Influencia-de-la-granulometria-en-las-propiedades-fisicas-y-mecanicas-de-los-concretos-asfalticos

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OIILfI 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO 
POSGRADO EN INGENIERIA 
INFLUENCIA DE LA GRANULOMETRIA EN LAS 
PROPIEDADES FISICAS y MECANICAS DE LOS 
CONCRETOS ASFAL TICOS 
T E S I S 
PARA OBTENER EL GRADO DE: 
MAESTRO EN INGENIERIA 
(GEOTECNIA) 
PRESENTA: 
WILLlNGTON ARAUJO QUIMBAYA 
DIRECTOR DE TESIS: ING. SANTIAGO CORRO CABALLERO 
CIUDAD UNIVERSITARIA, MEXICO, D. F. 2005 
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respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
JI (])íos por 6rináanne esta oportunidaá. 
JI mis paáres JIraceCy y rpacunáo por enseñanne 
a valórar Ca vida y apoyanne siempre. 
JI Ca memoria áe mi a6uelita rperfina quien siempre 
fía estaáo conmigo y Ca fIevo en mi corazón. 
JI mi (])iana JIfe:{.anára quien siempre fia estaáo en ef momento 
que más Ca necesito para 6rináanne su apoyo inconatciona[ 
JI rpanny y familia por se Ca mejor fiennana áe[ munáo. 
JI Juvena[ por toáa su ayuáa y por 6rináanne su amistad. 
JI Ca señora JIfejanára y ?r1.ary por toáo su apoyo 
y por fíacenne parte áe sus vidas. 
JI Colóm6ia, este país en e[ que (])íos me áio Ca oportuniáaá áe nacer, para 
que un áía no muy fejano toáos poáamos áisfrutarló y 'Vi'Vir en paz. 
JI toáos lós amigos. 
AGRADECIMIENTOS 
A Dios por brindanne la posibilidad de realizar cada una de las metas que me propongo 
en la vida, como por ejemplo esta investigación. 
A mi familia por el apoyo incondicional en cada momento de desfallecimiento, por creer 
siempre en mí y estar alcanzaría el objetivo propuesto. 
A México por brindarme la oportunidad de realizar estos estudios y acogerme en sus 
brazos para poder superanne cada día; y por supuesto a mi querida Colombia, la cual a 
través de la distancia he aprendido a valorar muchísimo más. 
A la Coordinación de Vías Terrestres del Instituto de Ingeniería - UNAM, qmen 
patrocinó la realización de esta investigación bajo el proyecto CONACYC 34908-U. En 
particular a los Ingenieros Santiago Corro, Francisco Armando Rangel y Guillermo 
Prado, quienes con sus sugerencias acertadas colaboraron activamente en la realización 
de este trabajo. 
y por supuesto a todo el personal técnico y administrativo de la Coordinación de Vías 
Terrestres, especialmente al Sr. Juan González quien colaboró con la ejecución de los 
ensayes de laboratorio. 
Al M. en l. Gabriel Moreno Pecero, Ing. Roberto Sosa Garrido y a los Doctores 
Rigoberto Rivera Constantino y Efraín Ovando Shelley, quienes con sus comentarios han 
contribuido a que esta investigación se haya realizado de una manera exitosa. 
A todos los amigos que de una u otra manera han contribuido para que este trabajo se 
realizará y saliera adelante. 
RESUMEN 
El principal objetivo de esta investigación es analizar el efecto de la granulometría en 
el comportamiento y propiedades mecánicas bajo cargas repetidas en los concretos 
asfálticos densos; para tal fin este estudio se centra en el efecto de la matriz pétrea 
ante la deformación permanente, es así como se estructura en dos grandes grupos: las 
propiedades fisicas y mecánicas de los concretos; en las fisicas se consideran las 
siguientes relaciones volumétricas: volumen de vacíos en el agregado mineral 
( VAM), volumen de vacíos con aire ( Vv), volumen de vacíos llenos de asfalto ( VF A) 
Y el espesor de la película de asfalto (FT ); en las mecánicas se tienen 
fundamentalmente las resistencias del concreto obtenidas de los ensayes de 
compresión: triaxial tipo Texas, simple estática, simple cíclica y de tensión indirecta 
estática, así como también los módulos secante y dinámico a compresión. 
Primero se define el concreto para posteriormente identificar el problema de los 
agregados pétreos, destacando la funcionalidad de estos últimos y el cemento 
asfáltico, además se explican los tipos de deterioros sufridos por los mismos. Se 
realizó un programa experimental en el laboratorio, donde se utilizó una combinación 
de caliza triturada y arena de mina, empleando cinco curvas granulométricas, dos 
finas (A y 2) sobre la zona restringida Superpave, dos gruesas (1 y B) por debajo de 
dicha zona y una intermedia (3) que atraviesa esta zona; con las cuales se elaboraron 
mezclas asfálticas mediante el método Superpave. 
En las curvas de densificación se observó que las mezclas granulométricas finas 
fueron fácilmente compactadas, esto puede ser un indicador del futuro 
comportamiento ante la compactación generada por el tránsito. Además se empleó la 
suma de distancias a la línea de máxima densidad para controlar el V AM , pero a este 
respecto no se obtuvo una tendencia clara. Los ensayes de compresión triaxial se 
utilizaron para determinar la transición entre los estados estable e inestable de los 
concretos, dicha transición se definió claramente en las curvas gruesas. Hay que 
destacar que de acuerdo a los resultados, el FT es una herramienta importante para 
evaluar el comportamiento del concreto, tal como se presentó con la curva B (la más 
gruesa). 
iv 
íNDICE 
Pág. 
1. INTRODUCCiÓN ................................................................................ 1 
1.1 Antecedentes ...................................................................................... 2 
1 .2 Objetivos ............................................................................................. 3 
1.3 Organización de la tesis .................. ................................................... 3 
1.4 Importancia de la investigación ............................... ..... ...... ................ 5 
2. COMPORTAMIENTO DE LOS CONCRETOS ASFÁLTiCOS ............ 6 
2.1 Comportamiento del cemento asfáltico ............ ........ .. ........................ 6 
2.2 Comportamiento del agregado pétreo ................................................ 7 
2.3 Tipos de deterioros en los concretos asfálticos ................................. 8 
2.3.1 Deformación permanente .................................................................. 9 
2.3.2 Agrietamiento por fatiga ................................................................... 11 
2.3.3 Deterioro por efecto del medio ambiente ......................................... 12 
2.3.3.1 Efecto del agua ................................................................................ 12 
2.3.3.2 Agrietamiento por baja temperatura .. .............................................. 13 
2.4 Propiedades del concreto que intervienen en el comportamiento 
bajo tránsito ..................................................................................... 14 
2.4.1 Propiedades físicas ......................................................................... 14 
2.4.2 Propiedades mecánicas .................................................................. 21 
v 
Pág. 
3. INFLUENCIA DEL AGREGADO MINERAL EN LOS 
CONCRETOS ASFÁLTICOS ........................................... ........ ....... 27 
3.1. Generalidades ................................................................................. 27 
3.2. Influencia de la granulometría ......................................................... 29 
3.3 Revisión bibliográfica ....................................................................... 32 
4. PROGRAMA EXPERIMENTAL ....................................................... 45 
4.1. Materiales ................................................. .......................................45 
4.1.1. Cemento asfáltico ............................................................................ 45 
4.1.2. Agregados .............................................................. ... ... ................... 46 
4.2. Granulometrías ................................................................................ 49 
4.3. Diseño de mezclas asfálticas .......................................................... 51 
4.3.1. Proceso de densificación ................................................................. 53 
4.4. Ensayes ....................... .. .... .. ........ .. .................................................. 56 
4.4.1 Compresión triaxial tipo Texas ........................................................ 56 
4.4.2 Compresión simple estática ......... ....... ...... ....................................... 59 
4.4.3 Tensión indirecta estática ............................................................... 60 
4.4.4 Compresión simple dinámica .......................................................... 62 
4.4.5 Módulo dinámico a compresión ... ................................................... 64 
5. PRESENTACiÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................ 66 
5.1 Diseño de mezclas ............... ..... ................ .... ................................. 66 
5.1.1 Relaciones volumétricas ....... .......... ........... ......... ............................ 66 
vi 
Pág. 
5.1.2 Evaluación de la sumatoria de distancias a la línea 
de máxima densidad .................................................... ............... ... 70 
5.1.3 Curvas de densificación .................................................................. 72 
5.2 Compresión triaxial tipo Texas ........................................................ 74 
5.3 Estudio de estabilidad .... .... ............................................................. 76 
5.4 Compresión simple estática ..................................................... ........ 81 
5.5 Resistencia a la tensión indirecta estática .................. ..................... 83 
5.6 Compresión simple dinámica ......... ... .. ... .......... ................... .... ...... .. . 84 
5.7 Módulo dinámico a compresión ....................................................... 91 
6. CONCLUSIONES ........... .... ... .. ... ..................................................... 94 
REFERENCIAS .......... ..... .. ............ ...... .............................................. ....... .. .. 99 
APÉNDICE A. Diseño de los concretos asfálticos mediante 
el método Superpave ........................... .. ............................. 105 
APÉNDICE B. Reproducción de especímenes en el compactador 
amasador ........ ... ... ... ................... .. ....... .................... ........... 114 
vii 
LISTA DE TABLAS 
Tabla Pág. 
