QUE ES MEZCLA ASFÁLTICA? Es una combinación de Asfalto y agregados compuestos de Piedra, Arena y Finos que pasan la # 200. El asfalto, actúa como el material.

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1 QUE ES MEZCLA ASFÁLTICA? Es una combinación de Asfalto y agregados compuestos de Piedra, Arena y Finos que pasan la # 200. El asfalto, actúa como el material ligante o cohesionante. Dicha mezcla es básicamente para conformar la capa de rodadura de los pavimentos flexibles, previo transporte, esparcimiento y compactación respectiva. También dicha mezcla, se emplea en los trabajos de parchado y nivelación de calzadas asfáticas.

2 Componentes de una mezcla asfáltica en caliente PIEDRA CHANCADA TAMAÑO MAXIMO DE ¾” ARENA GRUESA PASA MALLA N°8 Y RETIENE MALLA N° 200 MATERIAL FINO PASA MALLA 200 LIMO-ARCILLA-CEMENTO-CAL CEMENTO ASFALTICO CALENTADO A 150 MÁXIMO 180 °C

3 COMPOSICION DE LA MEZCLA ASFALTICA Las mezclas asfálticas están constituidas por Aproximadamente un 90 % de agregados de piedra y arena gruesa, un 5% de polvo mineral o filler que pasa la malla # 200 y otro 5% de asfáltico que actúa como el elemento ligante. La calidad del ligante asfáltico y la cantidad de finos son los dos elementos que tienen una especial influencia tanto en la resistencia de la mezcla asfáltica como en su costo total. La cantidad del asfalto, está en función de la granulometría de los agregados. Si estos tienen mucho finos se requerirá mayor cantidad de asfalto. Y contrariamente si tienen mayor cantidad de agregados gruesos, disminuirá la cantidad de asfalto, debido a su mayor o menor área superficial de sus partículas.

4 DIFERENCIAS DE DISEÑO ASFALTICO MUESTRAS PREPARADAS MEZCLA ASFALTICA CON AGREGADOS CON MUCHOS FINOS MEZCLA ASFALTICA CON CON MAYOR CANTIDAD DE AGREGADOS GRUESOS

5 TIPOS DE MEZCLA ASFALTICA En principio el Asfalto para ser mezclado con los agregados debe de estar en condición líquida. Hay 3 procedimientos para preparar una mezcla Asfáltica. 1.- MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE Se preparan en plantas especiales, donde el cemento asfáltico, PARA SER LICUADO es calentado a temperaturas, en el rango de 150 a180 °C. Los agregados se calientan a 100°C. La puesta en obra se realiza a una temperatura no menor de 110°C. A temperaturas menores la mezcla se endura y en esa condición, ella no puede extenderse y menos compactarse puesto que se ha endurecido. Si se compacta en esa condición se quiebra y se torna inservible 2.- MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO con ASFALTOS REBAJADOS Donde el Asfalto es diluido mediante la adición de gasolina ó kerosene o petroleo diesel, los cuales calentados a una temperatura de 60°C, pueden mezclarse fácilmente con los agregados. En principio el Asfalto para ser mezclado con los agregados debe de estar en condición líquida. Hay 3 procedimientos para preparar una mezcla Asfáltica. 1.- MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE Se preparan en plantas especiales, donde el cemento asfáltico, PARA SER LICUADO es calentado a temperaturas, en el rango de 150 a180 °C. Los agregados se calientan a 100°C. La puesta en obra se realiza a una temperatura no menor de 110°C. A temperaturas menores la mezcla se endura y en esa condición, ella no puede extenderse y menos compactarse puesto que se ha endurecido. Si se compacta en esa condición se quiebra y se torna inservible 2.- MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO con ASFALTOS REBAJADOS Donde el Asfalto es diluido mediante la adición de gasolina ó kerosene o petroleo diesel, los cuales calentados a una temperatura de 60°C, pueden mezclarse fácilmente con los agregados.

