MMP-4-05-029 M-MMP-4-05-031 M-MMP-4-05-033 M-MMP-4-05-034 M-MMP-4-05-035 M-MMP-4-05-036 M-MMP-4-05-37 N-CMT-4-05-003/02
17
RECOMENDACIÓN AMAAC. 01/2008. Susceptibilidad a la Humedad y a la Deformación Permanente por Rodera de una mezcla asfáltica tendida y compactada, por medio el Analizador de la Rueda Cargada de Hamburgo (HWT). A. CONTENIDO Este Manual describe el procedimiento de prueba para determinar la susceptibilidad a la humedad y a la deformación permanente por rodera de una mezcla asfáltica compactada, por medio de la prueba se simulación denominada Rueda Cargada de Hamburgo.
B. PROPÓSITO DE LA PRUEBA El ensayo descrito tiene por objetivo medir la deformación permanente y la susceptibilidad a la humedad de una mezcla asfáltica provocada por el movimiento cíclico concentrado de una rueda metálica cargada. Su aplicación principal es identificar mezclas asfálticas con estructura mineral deficiente y susceptible al desgranamiento causado por la falta de adherencia entre el asfalto y el agregado pétreo que podría provocar un desempeño deficiente de la capa asfáltica. Las fallas que previene son deformaciones permanentes y baches.
C. EQUIPO A UTILIZAR C.1 Rueda Cargada de Hamburgo. C.2 Moldes de polietileno de 60 mm de espesor. C.3 Compactador giratorio con moldes de 150 mm de diámetro. C.4 Extractora de núcleos. C.5 Broca de 150 mm o 250 de diámetro. C.6 Planta de luz móvil. C.7 Balanzas. C.8 Charolas. C.9 Mezclador mecánico. C.10 Horno de calentamiento de mezclas. C.11 Horno de ignición para determinar el contenido de asfalto.
1
Figura 1. Rueda Cargada de Hamburgo
D. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PRUEBA DE HAMBURGO El equipo consiste en dos ruedas de acero de 47 mm que se mueven axialmente sobre una muestra producida en el laboratorio de 32 X 26 cm o en un corazón extraído del campo de 250 mm de diámetro. La carga en cada rueda es de 0,71kN (72 kg) con una presión de contacto de 1.496 kPa (217 psi). Los especímenes son probados típicamente a 50°C y sumergidos completamente en un baño de agua. El baño, además de mantener la temperatura de prueba, determina la susceptibilidad de la mezcla a la presencia de humedad. La velocidad de la rueda es de 30 cm por segundo. La prueba se corre a 20.000 ciclos o a una deformación límite de 10 mm.
D.1 Presentación de resultados de la prueba de Hamburgo. Las lecturas de deformación y número de ciclos se presentan mediante una gráfica como la que se muestra en la figura 1, donde se observa que en el eje de las “x” el número de ciclos y en el eje de las “y” la deformación correspondiente a determinado n úmero de ciclos.
D.2 Interpretación de la g ráfica de resultados. La gráfica de resultados se puede dividir en tres zonas delimitadas por los puntos de inflexión existentes, la primer zona corresponde a un periodo de pos-compactación de los especímenes que se presenta durante los primeros ciclos, a continuación le sigue una zona que describe la deformación permanente que presenta la muestra durante la prueba y la tercer zona define el inicio del proceso de desgranamiento de la muestra. La tercera zona se presenta principalmente en muestras que son susceptibles al daño por humedad. Lo deseable es que se presenten únicamente dos puntos de inflexión durante la prueba, lo que significa que la muestra no es susceptible al desgranamiento.
2
0 Punto de inflexión
Pendiente de rodera
Deformación mm.
Pendiente de “desgranamiento”.
Número de ciclos al que se presenta el desgranamiento. Punto de inflexión
-20
Número de ciclos a la falla.
0
20 000
Número de ciclos Figura 2.-. Representación gráfica de los resultados de la prueba de Hamburgo
Figura 3. Esquema general de da prueba de Hamburgo
E. ESPECÍMENES E.1 Especímenes de laboratorio. E.1.1 Los especímenes de laboratorio deben ser fabricados en el compactador giratorio Superpave utilizándolos moldes de 150 mm de diámetro y deben tener una altura de 62 ± 2 mm.
E.1.2 El número de giros a los cuales deben ser preparados los especímenes deben ser los necesarios para que cada espécimen tenga una densidad del 93 ± 1% de la densidad máxima de la mezcla en estudio.
E.2
Especímenes de campo.
E.2.1 Los especímenes extraídos de campo deben tener un diámetro de 150 ± 2 mm ó 254 ± 2 mm. Cuando se utilicen especímenes de 150 mm se deben extraer 6 especímenes por estación de trabajo y cuando se utilicen especímenes de 250 mm se deben extraer 3 especímenes.
3
E.2.2 La densidad de los especímenes de campo es la densidad de la mezcla compactada en el lugar, la cual debe ser determinada de los especímenes extraídos.
F. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA F.1
La prueba se corre por duplicado.
F.2
La prueba requiere 4 especímenes de 150 mm de diámetro elaborados en el compactador giratorio Superpave de acuerdo con el procedimiento descrito en la Recomendación AMAAC 06/2008.
F.3
Fabricar la mezcla asfáltica con la proporción de agregados y asfalto óptimo que corresponda al diseño de la mezcla.
F.4
Colocar la mezcla en el horno a temperatura de compactación para provocar el envejecimiento a corto plazo de la mezcla. Para mezclas asfálticas elaboradas con materiales pétreos con absorción ≤ 2.5, envejecer 7.200 s (2 h) y para agregados con absorción ≥ 2,5 envejecer 14.400 s (4 h).
F.5
Determinar la densidad máxima de la mezcla mediante el método Rice descrito en la norma ASTM D-2041-03.
F.6
Elaborar los especímenes en el compactador giratorio Superpave utilizando el molde de 150 mm de diámetro, y el número de giros correspondiente a una densidad compactada del 93 ± 1% de la densidad máxima de la mezcla. Dejar reposar los especímenes a temperatura ambiente por un mínimo de 24 horas.
F.7
El peso de cada espécimen puede variar dependiendo de la naturaleza del agregado, el rango de variación puede encontrarse entre 2.300 – 2.600 gramos.
F.8
Calcular el porcentaje de vacíos de la mezcla compactada de cada espécimen mediante el método descrito en la norma AASTHO T 269-97.
F.9
Realizar un corte transversal en cada espécimen de 150 mm, para lo cual se coloca cada espécimen de 150 mm en el molde de polietileno para definir o marcar la zona que debe ser cortada. Ver Figura 4. El corte a través del espécimen es de aproximadamente 16 mm de profundidad, distancia medida desde un extremo de la circunferencia que define el espécimen hacia el centro del mismo.
Figura 4. Geometría de la colocación de los especímenes de 150 mm sobre los moldes de polietileno F.10 Colocar los especímenes de acuerdo a como se muestra en la figura 4.
4
F.11 Una vez sujetos los especímenes en los moldes de polietileno se deben colocar y sujetar en la máquina de Hamburgo.
F.12 Colocar las ruedas metálicas sobre los especímenes. F.13 Programar la maquina para que inicie el llenado con agua de la tina de ensaye, utilizando una temperatura de prueba de 50 ± 1°C y 20.000 ciclos.
F.14 La prueba deberá iniciar automáticamente cuando la tina este completamente llena y el agua se encuentre a temperatura de 50 ± 1°C y deberá finalizar a los 20.000 ciclos o cuando el espécimen alcance una deformación máxima de 20 mm.
Figura 5. Vista de los especímenes preparados listos para el ensaye. F.15 Para especímenes extraídos de campo con diámetro de 250 mm se deberán colocar centrados y nivelados en los moldes metálicos de la máquina de Hamburgo embebidos en un mortero a base de 90% de yeso y 10% de cemento Portland, el mortero deberá dejarse endurecer por un periodo de 24 horas previo a la prueba. Para limpiar con facilidad los moldes después de la prueba se puede usar un aceite lubricante en la superficie metálica del molde previo a que se coloque el mortero que sujetará a los especímenes.
G. REPORTE DE RESULTADOS El informe de resultados de la prueban de Hamburgo y pruebas complementarias mencionadas en el apartado F deberán contener como mínimo la información siguiente:
G.1
Nombre del proyecto y número de licitación.
G.2
Fecha y localización de la estación de trabajo.
G.3
Gráfica del comportamiento durante la prueba de Hamburgo, colocando en el eje “X” el número de ciclos y en el eje “Y” la deformación en mm.
G.4
Fotografías de los especímenes antes de la prueba sobre los moldes y después de la prueba de Hamburgo.
5
G.5
Fotografías de la estación de trabajo durante la extracción de los especímenes.
G.6
Número de ciclos máximos soportados por cada espécimen analizado en la prueba de Hamburgo.
G.7
Deformación máxima de cada espécimen analizado en la prueba de Hamburgo.
G.8
Temperatura de prueba durante la simulación en la rueda de Hamburgo.
G.9
Densidad bruta compactada de cada espécimen.
G.10 Porcentaje de vacíos de aire de cada uno de los dos especímenes analizados. G.11 Contenido de asfalto. G.12 Granulometría de la mezcla expresada como porcentaje que pasa la malla correspondiente.
H. REFERENCIAS Esta especificación se complementa con las versiones de las siguientes:
NORMAS Y MANUALES Gravedad específica bruta de la mezcla compactada.
AASHTO
T166-00
Gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica suelta.
AASHTO
T209-99
Preparación de especímenes en compactador giratorio.
AASHTO
T324-04
AASHTO
T27-99
AASHTO
T308-99
Análisis de la granulometría de la mezcla asfáltica. Contenido de asfalto por medio del horno de ignición.
I.
DESIGNACIÓN
EJEMPLO. Se anexa ejemplo de reporte de datos de la Prueba de Hamburgo.
6
FORMATO EJEMPLO DEL REPORTE DE LA PRUEBA DE HAMBURGO
DATOS DEL LABORATORIO QUE EFECTUA LA PRUEBA Prueba de Simulación en Rueda de Hamburgo y TSR del lugar CLIENTE: PROYECTO: UBICACIÓN: CAPA EVALUADA:
PROYECTO No: FECHA DE EXTRACCION: FECHA DE ENSAYE: FECHA DE REPORTE:
Contenido de Asfalto por Ignición (AASHTO T - 308):
Granulometría (ASTM C 136). Malla Abertura
% Con respecto al peso de la mezcla
1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" No. 4 No. 10 No. 20 No. 40 No. 60 No. 100 No. 200
% Con respecto al peso del agregado.