2.1 Ejemplo de cálculo de la superficie específica de los agregados .... 17 
4.1 Propiedades del cemento asfáltico .................................................. 46 
4.2 Propiedades del agregado grueso ................................................... 48 
4.3 Propiedades del agregado fino ........................................................ 49 
4.4 Mezclas granulométricas ................................................................. 50 
4.5 Esfuerzos del compactador giratorio Superpave y algunos 
requerimientos volumétricos ............................................................ 52 
4.6 Propiedades de las mezclas asfálticas ............................................ 52 
4.7 Ejemplo de cálculo al utilizar el compactador giratorio Superpave .... 55 
5.1 Relaciones volumétricas de las mezclas asfálticas ... ...................... 69 
5.2 Evaluación de la sumatoria de distancias a la línea de 
máxima densidad ..................................... ... .................................... 71 
5.3 Pendientes de las curvas de densificación ... ................................... 74 
5.4 Resistencia al corte y módulo secante de los concretos asfálticos. 75 
5.5 Resultados del ensaye triaxial ......................................................... 78 
5.6 Resistencia a la compresión simple estática ................................... 82 
5.7 Resistencia a la tensión indirecta estática ....................................... 83 
5.8 Vida por fatiga en compresión simple dinámica ....... .. ..................... 90 
5.9 Módulos dinámicos a compresión a 40 oC ....................................... 91 
viii 
LISTA DE FIGURAS 
Fig Pág. 
2.1 Rodera de un concreto asfáltico débil .................... .......... ....... ........ 10 
2.2 Esquema representativo de las fases del concreto 
asfáltico compactado ....................................................................... 15 
2.3 Ilustración del V AM , vacíos con aire, contenido de asfalto y otras 
relaciones en los concretos asfálticos compactados ..... ............ ... .. 18 
2.4 Teoría de falla de Mohr-Coulomb .................................................... 22 
2.5 Curva típica (J" - & del concreto asfáltico y tipos de módulos ... ....... 25 
3.1 Especificaciones granulométricas ASTM y Superpave ................... 38 
3.2 Especificaciones granulométricas de la SCT ............... .... .. ... .. .. ....... 44 
4.1 Caliza triturada - agregados gruesos ............................................... 47 
4.2 Arena de mina y caliza - agregados finos .................... ... ................. 47 
4.3 Filler mineral ... ...... .. ..................... .. .................................................. 48 
4.4 Granulometrías graficadas en la carta especializada 
(eje x elevado a la 0.45) .................................................................. 50 
4.5 Compactador giratorio Superpave ................................................... 53 
4.6 Cámara triaxial tipo Texas ............................................................... 57 
4.7 Transición de la estabilidad en los concretos asfálticos .................. 59 
4.8 a) Ensaye de tensión indirecta 
b) Distribución de los esfuerzos a lo largo del eje x 
c) Distribución de los esfuerzos a lo largo del eje y ......................... 61 
ix 
Fig Pág. 
4.9 Equipo servo-hidráulico para pruebas dinámicas ......... ................... 63 
4.10 Dispositivo empleado para medir el módulo dinámico .......... ....... .... 64 
5.1 Gráficas de las relaciones volumétricas de las mezclas asfálticas .. 69 
5.2 Distancias ........... ............................. ........ ................. ............... ........ 71 
5.3 Curva de la sumatoria de distancias a la línea de máxima densidad ..... . 72 
5.4 Curvas de densificación ............ ..... ..... ...... .................... ...... .... ....... .. 73 
5.5 Resistencia al esfuerzo cortante de los concretos asfálticos ....... ... . 75 
5.6 Módulos secantes de los concretos asfálticos ...... .... ... ... ... .. .... .... .... 76 
5.7 Resultados del ensaye triaxial para la curva 1 .. ............ ............. ... .. 78 
5.8 Resultados del ensaye triaxial para la curva 2 ...... ... .......... .......... .. . 79 
5.9 Resultados del ensaye triaxial para la curva 3 .... ................ ... .. ....... 79 
5.10 Resultados del ensaye triaxial para la curva A ... ... ... ........... ........ .. .. 80 
5.11 Resultados del ensaye triaxial para la curva B .............. ....... ......... .. 80 
5.12 Resistencia a la compresión simple estática .... .................. ......... .... 82 
5.13 Resistencia a la tensión indirecta estática ....... .................. ... .. ...... ... 84 
5.14 Variación de la deformación según el número de ciclos en el 
ensaye de compresión simple dinámica para la curva 1 ... ..... ...... ... 85 
5.15 Variación de la deformación según el número de ciclos en el 
ensaye de compresión simple dinámica para la curva 2 .... ............. 85 
5.16 Variación de la deformación según el número de ciclos en el 
ensaye de compresión simple dinámica para la curva 3 ....... .. ........ 86 
5.17 Variación de la deformación según el número de ciclos en el 
ensaye de compresión simple dinámica para la curva A .. .. ... .......... 86 
x 
Fig Pág. 
5.18 Variación de la deformación según el número de ciclos en el 
ensaye de compresión simple dinámica para la curva 8 ................ . 87 
5.19 Variación de la deformación según el número de ciclos en el 
ensaye de compresión simple dinámica para la curva 8* ................ 87 
5.20 Identificación de las tres etapas presentes en el ensaye 
de compresión dinámica ..................................... ............... .............. 88 
5.21 Aparición de grietas en la etapa terciaria del ensaye 
de compresión dinámica .... ...... ........................................... ............. 89 
5.22 Comportamiento por fatiga en compresión ...................................... 89 
5.23 Vida por fatiga en compresión a (J" = 784 Kpa .. ............................... 90 
5.24 Módulos dinámicos a compresión a 40 oC ....................................... 92 
6.1 Comparación con las especificaciones SCT .................................... 97 
A.1 Gráficas de diseño Superpave curva 1 ..................... ~ ............... .... 109 
A.2 Gráficas de diseño Superpave curva 2 .......... ..... .......................... 110 
A.3 Gráficas de diseño Superpave curva 3 ................................ ......... 111 
A.4 Gráficas de diseño Superpave curva A .................................. ...... . 112 
A.5 Gráficas de diseño Superpave curva B .............................. .. .. ....... 113 
8.1 Compactador amasador.. .............................................................. 115 
xi 
Abs 
ASTM 
e 
ef 
d 
/1& 
/10" 
/10"¡ 
E 
F/A 
Fe 
t/J 
FT 
G¡,G2 ,···,GIl 
Gb 
Gmb 
G mb(estimada) 
G mb(medida) 
NOMENCLATURA 
Absorción de los agregados. 
American Society for T esting and Material. 
"Cohesión" o resistencia viscosa del cemento asfáltico. 
Cara fracturada. 
Diámetro nominal del espécimen en cm. 
Diámetro del molde en mm. 
Tamaño de la abertura del tamiz. 
Tamaño máximo de partícula presente en la mezcla de agregados 
utilizado. 
Deformación soportada por el espécimen durante el ensaye de compresión 
dinámica. 
Incremento de deformación. 
Incremento de esfuerzo. 
Esfuerzo desviador. 
Módulo de elasticidad. 
Relación filler / asfalto de la mezcla asfáltica. 
Factor de corrección aplicado en el compactador giratorio Superpave. 
Ángulo de fricción interna del concreto asfáltico . . 
Espesor de la película de asfalto. 
Densidades específicas de los agregados 1, 2, ... n. 
Densidad específica del cemento asfáltico. 
Densidad específica de la mezcla asfáltica compacta 
(Bulk specific gravity of compacted paving mixture). 
Densidad específica de la mezcla asfáltica compacta estimada por el 
compactador giratorio Superpave. 
Equivale a Gmb para el número de giros aplicados en el compactador 
giratorio Superpave 
Densidad específica máxima de la mezcla asfáltica suelta. (Maximum 
specific gravity of the loose paving mixture). 
Densidad específica de los agregados combinados (Bulk specific gravity). 
Densidad específica efectiva de los agregados combinados. 
Altura en un giro determinado en mm. 
Pendiente de la curva de densificación obtenida del compactador giratorio 
Superpave. 
xii 
LVDT 
J.1 
M 
MTS 
n 
N 
N inicial 
Ndiseño 
p 
p ,~, .. .. ,p" 
1 
Medidor de deformación (Linear Variable Differential Transformer). 
Viscosidad dinámica o absoluta del cemento asfáltico. 
Módulo. 
Equipo para pruebas dinámicas (Material Test System). 
0.45 para obtener el mínimo V AM . 
Número de giros asignados en el compactador giratorio Superpave. 
Número inicial de giros para el diseño Superpave. 
Número de ciclos en el ensaye de compresión simple dinámica. 
Número de ciclos a la falla del espécimen. 
Número de giros de diseño para Superpave. 
Número máximo de giros para el diseño Superpave. 
Porcentaje del material en peso que pasa un tamaño dado dI. 
Porcentaje por peso de los agregados 1, 2, ... n. 
Porcentaje de los agregados respecto al peso total de la mezcla asfáltica. 
Porcentaje de cemento asfáltico respecto al peso total de la mezcla 
asfáltica. 
Porcentaje de cemento asfáltico respecto al peso total de los agregados. 
Porcentaje de asfalto con base en la matriz asfalto-agregado fino. 
Asfalto absorbido en porcentaje total por peso de los agregados. 
Contenido de asfalto efectivo (porcentaje respecto al peso total de la 
mezcla). 
Porcentaje mínimo de asfalto respecto al peso total de la mezcla asfáltica. 
Porcentaje del agregado fino con respecto al peso total de la mezcla de 
agregados. 
Peso del espécimen en g . 
Carga máxima total aplicada en kg . 
Total de la mezcla suelta en porcentaje, respecto al peso total de la misma 
(=100%). 
Porcentaje de los agregados respecto al peso total de la mezcla. 
Esfuerzo. 
Esfuerzo axial (esfuerzo principal mayor). 
Presión confinante (esfuerzo principal menor). 
Esfuerzo normal entre partículas. 
Esfuerzo que produce un 1 % de deformación unitaria, obtenido de la curva 
esfuerzo-deformación del ensaye triaxial. 
Módulo de rigidez. 
