DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa.

Presentación del tema: "DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa."— Transcripción de la presentación:

1 DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

2 1. MEZCLAS BITUMINOSAS Las mezclas bituminosas están constituidas por la unión más íntima posible de materiales inertes(grava, arena, limo y arcillas) con un material bituminoso (asfalto o alquitrán) que actúa como ligante. Las propiedades y el comportamiento de éstas mezclas dependen de las proporciones en que forman parte de sus componentes, así como de las propiedades individuales de cada uno de ellos. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

3 2. REQUISITOS QUE DEBEN SATISFACER LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 2.1 ESTABILIDAD Se refiere a la resistencia al desplazamiento causado por cargas estáticas o en movimiento. Varía en función de la cohesión y de la fricción interna de la mezcla. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

4 2. REQUISITOS QUE DEBEN SATISFACER LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 2.2 FLEXIBILIDAD Capacidad que tiene una mezcla bituminosa de flectarse repetidas veces sin rajarse, así como a la facilidad de conformarse a los cambios de forma que pueda tener la subrasante. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

5 2. REQUISITOS QUE DEBEN SATISFACER LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 2.3 DURABILIDAD Es la resistencia que ofrece la mezcla a la desintegración por loas agentes climatéricos o por los esfuerzos abrasivos del tránsito. La desintegración se manifiesta en forma de rajaduras o ampollamiento y desmenuzamiento. El factor más importante para esta cualidad es la cantidad de bitumen. Las rajaduras superficiales se producen cuando la mezcla es frágil o se vuelve frágil como consecuencia de la falta de ductilidad del bitumen a bajas temperaturas. Una mezcla puede volverse frágil por endurecimiento del ligante o por su oxidación o polimerización, debido a la exposición al aire y al sol. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

6 2. REQUISITOS QUE DEBEN SATISFACER LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 2.4. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO Se refiere a la relación de las ruedas del vehículo que circulan sobre la superficie constituida por la mezcla, que se llama coeficiente de deslizamiento. La textura superficial determina la resistencia al deslizamiento y depende de la cantidad de asfalto. La granulometría de los materiales inertes y la presencia de agua o polvo en la superficie. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

7 2. REQUISITOS QUE DEBEN SATISFACER LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 2.5 TRABAJABILIDAD Se refiere a la mayor o menor facilidad que ofrece la mezcla para ser colocada como parte integrante de un pavimento. Esta cualidad depende tanto de los materiales inertes como del bitumen, así como también del procedimiento para hacer la mezcla. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

8 3. CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS Existen muchas formas de clasificar las mezclas bituminosas, para pavimentación. Algunos las clasifican por la gradación del material inerte y otros por la temperatura empleada en las mezclas. La Administración de Caminos Públicos de Estados Unidos introdujo la clasificación alfabética siguiente: Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

9 3. CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS TIPO A:Tratamiento superficial. TIPO B:Conglomerados densos. TIPO C:Conglomerados de tipo abierto. TIPO D y E:Macadam. TIPO H:Tipos con fluidificante. TIPO I:Concreto asfáltico. TIPO J:Mortero asfáltico. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

10 3. CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS En nuestro medio se usa mucho la clasificación:  Mezclas en frío.  Mezclas en caliente. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

11 3. CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 3.1. MEZCLAS EN FRÍO: Se denomina así a las mezclas en las cuales se utiliza como material aglutinante asfaltos fluidificados, emulsiones asfálticas o alquitranes que se mezclan con agregados a temperaturas ambiente. Según la forma de producción se tienen los siguientes sub-tipos: - Mezclas “In situ” utilizando motoniveladora o “mezcla sobre el camino. - Mezclas “In situ” con mezclador giratorio. - Mezclas “In situ” en instalación móvil. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

12 3. CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS 3.2. MEZCLAS EN CALIENTE: Dentro de los aglomerados bituminosos, las mezclas asfálticas en caliente constituyen el tipo mejor de ellos y se puede definirlas como la combinación de los áridos uniformemente mezclados y cubiertos con betún asfáltico. Para secar los áridos y lograr la fluidez del betún asfáltico, se usa el calor y por ello es que se conocen con esta denominación. Los áridos y el betún asfáltico se combinan en una instalación mezcladora central, en la cual todos los constituidos son calentados y mezclados. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

13 3. CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS BITUMINOSAS Tabla N°1: Grados de penetración de betunes asfálticos para mezclas en caliente. Fuente: - Céspedes, José. Los Pavimentos en las vías terrestres. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

14 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS El factor más importante en el diseño de mezclas bituminosas es la relación: Bitumen – material inerte, y la razón es porque en general, de esta relación dependen la estabilidad y la durabilidad de la mezcla. En consecuencia, conviene buscar un equilibrio entre estas dos cualidades de la mezcla, el que se consigue dejando en ella una determinada porosidad. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

15 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS 4.1. MÉTODO DEL INSTITUTO DEL ASFALTO: Como una primera aproximación para calcular el porcentaje de asfalto a utilizarse en una mezcla, puede emplearse la relación empírica propuesta por el Instituto del Asfalto. p = 0.035a + 0.045b + mc Donde: p= Porcentaje de asfalto en peso, del total de la mezcla. a= Porcentaje del material grueso. b= Porcentaje de arena. c= Porcentaje de material que pasa el tamiz N°200. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