Gravedad Máxima de la Mezcla sin Compactar (AASHTO T - 209): Resumen de Resultados de Núcleos Extraídos en Campo. Hamburgo AASHTO T - 324 y Volumetría AASHTO T - 166 Gravedad Vacios de Deformación No. Ciclos Núcleo. Compactada Aire en % máxima Máximos Gmb. %Va (mm) Izquierdo Derecho Promedios TSR AASHTO T - 283 Valor obtenido. Especific. TSR (%)
Esp. SCT ∑L>106 y
% que pasa
mm 25 19 12.5 9.5 6.35 4.76 2.36 1.18 0.6 0.3 0.149 0.075
T.N. 3/4"
100 100 90 76 56 45 25 15 11 8 5 2
-
100 100 100 90 69 59 35 22 16 13 10 6
Gráfica de Granulometría S UPERPAVE.
80 mín.
Comportamiento de los Especimenes en la Prueba de Hamburgo
Tamaño Máximo Nominal 19.00 mm (3/4") 100.0 90.0
No. de ciclos 0
4000
8000
12000
16000
80.0
20000 a s a p e u q %
0 2 4 m 6 m , n 8 ó i c 10 a m r 12 o f e D 14
70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 .075
16
.30 .60
1.18
2.36
4.75
9.50
12.50
19.0
25.0
Abertura de la malla en mm
18 20
Gráfica de Granulometría SCT (∑L>106 y T.N. 3/4")
Fotografías de los núcleos después de la Prueba de Hamburgo.
100 90 80 a s 70 a p e 60 u 50 q % 40 30 20 10 0 0 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 1 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 2 2. 2. 2. 2. 2. 200 100 60 50 40 30 20 16 10 8 4 1/4" 3/8" 1/2 " 3/4" 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5
Designación de la Malla
Izquierdo
Técnico Responsable
Derecho.
INGENIERO RESPONSABLE
7
RECOMENDACIÓN AMAAC. 02/2008. Susceptibilidad a la Deformación por Rodera de una Mezcla Asfáltica, por medio del Analizador de Pavimentos Asfálticos (APA) A. CONTENIDO Este Manual describe el procedimiento de prueba para determinar la susceptibilidad a la rodera de una mezcla de asfalto-agregado utilizando el Analizador de Pavimentos Asfálticos (APA).
B. OBJETIVO DE LA PRUEBA El realizar ensayes evaluando el desempeño de las mezclas asfálticas, nos permitirá predecir con mayor certeza el comportamiento en campo de dichas mezclas. Se busca tener carpetas asfálticas más durables, con mayor resistencia a la solicitación de esfuerzos producidos por el paso de los vehículos, y por ende, esperar menores deformaciones en la superficie de rodamiento.
C. EQUIPO Y MATERIALES El equipo para la ejecución de la prueba estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes. Todos los materiales por emplear serán de alta calidad, considerando siempre la fecha de su caducidad.
C.1 APA – Es un equipo termostáticamente controlado, diseñado para ensayar la susceptibilidad a la deformación de las mezclas asfalto-agregado por medio de la aplicación de líneas de carga, a los especímenes de prueba compactados, a través de tres mangueras presurizadas con unas ruedas.
C.1.1 El APA deberá ser termostáticamente controlado para mantener la temperatura de prueba y las condiciones de cámara en cualquier punto establecido entre 4°C y 72°C con un 1°C.
C.1.2 El APA deberá ser capaz de aplicar cargas independientes hasta 534N para las tres ruedas. Las cargas deberán ser calibradas para carga de ensaye deseado por un transductor de fuerza externo.
C.1.3 La presión en las mangueras deberá ser ajustable y capaz de mantener una presión arriba de 830kPA (120 psi).
C.1.4 El APA deberá ser capaz de ensayar 6 moldes cilíndricos simultáneamente (Figura 1).
Figura 1. Moldes con Mezcla Asfáltica
1
C.1.5 El APA deberá tener un contador maestro programable que puede ser preestablecido para el número de ciclos deseado para un ensaye. El APA (Figura 2) deberá ser capaz de detener el ensaye automáticamente cuando se ha completado el número de ciclos programados.
C.1.6 Las mangueras deberán ser como se recomienda por los fabricantes del APA (como un Gates 77B pintado con aerosol y químicos).
C.2 Balanza de 12.000 g de capacidad, con una aproximación de 0,1g. C.3 Utensilios de mezclado (tazón, cucharas, espátula). C.4 Horno para calentar el cemento asfalto y el agregado. C.5 Compactador giratorio (SGC) y moldes conforme a AASHTO T 312 (Figura 3).
Figura 2.- APA
Figura 3.- Compactador Giratorio
D. PREPARA CIÓN DE LOS ESPECÍMENES DE ENSAYE D.1 Número de especímenes de ensaye. Se requieren seis (6) especímenes cilíndricos (150 mm de diámetro por 75 mm de alto).
D.2 Especímenes obtenidos de extracción de corazones (núcleos) en carreteras. Los especímenes extraídos de carreteras deberán ser 150 mm de diámetro, con todas las caras perimetralmente perpendiculares a la superficie del núcleo dentro de 5mm. Los núcleos deberán ser cortados con una sierra húmeda para concreto hasta una altura de 75 ± 3 mm . Si un núcleo tiene menos de 72 mm, puede utilizarse resane (enyesar) para lograr la altura apropiada. Los ensayes deberán ser conducidos sobre la sección no cortada del núcleo (con la cara de rodamiento hacia arriba).
2
D.3 Planta de producción de mezclas. Las muestras en la planta productora de mezclas deberá ser obtenida de acuerdo con la AASHTO T168. Las muestras de mezcla deberán ser reducidas a un tamaño apropiado y compactada con el numero de giros (Ndes) de diseño, como se determinó en la AASHTO MP2 mientras la mezcla este dentro del rango de compactación como determinó el proveedor del abastecedor de asfalto. Deberá ser evitado el recalentado del sobrante de la planta de mezclado.
D.4 Mezclas preparadas en laboratorio. Las proporciones de la mezcla son dosificadas (procesado por bacha) de acuerdo con la formula de trabajo seleccionada. La temperatura a la que debe ser calentado el asfalto para proporcionar una viscosidad de 170 ± 20cSt deberá ser de la temperatura de mezclado. Para asfaltos modificados, utilizar la temperatura de mezclado recomendada por el fabricante del cemento asfáltico. Primero mezcle en seco agregados pétreos y la cal hidratada (si es utilizada); después adiciones el porcentaje correcto del cemento asfáltico. Mezcle los materiales hasta que todos los agregados hasta que estén totalmente cubiertos. Las muestras de prueba deberán estar en condiciones con la temperatura de compactación apropiada de acuerdo con el término corto del procedimiento en AASHTO R 30. La temperatura a la cual debe ser calentado el cemento asfáltico para obtener una viscosidad de 290 ± 30cSt deberá ser la temperatura de compactación. Para asfaltos modificados, utilizar la temperatura de compactación recomendada por el fabricante del cemento asfáltico.
D.5 Compactación en laboratorio de los especímenes. Un SGC (compactador giratorio) apropiado de acuerdo con la Recomendación AMAAC 06/2008 deberá ser utilizado para compactar las muestras. Los especímenes compactados deberán permanecer en un cuarto con temperatura controlada, aproximadamente a 25°C, para permitir que el espécimen se enfríe completamente, por un mínimo de tres horas. La preparación de los especímenes en laboratorio deberá ser compactado con un Ndes (número de giros) determinado en el AASHTO MP 2 con una altura final de 115 ± 5 mm. Si el APA no se acomoda con 115 mm compactos, los especímenes deberán ser cortados a una altura de 75 ± 3 mm. Sólo la porción inferior de un espécimen compacto deberá ser cortada. El lado de la superficie no cortada deberá ser ensayado. De la muestra de cemento asfáltico modificado, obtenida según se establece en el Manual de la SCT MMP·4·05·001, Muestreo de Materiales Asfálticos, se toma una porción de volumen ligeramente mayor al necesario para llenar el molde para la muestra del aparato de torsión y se calienta en un recipiente apropiado, agitándola en forma continua con el objeto de distribuir la temperatura uniformemente, hasta que adquiera la fluidez suficiente para facilitar su vaciado en dicho molde, cuidando que durante su calentamiento la temperatura no exceda de 130°C y que esta operación se realice en un lapso menor de 30.min.
E. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE VACÍOS DE AIRE E.1 Determinación de la gravedad específica volumétrica de los especímenes de ensaye de acuerdo con el AASHTO T 166.
3
E.2 Determinación de la gravedad específica teórica máxima de acuerdo con el AASHTO T 209. E.3 Determinación del contenido de vacíos de aire de los especímenes de ensaye de acuerdo con el AASHTO T 269.
F. SELECCIÓN DE LA TEMPERATURA DE ENSAYE F.1 La temperatura de ensaye deberá ser establecida a la máxima temperatura del estándar de cementante según Superpave, del Grado de desempeño (PG) para el organismo especificado. Para las circunstancias donde el grado del cemento haya sido “topado”, la temperatura de ensaye del APA deberá mantenerse en el estándar de la temperatura más alta del PG.
G. PRECALENTAMIENTO DEL ESPÉCIMEN G.1 Coloque los especímenes en los moldes. G.2 Los especímenes deberán ser calentados en la cabina de temperatura calibrada del APA o en un horno calibrado, por separado, por un mínimo de 6 horas. Los especímenes no deberán ser mantenidos a temperaturas elevadas por más de 24 horas previas al ensaye.
H. PROCEDIMIENTO H.1 Establezca la lectura de la presión en las mangueras de corte la carga indicada de 700 ± 35 kPa (100±5psi). Establecer las lecturas de presión para cada rueda para alcanzar 445 ± 22N (100±5lbf).
H.2 Estabilice la temperatura de la cabina ensaye a la temperatura seleccionada en la sección 6. H.3 Asegure el precalentado de los moldes de los especímenes en el APA. El precalentado de la cámara no deberá ser abierta más de 6 minutos cuando se aseguren los especímenes de ensaye dentro del equipo. Cierre las puertas de la cabina, y permita que pasen diez minutos para que la temperatura se restablezca previamente a iniciar el ensaye.