Sumatoria. 
xiii 
'Ll 
SA 
SCT 
SSS 
ST 
t 
'max 
V 
Va 
VAM 
VAMe 
Vb 
Vba 
Vbe 
VFA 
Vmx 
ValFA 
Vol. 
Vsb 
Vse 
Vv 
W 
Wagregados 
W aire 
WasJallo 
ZR 
Sumatoria de ejes equivalentes de 80.4 kN (8.2 t). 
Superficie específica del agregado (m2/kg). 
Secretaria de comunicaciones y transportes de México. 
Saturado y superficialmente seco. 
Resistencia a la tensión en kg/cm2 . 
Altura promedio del espécimen en cm. 
Tiempo de aplicación de la carga. 
Temperatura. 
Resistencia al corte del concreto asfáltico. 
Resistencia máxima al corte del concreto asfáltico. 
Espesor efectivo de la película de asfalto. 
Transportation Research Borrad. 
Viscosidad cinemática del cemento asfáltico. 
Vacíos con aire. 
Volumen de vacíos en el agregado mineral. 
VAM efectivo. 
Volumen total de asfalto. 
Volumen de asfalto absorbido. 
Volumen de asfalto efectivo. 
Volumen de vacíos llenos de cemento asfáltico. 
Volumen total de la mezcla asfáltica compacta. 
Volumen de la mezcla sin aire. 
Volumen de la mezcla asfáltica para una altura determinada en cm3 • 
Volumen de los agregados finos. 
Volumen. 
Volumen total de los agregados. 
Volumen efectivo de los agregados. 
Volumen de vacíos con aire. 
Peso total de la mezcla asfáltica compacta. 
Peso de los agregados. 
Peso del aire. 
Peso del asfalto. 
Zona restringida propuesta por Superpave. 
xiv 
1. Introducción --------------------------------------------------
1. INTRODUCCiÓN 
El concreto asfáltico es un material que se emplea considerablemente en la 
construcción, conservación y rehabilitación de carreteras; razón por la cual 
éste tiene una gran importancia dentro de la infraestructura y desarrollo de la 
mayoría de los países a nivel mundial. 
Principalmente, se conocen tanto los concretos mezclados y compactados en 
caliente como en frío; sin embargo, los primeros son los más utilizados, y de 
manera específica en éstos se encuentran fundamentalmente los diseños 
elaborados con granulometrías densas, las cuales ofrecen mejores 
condiciones para los caminos de altas especificaciones, tal como lo exigen 
actualmente las circunstancias de los países latinoamericanos. 
El concreto asfáltico es una combinación de ligante bituminoso y agregados 
pétreos; donde el ligante se encarga de aglutinar y brindar la cohesión entre 
los agregados, los cuales pueden ser naturales, procesados y artificiales o 
sintéticos, así como también combinación de ellos. 
En cuanto a los agregados, se puede afirmar que constituyen entre el 92 y 
96% del peso total del concreto asfáltico; y a su vez el pétreo se encarga de 
formar el esqueleto que debe garantizar una adecuada estabilidad, en 
especial, a la deformación permanente y al agrietamiento por fatiga. Por esto 
es importante y necesaria una selecciónapropiada de los agregados. 
En general los métodos de diseño para mezclas asfálticas en caliente 
pretenden garantizar una buena estabilidad y durabilidad del concreto; pero 
I 
l . Introducción 
~------------------------------------------------
la mayoría de los métodos como el caso del Marshall y Hveem cuentan con 
procedimientos empíricos para evaluar sus características y algunos como el 
Superpave no cuenta con equipos para medir las propiedades mecánicas, ya 
que los propuestos inicialmente para este fin, no resultaron satisfactorios y 
en consecuencia generan una carencia actual en la forma de estimar la 
estabilidad en los concretos asfálticos. 
1.1 Antecedentes 
El comportamiento de los concretos asfálticos depende de las propiedades 
de sus componentes (asfalto, agregados y aire) y la interacción entre ellos, 
las cuales no son fáciles de caracterizar. 
El cemento asfáltico se comporta como un material viscoelástico muy 
sensible a los cambios de temperatura y al tiempo de aplicación de la carga. 
En cuanto a los agregados su influencia depende principalmente del tipo, 
calidad, granulometría, tamaño máximo, forma y textura de la partícula. 
En el presente trabajo se analiza específicamente el efecto de una de las 
propiedades físicas de los agregados: la granulometría, y se dejan fijas las 
demás variables, con el objeto de minimizar el efecto de los demás factores 
que intervienen en el comportamiento de las mezclas asfálticas. 
La granulometría es una manera de clasificar los agregados pétreos según la 
distribución de los tamaños de sus partículas. Generalmente se emplea un 
análisis mecánico, el cual consiste en hacer pasar el agregado a través de 
una serie de mallas o tamices estandarizados con abertura cada vez más 
pequeña, luego se pesa el material retenido en cada uno de los tamices y 
2 
I. Introducción --------------------------------------------------
con este resultado puede calcularse el porcentaje que pasa por cada tamiz, 
para representarlo en función de la abertura correspondiente y así obtener lo 
que se conoce como curva granulométrica. 
La granulometría es una propiedad física de los agregados generalmente 
controlada por el diseñador y es un factor importante que interviene 
directamente en la resistencia a la deformación permanente o rodera en los 
concretos asfálticos (ref. 1 y 2). 
1.2 Objetivos 
El principal objetivo de esta investigación es analizar el efecto de la 
granulometría en el comportamiento y propiedades mecánicas bajo cargas 
repetidas de los concretos asfálticos. 
Para lograr dicho objetivo se estudian cinco tipos de mezclas asfálticas densas 
que utilizan una combinación de caliza y arena de mina, muy conocida en la 
construcción de pavimentos asfálticos en el estado de Morelos (México). 
1.3 Organización de la tesis 
En este estudio se han considerado las propiedades físicas y mecánicas del 
concreto asfáltico, es así como la tesis se ha estructurado en seis capítulos y 
dos apéndices. 
El capítulo uno se compone de una introducción en la que se describe 
brevemente el problema, donde primero se señala la importancia que tienen 
3 
1. Introducción ------------------------------------------------
los pavimentos asfálticos en el desarrollo de los países, luego se define el 
concreto asfáltico, para después identificar la influencia de los agregados y 
pasar así a determinar el estudio específico de la granulometría. También se 
describen los objetivos, antecedentes generales y se menciona la 
importancia del estudio. 
El capítulo dos describe el comportamiento del concreto asfáltico y destaca la 
funcionalidad de sus componentes principales (agregados y cemento 
asfáltico); además se explican los tipos de deterioros sufridos por el concreto. 
Se hace énfasis en las propiedades que intervienen en el comportamiento 
bajo cargas impuestas por el tránsito, las cuales se pueden clasificar como 
físicas y mecánicas. Más exactamente dentro de las primeras se tienen las 
relaciones volumétricas y en las segundas las resistencias (compresión, 
tensión y cortante), así como los módulos de rigidez. 
En el capítulo tres se describen las funciones que desempeñan los agregados 
pétreos en el concreto asfáltico; y por supuesto se destaca la influencia de la 
granulometría en el comportamiento de las mezclas asfálticas en caliente. 
El capítulo cuatro expone el programa experimental realizado en el 
laboratorio, en el que se inicia por una descripción detallada de los 
materiales, las granulometrías y el método de diseño empleado para la 
elaboración de las mezclas asfálticas; así como los métodos y ensayes 
utilizados para evaluar las dos propiedades estudiadas en el comportamiento 
de los concretos asfálticos. 
4 
1. Introducción --------------------------------------------------
En el capítulo cinco se presentan y analizan los resultados obtenidos en los 
diferentes ensayes realizados; y se identifican las tendencias de cada una de 
las granulometrías empleadas. 
Finalmente en el capítulo seis se dan las conclusiones acerca del efecto de 
las granulometrías en el comportamiento de los concretos asfálticos y 
comentarios acerca de algunas zonas granulométricas recomendadas por las 
especificaciones. 
Se cuenta con dos apéndices, el A, donde se describe el diseño de los 
concretos asfálticos mediante la utilización de la metodología Superpave; 
asimismo se muestran las gráficas de diseño obtenidas. 
En el apéndice B, se describe la forma como se realizó la elaboración de los 
especímenes en el compactador amasador de Hveem, en donde se reproducen 
las características de diseño obtenidas en el compactador giratorio Superpave. 
1.4 Importancia de la investigación 
Aunque los métodos de diseño han considerado la importancia que tiene la 
granulometría dentro del comportamiento de los concretos asfálticos, no 
existe actualmente un criterio único y por ello se recurre muchas veces a la 
experiencia del ingeniero diseñador, para la elección de las granulometrías 
de proyecto que ofrezcan buenos comportamientos. 
No se pretende desvincular la experiencia de este proceso, la cual es muy 
útil y necesaria, solamente se propone un criterio mecanicista adicional para 
seleccionar la granulometría de diseño. 
5 
_______ ________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
2. COMPORTAMIENTO DE LOS CONCRETOS ASFÁLTICOS 
El comportamiento de los concretos asfálticos está fuertemente influenciado 
por las propiedades que presentan sus componentes; por tal razón, es muy 
importante una buena selección tanto del cemento asfáltico como de los 
agregados. 
2.1 Comportamiento del cemento asfáltico 
Las características más importantes del cemento asfáltico que intervienen en 
el comportamiento de las mezclas son la susceptibilidad a la temperatura, la 
viscoelasticidad y el envejecimiento (ref. 3). 
El cemento asfáltico es un material viscoelástico, cuyas propiedades 
dependen de la temperatura y del tiempo de aplicación de la carga. En 
pruebas estéticas muestra características viscosas y elásticas, puesto que a 
altas temperaturas (en general >100 OC) actúa como un fluido viscoso ya que 
presenta la consistencia de un lubricante; a temperaturas intermedias 
(O a 50 ·C) se comporta como un matenal viscoelástico y a muy bajas 
temperaturas «O OC) se comporta como un sólido frágil. 