16 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS m, es un coeficiente que depende del porcentaje de agregado que pasa el tamiz N°200. Si:  m=0.15  m=0.18  m=0.20 Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa 11-15% pasa el tamiz N°200. 06-15% pasa el tamiz N°200. 5% o menos, pasa el tamiz N°200. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

17 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Para los asfaltos fluidificados SC – 2, el coeficiente “a” debe reducirse a 0.02. Para asfalto fluidificados más pesados, debe utilizarse valores entre 0.02 y 0.035, dependiendo de la cantidad de asfalto residual. F es una constante que varía de 0.0 a 1.5% y, ocasionalmente, llega hasta 2% cuando el agregado es muy poroso. Generalmente el valor F está comprendido entre 0.7 y 1%. Ésta fórmula debe usarse únicamente cuando no haya posibilidad de contar con un equipo de laboratorio para determinar la cantidad de asfalto a emplearse en el diseño de una mezcla. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

18 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS 4.2. MÉTODO DEL ÍNDICE ASFÁLTICO: Este procedimiento es aplicable a materiales graduados que contienen cierta cantidad de finos. Para calcular el contenido mínimo de asfalto se emplea la siguiente fórmula: p = n(0.14G + 2.05g + 15.38A + 53.30F) Donde: p= Porcentaje mínimo de betún asfáltico. n= Índice asfáltico según la absorción del material. G= Porcentaje de material entre el tamiz ¾” y el N°4. g= Porcentaje de material entre el tamiz N°4 y el N°40. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

19 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS A= Porcentaje mínimo de betún asfáltico. F= Índice asfáltico según la absorción del material. Tabla n°2: Índices asfálticos más comunes. Fuente: - Céspedes, José. Los Pavimentos en las vías terrestres. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa MATERIAL PÉTREO ÍNDICE ASFÁLTICO Grava y arena o material redondeado de baja absorción.0.0055 Grava angulosa o redonda, triturada de baja absorción.0.0060 Grava angulosa o redondeada de alta absorción y roca triturada de mediana absorción. 0.0070 Roca triturada de alta absorción.0.0080 Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

20 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS 4.2. MÉTODO DE LAS ÁREAS SUPERFICIALES: Este método, que también se llama Método Californiano, se funda en que, cada partícula del material inerte que debe ser recubierta por el asfalto, tiene una superficie determinada que depende del tamaño y forma de a partícula. En consecuencia, para calcular el área superficial de un inerte, se necesita conocer en la forma más exacta posible su granulometría. Determinada el área superficial de un inerte, sólo se necesita conocer la cantidad más conveniente de bitumen que es necesario para cubrir la unidad de superficie. Esta cantidad es variable según la forma y la constitución del inerte y se llama Índice Asfáltico. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

21

22 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Para fines prácticos, se tienen tablas que dan las constantes de las áreas superficiales equivalentes y curvas que proporcionan los diferentes índices asfálticos. En este gráfico se tiene que a cada pie cuadrado de superficie de material inerte, corresponde un peso determinado de bitúmenes que varía entre: 0.0008 y 0.003 de lb/pie2. Con éstos índices se han confeccionado las curvas 1, 2, 3, 4 y 5 que corresponden a diferentes tipos de inertes, que deben elegirse de acuerdo a su naturaleza. En caso de no tener a la mano el gráfico para encontrar el índice asfáltico más apropiado, se puede dar el valor promedio de éste, que es 0.0015. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

23 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Tabla N°3: Tablas de constantes superficiales. Fuente: - Céspedes, José. Los Pavimentos en las vías terrestres. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

24 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Tabla N°3: Tablas de constantes superficiales. Fuente: - Céspedes, José. Los Pavimentos en las vías terrestres. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

25 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Tabla N°3: Tablas de constantes superficiales. Fuente: - Céspedes, José. Los Pavimentos en las vías terrestres. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

26 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Tabla N°3: Tablas de constantes superficiales. Fuente: - Céspedes, José. Los Pavimentos en las vías terrestres. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

27 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

28 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

29 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

30 4. DISEÑO DE MEZCLAS BITUMINOSAS Siendo D y d los diámetros de los tamices (en mm) por los que pasan respectivamente 90 y 10% del inerte. Si se desea un cálculo más exacto de la superficie específica, se puede usar la fórmula: 100  = 0.17G + 0.33g + 2.3S + 12s + 135f Donde: G= Porcentaje del árido mayor de 100 mm. g= Porcentaje del árido de 5 a 10 mm. s = Porcentaje de arena gruesa entre 0.315 a 5 mm. s= Porcentaje de arena fina entre 0.080 a 0.315 mm. f= Porcentaje de filler. K= Coeficiente que varía de 3.75, para carreteras de tráfico intenso, a 4.25 para pistas de aeropuertos, ambas cifras para concretos con áridos gruesos; para mortero bituminoso, el valor es 7. Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa

31 Merci Beaucoup Ing. Juan Paul E. Henríquez Ulloa