H.4 Aplique 25 ciclos al juego de especímenes antes de las mediciones iniciales. Haga los ajustes de la presión a las mangueras como sea necesario durante los 25 ciclos.
H.5 Abra las puertas de la cabina; destrabe (quite el seguro) y jale el riel que sujeta los especímenes. H.6 Coloque el patrón de las mediciones de profundidad de rodera sobre el espécimen. Asegúrese que el patrón de la medición de profundidad de rodera este apropiadamente colocado y firmemente descansado en la superficie del molde de ensaye.
H.7 Ponga en ceros el equipo de medición digital para que el dispositivo muestre “0,00” con el equipo completamente extendido. La pantalla deberá también tener una barra debajo de la posición “inc ”. Tome lecturas iníciales de cada una de las cuatro posiciones en el patrón. La medición central no es utilizada para moldes cilíndricos. Las mediciones deberán ser determinadas por medio de la colocación de un equipo de medición digital en los canales patrón y deslizar el equipo lentamente a través de cada spot. Registre una medición pequeña de cada posición a la aproximación de 0,01mm.
H.8 Repita la secuencia 8.6. y 8.7. para cada una de las posiciones de prueba. Todas las mediciones deberán ser completadas dentro de 6 ± 0,5 minutos.
H.9 Empuje hacia dentro el riel sujetador de muestras, y asegúrelo. Cierre las puertas de la cabina, y permita que transcurran 10 minutos para que la temperatura se equilibre.
H.10 Establecer la función “PRESET COUTER ” a 8.000 ciclos.
4
H.11 Inicie el ensaye. Cuando llegue hasta los 8.000 ciclos, el APA deberá detenerse, las llantas de carga deberán automáticamente retraerse.
H.12 Repita la subsección 8.5 a la 8.8 para obtener las mediciones finales. Nota 1. Algunos
APA han sido equipados con un sistema automático de medición que hacen la secuencia 8.5 – 8.9 innecesarios. Algunos usuarios de APA han reportado diferencias significativas entre la profundidad de rodera de las mediciones automáticas y las mediciones manuales. Nota 2. Este
estándar puede involucrar materiales, operaciones y equipamiento peligrosos. Este estándar no proporciona una directriz de todas estas consideraciones de seguridad, aunque algunos de estos usos estén asociados. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicación de regulaciones limitantes prioritarias al uso.
I.
CÁLCULOS Y RESULTADOS I.1 La profundidad de rodera de cada ubicación es determinada por la resta (substracción) de la medición final menos la medición inicial.
I.2 Determine todos los promedios de la profundidad de rodera para cada ubicación del sensor. Utilice el promedio de las 12 mediciones y calcule el promedio de la profundidad de rodera.
I.3 Calcule el promedio de la profundidad de rodera en las tres posiciones. Además, calcule la desviación estándar de las tres posiciones.
I.4 Evaluación del perfil – Si la desviación estándar del grupo es mayor o igual a 2mm, entonces la lectura con la profundidad de rodera más alejada del promedio puede ser descartada. El procedimiento de ensaye, la calibración del equipo, y los especímenes de ensaye deberán ser investigados para determinar posibles causas de la excesiva desviación.
I.5 La profundidad de rodera del APA para las mezclas asfálticas es promedio de una profundidad de rodera de seis especímenes cilíndricos a 8.000 ciclos.
I.6 Los valores relacionados al estándar serán en unidades SI (sistema internacional). Los valores dados en paréntesis son sólo informativos.
J.
REPORTE J.1 El reporte del ensayo de prueba debe incluir la siguiente información: J.1.1 El nombre del laboratorio, nombre del técnico, y día del ensaye. J.1.2 El tipo de mezcla y su descripción. J.1.3 El promedio del contenido de vacíos de aire de los especímenes de ensaye. J.1.4 La temperatura de ensaye. J.1.5 La profundidad promedio, con una aproximación de 0,1 mm a 8.000 ciclos.
K. PRECISIÓN Y DESVIACIÓN K.1 El trabajo está en camino para desarrollar la precisión y los estados de desviación para este estándar (norma).
5
L. PRECAUCIONES PARA EVITAR ERRORES Para evitar errores durante la ejecución de la prueba, se observan las sigui entes precauciones:
L.1 Cuidar que las mangueras mantengan la presión requerida, constante, durante todo el ensaye. L.2 Cuidar que la temperatura de la cabina se mantenga constante durante todo el ensaye, o dentro de los rangos de tolerancia.
L.3 Verificar que el equipo se calibre de acuerdo con el manual, antes de realizar los ensayos. L.4 Confirmar que el equipo esté perfectamente limpio en el momento de la prueba, especialmente el cilindro metálico.
M. REFERENCIAS Este Manual se complementa con las siguie ntes:
NORMAS Y MANUAL ES Muestreo de Materiales Asfálticos.
DESIGNACIÓN SCT - M·MMP·4·05·001
Gravedad específica volumétrica de mezcla asfáltica compactada, utilizando especímenes saturados, superficialmente secos.
AASHTO
Muestreo de mezclas asfálticas para pavimentos.
AASHTO T
168
Gravedad específica teórica máxima y densidad de las mezclas asfálticas para pavimentos.
AASHTO T
209
Porcentaje de vacíos de aire en una mezcla asfáltica, densa o abierta, para pavimentos.
AASHTO T
269
Preparación y determinación de la densidad en especímenes de una mezcla asfáltica en caliente (HMA) por medio del compactador giratorio.
AASHTO T
312
T 166
N. BIBLIOGRAFÍA •
Método AASHTO TP 63-03.
6
RECOMENDACIÓN AMAAC. 03/2008.
Resistencia a la Deformación Plástica de las Mezclas Asfálticas mediante la Pista de Ensaye de Laboratori o
A. CONTENIDO Esta Manual describe el procedimiento que debe seguirse para determinar la resistencia a la deformación plástica de una mezcla bituminosa, tanto en el caso de de proyecto de mezclas en el laboratorio como en el de testigos procedentes de pavimentos.
B. OBJETIVO DE LA PRUEBA Esta prueba consiste en someter una probeta de la mezcla bituminosa, al paso alternativo de una rueda en condiciones determinadas de presión y temperatura, midiéndose periódicamente la profundidad de la deformación producida. Este procedimiento es aplicable principalmente a las mezclas bituminosas fabricadas en caliente y destinadas a trabajar en condiciones severas de tráfico y clima, aunque variando las condiciones de la prueba puede también ser de utilidad en otros tipos de mezclas.
C. EQUIPO Y MATERIALES El equipo para la ejecución de la prueba estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes. Todos los materiales por emplear serán de alta calidad, considerando siempre la fecha de su caducidad.
C.1 Conjunto de compactación. Está formado por el molde, el collarín y los cuatro angulares, construidos en acero y con la forma y dimensiones que se detallan en las Figuras 1 y 2.
1
338
19
338
19
PLANTA
338
PASADOR
H+13
13
H
ALZADO
FONDO 338
MEDIDAS EN mm
Dependiendo del tamaño máximo del agregados constituyo de la mezcla en estudio, se utilizaran moldes con distinta altura interior (fondo), según el siguiente criterio. Tamaño máximo
Altura mínima
nominal del árido
interior del molde, H,
mm
mm
31,5
80
22,4
60
16
40
≤8
25
.
Figura 1.- Molde
2
COLLARIN
338
300
19
PLANTA
19
338
50
338
PLANTA ANGULARES 19
PLANTA
ALZADO 19
19
21
21
MEDIDAS EN mm
Figura 2.- Angulares y co llarín.
C.2 Base de compactación para calentar la muestra de prueba. Esta base está formada por una pieza prismática de hormigón de 60 x 60 x 20 cm como mínimo, apoyada en una de sus caras mayores sobre un dispositivo de anclaje con amortiguación. Su forma y dimensiones están indicadas en la figura 3.
3
ANCLAJE
HORMIGON
200
TACOS DE
GOMA
ALZADO
600
600
MEDIDAS EN
mm
PLANTA
Figura 3.- Base de comp actación
C.3 Elemento compactador. La compactación de la mezcla dentro de los moldes se realiza mediante una placa de acero sobre la que van montados dos vibradores iguales, cuyas excéntricas, de 9,5 kg de masa y girando a la velocidad de unos 314 rad/s (3.000 rpm), proporcionen en cada uno una fuerza centrifuga de 3 kN, (300 kgf), y dispuestos ambos de forma que sus excéntricas giren hacia el centro de la placa. Su forma y dimensiones se indican en la Figura 4.
C.4 Utensilios de extensión y enrase. Con el objeto de lograr una distribución uniforme y homogénea de la mezcla en el molde, así como un correcto enrasado, se dispondrá de los utensilios con la forma y dimensiones que se detallan en la Figura 5.
4
70 15 60 300
ALZADO
600
220
60
350
PLANTA MEDIDAS EN mm
Figura 4.- Elemento co mpactador
5
VARILLAS
CERO DEA 30
DE
7.5
0.5
MADERA
4 8 4
3
4
4
4
4
4
3
ALZADO
PLANTA
5
4.5
ALZADO
CHAPA DE ACERO
19
30
19
PLANTA MEDIDAS EN cm
Figura 5.- Utensili os de extensión y enrase
C.5 Máquina de ensaye. La máquina para el ensaye en pista de laboratorio, cuya forma y dimensiones fundamentales se indican en la Figura 6, consiste en esencia en un carretón móvil de forma rectangular, soportado en cuatro puntos por un sistema horizontal -vertical de ruedas metálicas provistas de cojinetes de bolas, capaces de deslizar sobre unos perfiles de apoyo en forma de L. El carretón irá unido mediante una excéntrica a un motorreductor que produce, al estar en funcionamiento, un movimiento alternativo horizontal de vaivén. Por encima de este carretón va situada la rueda de ensaye, montada en un brazo sustentador formado por una pareja de perfiles en L, brazo que en uno de sus extremos va unido mediante un cojinete horizontal a un soporte rígido de la máquina y el otro extremo libre y provisto de un dispositivo para colocar las pesas que producen las diferentes cargas sobre la rueda. El carretón móvil dispondrá de los elementos necesarios para la sujeción al mismo de la probeta de ensaye, llevando en uno de sus lados una superficie de medida que permita, mediante un micrómetro de esfera, solidario con la rueda de ensaye u otro sistema de medida transductor de desplazamiento, la lectura de las deformaciones verticales que se produzcan en la probeta durante el ensaye. El micrómetro tendrá un recorrido mínimo de 20 mm y graduado en 0,1 mm. Además, deberá ir provisto del dispositivo de frenado del desplazamiento máximo del vástago. La rueda de ensaye será metálica y dotada de una banda de rodadura de goma maciza de 5 cm de ancho y 2 cm de espesor, con una dureza de 80 en la escala Dunlop. El mecanismo de arrastre del carretón móvil estará diseñado para permitir una frecuencia del movimiento de vaivén de 42 ± 1 pasadas por minuto y un recorrido en cada sentido de 23 ± 0,5 cm.