Bajo pruebas dinámicas el módulo de rigidez depende tanto de la 
temperatura como del tiempo de aplicación de la carga. Para una 
determinada temperatura este módulo varia en forma inversa con relación al 
tiempo de aplicación de la carga. 
6 
_____ ____________ 2. Comportamiento de los CQncretos asfálticos 
2.2 Comportamiento del agregado pétreo 
Los agregados utilizados en pavimentos asfálticos generalmente se clasifican 
de acuerdo a su origen . Los materiales naturales son aquellos que se 
obtienen directamente de las canteras o minas provenientes de depósitosfluviales o glaciales; en otros casos pueden ser materiales procesados 
mediante una trituración parcial o total. 
Los agregados procesados generalmente presentan un mejor 
comportamiento en los concretos asfálticos que los no procesados; aunque 
la trituración implica un mayor costo, en especial en los tamaños finos, razón 
por la cual es común utilizar una combinación de agregados triturados en 
tamaños gruesos y naturales en tamaños finos. 
También existen otro tipo de agregados llamados sintéticos o artificiales, los 
cuales se utilizan en los concretos asfálticos y son productos generalmente 
provenientes de desechos industriales, como por ejemplo, la escoria de alto 
horno o de las modificaciones físicas y químicas de algunos materiales 
mediante un proceso de cocción , usualmente de arcillas. 
Este último tipo de agregados se utilizan de manera ocasional y en especial 
en casos donde no existe disponibilidad de agregados o en los que se quiere 
aportar una característica deseada en el comportamiento de los concretos, 
tal como la contribución a la resistencia al deslizamiento o derrapamiento. 
Es importante destacar que el reciclado de pavimentos existentes se ha 
convertido en una fuente primordial de agregados para concretos asfálticos. 
7 
________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
En general, los agregados proporcionan un esqueleto pétreo suficientemente 
fuerte para resistir las constantes repeticiones de carga impuestas por el 
tránsito. 
Cuando a una masa de agregados pétreos se le aplican cargas, se producen 
esfuerzos cortantes y las particulas de los agregados tienden a deslizarse 
entre si, lo que origina una deformación en la superficie de rodamiento 
llamada comúnmente rodera. 
La resistencia al esfuerzo cortante de la matriz de agregados pétreos 
depende de la compacidad , presión de confinamiento, velocidad de 
deformación, nivel de esfuerzos, resistencia al corte de las particulas, ángulo 
de fricción, tamaño, forma y composición granulométrica. En consecuencia 
es un factor significativo en el comportamiento de los concretos asfálticos, ya 
que aporta una parte fundamental de la resistencia a la deformación 
permanente o rodera. 
2.3 Tipos de deterioros en los concretos asfálticos 
Cuando es aplicada la carga del tránsito sobre la carpeta asfáltica 
básicamente se generan tres tipos de esfuerzos, que se transmiten al interior 
de la misma, los cuales son de compresión, de cortante y de tensión en la 
parte inferior de la carpeta. 
Generalmente las fallas en los pavimentos asfálticos son por repeticiones de 
esfuerzos (deformaciones unitarias acumuladas) y no porque una sola carga 
sobrepase su resistencia; debido a esto los concretos deben ser en especial 
fuertes y resistentes a los esfuerzos de compresión y cortante para prevenir 
8 
__________ ______ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
la deformación permanente. Al mismo tiempo deben tener suficiente 
resistencia a la tensión para evitar la formación de grietas en la parte inferior 
de la carpeta, lo que conduce al agrietamiento por fatiga. 
El comportamiento de los concretos asfálticos se expresa mejor al considerar 
que el cemento asfáltico y los agregados actúan como un sistema; y una 
manera adecuada de comprender dicho comportamiento, es reconocer los 
tipos básicos de deterioros que el diseñador trata de evitar. 
2.3.1 Deformación permanente 
El deterioro caracterizado por la existencia de una sección transversal de la 
superficie que ya no ocupa su posición original se conoce como deformación 
permanente o rodera y representa la acumulación de pequeñas 
deformaciones no recuperables, originadas durante cada aplicación de 
carga. 
Es conveniente destacar que existen dos causas fundamentales que inducen 
a la rodera; la primera de ellas se debe a la baja resistencia o rigidez de las 
capas del pavimento como base o subbase para transmitir de una manera 
adecuada las solicitaciones de esfuerzos, especialmente a la subrasante o al 
terreno natural. 
El fenómeno anterior es fácilmente corregible con la utilización de materiales 
que produzcan capas más rígidas. En este caso el problema del pavimento 
es considerado como estructural y no un problema propio de los materiales. 
9 
________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
La segunda causa es la rodera en la carpeta asfáltica, esto sucede cuando la 
acumulación de pequeñas deformaciones sobrepasa el nivel tolerable de 
esfuerzos que puede resistir el concreto asfáltico. En este caso la resistencia 
al corte del concreto asfáltico es demasiado baja para soportar las 
constantes repeticiones de cargas pesadas impuestas por el tránsito, lo cual 
es una deficiencia en el diseño de la mezcla. 
En este último caso habitualmente se forman abultamientos a los lados de la 
huella del vehículo y una depresión en la parte central de la misma, tal como 
lo indica la Fig 2.1 . 
Fíg 2.1 
Rodera de un concreto asfáltico débil 
Una forma de minimizar este tipo de deterioro, es aumentar la resistencia al 
corte de los concretos asfálticos mediante una buena selección de 
agregados, lo cual incluye un alto grado de fricción interna y una 
granulometría tal que garantice un buen contacto entre partículas. 
Cuando la carga se aplica en el concreto asfáltico, las partículas de agregado 
experimentan un amarre o ligamento entre si, actuando como una gran roca 
elástica, en donde el cemento asfáltico interviene a modo de una liga de 
goma que permite recuperar su forma original cuando es descargado. 
10 
______ __________ 2. Comportamiento de los concretos asfalticos 
Por lo tanto, cuando la carpeta asfáltica se encuentra expuesta a altas 
temperaturas, el tipo de cemento asfáltico tiene una influencia importante en 
la generación de la falla por rodera; sin embargo, es más adecuado tratar 
siempre este problema al considerar el comportamiento del concreto como 
u n solo material. 
2.3.2 Agrietamiento por fatiga 
Al igual que la rodera, este agrietamiento se produce en la zona de 
rodamiento de los vehículos, en donde hay una repetición constante de 
carga. Este tipo de falla se caracteriza por fisuras transversales y 
longitudinales intermitentes a lo largo de la huella y es un tipo de deterioro 
progresivo ya que al transcurrir el tiempo las fisuras iniciales se unen con 
otras y así se generan más grietas. 
Una etapa avanzada de este deterioro se conoce como piel de cocodrilo, la 
cual se caracteriza por grietas tanto transversales como longitudinales que 
se conectan entre si y generan aberturas. 
En casos extremos, el estado final del agrietamiento por fatiga es la 
desintegración, con la formación de baches que se originan por la dislocación 
y desprendimiento de varias píezas de la carpeta bajo la acción del tránsito. 
En resumen, el agrietamiento por fatiga en tensión es causado usualmente 
por varios factores que ocurren simultáneamente, dentro de los cuales se 
pueden considerar como los más representativos la repetición de cargas 
pesadas, carpetas asfálticas muy delgadas y capas inferiores a la carpeta 
relativamente débiles, que están expuestas a un alto nivel de defiexiones. 
/1 
_______ ________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
Es importante destacar que cuando este tipo de deterioro ocurre al finalizar el 
período de diseño, no se considera como falla, sino como la proyección 
natural de una estrategia de diseño y en este caso simplemente es necesario 
realizar una rehabilitación planificada. Pero cuando la falla aparece antes de 
concluido dicho periodo, puede ser un signo de que el pavimento recibió más 
cargas equivalentes antes de lo previsto, una deficiencia en el diseño de la 
estructura del pavimento o durante el proceso constructivo. 
2.3.3 Deterioro por efecto del medio ambiente 
Este tipo de deterioro se presenta como resultado de condiciones climáticas 
desfavorables presentesen el lugar donde se encuentra expuesto el 
concreto asfáltico; y dentro de éstas se consideran principalmente el efecto 
del agua y el agrietamiento por baja temperatura. 
2.3.3.1 Efecto del agua 
Una de las causas de falla importantes en los pavimentos asfálticos es el 
efecto combinado del agua y del tránsito. 
Cuando el agua penetra en los poros del concreto asfáltico se puede producir 
el desprendimiento de la película de asfalto que cubre el agregado pétreo, lo 
cual induce a una disminución en la resistencia del concreto y eventualmente 
al desprendimiento de particulas. 
El daño generado en los concretos asfálticos puede estar asociado 
principalmente a dos mecanismos, pérdida de adhesión y cohesión; los 
/ 2 
_______ _________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
cuales pueden interrelacionarse y así originar finalmente el desprendimiento 
de la película de asfalto que envuelve el agregado (rel. 4). 
Este tipo de deterioro tiene dos causas fundamentales, una es la falla de 
afinidad efectiva entre el asfalto y el agregado pétreo; y la otra es el espesor 
inadecuado de la película de asfalto que recubre el agregado. 
La primera puede corregirse mediante la utilización de aditivos en la mezcla 
o cambio de agregados; la segunda se debe a un diseño inadecuado en lo 
que respecta al contenido del cemento asfáltico, por esto se ha establecido 
en los métodos de diseño un volumen mínimo de vacios en el agregado 
mineral (mínimo VAM); ya que al determínar un valor fijo de vacíos con aire 
(4% según Superpave) el resto de vacíos debe llenarse con asfalto y así 
asegurar de esta manera un espesor mínimo de ligante. 