6 TIPOS DE MEZCLAS REBAJAS La mezcla que se fragua o endurece rápido, se le conoce como Rapid Cut (RC). Para ello se emplea gasolina en un % aproximado del 20 al 40%, el que se mezcla con el asfalto y usualmente se le conoce como RC-250, RC-200, RC-120, etc. Su uso es común en parchados o en la conformación de carpetas asfálticas, en lugares donde no hay Asfalto en Caliente. Igualmente la mezcla que se fragua o endurece a mediano tiempo, se le conoce como Medium Cut Para ello se emplea Kerosene en un % aproximado entre 20% al 40%, el que se mezcla con el asfalto y usualmente se le conoce como MC-250, MC-200, Etc. Su uso se reduce a lugares donde se requiere que la mezcla penetre en fisuras o porosidades

7 MEZCLAS ASFÁLTICAS REBAJADAS O EN FRÍO CON PETROLEO También, para el caso de que se requiera que la mezcla se fragua o endurece de manera lenta, se le conoce como Slow Cut. Para ello se emplea Petroleo Diesel en un 30%, el que se mezcla con el asfalto y usualmente se le conoce como SC- 250, SC-200, etc. Su uso, se reduce más como tratamiento antipolvo. El uso de dichas mezclas se aplica a temperaturas mayores a 60°C.

8 CARACTERISTICAS DE LA MEZCLA ASFALTICA El cemento asfáltico es un material visco- elástico por que exhibe simultáneamente características viscosas a altas temperaturas (mayor a 100 °C), el cemento asfáltico actúa casi como fluido viscoso. En tanto que a muy baja temperatura se comporta como un sólido plasto-elástico. A una temperatura intermedia, que es la condición prevista en el pavimento, el cemento asfáltico tiene características de ambos estados, un fluido viscoso y un sólido elástico.

9 CARACTERISTICAS DE LA MEZCLA ASFALTICA Al estar compuesto de moléculas orgánicas, el cemento asfáltico reacciona con el oxigeno del medio ambiente. Esta reacción se denomina “oxidación”, y cambia la composición y la estructura de las moléculas de asfalto, haciendo más dura y frágil la estructura del asfalto dando origen al “endurecimiento por envejecimiento”. La oxidación se produce más rápidamente a altas temperaturas; es por ello que parte del endurecimiento ocurre durante el proceso de producción, cuando es necesario calentar la mezcla asfáltica para permitir la elaboración, mezclado y compactación. Motivo por el cual no debe de calentarse el asfalto a más de 180°C.

10 REOLOGIA DE LA MEZCLA ASFLATICA.

11 TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS 3.-MEZCLA ASFÁLTICA EN FRÍO CON EMULSIÓN ASFÁLTICA La misma que viene a ser el mismo cemento asfáltico, al cual se le adiciona cierta cantidad de agua y un emulsivo químico, mezclados mediante un agitador especial, licua el asfalto y en esa condición puede ser mezclado con los agregados. El agente emulsivo, tiene la cualidad de cargar eléctricamente a cada molécula asfáltica y pueden ser aniónicas (carga negativa), catiónicas (carga positiva) y no aniónicas (carga neutra). Por esa esa condición se dispersan o se rechazan molecularmente, para estar en el agua en suspensión. Los agregados tiene carga eléctrica contraria y cuando se mezclan, el asfalto cubre rápidamente todas las superficies de los agregados, lográndose la cohesión de ambos elementos y luego el agua se evapora.

12 PLANTA DE MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE Componentes: Tolva de Recepción de agregados. Lanzallamas Hornos giratorios donde se calientan los agregados. Tubería de alimentación de cemento asfáltico calentado a 150°C a 180°C desde el calentador hacia la Mezcladora. VER VIDEO Componentes: Tolva de Recepción de agregados. Lanzallamas Hornos giratorios donde se calientan los agregados. Tubería de alimentación de cemento asfáltico calentado a 150°C a 180°C desde el calentador hacia la Mezcladora. VER VIDEO

13 PLANTA DE ASFALTO EN CALIENTE

14 FUNDAMENTOS BASICOS EN ELDISEÑO DE MEZCLAS El deseo principal de lograr un adecuado diseño, consiste fundamentalmente, en lograr la máxima densidad posible de la mezcla. Para ello un factor determinante es la granulometría del agregado a emplear, con un tamaño máximo del A.G. ¾». También el contenido de asfalto a utilizar. Ideal debe ser entre el 5 a 6 % Porcentaje de vacios.- ideal 3.5 %. Estabilidad Marshall.- Estabilidad media o promedio entre 8,000 a 8,500 El deseo principal de lograr un adecuado diseño, consiste fundamentalmente, en lograr la máxima densidad posible de la mezcla. Para ello un factor determinante es la granulometría del agregado a emplear, con un tamaño máximo del A.G. ¾». También el contenido de asfalto a utilizar. Ideal debe ser entre el 5 a 6 % Porcentaje de vacios.- ideal 3.5 %. Estabilidad Marshall.- Estabilidad media o promedio entre 8,000 a 8,500