6
1.00 0.700 0.485 Φ0.20
ALZADO LATERAL
0.60 0.05 Φ0.20
ALZADO FRONTAL MEDIDAS EN m
Figura 6.- Máquina de ensaye
C.6 Cámara termostática. Para lograr que la temperatura sea constante durante el ensaye, se dispondrá de una cámara que permita alojar la máquina y mantener la temperatura durante todo el ensaye con una variación máxima de ± 1 °C. Un modelo apropiado puede ser el fabricado con perfiles metálicos y paneles aislantes con
7
la forma y dimensiones que se sugieren en la Figura 7. En uno de sus frentes llevará una ventana abatible acristalada para permitir la lectura durante el ensaye del micrómetro y de la temperatura. En uno de sus lados va situada la puerta de acceso de la máquina, para la, colocación y retirada de la probeta. En el interior irá colocado el elemento calefactor, con termostato regulable desde el exterior y dos ventiladores, uno situado detrás de dicho elemento y el otro en posición lateral, con su eje perpendicular al del primero para una mejor homogeneización de la temperatura en el interior de la cámara.
PANEL FIBROCEMENTO INTERIOR LANA DE 1.00
1.30
VIDRIO
CRISTAL 0.65 1.20
PERFILES METALICOS DE 4 X 4 CM
PANEL FIBROCEMENTO INTERIOR LANA VIDRIO
DE
MEDIDAS EN m
Figura 7. Cámara Termost ática
C.7 Estufa. Para el calentamiento de los agregados, material bituminoso y moldes, se dispondrá de una o más estufas adecuadas, provistas de termostato que mantenga las temperaturas especificadas con un error menor de 3 °C.
C.8 Mezcladora. Es preferible que la operación de mezclado de los materiales se realice en una mezcladora mecánica, pudiendo utilizarse cualquier tipo siempre que sea de la capacidad adecuada y permita mantener la temperatura de la mezcla dentro de los límites exigidos. Podrá, además, producir una mezcla uniformemente cubierta y homogénea en el tiempo prescrito; sin alteraciones en la granulometría y permitirá un vertido correcto de la mezcla fabricada. Si el mezclado se realiza manualmente, se empleará un recipiente de tamaño adecuado, tomando las precauciones necesarias para evitar los sobrecalentamientos locales.
C.9 Termómetros. Para las medidas de las temperaturas de los agregados, ligante y mezcla bituminosa, se emplearan termómetros con escala de 0 a 200 °C y sensibilidad mínima de 3 °C.
8
C.10 Balanzas. Para pesar los agregados se utilizan balanzas con campo de pesada suficiente y una sensibilidad mínima de 5 g. Para la pesada del polvo mineral y del ligante bituminoso se dispondrá de balanzas de sensibilidad igual o menor de 1 °C.
C.11 Materiales. Bandejas, casos, espátulas, cogedores curvos, guantes, etcétera.
D. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA D.1 Fabricación de las probetas. Se fabricarán para cada ensaye un mínimo de tres probetas, por cada variable (contenido de ligante, temperatura, presión de contacto, etcétera) que se desee estudiar.
D.2 Masa de las probetas. La cantidad de mezcla necesaria para cada probeta se calculará a partir de los valores correspondientes al volumen del molde y a la densidad relativa Marshall de la mezcla, para cuya aplicación se seguirán los siguientes criterios. a) En mezclas densas y semidensas (tráficos pesado y medio), se tomará para la densidad de la probeta el 97 % como mínimo, de la Marshall correspondiente. b) En las restantes mezclas, el cálculo se basará en el 95% de la densidad Marshall.
D.3 Preparación de los agregados. Las distintas fracciones que compongan la mezcla de agregados se secan completamente en estufa a una temperatura entre 105 y 110 °C.
D.4 Temperaturas de mezcla y compactación. Para la mezcla y compactación de las probetas, las temperaturas elegidas estarán en función de la viscosidad del ligante. En el caso de emplear un betún asfáltico, estas viscosidades serán de (170 ± 20) cSt [(85 ± 10 SSF)] en el proceso de mezcla y de (280 ± 30) cSt [(140 ± 15 SSF)] en el de compactación.
D.5 Fabricación de las muestras. Se pesan sucesivamente en un recipiente de tara conocida las cantidades de cada fracción de agregados necesarias para la fabricación de una probeta, según los criterios expuestos en el apartado E.2. La masa total de agregados se calienta a continuación en la estufa a una temperatura unos 30°C superior a la determinada para el mezclado según E.4, calentando simultáneamente el ligante a la temperatura necesaria según este mismo apartado. Cuando ambos materiales estén a sus respectivas temperaturas, se transfieren los agregados al recipiente de mezcla y se realiza un primer mezclado en seco a efectos de homogenización; cuando los agregados hayan alcanzado la temperatura de mezclado prescrita en el apartado E.4, se añade rápidamente la cantidad necesaria de ligante (Nota 1), realizando seguidamente la mezcla hasta conseguir un mezclado completo y homogéneo, no debiéndose emplear, en esta operación más de dos minutos Nota 1.
El ligante no deberá mantenerse a su temperatura de mezclado más de una hora.
9
D.6 Compactación de las muestras. El molde y el collarín se calentarán en la estufa a una temperatura unos 15 °C superior a la de compactación. Una vez calientes, se coloca el molde sobre la base de compactación en su anclaje y se monta el collarín. Se transfiere a continuación la mezcla ya preparada al molde, a una temperatura como mínimo de 10°C superior a la de compactación, evitando las segregaciones del material y se distribuye uniformemente y enrasa con los útiles correspondientes. Sobre la mezcla ya nivelada se coloca el elemento compactador y se realiza una compactación inicial de 75 s de duración, acabada la cual se desmonta el collarín, que se sustituye por cuatro angulares colocados en los vértices del molde. A continuación se completa el proceso compactación mediante otros 3 periodos de 75 s cada uno, realizados girando en el mismo sentido y sucesivamente, el elemento compactador 90 grados respecto a la posición inicial. La compactación puede aceptarse como correcta siempre que la altura de la probeta esté dentro de ± 2 mm respecto a los bordes del molde para probetas de espesor ≤ 50 mm, y del 5% de tal espesor para probetas con espesor ≥ 50. Una vez finalizada la compactación, se deja enfriar la mezcla a temperatura ambiente durante un periodo entre 12 y 24 horas, antes de ensayarla.
D.7 Determinación de la densidad. Si se desea comprobar la densidad alcanzada por la probeta, se procede al desmolde o de ésta una vez fría (Nota 2), determinando su masa mediante la balanza y su volumen por medidas geométricas de sus dimensiones. Deberán tomarse las precauciones necesarias para no alterar la probeta durante esta manipulación, debido a su forma y masa, volviéndola a colocar dentro del molde y en la misma posición relativa que tenía, lo más rápidamente posible. Nota 2.
Si se dispone de una balanza de suficiente carga para determinar la masa total de la probeta y el molde, puede realizarse esta determinación sin necesidad de desmoldar la probeta, conociendo previamente la masa del molde vacío y sus dimensiones interiores.
D.8 Testigos del pavimento. Cuando las muestras sean testigos procedentes de un pavimento ya construido, si aquéllos son de gran tamaño se pondrá un especial cuidado en su corte, almacenamiento y manejo, evitando deformaciones que pudieran alterar su geometría inicial. Sus dimensiones deben ser algo inferiores a las del molde; fijándolo a éste con escayola u otro material adecuado y procurando un asentamiento firme y duradero sobre la base, para evitar cualquier movimiento o rotura durante el ensaye y manteniendo su superficie superior en el mismo horizontal del molde.
E. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA E.1 Temperatura del ensaye. Si la temperatura normalizada para el ensaye, será de 60 ± 1 °C para todo tipo de mezclas y zonas climáticas. No obstante, pueden utilizarse otras temperaturas en estudios o ensayes especiales que así lo requieran.
E.2 Presión de contacto de la rueda. La presión de contacto normalizada ejercida por la rueda cargada sobre la superficie de la probeta 2 2 durante todo el ensaye, será de 900 ± 25 kN/m , 9 ± 0,25 kg/cm , para todo tipo de mezclas y zonas climáticas. Sin embargo, en casos especiales o cuando así se requiera, pueden utilizarse otras presiones de contacto.
10
E.3 Ejecución del ensaye. Después del periodo de enfriamiento de la mezcla, detallado en el apartado D.6, las probetas se introducen en una estufa regulada a 60 ± 2 °C durante cuatro horas como mínimo antes de la ejecución del ensaye. Dos horas antes del comienzo del ensaye se conecta el sistema de calefacción de la cámara termostática, regulándolo a la temperatura especificada. Transcurrido este tiempo, se saca la primera probeta de la estufa, se levanta la rueda (Nota 3) y se fija el molde con la probeta en los anclajes que para este fin lleva el carretón móvil, sin que la rueda toque en ningún momento la superficie de la probeta. En estas condiciones se carga el brazo soporte con las pesas necesarias para conseguir la presión especificada, se cierra la cámara y se espera unos 30 minutos con objeto de homogeneizar la temperatura del ensaye. Seguidamente se apoya la rueda cargada sobre la superficie de la probeta y se pone en marcha el carretón durante tres pasadas completas, para conseguir un asentamiento de la rueda sobre la probeta. A continuación se para el carretón y, situándolo en el punto de medida del micrómetro, se pone éste a cero. Se cierra entonces la ventana lateral y transcurridos unos 5 minutos se comienza el ensaye, poniendo en movimiento el carretón durante un periodo de tiempo de 120 minutos sin interrupciones, o hasta que la deformación total alcance 15 mm, si ocurre antes, haciendo periódicamente las correspondientes lecturas de la deformación Una vez finalizado el ensaye, se detiene la máquina, se levanta la rueda (Nota), y se extrae la probeta ensayada, colocando a continuación la siguiente y repitiendo el mismo procedimiento de ensaye. Nota 3.