2.3.3.2 Agrietamiento por baja temperatura 
Como su nombre 10 indica, se origina cuando una capa de pavimento 
asfáltico se contrae por las heladas, lo que genera esfuerzos de tensión al 
interior de la misma; y aparecen las fisuras en los lugares donde estos 
esfuerzos superan la resistencia a la tensión del concreto asfáltico. 
Este tipo de deterioro se caracteriza por la presencia de grietas transversales 
intermitentes que aparecen aproximadamente uniformes y espaciadas de 
manera notable en la carpeta asfáltica. Sin embargo este caso es poco 
frecuente en Latinoamérica, razón por la cual no se ha considerado en esta 
investigación. 
13 
_ ______________ 2. Ccmportamiento de los concretos asfalticos 
2.4 Propiedades del concreto que intervienen en el comportamiento 
bajo tránsito 
Las propiedades que intervienen en el comportamiento de los concretos 
asfálticos bajo la acción de las cargas del tránsito pueden clasificarse en dos 
grandes grupos: físicas y mecánicas, de las cuales se hablará a 
continuación. 
2.4.1 Propiedades físicas 
Debido a la complejidad para determinar de una manera realista la 
resistencia mecánica del concreto asfáltico, se han utilizado relaciones 
empíricas entre el buen comportamiento y algunas propiedades físicas de 
éste, en particular las relaciones volumétricas de sus componentes. 
En la tecnología de los pavimentos asfálticos se considera que las 
propiedades físicas que intervienen directamente en el comportamiento son: 
volumen de vacíos en el agregado mineral (VAM ), volumen de vacíos llenos 
de cemento asfáltico (VF A ), volumen de vacíos con aire (V, ) Y 
adicionalmente puede considerarse la superficie específica del agregado 
( SA ) y el espesor de la pelicula de asfalto ( FT). 
En la Fig 2.2 se representa el esquema de una muestra de concreto asfáltico 
compactado, en el cual aparecen las fases principales, así como los 
conceptos utilizados más frecuentemente y que se utilizan como en 
mecánica de suelos las relaciones entre pesos y volúmenes, las cuales se 
establecen al considerar un peso o volumen como una unidad. 
/ 4 
__________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
Vmb 
Volúmenes 
Vb Vbe 
Tba Vmm 
V 
Vsb 
se 
Vy = Volumen de vacíos con aire. 
Vbe = Volumen de asfalto efectivo. 
Vba = Volumen de asfalto absorbido. 
Vb = Volumen total de asfalto. 
Vse = Volumen efectivo de los agregados. 
Vmm = Volumen de la mezcla sin aire. 
Vsb = Volumen total de los agregados. 
Pesos 
Vmb = Volumen total de la mezcla asfáltica compacta. 
W = Peso total de la mezcla asfáltica compacta. 
Fig 2.2 
Esquema representativo de las fases del concreto asfáltico compactado 
El volumen de vacíos en el agregado mineral o pétreo (VAM ) corresponde al 
volumen intergranular de los espacios vacíos entre las partículas de los 
agregados de la mezcla asfáltica compactada, que incluye el volumen de 
vacíos con aire (Vy) y el volumen de asfalto efectivo (v¡'e) (ver Fig 2.2), el 
VAM se expresa como un porcentaje del volumen total de la muestra y por lo 
tanto será: 
VAM = (Vy + Vbe )(100) 
Vmb 
15 
______ _________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
El volumen de vacíos llenos de cemento asfáffico (VFA) representa la porción 
de V AM ocupada por el volumen del asfalto efectivo (Vbe) (no considera el 
asfalto absorbido); y se expresa como un porcentaje mediante esta ecuación: 
También los vacíos con aire (Va) corresponden al volumen de vacíos con aire 
(V. ) que se expresa como un porcentaje del volumen total de la mezcla 
asfáltica compacta y se obtiene al utilizar la siguiente relación: 
v. ~ (;J(IOO) 
En cuanto a la superficie específica (SA). ésta se define como el área total 
de la superficie exterior de las partículas de los agregados por unidad de 
masa o peso; la cual se expresa en m2/kg . Su cálculo se efectúa al multiplicar 
cada porcentaje que pasa un cierlo tamaño de tamiz por un "factor de 
superficie" un poco empírico, tal como se muestra en la tabla 2.1, se debe 
considerar que para todos los tamaños superiores a 4.75 mm la superficie 
especifica se es constante; finalmente el resultado de este cálculo es 
aproximado. 
Es importante aclarar que el análisis de la superficie específica se utiliza con 
fines prácticos en el método de diseño Hveem para mezclas asfálticas como 
parámetro en la selección del contenido de ligante asfáltico para la mezcla. 
(ref. 7 y 8). 
16 
_____________ ----,-__ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
Tabla 2.1 
Cálculo de la superficie específica de los agregados 
Tamaño Porcentaje Factor de Superficie 
del tamiz acumulado superficie específica 
(mm) que pasa (m2/kg) (m2/~ 
25.0 100 
} 19.0 94.6 12.5 85.4 0.41 9.5 77.7 
6.35* 69.3 
4.75 61 .6 0.41 0.25 
2.36 46.5 0.82 0.38 
1.18 34.4 1.64 0.56 
.600 24.9 2.87 0.72 
.300 16.7 6.14 1.03 
.150 10.8 12.29 1.33 
.075 7.0 32.77 2.28 
Total 6.55 
*Tamaño no estandarizado. 
La película de asfalto es la cantidad de cemento asfáltico que cubre el 
agregado pétreo, generalmente se expresa como el espesor de la película de 
asfalto (FT ) en ¡.tm y se obtiene como la cantidad de asfalto efectivo dividida 
entre la superficie específica de la mezcla de agregados utilizados en la 
elaboración del concreto. 
Adicionalmente se emplean otros conceptos importantes para el cálculo de 
las relaciones volumétricas anteriores, los cuales se definirán a continuación: 
.:. Densidad específica. Es la relación del peso seco en aire de una unidad 
de volumen de un material permeable (incluye todos los vacíos tanto 
permeables como impermeables), comparado con el peso en aire del mismo 
volumen de agua desaireada y destilada, donde ambos están a igual 
temperatura. 
17 
_________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
.:. Densidad específica aparente. Es la relación del peso seco de una unidad 
de volumen de un material impermeable (únicamente la parte ·sólida), 
comparado con el peso en aire del mismo volumen de agua desaireada y 
destilada, donde ambos se encuentran a igual temperatura . 
• :. Densidad específica efectiva. Es la relación entre el peso seco en aire de 
una unidad de volumen de un material permeable (excepto los vacíos 
permeables al asfalto), comparado con el peso en aire del mismo volumende 
agua desaireada y destilada, determinada a igual temperatura. 
Para comprender y ejemplificar de una manera más clara y concreta los 
conceptos anteriores, se establecen gráficamente en la Fig 2.3. 
Agregado 
asfalto absorbido 
Fig 2.3 
Vol. aparente del agregado 
total del agregado 
Vol. total de agua que puede 
absorber el agregado 
Vol. efectivo del agregado 
asfalto efectivo 
Ilustración del VAM, vacíos con aire, contenidos de asfalto 
y otras relaciones en los concretos asfálticos compactados . 
• :. Densidad específica de los agregados combinados ( G
sb 
). Es la 
combinación de las diferentes densidades específicas de los agregados que 
18 
_________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
conforman la mezcla granulométrica, y se calcula mediante la siguiente 
relación: 
G 
_ ~+~+ .... +i!. . -
5 P¡ ~ ~ 
- + - + .... + -
G1 G2 G~ 
Donde: 
G.b = Densidad específica de los agregados combinados. 
~ .~, .... , p,. = Porcentaje por peso de los agregados 1, 2, ... n. 
G l , G2 ..... , G~ = Densidades especificas de los agregados 1, 2, ... n . 
• :. Densidad específica efectiva de los agregados combinados (G,, ). Esta 
densidad incluye todos los espacios vacíos de las partículas de los 
agregados, excepto los vacíos que absorben asfalto. Se calcula mediante la 
siguiente ecuación: 
P -P. G - m", b se - p p. 
Donde: 
~--' 
G",,,, Gb 
G.~ = Densidad especifica efectiva de los agregados combinados. 
P",m = Total de la mezcla suelta en porcentaje. respecto al peso total de la misma (=100%). 
P¡, = Porcentaje de cemento asfáltico respecto al peso total de la mezcla asfáltica. 
G",,,, = Densidad específica maxima de la mezcla asfáltica suelta. 
GI> = Densidad especifica del cemento asfáltico . 
• :. Densidad específica máxima de la mezcla asfáltica suelta (G •• ). 
Corresponde a la relación en peso de un volumen dado de mezcla (sin 
vacios con aire) a una temperatura (generalmente de 25 ·C), respecto al 
19 
_ ________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
peso de igual volumen de agua desaireada, que está a igual temperatura. 
Dicha densidad se determina mediante el método originalmente desarrollado 
por Rice, el cual se encuentra actualmente estandarizado por la 
ASTM (ref. 5) . 
• :. Densidad específica de la mezcla asfáltica compacta ( G.b ). Es la medición 
del volumen del espécimen que se determina en función del volumen 
desplazado al ser sumergido en agua; además, se requieren los pesos: seco, 
sumergido en agua y saturado y superficialmente seco. El procedimiento 
para determinar esta densidad se encuentra establecido por la ASTM (ref. 6) . 
• :. Asfalto Absorbido (P .. ). La absorción se expresa como un porcentaje 
respecto al peso de los agregados; determinándose mediante la siguiente 
ecuación: 
Donde: 
P ba = Asfalto absorbido en porcentaje total por peso de los agregados. 
G se = Densidad especifica efectiva de los agregados combinados. 