15 FORMULAS EMPRIRICAS Del Instituto del Asfalto P = 4 R + 7S + 12F Donde: P = Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla. R= % del agregado que pasa la # ¾ y retenida enla # 8. S= % del agregado que pasa la # 8 y retenida en lamalla 200. F= Porcentaje del agregado que pasa la malla 200 P = 4 R + 7S + 12F Donde: P = Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla. R= % del agregado que pasa la # ¾ y retenida enla # 8. S= % del agregado que pasa la # 8 y retenida en lamalla 200. F= Porcentaje del agregado que pasa la malla 200

16 EJEMPLO DE MEZCLA ASFALTICA ENFRIO Determinar la cantidad de asfalto en galones que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente garanulometría. Malla % que Pasa % que retiene. ¾» 100 ½» 82 18 3/8» 69 13 N° 4 55 14 N° 8 42 13%58% N° 30 29 13 N° 50 21 8 N° 100 15 6 N° 200 8 7 34%(S) Pasa # N° 200 8 8%(F) Consecuentemente: P= 4x0.58+7x.34+12x.08 = 5.48%

17 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE ASFALTO EN FRIO RC-250 EN GALONES Cantidad de asfalto necesario: 5.48%de peso sobre el peso total de la mezcla Referencias. Peso de la mezcla asfáltica aprox.= 2,000 Kg/ m3. Densidad del asfalto varía entre 0.9 a 1.1 supongsmos que tenga: 1.10 Equivalencia 1 Galón = 3.785 litros Cant. de asfalto en Kg=0.0548x2,000 = 109.60 Kg/m3 Cant. De asfalto en Litros= 109.6/1.1 = 99.64 litros. Cant. de asfalto en Galones /m3 = 99.64/3.785= 26.33 Cantidad de asfalto RC-250 = 26.33 x 1.30 = 34 Glns/m3 ( Con 30% adicional de gasolina)

18 METODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO MODERNO P = 0.035 a + 0.045 b + Xc + F Donde: a.- es el porcentaje del agregado que pasa la # ¾» y es retenida enla # 8. b.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 8 y es retenida enla # 200. c.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 200 Xc=0.18c, cuando 6 –10% pasa Tamiz Nº 200 Xc=0.15c, cuando 11 –15% pasa Tamiz Nº 200 Xc= 0.20c, cuando< 5% pasa Tamiz Nº 200 F = Factor de corrección por absorción. El valor de F varía: Muy poroso= 2.0%. Muy liso= 0.7%. Mediano=1%

19 Ejemplo de aplicación Determinar la cantidad de asfalto en galones por m3 que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría. Método Instituto del Asfalto Moderno La textura del agregado grueso es bastante liso. Malla % que Pasa % que retiene ¾» 100 ½» 82 18 3/8» 69 13 N° 4 55 14 N° 8 42 1358% (a) N° 30 29 13 N° 50 21 8 N° 100 15 6 N° 200 8(c) 7 34% (b) a= 58 % b=34% c=10% P=0.035x58+0.045x34+10x0.18+0.7=P= 2.03+1.53+1.8+0.7=6.06%

20 METODO DE LAS AREAS SUPERFICIALES Se basa bajo el concepto de cada partícula que forma parte delos agregados de una mezcla asfáltica, esté recubierta por unapelícula de asfalto de un espesor suficiente que permita una óptima adherencia. P= (2.65 x Area superficial x Indice asfático)/Peso especifico del agregado. Donde: P= Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total de lamezcla. Área superficial es la suma de todas las áreas superficiales de las partículas, en pies cuadrados/ libra de peso. Indice Asfáltico, cantidad de asfalto de recubrimiento

21 AREAS EQUIVALENTES BASICAS AREA EQUIVALENTE DE LAS PARTICULAS EN P2/LIBRA TAMIZ …………………………AREA EQUIVALENTE Pasa # 3/4» y retiene # 10………….4 p2/libra Pasa #10 y retiene # 40 ……………..15 P2/LIBRA Pasa # 40 y retiene # 200………… 80 p2/libra Pasa # 200 ………………………………260 p2/libra