Para facilitar la operación de montar o desmontar la probeta, es conveniente disponer de algún aparato que permita mantener la rueda levantada.
F. CÁLCULOS Y RESULTADOS Se determinan y anotan las deformaciones totales leídas en el micrómetro en los minutos 1, 3 y 5 con tados a partir del comienzo del ensaye; a continuación cada 5 minutos hasta completar los 45 minutos, a partir de aquí, cada 15 minutos hasta finalizados 120 minutos de duración del ensaye. Ensayadas todas las probetas, se calculan los valores medios de todas las deformaciones registradas correspondientes, los cuales se pasan a un gráfico deformación tiempo y se dibuja la curva de deformación de la mezcla. A partir de las deformaciones, dt determinadas en el gráfico, correspondientes a los tiempos t del ensaye, se calcula V de deformación media correspondiente al intervalo de tiempos t2/t1, parámetro que vendrá -3 expresado en 10 mm /min mediante la siguiente ecuación.
Los resultados del ensaye incluirán la siguiente información:
Tipo y características de la mezcla.
Origen de la mezcla (laboratorio, obra, testigo, etcétera).
Temperatura del ensaye.
Presión de contacto.
Deformación total al final del ensaye, en mm.
Representación gráfica de la curva deformación-tiempo.
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Velocidades de deformación en aquellos intervalos de tiempo en los que se manifieste claramente el comportamiento de la mezcla en el ensaye, como puede ser: ♦
Velocidad en el intervalo 30 a 45 minutos, V 30/45.
♦
Velocidad en el intervalo 75 a 90 minutos, V 75/90.
♦
Velocidad en el intervalo 105 a 120 minutos, V 105/120.
G. PRECISIÓN Muestras
Nivel del resultado de ensaye (mm/h)
Repetitividad r (mm/h)
Reproductividad R (mm/h)
Laboratorio
2,6
0,6
1,2
Pavimento
2,2 8,1 13,5
0,8 3,1 4
1,4 5,9 5,7
Tabla 1. Precisión para las velocid ades de deformación (mm/h) en mezclas de laboratorio y d e pavimento. Nota 4. Los valores de precisión que se muestran en la Tabla 1 se determinaron experimentalmente en el Reino Unido siguiendo lo norma ISO 5725. Las muestras procedentes de pavimento (testigos) se estudiaron en 1992 en once laboratorios, de los que se excluyeron los datos procedentes de uno por erráticos. Las muestras fabricadas en laboratorio se estudiaron en 1994 en siete laboratorios. Para ambos experimentos la temperatura de ensaye fue de 45 °C, la carga de 700 N y los resultados son la media de lo velocidad de deformación de seis porciones de lo muestra para ensaye.
H. REFERENCIAS Este Manual se complementa con las normas:
NORMAS Y MANUALES
DESIGNACIÓN
Wheel Tracking Test (Transport and Road Research Laboratory) "Comprobación y Puesta a punto de la Norma provisional para la Máquina de Ensaye en Pista
TM-2817
de Laboratorio". Documento núm. 2 Laboratorio del Transporte y Mecánica del Suelo "José Luis Escario".Dic.1978 Test methods for hot mix asphalt - Wheel tracking. Work item No 00227128.1997 Methods of test for the determination of wheel-tracking rate and depth
PrEN 12697 - 22 BS 598-110:1998
12
RECOMENDACIÓN AMAAC. 04/2008. Resistencia de las Mezclas Asfálticas Compactadas al Daño Inducido por Humedad A. CONTENIDO Este Manual describe el procedimiento de prueba para determinar en una mezcla asfáltica compactada el daño inducido por humedad, comparando la resistencia a tensión indirecta de una serie de especímenes acondicionados contra otros no acondicionados.
B. OBJETIVO DE LA PRUEBA Determinar la resistencia al daño inducido por humedad, también conocida como resistencia retenida, de una mezcla asfáltica compactada. La resistencia retenida es importante para establecer si una mezcla asfáltica es susceptible a la acción de la humedad, tal como se solicita en la Norma N·CMT·4·05·003, Calidad de mezclas asfálticas para Carreteras.
C. EQUIPO El equipo para la ejecución de las pruebas estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes.
C.1 Balanza. Con capacidad mínima de 2 kg y aproximación de 0,1 g .
C.2 Juego de mallas. Fabricadas con alambre de bronce o de acero inoxidable de diversos calibres, tejidos en forma de cuadrícula con las características indicadas en el Manual M·MMP·4·04·002/08, Granulometría de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas.
C.3 Cuchara de albañil. De acero galvanizado, de 20 cm de largo y 11 cm de ancho, con mango metálico de sección circular de 13 cm de largo aproximadamente.
C.4 Refrigerador. Capaz de mantener una temperatura de hasta -18 ± 3º C.
C.6 Mezclador mecánico Equipo compuesto de un recipiente con pared aislada térmicamente en su exterior (de ser posible con un sistema de calefacción) y un agitador de paleta con movimiento circular sobre su eje y alrededor del interior del recipiente de acción mecánica, para la elaboración de mezclas asfálticas en laboratorio.
C.7 Baño de agua. Con capacidad de mantener la temperatura del agua a 60 ± 1º C.
C.8 Bolsas y película plástica. De uso rudo anti-derrames y película plástica para envoltura de los especímenes.
C.9 Bomba y recipiente de vacío. Con sus accesorios y recipiente para crear un vacío en su interior de 25 a 60 cm de mercurio.
1
C.10 Charolas. Circulares de 25 cm de diámetro de acero galvanizado o aluminio.
C.11 Horno. De ventilación forzada con capacidad de alcanzar temperaturas de hasta 176 ± 3º C.
C.12 Prensa. Hidráulica, mecánica o neumática con capacidad de carga y de adquisición de datos suficiente para la ejecución del ensaye de tensión indirecta en especímenes cilíndricos de 10 y 15 cm. de diámetro por 6,35 cm y 9,5 cm. de altura respectivamente.
C.13 Mordaza Lottman. Barras de acero con una superficie cóncava de radio de curvatura igual al radio del espécimen por ensayar 100 ó 150 mm. La longitud de las barras debe ser mayor que la altura de los especímenes. Estas barras deben estar montadas sobre una base que permita su libre movimiento. En la Figura 1 se ilustra este accesorio.
Figura 1. Mordaza Lottman
D. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA El tamaño de los especímenes cilíndricos debe ser de 100 mm. de diámetro por 63,5 ± 2,5 mm. de altura o de 150 mm. de diámetro por 95 ± 5 mm. de altura. Se deben preparar al menos seis especímenes para un ensaye, la mitad para ser ensayados en seco y el resto para ser ensayados después de un acondicionamiento que consiste en la saturación parcial del espécimen acompañado de un ciclo de congelamiento y deshielo.
D.1. MUESTRA PREPARADA EN LABORATORIO Cuando la mezcla sea fabricada y compactada en laboratorio el procedimiento de preparación de la muestra es el siguiente:
D.1.1 Se prepara la cantidad necesaria de mezcla lo suficientemente grande para fabricar al menos tres especímenes o alternativamente bachadas con la cantidad de material necesario para fabricar solo un espécimen a la vez. Evidentemente, la dosificación de las mismas debe corresponder a la dosificación de la mezcla que se pretende evaluar, incluyendo aditivos o cualquier otro elemento adicional que se vaya a incorporar a la mezcla.
D.1.2 Después del mezclado, se coloca la cantidad suficiente de mezcla para un espécimen en una charola y se deja enfriar a temperatura ambiente por dos horas. Posteriormente se colocan las charolas en horno a 60 ± 3º C por un periodo de 16 ± 1 hora para su curado. Se debe tener
2
precaución en colocar las charolas lo suficientemente espaciadas para permitir la circulación libre del aire.
D.1.3 Después del curado, se coloca la mezcla en el horno a temperatura de compactación ± 3º C durante 120 ± 10 minutos. Transcurrido ese periodo la mezcla se compacta hasta alcanzar un volumen de vacíos (Va) de 7,0 ± 0,5%. La compactación se puede llevar a cabo con el compactador giratorio o con el martillo Marshall (ajustando el número de giros o golpes hasta obtener el Va deseado). Se recomienda dejar enfriar la mezcla lo suficiente antes de desmoldarla, para no dañar la estructura de la misma, ya que se trata de especímenes débiles por el elevado volumen de vacíos que contienen.
D.2 MUESTRA MEZCLADA EN PLANTA Y COMPACTADA EN LABORATORIO Cuando la mezcla sea fabricada en campo y compactada en laboratorio el procedimiento de preparación de muestra es el siguiente:
D.2.1 Se obtiene una muestra de la planta de producción de acuerdo al procedimiento indicado en la Norma ASTM D-979-01.
D.2.2 La mezcla obtenida de planta no requiere un periodo de curado. Se pasa directamente al horno, en charolas con material para un solo espécimen cada una, a temperatura de compactación de ± 3 ºC durante 120 ± 10 minutos. Transcurrido ese periodo la mezcla se compacta hasta alcanzar un volumen de vacíos (Va) de 7,0 ± 0,5%. La compactación se puede llevar a cabo con el compactador giratorio o con el martillo Marshall (ajustando el número de giros o golpes hasta obtener el Va deseado). Se recomienda dejar enfriar la mezcla lo suficiente antes de desmoldarla, para no dañar la estructura de la misma, ya que se trata de especímenes débiles por el elevado volumen de vacíos que contienen.
D.3 MUESTRA MEZCLADA EN PLANTA Y COMPACTADA EN CAMPO (TESTIGOS DE OBRA) Para obtener testigos de obra que serán evaluados posteriormente, se debe proceder de la siguiente manera:
D.3.1 Se seleccionan los sitios más representativos del estado general del pavimento y se extraen los testigos. Cuando se estén evaluando pavimentos con un espesor menor o igual a 63,5 mm, se deben extraer testigos con un diámetro de 100 mm, caso contrario los testigos se obtendrán con un diámetro de 150 mm. El número mínimo de testigos que se deben extraer es de seis.