G Jb = Densidad específica de los agregados combinados. 
G¡, = Densidad específica del cemento asfáltico . 
• :. Contenido de asfalto efectivo (P .. ). Es el contenido total del cemento 
asfáltico presente en el concreto, menos la porción del asfalto absorbido por 
los agregados y se calcula mediante la siguiente relación: 
20 
_________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
P. - P. _ (Pba )(p ) 
be - b 100 s 
Donde: 
P
be 
= Contenido de asfalto efectivo (porcentaje respecto al peso total de la mezcla). 
P
b 
= Porcentaje de cemento asfáltico respecto al peso total de la mezcla asfáltica. 
~a = Asfalto absorbido en porcentaje total por peso de los agregados. 
p, = Porcentaje de los agregados respecto al peso total de la mezcla. 
2.4.2 Propiedades mecánicas 
Este tipo de propiedades se relacionan directamente con el comportamiento 
de los concretos asfálticos; dentro de éstas se consideran las resistencias del 
concreto a compresión, tensión y al corte ante solicitaciones de esfuerzo, 
debido a las cargas del tránsito. Además se cuenta con los módulos que 
también brindan una información relevante acerca del comportamiento del 
concreto. 
Tal como se mencionó al inicio de este capítulo, las deformaciones 
permanentes son originadas principalmente por la deficiencia en la 
resistencia al corte de la mezcla asfáltica y para analizar esta resistencia en 
la tecnología de los pavimentos asfálticos se emplea la teoría de la 
elasticidad, tal como se utiliza en mecánica de suelos. 
Es así como la teoría de la elasticidad permite realizar una estimación 
adecuada de los esfuerzos inducidos en un concreto asfáltico por las cargas 
del tránsito; aunque no satisfaga todas las condiciones presentes en campo, 
brinda aproximaciones muy útiles en la práctica. Y la resistencia al esfuerzo 
cortante en los concretos puede calcularse empleando la ecuación de Mohr-
Coulomb, cuya fórmula es: 
21 
_________________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
Donde: 
r = Resistencia máxima al corte del concreto asfáltico. max 
e = "Cohesión" o resistencia viscosa del cemento asfáltico. 
O'n = Esfuerzo normal entre partículas. 
ifJ = Ángulo de fricción interna del concreto asfáltico. 
En la Fig 2.4 se muestra gráficamente dicho comportamiento al corte de los 
materiales. 
Esfuerzo 
cortante 
1:max 
11 '-----------'-_ 
1~4~ ____ (J_ n ____ ~.~1 E~~~~~ 
Fig 2.4 
Teoría de falla de Mohr-Coulomb para cortante simple 
Se puede considerar que en el concreto asfáltico "la cohesión" se debe a la 
presencia del cemento asfáltico y lo mismo sucede con el esqueleto pétreo, 
el cual aporta el ángulo de fricción interna. 
Para calcular las relaciones entre esfuerzos y deformaciones se utilizan 
diferentes pruebas de laboratorio, en las cuales es necesario estimar el 
comportamiento esfuerzo-deformación bajo un tipo de carga específica. 
Uno de los ensayes más comunes y versátiles utilizados para determinar las 
propiedades esfuerzo-deformación en los suelos y en los concretos 
asfálticos es la prueba triaxial (ref. 9). Es uno de los mejores métodos para 
22 
____ ___________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
analizar el comportamiento de los materiales bajo la acción de cargas 
externas. 
La prueba consiste en someter un espécimen cilíndrico a una presión 
confinante (CT, ) Y un esfuerzo axial (0", ) el cual se va incrementando, lo que 
se conoce como esfuerzo desviador (80'1 = u] - al ). Estos esfuerzos 
corresponden a esfuerzos principales. 
Al graficar los resultados de esta prueba se obtienen curvas 
esfuerzo--deforrnación, que suministran un comportamiento del concreto bajo 
ciertas condiciones de carga. 
También con esta prueba se alcanza la resistencia a la compresión, la cual 
corresponde al máximo esfuerzo desviador que soportó la probeta durante la 
prueba; y la mitad de dicho esfuerzo está en relación directa con la 
resistencia al corte. Sin embargo, dado el tipo de cargas aplicadas al 
concreto asfáltico en la carretera, se requiere de una prueba triaxial dinámica 
para la caracterización correcta del material. 
En cuanto al deterioro de agrietamiento por fatiga se considera 
principalmente la influencia de los esfuerzos de tensión, los cuales se 
presentan principalmente en la parte inferior de la carpeta debido al paso 
constante de las cargas del tránsito. 
Para analizar los esfuerzos de tensión en los concretos asfálticos se utilizan 
varios tipos de ensayes, dentro de los cuales el más común utilizado en la 
tecnologia de pavimentos asfálticos es la prueba de tensión indirecta, que 
como su nombre lo indica obtiene los esfuerzos de tensión mediante la 
23 
_ ______ __________ 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
aplicación de una carga a compresión donde se lleva la probeta hasta la 
falla, este tipo de ensaye se describirá con mayor detalle más adelante. 
Es importante determinar que al conocer las propiedades esfuerzo-
deformación se podrán conseguirlos diferentes módulos, ya que éstos son 
básicamente relaciones entre esfuerzos y deformaciones, que se establecen 
mediante la siguiente ecuación: 
Donde: 
M = Módulo. 
!:l a = Incremento de esfuerzo. 
l:1e = Incremento de deformación. 
Es así como de una curva esfuerzo·deformación (especialmente de un 
ensaye triaxial) se pueden obtener dos tipos de módulos, los cuales se 
idealizan con una línea recta del tramo inicial de dicha curva, a éstos se les 
conoce como módulos tangente y secante. 
Específicamente el módulo tangente es la pendiente de una recta tangente a 
la curva esfuerzo-deformación en un punto particular; mientras que el 
secante es la pendiente de una recta que une dos puntos diferentes de la 
misma curva (ver Fig 2.5). 
Los módulos empleados en la tecnología de los pavimentos asfálticos 
generalmente se definen de acuerdo al tipo de prueba que se aplica para 
conocer las propiedades esfuerzo-deformación del material. 
24 
--------------------------------- 2. Comportamiento de los concretos asfálticos 
Módulo 
I'1cr/l'1E ---secante 
Deformación unitaria (%) 
Fig 2.5 
Curva típica esfuerzo-deformación del concreto asfáltico y tipos de módulos 
Los módulos más conocidos son los resilientes y el de rigidez. Los primeros 
consideran la respuesta del material bajo la acción de cargas dinámicas y 
dan una idea del comportamiento de éste ante las deformaciones 
permanentes; dentro de este tipo se encuentran el módulo de resiliencia a 
tensión y el dinámico a compresión. El segundo, juega un papel más 
importante en el agrietamiento por fatiga. 
En cuanto a los módulos resilientes en los concretos asfálticos, éstos se 
obtienen mediante ensayes dinámicos, en donde se consideran las 
propiedades viscoelásticas del material; para ello el espécimen es sometido 
a una carga cíclica de forma senoidal. 
De manera específica el módulo de resiliencia a tensión utiliza el principio de 
distribución de esfuerzos de la tensión indirecta (ref. 10). Y el módulo 
dinámico a compresión emplea la forma de compresión simple sin 
confinamiento (ref. 11). 
25 
_ ______________ 2. O:Jmportamiento de los concretos asfálticos 
La determinación del módulo de rigidez se estableció en los concretos 
asfalticos mediante un método desarrollado por la Shell Oil Company, el cual 
está fundamentado en varios años de experiencia y en los trabajos de Van 
der Poel, quien a partir de las propiedades del asfalto y los agregados 
propuso el concepto de rigidez (S',T ) con el objeto de diferenciarlo del 
módulo E de respuesta elastica en los materiales bituminosos. Y para lo cual 
expresa la siguiente relación: 
Donde: 
SI,.T = Módulo de rigidez. 
(j = Esfuerzo. 
E = Módulo de elasticidad. 
t I = Tiempo de aplicación de la carga. 
r = Temperatura. 
Finalmente este módulo de rigidez considera las propiedades viscoelásticas 
de la mezcla asfáltica en función del tiempo de aplicación de la carga (t, ), la 
temperatura (T), la magnitud del esfuerzo (CT) Y la susceptibilidad del 
cemento asfáltico. 
26 
________ __ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
3. INFLUENCIA DEL AGREGADO MINERAL EN LOS CONCRETOS 
ASFÁLTICOS 
3.1 Generalidades 
Los agregados constituyen alrededor del 80% del volumen total del concreto 
asfáltico y forman el esqueleto pétreo que contribuye de manera muy 
importante en la resistencia al corte y rigidez del concreto. Además puede 
afirmarse que los agregados procesados (triturados) ofrecen una mejor 
resistencia al corte que los naturales (redondeados); aunque individualmente 
las partículas posean la misma resistencia interna. 
Debido al papel fundamental que desempeñan los agregados pétreos en el 
comportamiento de los concretos se hace necesario controlar muy 
estrictamente su selección, la cual depende de la viabilidad, costos y calidad 
del material, asi como también del tipo de proyecto que se desee construir. 
Las propiedades más importantes del agregado que intervienen en el 
comportamiento del concreto asfáltico son: granulometría y tamaño máximo, 
limpieza, dureza, tenacidad , textura y fonma de la particula, absorción y 
afinidad con el asfalto . 
• :. Limpieza del agregado. Se refiere a la presencia de materiales deletéreos, 
los cuales son indeseables en los concretos asfálticos; dentro de éstos se 
encuentran principalmente la materia orgánica, esquistos, particulas blandas 
y terrones de arcilla. Esta propiedad se puede determinar por inspección 
27 
__________ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
visual y mediante los ensayes de equivalente de arena y materiales 
deletéreos (rel. 12 y 13) . 