22 Ejemplo de aplicación Determinar la cantidad de asfalto en galones por m3 que es necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría. La textura del agregado grueso es de tipo ordinario. El peso específico de los agregados es de 2.60 Malla % que Pasa % que retiene. ¾» 100 ½» 82 18 3/8» 69 13 N° 4 5514 N° 10 42 13 58 % x4 = 232 p2/libra N° 40 29 13 13 %x15 = 195 p2/libra N° 50 21 8 N° 100 15 6 N° 200 8 7 21 %x80 = 1,680 p2/libra Pasa N° 200 8 % x260=2,080 p2/libra TOTAL AREA SUPERFICIAL = 4187/100=41.87 P2/LIBRA

23 CÁLCULO DE APLICACIÓN Area superficial = 41.87 p2 Indice asfáltico según Abaco = 0.00126 Entonces el % de asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla asfáltica es: P=(2.65x41.87x0.00126)/2.60 =0.0537 =5.37%

24 METODO MARSHALL para asfaltos en caliente Determinado el % de asfalto según Areas Superficiales 5.37 % Se diseñan mezclas inferiores y superiores en 0.5% al valor determinado y C/u de ellas se someten a la carga para determinar sus resistencias en la prensa hidráulica y sus porcentajes de vacíos, graficándolas en el esquema adjunto.

25 METODO MARSHALL PARA ASFALTOS EN CALIENTE Según el ejemplo siguiente: % de Asfalto Resistencia % de vacios P1 = 4.37 % 3,500 lbs 6% P2= 4.87 % 4,600 lbs 5% P3= 5.37 % 5,000 lbs 4% P4 = 5.87 % 4,800 lbs 3 % P5 = 6.37 % 4,200 « 2% El porcentaje de asfalto ideal es según diagrama

26 CRITERIO IMPORTANTE A menudo, la práctica actual del diseño de mezclas asfálticas, PRÁCTICAMENTE se limita a determinar el contenido de asfalto. Sin embargo, la técnica actual, comprende la necesidad de realizar una serie de análisis en donde se tomen en cuenta todas las variables que pueden influir directamente en el comportamiento de la mezcla asfáltica, tales como: Características de los agregados Clima. Temperatura de la mezcla asfáltica. Tipo de tráfico. A menudo, la práctica actual del diseño de mezclas asfálticas, PRÁCTICAMENTE se limita a determinar el contenido de asfalto. Sin embargo, la técnica actual, comprende la necesidad de realizar una serie de análisis en donde se tomen en cuenta todas las variables que pueden influir directamente en el comportamiento de la mezcla asfáltica, tales como: Características de los agregados Clima. Temperatura de la mezcla asfáltica. Tipo de tráfico.

27 INFLUENCIA DE LAS CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS EN LA MEZCLA ASFALTICA Los agregados aportan a la mezcla asfáltica resistencia y durabilidad. Los agregados conforman el esqueleto pétreo de soportabilidad DE LA MEZCLA ASFALTICA ante las repetidas aplicaciones de carga que genera los vehículos. Los Agregados de textura rugosa, O ANGULAR, dan más resistencia que los redondeados. A pesar de que los agregados redondeados podría tener la misma resistencia interna de los agregados angulares, las partículas angulares TIENDEN A CERRARSE MÁS APRETADAMENTE, resultando una fuerte trabazón de las partículas entre sí. En tanto que a diferencia de lo que ocurre con las partículas redondeadas, éstos tienden a deslizarse unas sobre otras. Los agregados aportan a la mezcla asfáltica resistencia y durabilidad. Los agregados conforman el esqueleto pétreo de soportabilidad DE LA MEZCLA ASFALTICA ante las repetidas aplicaciones de carga que genera los vehículos. Los Agregados de textura rugosa, O ANGULAR, dan más resistencia que los redondeados. A pesar de que los agregados redondeados podría tener la misma resistencia interna de los agregados angulares, las partículas angulares TIENDEN A CERRARSE MÁS APRETADAMENTE, resultando una fuerte trabazón de las partículas entre sí. En tanto que a diferencia de lo que ocurre con las partículas redondeadas, éstos tienden a deslizarse unas sobre otras.

28 INFLUENCIAS DE LAS TEXTURAS DE LOS AGREGADOS EN LA CALIDAD DE LA MEZCLA ASFALTICA MEZCLA CON AGREGADOS TRITURADOS O ANGULARES MAS APRETADOS MEZCLA CON AGREGADOS REDONDEADOS O GRANULARES MÁS DISPERSOS Angulo de reposo mayor, por lo tanto Mayor estabilidad. Angulo de fricción interna mayor Angulo de reposo menor por lo tanto Menor estabilidad. Angulo de fricción interne menor.