D.3.2 De ser necesario, se separa la capa de interés del resto con una sierra o cualquier otro método que se considere apropiado. El acondicionamiento de los testigos de obra no considera como requisito el contenido de vacíos establecido para los especímenes preparados en laboratorio.
E. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA Además de las mezclas que fueron compactadas, se requiere elaborar al menos dos mezclas más, las cuales deben ser curadas con la misma temperatura y tiempo que las que fueron compactadas. Después del curado se obtiene la densidad teórica máxima de acuerdo con el procedimiento establecido en la Norma ASTM D-2041-03, Gravedad teórica máxima específica de mezclas asfálticas, cuyo valor se registra como Gmm. Se recomienda llevar a cabo el procedimiento descrito a continuación, registrando cada uno de los datos obtenidos en el formato que se ejemplifica en la Tabla 1.
3
Proyecto ____________________________________________________________________________ Aditivo _________________________________________
Proporción _______________________
Método de compactación __________________________
Esfuerzo ________________________
Fecha de ensaye _________________________
Operador ________________________________
Identificación del espécimen Diámetro, mm.
D
Espesor, mm.
t
Peso en aire, grs.
A
Peso Sat. Superficialmente seco, grs.
B
Peso sumergido, grs.
C
Volumen (B-C), cc.
E
Gravedad específica bruta (A/E)
Gmb
Gravedad específica teórica máxima
Gmm
Vacíos [100(Gmm-Gmb)/Gmm]
Pa
Volumen de vacíos (PaE/100), cc.
Va
Carga, N
P
Saturación: ___________ minutos a ________________kPa de vacío o _______________mm. Hg. Espesor, mm.
t’
Peso Sat. Superficialmente seco, grs.
B’
Volumen de agua absorbida (B’-A), cc.
J’
% Saturación (100J’/Va)
S’
Carga, N
P’
Esfuerzo en seco [2000P/tDπ), kPa
S1
Esfuerzo en húmedo [2000P’/t’Dπ), kPa
S2
TSR (S2/S1) Observaciones:
Tabla 1. Hoja de registro de datos para el ensaye de resistencia al daño inducido por humedad
E.1
EVALUA CIÓN Y CLASIFIC CLA SIFICACIÓN ACIÓN DE ESPECÍMENES ESPECÍMENES Para la clasificación de los especímenes se realizan las siguientes tareas.
E.1.1 Se determina y se registra el diámetro diámetro y la altura de cada uno de los especímenes. E.1.2 Se determina y se registra la gravedad específica bruta de cada espécimen (Gmb) siguiendo el procedimiento descrito en la Norma ASTM D-1188-96, Gravedad específica bruta de las mezclas asfálticas compactadas usando especímenes con superficie saturada y superficialmente seca.
4
E.1.3 Se calcula el porcentaje porcentaje de vacíos de aire (Pa), de acuerdo a la fórmula indicada en la Tabla 1. E.1.4 Se separan los especímenes en dos grupos, con al menos 3 especímenes por grupo. Se debe procurar que los vacíos de aire promedio de ambos grupos sean aproximadamente iguales.
E.1.5 Uno de los dos grupos de especímenes se acondiciona de acuerdo con el método descrito más adelante.
E.2 ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONA MIENTO DE LOS ESPECÍMENES El procedimiento de acondicionamiento es el que se indica a continuación:
E.2.1 Se coloca cada espécimen en el recipiente de vacío. Se vierte agua hasta que el nivel se encuentre por lo menos 25 mm. por encima de la parte alta de espécimen. Se tapa el recipiente y se aplica un vacío de 13 13 – 67 kPa de presión absoluta (250 – 660 mm). mm). De mercurio de presión parcial) por un tiempo corto de 5 a 10 minutos. Se retira la presión de vacío y se deja el espécimen sumergido por otros 5 a 10 minutos.
E.2.2 Se determina el peso saturado y superficialmente superficialmente seco del espécimen y se registra como B’. El volumen de agua absorbida (J’) en centímetros cúbicos se obtiene mediante la siguiente ecuación: J ' = B'− A
Donde:
J’
es el volumen de agua absorbida, centímetros cúbicos
B’
es el peso saturado y superficialmente seco después de la saturación parcial, grs.
A
es el peso del espécimen espécimen seco en aire, grs.
E.2.3 Se determina el grado de saturación (S’) comparando el volumen de agua absorbida (J’) con el volumen de vacíos (Va), con base en la siguiente ecuación: S ' =
100 J ' V a
Donde:
S’
es el volumen de agua absorbida, centímetros cúbicos
E.2.4 Si el grado de saturación está entre el 70 y 80% se pasa al siguiente punto. Si el grado de saturación es menor al 70%, se requiere someter el espécimen nuevamente al proceso de saturación. Si el grado de saturación es mayor del 80%, el espécimen ha sido dañado y debe ser descartado.
E.2.5 Se cubre ajustadamente cada espécimen parcialmente saturado con la película de plástico. Posteriormente colocar cada espécimen cubierto en una bolsa de plástico que contenga 10 ± 0,5 ml de agua y se sella la bolsa. Se colocan las bolsas que contienen los especímenes en el refrigerador a una temperatura de -18 ± 3º C por un periodo mínimo de 16 horas.
5
E.2.6 Después del periodo dentro del refrigerador, se extraen los especímenes y se colocan en un baño de agua potable a 60 ± 1º C por un periodo de 24 ± 1 hora. El nivel superior del agua debe estar por lo menos 25 mm por encima del espécimen. Tan pronto como sea posible, después de colocar los especímenes en el baño, se retira la bolsa y la película de plástico de cada espécimen.
E.2.7 Después de la inmersión de 24 horas, se retiran los especímenes especímenes y se colocan en otro baño a 25 ± 0,5º C por un periodo de 120 ± 10 minutos. Después de este periodo se retiran los especímenes y se ensayan como se describe más adelante.
E.3
ENSAYE DE ESPECÍMENES El ensaye de especímenes consiste en la determinación del esfuerzo máximo que es capaz de soportar la mezcla compactada, bajo el ensaye de tensión indirecta a una temperatura de 25º C, para los especímenes acondicionados, como los no acondicionados.
E.3.1 Los especímenes se dejan en el baño a 25 ± 0,5º C por un periodo de 120 ± 10 minutos. Se colocas rápidamente cada uno de los especímenes en la mordaza Lottman y se ensayan a tensión indirecta. La configuración de carga es la que se ilustra en la Figura 2. Es importante tener todos los cuidados necesarios para asegurar que la carga es aplicada a través del diámetro del espécimen, a una velocidad de carga constante e igual a 50,8 mm. por minuto.
Figura 2. Configuración de carga en el ensaye de tensión indirecta
E.3.2 Se registra la carga máxima aplicada (o tensión indirecta). El ensaye debe continuar hasta que se aprecie una grieta vertical. Se retira el espécimen de la prensa y se jalan las dos mitades para provocar su separación. Visualmente se determina si el agregado grueso se rompió o solo se separó del asfalto. Se registran las observaciones en el formato mostrado en la Tabla 1.
6
F. CÁLCULOS Y RESULTADOS F.1
Se calcula la resistencia a tensión indirecta con la expresión que se indica a continuación: St
2000 P =
π
tD
Donde:
F.2
St
es la resistencia a tensión indirecta, kPa
P
es la carga máxima, N
t
es el espesor o altura del espécimen, mm.
D
es el diámetro del espécimen, mm.
Se reporta la resistencia de la mezcla asfáltica al daño inducido por humedad como el cociente de la resistencia a tensión indirecta promedio de los especímenes acondicionados entre la resistencia de los especímenes no acondicionados, de acuerdo a la siguiente expresión: TSR =
S2 S1
×
100
Donde: TSR es la resistencia al daño inducido por humedad, expresada en %. S1
es la resistencia a tensión indirecta promedio de especímenes no acondicionados, kPa.
S2
es la resistencia a tensión indirecta promedio de especímenes acondicionados, kPa.
G. PRECAUCIONES Para evitar errores durante la ejecución de la prueba, se observan las siguientes precauciones:
G.1
Que la prueba se realice en un lugar cerrado, bien ventilado, limpio y libre de corrientes de aire, de cambios de temperatura y de partículas que provoquen la contaminación de la muestra de material.
G.2
Que todo el equipo esté perfectamente limpio, para que al realizar la prueba los materiales no se mezclen con agentes extraños que alteren el resultado.
G.3
Que la balanza esté limpia en todas sus partes, bien calibrada y colocada en una superficie horizontal, sin vibraciones que alteren las lecturas.
G.4
Que se respeten estrictamente tanto los tiempos como las acondicionamiento y preparación para ensaye de los especímenes.
G.5
Que las muestras se preparen con la misma proporción de producto y granulometría de los agregados indicados en la fórmula de trabajo.
temperaturas
durante
el
7
H. REFERENCIAS Este Manual se complementa con las siguientes:
NORMAS Y MANUAL ES Calidad de mezclas asfálticas para Carreteras Gravedad específica bruta de las mezclas asfálticas compactadas usando especímenes con superficie saturada y superficialmente seca.
DESIGNACIÓN SCT N·CMT·4·05·003 ASTM D-1188-96
Gravedad teórica máxima específica de mezclas asfálticas.
ASTM D-2041-03
Muestreo de Mezclas Asfálticas.
ASTM D-979-01
8
RECOMENDACIÓN AMAAC. 05/2008. Determinación del Valor de Azul de Metileno para Filler y Finos A. CONTENIDO Este Manual describe el procedimiento de prueba para determinar el valor de azul de metileno para filler y finos, en muestras tomadas de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas
B. OBJETIVO DE LA PRUEBA Determinar el grado de reactividad de los finos (material que pasa la malla Nº 200) que son utilizados para la fabricación de mezclas asfálticas, el cual puede tener una influencia nociva en su desempeño, usando como material de medición el azul de metileno.
C. EQUIPO El equipo para la ejecución de las pruebas estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes.
C.1 Balanza. Con capacidad mínima de 1 kg y aproximación de 0,1 g.
C.2 Mallas. Nº 200 (0,075 mm) y las que se requieran, con las características indicadas en el Manual M·MMP·4·04·002/08, Granulometría de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas .
C.3
Espátula o cuchara. Pieza delgada de metal o plástico con mango para manejar el agregado y los finos.