• :. Dureza. Es la resistencia del agregado ante la acción de algunos agentes 
atmosléricos como el agua. Esta propiedad se evalúa mediante el ensaye de 
durabilidad de los pétreos, sometidos al ataque con sullatos de sodio o 
magnesio (rel. 14) . 
• :. Tenacidad. Es la resistencia de los agregados a la abrasión, la cual 
experimentan durante la colocación, compactación y principalmente bajo las 
cargas del tránsito. Esta propiedad se determina mediante el ensaye de 
abrasión en la máquina de Los Ángeles (rel. 15) . 
• :. Textura y forma de la partícula. Estas dos propiedades intervienen en la 
eficiencia para trabajar el concreto asfáltico durante el proceso de colocación 
y compactación, y también en la resistencia del mismo. Para determinar 
estas características se utilizan varios ensayes como: porcentaje de caras 
fracturadas en el agregado grueso (ref. 16), forma y textura del agregado fino 
(ref. 17), indice de forma y textura de los agregados (ref. 18) y particulas 
planas y alargadas en agregados gruesos (rel. 19) . 
• :. Absorción. Se establece mediante la porosidad, la cual generalmente se 
indica según la cantidad de agua que éste absorbe al ser sumergido. De la 
misma manera un agregado poroso también absorberá cemento asfáltico, el 
cual tenderá a producir una mezcla asfáltica más o menos cohesiva. 
En agregados altamente porosos se requiere una mayor cantidad de ligante 
y en consecuencia no son muy utilizados; a menos que tengan otras 
28 
___ _______ 3. Influencia del agregado mineral en los CQncretos asfálticos 
cualidades que compensen dicha absorción, como por ejemplo, las escorias 
de alto horno y otros materiales sintéticos . 
• :. Afinidad con el asfalto. Esta característica se evalúa mediante el 
desprendimiento, y se define como la separación de la película de asfalto del 
agregado a través de la acción del agua. Dentro de esta propiedad se 
conocen dos tipos de pétreos los hidrófilos (atraen el agua) como la cuarcita 
y algunos granitos; y los hidrófobos (repelen el agua) como la caliza, 
dolomita, basalto y andesita. Esta resistencia al desprendimiento de la 
película se detenmina mediante los ensayes de inmersión-compresión y 
ebullición de la mezcla asfáltica en agua (ref. 20 y 21). 
3.2 Influencia de la granulometría 
La granulometria es una propiedad física de los agregados muy importante y 
que es controlable por los ingenieros diseñadores de concretos asfálticos. 
De igual forma como se ha mencionado anteriormente, la granulometría es la 
distribución del tamaño de las partículas de los agregados expresado corno 
un porcentaje del peso total del material; es así como al considerar esta 
descripción se han desarrollado las especificaciones granulométricas para 
concretos asfálticos, las cuales pretenden de una manera empírica y a partir 
de observaciones establecer ciertos limites para seleccionar de forma 
adecuada los pétreos que puedan ofrecer un buen comportamiento. 
Dentro de la granulometría es importante conocer el tamaño máximo del 
agregado utilizado en la elaboración del concreto asfáltico, para asimismo 
tener un control sobre el concreto ya que éste se encuentra relacionado 
29 
__________ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
directamente con elespesor de la carpeta asfáltica. El tamaño máximo 
corresponde al tamaño menor del tamiz a través del cual pOdría pasar el 
100% del material. Por ello para juzgar de una manera más clara el concepto 
del tamaño máximo se han definido dos clases, los cuales son los siguientes: 
.:. Tamaño máximo nominal. Corresponde a un tamaño mayor que el del 
tamiz que retiene más del 10% del total de los agregados . 
• :. Tamaño máximo. Corresponde a un tamaño inmediatamente mayor que el 
tamaño máximo nominal. 
Además para la granulometría empleada en los concretos asfálticos se 
distinguen tres tipos de componentes pétreos, los cuales son: 
.;. Fracción gruesa (agregado grueso). Corresponde a los agregados 
retenidos en el tamiz, cuyo tamaño corresponde a 4.75 mm (No. 4) (ref. 22) ó 
2.36 mm (No. 8) (ref. 7 y 8) . 
• ;. Fracción fina (agregado fino). Se refiere a los pétreos que pasan por el 
tamiz que tiene un tamaño de 4.75 mm (No. 4) (ref. 23) ó 2.36 mm (No. 8) 
(ref. 7 y 8). Esta fracción se divide en arena y filler; pero por el grado de 
importancia este último se define aparte . 
• ;. Filler Mineral. Está representado por aquellos agregados no plásticos que 
al menos el 70% (en peso) pasan el tamiz que corresponde a 75 ¡tm 
(No. 200) (ref. 7, 8 Y 24). Por lo tanto la importancia del filler se debe a que 
aporta caracteristicas plásticas al concreto asfáltico. 
30 
__________ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
En esta investigación se estableció el tamiz correspondiente a 2.36 mm 
(No. 8) como frontera entre las fracciones gruesa y fina. 
En las diferentes metodologias para el diseño de concretos asfálticos como 
Marshall. Hveem y actualmente Superpave se ha considerado la 
granulometría como parámetro importante; pero la mayoría de éstos no 
establecen fundamentos claros para su selección adecuada y únicamente se 
limitan a recomendar zonas granulométricas aceptables. 
La influencia de la granulometria no es fácilmente identificable, ya que en las 
propiedades fisicas y mecánicas de los concretos asfálticos intervienen otros 
factores, como la forma y textura de las particulas, el tamaño máximo de los 
agregados y el contenido de ligante asfáltico. 
Uno de los objetivos principales que pretende lograr una granulometria para 
elaborar concretos asfálticos, es combinar los diferentes tamaños de los 
agregados de una manera tal que provean suficientes vacíos, los cuales 
permitirán incorporar un espesor adecuado de pelicula de asfalto, con el fin 
de cubrir apropiadamente cada particula. 
La mezcla granulométrica con mínimos vacíos intergranulares se le conoce 
como granulametría de máxima densidad, y representa la graduación en que 
las particulas de agregado se acomodan entre si conformando el arreglo 
volumétrico más compacto posible, este tipo de granulometria debe evitarse, 
porque habría muy poco espacio entre los agregados para proporcionar un 
espesor suficiente en la pelicula de asfalto. 
Usualmente las granulometrías que siguen o son muy cercanas a la de 
máxima densidad producen concretos asfálticos con alta estabilidad pero con 
3/ 
__________ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
muy bajos vacíos, lo que ocasiona una disminución drástica en la 
durabilidad. 
3.3 Revisión bibliográfica 
Con el propósito de lograr una investigación objetiva resulta pertinente ubicar 
bibliograficamente cada una de las aportaciones publicadas por diferentes 
autores y algunas instituciones importantes relacionadas con pavimentos 
asfálticos, quienes han hecho posible la valoración y el avance de los 
estudios de la granulometria en los concretos asfálticos. 
Esta revisión fortalece y estructura el marco teórico de la presente tesis, 
todas estas aportaciones se citaran a continuación: 
.:. Investigaciones realizadas por Nijboer (ref. 25) sobre mezclas 
granulométricas densas en la construcción de carpetas asfálticas en donde 
analizó la granulometria mediante el empleo de graficas que relacionan el 
tamaño maximo del agregado y el VAM en escala doblemente logaritmica; lo 
cual le dio como resultado que el VAM decrecía en forma rectilínea cuando 
aumentaba el tamaño máximo, de allí dedujo que la granulometria con 
máxima densidad presentó una pendiente (n ) igual a 0.45 
Es importante destacar que fue uno de los primeros en recomendar el uso de 
ensayes triaxiales convencionales para ser aplicados en la caracterización de 
los concretos asfálticos, tal como se utilizan en mecánica de suelos. 
32 
___________ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfalticos 
.;. la Bureau of Pub/ic Roads (actualmente Federal Highway Administration) 
en la década de los 60, basada en investigaciones como las de Nijboer, 
desarrolló y recomendó el uso de una carta granulo métrica especial, en 
donde el eje de las abscisas (x) representa la abertura del tamiz elevado a la 
0.45 y en las ordenadas (y) se indica el porcentaje en peso, que pasa por 
cierto tamiz. 
Al utilizar este tipo de cartas se logra representar la granulometria de máxima 
densidad como una linea recta, la cual se obtiene mediante la siguiente 
ecuación: 
P=IOO[;J 
Donde: 
P = Porcentaje del material en peso que pasa un tamaño dado d, . 
dI = Tamaño de la abertura dellamiz. 
D = Tamaño máximo de partícula presente en la mezcla de agregados utilizado. 
n = 0.45 para obtener el mínimo VAM . 
Esta línea de máxima densidad provee una referencia para realizar ajustes 
en el V AM Y los vacios con aire presentes en los concretos asfálticos. Y 
probablemente puede ser éste el motivo por el que se ha generalizado el uso 
de este tipo de cartas, sobre todo en el método de diseño Superpave. 
Finalmente se ha encontrado que la granulometría afecta principalmente el 
comportamiento de los concretos asfálticos en la deformación permanente y 
en el agrietamiento por fatiga . 
• ;. Francken (rel. 26) realizó trabajos experimentales en los que empleo un 
aparato de compresión triaxial repetida para determinar 
33 
______ _ _ _ _ 3. /nfluencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
fenomenológicamente la ley de deformación en concretos asfálticos, la cual 
podria ser utilizada para el diseño de pavimentos. 
El consideró bajo este tipo de ensayes el conjunto de condiciones tisicas que 
influyen en el comportamiento, dentro de las cuales identifica la magnitud del 
esfuerzo, temperatura y frecuencia de aplicación de la carga . 
• :. Brown y Cooper (ref. 27) afirman que los ensayes de tipo triaxial son los 
más útiles y ayudan a representar mejor las condiciones de campo para 
caracterizar la resistencia a la deformación permanente en los concretos 
asfálticos, en donde la granulometría influye de una manera significativa . 
• :. Cooper, Brown y Pooley (ref. 28) examinaron una variedad de mezclas 
granulométricas utilizadas en bases y subbases asfálticas ("hot rolled 
asphalt, dense bitumen macadam, open-texture bitumen macadam"), cuyo 
objetivo estaba encaminado a determinar la resistencia a la deformación 
permanente o rodera. 
Este análisis les permitió reconocer que es necesaria la optimización de las 
mezclas granulo métricas para lograr niveles adecuados de rigidez elástica, 
resistencia al agrietamiento por fatiga y a la rodera; razón por la cual 
enfatizaron que la granulometría gruesa aporta una mayor resistencia, ya 
que origina un mayor contacto particula - particula (piedra - piedra). 
Por último concluyeron que el ensaye de estabilidad Marshall en los 
concretos asfálticos analizados no fue el más adecuado para distinguir la 
resistencia relativa a la deformación permanente. 
34 
______ _ ___ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos as/altjeos 
.:. Kandhal y Koehler (ref. 29) analizaron los requerimientos establecidos 
para el diseño bajo la metodología Marshall; y asi llegaron a reconocer que el 
VAM es considerado el parámetro más crítico que afecta enlos concretos 
asfálticos la durabilidad respecto a efectos ambientales . 
• :. Huber y Heiman (ref. 30) consideraron que el contenido de ligante asfáltico 
y el volumen de vacios llenos de cemento asfáltico (VF A) son los parámetros 
básicos y que más influyen en el comportamiento a la rodera en los 
concretos asfálticos, se debe tener en cuenta que el VAM esta determinado 
por los vacios con aire ( Va ) y el VFA . 
• :. Barbé, Caroff, Maia y Hiernaux (ref. 31) estudiaron el efecto de los 
materiales en la deformación permanente, para lo cual se basaron en 
ensayes de compresión bajo carga repetida. Concluyeron que tienen mayor 
influencia en la rodera la granulometria y el tipo de agregado (triturado) que 
el ligante asfáltico . 
• :. Krulz y Sebaaly (ref. 32) analizaron el efecto de la granulometria en la 
deformación permanente de los concretos asfálticos, mediante la utilización 
de ensayes tipo triaxial con carga repetida; ellos concluyeron que las 
propiedades del ligante asfáltico tienen menos influencia en las mezclas 
gruesas que en las finas . 
• :. Aschenbrener y MacKean (ref. 33) Investigaron sobre la utilización de la 
linea de máxima densidad como control del VAM , para esto emplearon un 
método que consiste en la determinación de la suma de distancias entre la 
linea de máxima densidad y la curva granulométrica analizada. Es asi como 
encontraron que la granulometria juega un papel muy importante en el VAM. 
35 
____ _______ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
.:. Hinrichsen y Heggen (ref. 34) concluyeron que desde el punto de vista 
económico del proyecto, el criterio del mínimo VAM es muy restrictivo para 
los concretos asfálticos; razón por la cual proponen una nueva ecuación para 
calcular el dicho criterio, tal como se presenta a continuación: 
100(P,.)(G,, )(G,, ) + (1 00 - P'.)(G, )(G,,)(V. ) 
M
.· VAM - 100(100 - P'. )(G, )(G" - G,,) 
lmmo = 
(100 - p .. )(G, )(G,, ) + (P'. )(G,, )(G,, ) 
Donde: 
P"", = Porcentaje mínimo de asfalto respecto al peso total de la mezcla asfáltica. 
G
St 
= Densidad especifica efectiva de los agregados combinados. 
G SI> = Densidad especifica de los agregados combinados. 
G /) = Densidad especifica del cemento asfáltico. 
Vn = vacíos con aire. 
Ellos afinman que al utilizar el criterio actual de mínimo VAM, se pueden 
rechazar concretos que presenten buenos comportamientos o también 
aceptar algunos que exhiban comportamientos deficientes . 
• :. Anderson y Bahia (ref. 35) encontraron que es difícil y consume 
demasiado tiempo lograr el requerimiento del mínimo VAM al utilizar el 
método de diseño Superpave. También al igual que investigadores 
anteriores, observaron que el VAM depende de la granulometría; por 
consiguiente sugieren utilizar en la carta granulométrica especializada 
(el eje de las abscisas elevado a la 0.45) una curva en forma de S. 
Para este análisis además de algunos ensayes, emplearon la suma de 
distancias de la línea de máxima densidad y la pendiente de la curva de 
36 
_________ _ 3. Influencia del agregado mineral en Jos concretos asfálticos 
densificación obtenida del compactador giratorio Superpave, puesto que ésta 
es un indicador de la resistencia del concreto asfáltico . 
• :. McGennis (ref. 36) propone utilizar la pendiente de la curva de 
densificación dada per el compactador giratorio Superpave, la cual se 
obtiene al graficar el número de giros (N) en escala logaritmica vs. el peso 
volumétrico representado porcentaje de la densidad máxima (%G •• ). Esta 
pendiente representa la resistencia a la compactación de la mezcla asfaltica 
cuando ésta se realiza normalizada con 4% de V. y No;,"" Y también puede 
ser un indicador de la resistencia del esqueleto pétreo . 
• :. El método de diseño Superpave (ret. 3) propone el uso de la carta 
granulométrica especializada (abertura del tamiz elevado a la 0.45), en 
donde se especifican unos puntos de control y una zona restringida. Los 
puntos de control determinan una banda en la cual pueden localizarse las 
granulometrias empleadas, dichos puntos corresponden a los limites 
establecidos por la ASTM para concretos asfalticos densos (ref. 37). 
En cuanto a la zona restringida , ésta se ubica entre los tamaños intennedios 
(4.75 mm ó 2.36 mm) y 0.30 mm; y forma una pequeña banda que 
generalmente deben esquivar las curvas granulométricas, cuando éstas 
invaden dicha zona se les conoce frecuentemente como "granulometrías con 
joroba" debido a la forma que presenta este tipo de curvas. 
Esta zona se estableció para restringir el uso de arenas finas, puesto que los 
concretos asfálticos con este tipo de granulometrías presentan 
comportamientos débiles que se reflejan en una disminución en la resistencia 
a la deformación permanente (rodera) durante la vida en servicio y también 
37 
____________ 3. Influencia del agregado mineral en los concretos asfálticos 
que se manifiestan en la dificultad al compactar la mezcla durante la 
construcción. 
Inicialmente Superpave propuso la zona restringida como requisito, pero a 
través de los años de aplicación, se ha flexibilizado en la exigencia de dicha 
zona y permite que algunas granulometrías que atraviesen por allí, puedan 
ser utilizadas siempre y cuando sean evaluadas minuciosamente. 
Los puntos de control y la zona restringida se establecen según el tamaño 
máximo nominal de la granulometría empleada en la elaboración del 
concreto asfáltico. Es así como en la Fig 3.1 se representan los puntos de 
control, la zona restringida y las especificaciones ASTM para concretos 
asfálticos densos con un tamaño máximo nominal de 19.0 mm. 
100.--~-------r----'-,,---'--r----~--~ 
- - - Zona restringida 
90 --linea de máx. densidad 
80 
N 70 
'E 
~ 60 
Qi 
:ll 50 
ca 
Q. 
~ 40 
O" 
~ 
o 30 
20 
10 
• Puntos de control Superpave 
A Puntos de control ASTM D3515 
Zona restringida _ 
1 ; ~--; .... .,.~ .... r'" 
• 
1 
i 
'''-'''---''1 
Linea de máxima i 
densidad ... ..... ....... . ... 1 
Tamaño 
máximo 
nominal 
Tamaño 
I 
1 
1,,1 
\ m~,~. 
OL--~-______ ~ __ -L_-L __ ~ __ L-___ ~ __ ~ 
.075 .300 .600 1.18 2.36 4.75 9.5 12.5 19.0 25.0 
Abertura del tamiz en mm (elevado a la 0.45) 
Fig 3.1 
Especificaciones granulométricas ASTM y Superpave 
38 
___ _______ 3. Influencia del agregado mineral en los COncretos asfálticos 
.:. Kandhal, Foo y Mallick (ref. 38) reconocieron que implícitamente en el 
requerimiento del mínimo VAM se pretende asegurar un espesor mínimo de 
la película de asfalto. Por lo tanto, asumieron que la durabilidad de los 
concretos depende del espesor de dicha película y con base en este 
concepto, afirman que el requerimiento actual del minimo VAM es 
inadecuado para garantizar tal durabilidad. 
Finalmente recomiendan que en lugar del criterio del minimo VAM, se 
emplee un espesor minimo de la película de asfalto de 8 fim, la cual 
garantiza de una manera más racional una durabilidad adecuada . 
• :. Coree e Hislop (ref. 39) afirman que los requerimientos del mínimo VAM 
son difíciles de alcanzar y además al utilizar este criterio, muchas veces se 
pueden rechazar algunos concretos asfálticos que presenten buenos 
comportamientos o aceptar otros que requieran cantidades excesivas de 
cemento asfáltico . 
• :. Haddock, Pan, Feng y White (ref. 40) evaluaron varias granulometrias con 
el objeto de observar el comportamiento de los concretos asfálticos, 
especialmente a la rodera . 
Para tal fin estos autores proponen la utilización de una metodología con 
ensaye triaxial, la cual fue desarrollada originalmente por Monismith y 
Vallerga en 1956. Ésta consiste en preparar mezclas asfálticas que cubran 
un rango de contenidos de ligante asfáltico alrededor del obtenido en el 
diseño y elaborar grupos de especímenes con diferentes niveles de 
compactación, que se someten a ensayes triaxiales con el objeto de 
determinar sus propiedades. 
39 
~~~~~~~~~_ 3. Influencia