C.4 Bureta. Graduada de 50 ml.
C.5
Vaso de precipitado. Con capacidad de 50 ml.
C.6
Agitador magnético con barra agitadora. De velocidad variable con barra agitadora de tamaño tal que pueda realizarse una agitación vigorosa en el vaso de precipitados de 50 ml.
C.7
Varilla de vidrio. De 8 mm de diámetro por 150 mm de longitud.
C.8 Cronómetro. Con precisión mínima de 1 s.
C.9
Azul de metileno grado reactivo. Contenido en una botella ámbar recubierta con papel aluminio, almacenada dentro de un gabinete obscuro a temperatura ambiente.
1
C.10 Matraz volumétrico. De 1000 ml de capacidad.
C.11 Horno. Con capacidad de mantener una temperatura constante de 110 ± 5º C.
C.12 Papel filtro. Whatman No. 40.
C.13 Agua destilada. Contenida en un recipiente cerrado que evite su contaminación.
D
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA La preparación de la muestra de materiales pétreos, obtenida según se establece en el Manual M·MMP·4·04·001, Muestreo de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas, se hace de la siguiente manera:
E
D.1
Del material por ensayar, se separa mediante cribado al menos 5 g. del material que pasa la malla No. 200 (0,075 mm). El material cribado se seca en horno a 110 ± 5º C hasta peso constante.
D.2
Una vez que los finos se tienen separados y secos, se pesa 1 g. y se vierte en el vaso de precipitado. Se añaden posteriormente 30 ml de agua destilada.
D.3
Se coloca el vaso de precipitado sobre el agitador magnético, se introduce la barra agitadora y se comienza una agitación vigorosa de la suspensión de agua destilada con los finos.
D.4
Por otra parte, se prepara en el matraz volumétrico una solución de 1 gramo de azul de metileno grado reactivo en 1.000 gramos de agua destilada, para que la concentración de azul de metileno en agua destilada sea 1/1.000.
PROCEDIMIENTO DE PRUEBA E.1
Se llena la bureta graduada hasta la marca con la solución 1/1.000 de azul de metileno en agua destilada.
E.2
Con la solución de azul de metileno se titula la suspensión de los finos en agua destilada en alícuotas de 1 ml a la vez, sin detener la agitación de la suspensión.
E.3
Después de cada adición de solución se deja agitar la suspensión por un minuto. Después de ese lapso se toma con la punta de la barra de vidrio una gota de suspensión y se vierte sobre el papel filtro para observar la apariencia de la gota sobre el papel.
E.4
El punto final del ensaye es cuando se observa alrededor de la gota la formación de un pequeño halo color azul. Si aún no se alcanza esta condición, se debe seguir adicionando más solución de azul de metileno. Una vez que se forme el halo, se debe continuar con la agitación cuatro minutos más y se debe volver a evaluar. Si el halo desaparece después de ese tiempo adicional, aún no se ha alcanzado el punto final del ensaye y se debe continuar.
F. CÁLCULOS Y RESULTADOS F.1
Valor de azul de metileno. El valor de azul de metileno se define como la cantidad de azul de metileno que es capaz de reaccionar con 1 gramo de filler hasta su saturación (aparición del halo).
2
El valor de metileno para un material evaluado, de acuerdo al procedimiento descrito en este Manual, se reporta como la cantidad de mililitros de solución adicionada a la suspensión hasta la aparición del halo. AM
=
Csol Pfiller
Donde: AM
es el valor de azul de metileno; mg/g
CSOL
es la cantidad en mililitros de solución necesaria para alcanzar el punto final del ensaye
PFILLER
es el peso del filler en gramos contenido en la suspensión, igual a 1
G. PRECAUCIONES PARA EVITAR ERRORES Para evitar errores durante la ejecución de la prueba, se observan las sigui entes precauciones:
G.1
Se debe realizar la prueba en un lugar cerrado y limpio.
G.2
Todo el equipo esté perfectamente limpio y funcional.
G.3
Verificar que la balanza esté limpia en todas sus partes y bien calibrada, colocada en una superficie horizontal, sin vibraciones que alteren las lecturas.
G.4
Cuidar que las muestras sean representativas del banco que se pretende evaluar.
G.5
Evitar la contaminación de la muestra con polvo del medio ambiente, así como la contaminación por el uso de equipo sucio o por la manipulación manual de la muestra.
G.6
Se recomienda durante los primeros ensayes continuar con la titulación de la suspensión más allá del punto final del ensaye con el propósito de obtener de manera más precisa el punto final. A medida que el evaluador adquiera más experiencia en la identificación del halo, esta recomendación se puede obviar.
H. REFERENCIAS Este Manual se complementa con las siguie ntes:
NORMAS Y MANUAL ES
DESIGNACIÓN SCT
Calidad de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas.
N·CMT·4·04
Muestreo de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas.
M·MMP·4·04·001
3
RECOMENDACIÓN AMAAC. 06/2008. Compactación De Mezclas Asfálticas Con El Equipo Giratorio Superpave. A. CONTENIDO Esta Recomendación describe el procedimiento para la compactación de mezclas asfálticas fabricadas en caliente o en frío con el equipo giratorio de compactación Superpave.
B. OBJETIVO Describir el procedimiento de compactación de mezclas asfálticas con el equipo giratorio Superpave para la fabricación en laboratorio de especímenes cilíndricos de 100 ó 150 mm. de diámetro y altura variable, siendo recomendable una altura de 63,5 ± 2,5 mm. y de 115 ± 5 mm., respectivamente. Los especímenes fabricados son útiles para la evaluación de las propiedades mecánicas y volumétricas de las mezclas asfálticas compactadas.
C. EQUIPO C.1
Compactador Giratorio Superpave. Equipo electro-hidráulico o electromecánico con pistón y mesa giratoria. El eje del pistón es perpendicular a la placa del compactador. El equipo tiene la capacidad de inclinar los moldes de compactación con un ángulo de 1,25 ± 0,02º y hace girar la mesa a una velocidad de 30,0 ± 0,5 revoluciones por minuto. El pistón aplica y mantiene una presión vertical de 600 ± 28 KPa sobre la muestra durante la compactación. El equipo debe ser controlado mediante una computadora capaz de almacenar la información de la prueba (número de giros, altura de la muestra, presión aplicada y ángulo de giro). En la Figura 1 se muestra el e quipo de compactación giratorio Superpave.
Figura 1.- Compactador giratorio de Superpave C.2
Moldes de compactación. Fabricados con paredes de acero de al menos 7,5 mm. de espesor y endurecidos hasta al menos C48 Rockwell. Estos moldes deben contar con un diámetro interior de 100 ó 150 mm. con la altura que requiera el compactador giratorio Superpave. Internamente deben tener una lisura de 1,60 rms o mayor, de acuerdo a lo establecido en la norma ANSI B 46.1.
1
C.3
Termómetro de mercurio o digital. Con precisión de 1º C, capaz de medir las temperaturas especificadas en el ensayo.
C.4 Balanza. Con una precisión de 0,5 g, y capacidad suficiente para medir el peso de los materiales empleados.
C.5 Horno. Capaz de mantener una temperatura mínima de 60±3º C.
C.6
Equipo complementario. Charolas de fondo plano, cucharones, espátulas, cuchara de albañil, discos de papel, parrilla, guantes térmicos y materiales lubricantes.
D.
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA La muestra de mezcla asfáltica por compactar puede ser fabricada en laboratorio o producida en planta. A continuación se describe el procedimiento a seguir para cada uno de los siguientes casos:
D.1
Mezcla fabricada en laboratorio.
D.1.1
Se prepara la cantidad necesaria de mezcla lo suficientemente grande para fabricar al menos 3 especímenes o alternativamente bachadas con la cantidad de material necesario para fabricar solo un espécimen, de tal manera que el espécimen compactado tenga las dimensiones sugeridas en el inciso B de esta Recomendación (aproximadamente 1.000 g. para los especímenes de 100 mm. de diámetro y 4.600 g. para los especímenes de 150 mm. de diámetro). La dosificación de las mismas debe corresponder a la dosificación de la mezcla que se pretende evaluar, incluyendo aditivos o cualquier otro elemento adicional que se vaya a incorporar a la mezcla.
D.1.2
Para las mezclas en caliente, los materiales se calientan uniformemente a la temperatura indicada en el proyecto (como referencia se pueden tomar las temperaturas indicadas en la Tabla 1) y se mezclan manualmente o con un agitador mecánico, de manera que el asfalto cubra uniformemente todos los agregados. Después del mezclado, se coloca la cantidad suficiente de mezcla para un espécimen en una charola y se deja en el horno a temperatura de compactación ± 3º C por un periodo de 120 ± 10 minutos, este periodo se conoce como curado. En el caso de agregados de alta absorción (3% o más), el periodo de curado debe ser de 240 ± 10 minutos. Transcurrido ese periodo, la mezcla se compacta de acuerdo al procedimiento que se indica más adelante (inciso F).
Mezclado
Compactación
ºC
ºC
64 - 22
143
121
64 - 28
149
135
70 – 22
149
135
70 – 28
163
149
76 – 16
163
149
76 - 22
163
149
Grado PG
Las mezclas que son fabricadas con cementos asfálticos no indicados arriba, o aquellas que contienen asfaltos modificados, pueden requerir temperaturas considerablemente más altas, por lo que se recomienda seguir las especificaciones del proveedor de cemento asfáltico.
Tabla 1.- Temperaturas de mezclado y compactación de referencia
2
D.1.3
D.2
Para las mezclas en frío, los materiales se dosifican de acuerdo a lo indicado en el proyecto, se mezclan manualmente o con un agitador mecánico, de tal manera que se obtenga una mezcla homogénea. Se coloca la cantidad suficiente de mezcla para fabricar un espécimen en una charola y se hace pasar por un periodo de curado de acuerdo a lo indicado en el proyecto. Transcurrido ese periodo, la mezcla se compacta de acuerdo al procedimiento que se indica más adelante.
Mezcla producida en planta. Se obtiene una muestra de la planta de producción de acuerdo al procedimiento indicado en el Manual de la SCT M·MMP·4·05·029, Muestreo de mezclas asfálticas.
E.
D.2.1
Las mezclas en caliente obtenidas de planta no requieren un periodo de curado, se pasa directamente al horno en charolas con material para un solo espécimen cada una, a la temperatura de compactación ± 3º C, hasta que alcance esa temperatura uniformemente. Transcurrido ese periodo, la mezcla se compacta de acuerdo al procedimiento que se indica más adelante.
D.2.2
Las mezclas en frío se sujetarán a lo indicado en el proyecto en cuanto a periodo de curado se refiere. Posteriormente se compactarán de acuerdo a lo indicado en el inciso E de esta Recomendación.
PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIÓN E.1
Preparación de la máquina. Previo a la compactación de la mezcla se debe calibrar el compactador giratorio Superpave, conforme a lo establecido en el manual de usuario del equipo. Los parámetros que se calibran son: presión del pistón, ángulo de giro y velocidad de rotación. Se deben lubricar todas las partes móviles y las superficies de rodamiento de la máquina y del molde. Para las mezclas en caliente, se debe precalentar el molde en el horno a la temperatura de compactación por un lapso mínimo de 30 minutos. Para las mezclas en frío el molde se conservará a temperatura ambiente.
E.2
Compactación de especímenes.
E.2.1 Se introducen en el software de la computadora que controla el compactador giratorio, los datos del espécimen que se va a fabricar. Se introduce igualmente el punto final de la compactación, de acuerdo a lo indicado en el proyecto, éste puede ser un número de giros o una altura determinada. En la Tabla 2 se muestra una guía de los parámetros de compactación en el caso de estar ejecutando un diseño Superpave.
E.2.2 Cuando se cumpla el periodo de curado de la mezcla, se coloca un papel filtro en la base inferior del molde. Inmediatamente después se vacía la mezcla en el molde, teniendo los cuidados necesarios para que el material no se segregue durante esta maniobra.
E.2.3 Finalmente se coloca un papel filtro en la parte superior de la mezcla, dentro del molde y se introduce el molde cargado en su posición.
E.2.4 Se siguen las instrucciones del compactador para realizar el proceso de compactación y para el desmolde del espécimen.
E.2.5 Se debe tener cuidado en el traslado de los especímenes recién hechos, ya que una vez desmoldados suelen ser bastante frágiles en lo que ganan cohesión.
3
Ejes equivalentes 1 de diseño , millones
Parámetros de compactación N inicial
< 0,3
6
50
75
0,3 a 3
7
75
115
Incluyen muchos caminos de cruceros o calles de acceso. Calles de la ciudad de tránsito medio.
160
Incluyen muchos caminos de dos o más carriles y caminos de acceso controlado. Entre estas están las calles de ciudad de medio a alto tránsito, muchas carreteras estatales, autopistas.
205
Incluyen la mayoría de las carreteras federales. Aplicaciones especiales tales como estaciones de camiones pesados, calles de subida de camiones o carreteras de 2 carriles con tránsito elevado.
≥
2
2
Aplicación típica de la mezcla
N máxima
Incluyen calzadas con un volumen de tránsito muy ligero tales como caminos locales y calles de ciudad donde se prohíbe el tránsito de camiones. Estos caminos son locales por naturaleza, no regionales ni interestatales. Caminos de servicio con un propósito específico, como sitios de recreación, se pueden clasificar dentro de este nivel.
3 a 30
1
N diseño
8
30
9
100
125
El número de ejes equivalentes estima el tráfico proyectado anticipadamente en el carril de proyecto para un período de 20 años. Sin importar la vida de diseño considerada, se debe determinar el N diseño en base a 20 años de vida de proyecto. Son las aplicaciones típicas definidas por la política AASHTO de diseño geométrico en calles y carreteras.
Tabla 2.- Parámetros de compactación para diseño Superpave
F. REFERENCIAS Esta Recomendación se complementa con las siguientes:
NORMAS Y MANUAL ES Carpetas asfálticas con mezcla en caliente. Muestreo de mezclas asfálticas. Resistencia de las mezclas asfálticas compactadas al daño inducido por humedad
G. •
DESIGNACIÓN SCT N·CTR·CAR·1·4·006 ASTM D-979-01 AMAAC 04/2008
BIBLIOGRAFÍA Superpave Gyratory Compacting of test Specimens of Bituminous Mixtures, Standard Tex-241-F, Texas Department of Transportation, EUA. Disponible en internet: ftp://ftp.dot.state.tx.us/pub/txdotinfo/cst/TMS/200-F_series/pdfs/bit241.pdf .
4
RECOMENDACIÓN AMAAC. 07/2008. Resistencia al desprendimiento del Asfalto de los Materiales Pétreos en las Mezclas Asfálticas por acción del agua A. CONTENIDO Este Manual describe el procedimiento de prueba para determinar la resistencia al desprendimiento del asfalto por acción del agua de los materiales pétreos, a que se refiere la norma SCT N-CMT-4-04, Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas.
B. OBJETIVO DE LA PRUEBA El objetivo de la prueba es determinar la resistencia al desprendimiento del asfalto de los materiales pétreos reportada como porcentaje de cubrimiento al final de la misma. Esta prueba es un ensayo práctico y eficiente que nos permite observar la falta de adhesión de agregados recubiertos con asfalto caliente no compactados debido a la acción del agua.
C. EQUIPO Y MATERIALES El equipo para la ejecución de la prueba estará en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes. Todos los materiales por emplear serán de alta calidad, considerando siempre la fecha de su caducidad.
C.1
Platos de aluminio. Platos de aluminio de un tamaño de 152 mm de ancho por 152 mm de largo con una profundidad de 6 mm utilizando aluminio de 3 mm de espesor.
C.2 Balanza. Balanza con precisión de ± 0,01 gramos.
C.3 Pinzas. Pinzas de punta.
C.4 Parrilla. Dispositivo para el calentamiento, preferentemente un plato caliente que utilice corriente eléctrica ó un quemador de gas con plancha caliente que distribuya el calor uniformemente.
C.5 Termómetros. Termómetros ASTM graduados, teniendo un rango entre 0 y 300°C.
C.6
Baño de agua. Con temperatura controlable dentro del rango de 20 a 100 ± 1°C.
1
C.7
Juego de mallas. Fabricadas con alambre de bronce o de acero inoxidable de diversos calibres, tejidos en forma de cuadrícula. Se utilizarán la malla de 12.50 mm de abertura y la malla de 9.50 mm de abertura.
C.8 Horno. 3
Con capacidad mayor a 20 dm , ventilado, con termostato para mantener una temperatura de 60 5°C.
C.9
±
Cemento asfáltico. En cantidad suficiente para cubrir los requisitos de este Manual, del tipo y con las características indicadas en el proyecto o aprobadas por el Contratante, obtenido según se establece en el Manual de la SCT M-MMP-4-05-001, Muestreo de Materiales Asfálticos.
D. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA D.1
Materiales pétreos. La preparación de la muestra de materiales pétreos, obtenida según se establece en el Manual de la SCT M-MMP-4-04-001, Muestreo de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas , se hace de la siguiente manera:
D.1.1 Si la muestra del material, recibida en el laboratorio con su contenido de agua tal como llegó del campo, esta saturada, dejarla escurrir hasta la condici ón de saturada y superficialmente seca.
D.1.2 Logrando lo anterior, aplicar cuarteos sucesivos hasta obtener una masa aproximada de 50 kg, sin incluir o excluir tamaños para obtener la masa.
D.1.3 Mediante alguno de los métodos descritos en el Manual de la SCT M-MMP-4-04-002, Granulometría de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas y considerando el arreglo de mallas indicado en el punto C.7 de este manual, hacer el tamizado del mismo.
D.1.4 Del material pétreo tamizado, tomar el que pasa la malla de 12,50 mm y se retine en la malla de 9,50 mm.
D.1.5 Lavar el material pétreo eliminando todo el fino posible. D.1.6 Dejar el material pétreo en un recipiente con agua durante 24 horas.
D.2
DEL MATERIAL ASFALTICO La preparación de la muestra del material asfáltico, obtenida según se establece en el Manual de la SCT M-MMP-4-05-001, Muestreo de Materiales Asfálticos , se hace de la siguiente manera:
D.2.1 Para mezclas asfálticas en caliente, calentar el material asfáltico de preferencia en un recipiente metálico en el horno a una temperatura de 140 ± 5°C durante dos horas. Para cada ensayo se adicionará el 5,0 % de asfalto respecto al peso del material pétreo.
D.2.2 Vaciar el asfalto caliente a los recipientes metálicos de 300 cm3 de capacidad registrando el peso de asfalto en cada uno de los mismos (se recomienda 100 gramos), para después 2
adicionar el ó los aditivos para mejorar la adherencia utilizando diferentes dosis (esta dosificación de aditivo se reporta como porcentaje respecto al asfalto). Homogenizar el aditivo en el asfalto mediante agitación simple utilizando una varilla de vidrio.
D.2.3 Colocar los recipientes metálicos de 300 cm3 de capacidad y que contienen el asfalto sin y con aditivos en el horno a una temperatura de 140 ± 5°C durante 1 hora.
E. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA El procedimiento de prueba es el siguiente:
E.1 Adicionar 30 gramos de asfalto con o sin aditivo mejorador de adherencia en el plato de Aluminio. E.2 Distribuir uniformemente el asfalto en la superficie del plato calentado este en la fuente de calor teniendo cuidado de no exceder de la temperatura de 150°C y después enfriarlo a temperatura ambiente.
E.3 Secar superficialmente 50 partículas de material pétreo (condición saturado-seco) y colocarlas en el plato de Aluminio utilizando una presión manual.
E.4 Colocar el plato de Aluminio con el asfalto y el material pétreo en un horno por 24 horas a 60 ± 5°C. E.5 Retirar el plato del horno y colocarlo en un baño de agua durante 4 días a una temperatura de 55 ± 5°C.
E.6 Transcurridos los 4 días, poner el plato en otro baño de agua a la temperatura de 25 ± 1°C o en su defecto utilizar el mismo baño bajando a la temperatura indicada.
E.7 Dejar reposar el plato durante 2 horas en el baño. E.8 Sacar el plato del baño de agua y despegar del plato cada partícula de material pétreo mediante unas pinzas de punta utilizando un movimiento vertical. La figura uno, nos muestra la etapa de la prueba en la que se despega el material y se observa el área que estuvo en contacto con el asfalto.
Figura 1.- Etapa final de la prueba determinar la resistencia al desprendimi ento del asfalto de los materiales pétreos 3
