Apuntes-del-Prof-Jose-Santos-Arriaga

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
Escuela Superior De Ingeniería Y Arquitectura 
DISEÑO DE PAVIMENTOS 
 
 
 
I Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
 
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DISEÑO DE PAVIMENTOS 
 
 
 
II Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Open Grade
Riego de sello
Carpeta asfáltica
Riego de liga
Riego de impregnación
Base
Sub- base
Capa –sub rasante
Sub yacente
Cuerpo de terraplén
Terreno Natural
DISEÑO DE PAVIMENTOS Y TERRACERIAS 
DE CARRETERAS Y AEROPUERTOS 
 
 
 
 
 
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DISEÑO DE PAVIMENTOS 
 
 
 
III Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
INDICE 
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... V 
UNIDAD I TRATAMIENTOS PREVIOS............................................................................................ 1 
Tratamientos previos en materiales de sub rasante, revestimiento y capas que conforman el 
pavimento .................................................................................................................................... 2 
UNIDAD II ESTABILIZACION ......................................................................................................... 6 
Estabilización (Materiales mejorados) ......................................................................................... 7 
Mejoramientos con cemento portland .................................................................................... 9 
Pruebas en materiales estabilizados con cemento portland, estabilización de tipo rígido 
(suelo-cemento) ....................................................................................................................... 9 
Estabilización con productos asfalticos .................................................................................. 15 
Geotextiles usados en sobre carpetas asfálticas .................................................................... 17 
Asfaltos modificados .............................................................................................................. 18 
Cementos asfalticos grado PG (Grado Performance) ............................................................. 24 
UNIDAD III ENSAYE DE CALIDAD EN MATERIALES .................................................................... 25 
Mezclas asfálticas. ...................................................................................................................... 26 
Mezclas tibias (templadas) ..................................................................................................... 26 
. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt) ........................................................... 29 
Pruebas a realizar para el diseño de mezclas asfálticas. ......................................................... 32 
Concreto hidráulico .................................................................................................................... 40 
Pruebas a realizar para el diseño de pavimentos de concreto hidráulico .............................. 40 
Ensaye de módulo de ruptura ................................................................................................ 46 
UNIDAD IV FALLAS Y REHABILITACION ..................................................................................... 51 
Fallas y rehabilitación de pavimentos. ....................................................................................... 52 
Fallas en pavimentos flexibles y rígidos .................................................................................. 52 
Evaluación del pavimento ...................................................................................................... 53 
Métodos para evaluar los deterioros en pavimentos ............................................................. 55 
Métodos no destructivos para detección de fallas ................................................................. 57 
Criterios para establecer el procedimiento de rehabilitación ................................................ 63 
Posibles soluciones de rehabilitación según su nivel de daño ................................................ 76 
Fresado................................................................................................................................... 77 
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IV Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Sobre carpetas ....................................................................................................................... 78 
Reciclado de pavimentos........................................................................................................ 80 
Asfaltos espumados. .............................................................................................................. 82 
Bacheo ................................................................................................................................... 84 
Carpetas Whitetopping .......................................................................................................... 85 
Procedimiento constructivo de una carpeta asfáltica ............................................................ 88 
Pruebas en pavimentos terminados ....................................................................................... 90 
UNIDAD V METODOS PARA EL DISEÑO DE PAVIMENTOS FELXIBLES Y RIGIDOS .................... 101 
Métodos de diseño de pavimentos flexibles para carreteras y aereopistas ............................. 102 
Método AASHTO para pavimentos flexibles......................................................................... 131 
Pavimento flexible diseño AASHTO ...................................................................................... 141 
Métodos de diseño de pavimentos rígidos para carreteras y aeropistas ............................. 196 
Método de diseño de la AASHTO ......................................................................................... 208 
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................ VI 
ANEXOS ..................................................................................................................................... VII 
 
 
 
 
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DISEÑO DE PAVIMENTOS 
 
 
 
V Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
INTRODUCCIÓN 
El objetivo primordial de estos apuntes, es tratar de inducir nuevamente a el alumno 
lector en lo que son los pavimentos y su función que ya se vieron de cierta manera en 
séptimo semestre de forma general, pues cuando elige su opción terminal que en este 
caso es la materia de Diseño de Pavimentos, se le proporciona la herramienta más 
actualizada, como pueden ser los programas que se emplean para diseñar la estructura 
de un pavimento que es la forma común actual de calcular que va a encontrarse en su 
vida laboral, dichos programas que se manejan son factibles de obtener conectándose 
a internet en las páginas del organismo que los realizo (AASHTO, FAA, INSTITUTO DE 
INGENIERIA DE LA UNAM, y el nuevo programa propuesto por el INSTITUTO 
MEXICANO DEL TRANSPORTE). En disco aparte se anexan los programas mencionados. 
Además se busca que el estudiante se vuelva un investigador ya que los temas que se 
tocan en los apuntes, no te resuelven en su totalidad las preguntas que muchos se 
hacen y esto les motiva a escudriñar y ahondar en el tema. 
Se examinan alternativas viables y modernas en cuanto a pruebas de laboratorio en las 
cuales algunas de ellas todavía se encuentran en su etapa de desarrollo, pero que ya 
son válidas y perfectibles. 
Lo que se busca principalmentees motivar al lector, haciéndole ver las necesidades 
primero a nivel local, quizás después nacional y crearle una perspectiva de lo que se 
puede llegar a encontrar aun a nivel global. 
Como se hace mención en el programa de la materia se buscan alternativas adecuadas, 
para que nuestro país no deje de comunicarse por falta de vialidades adecuadas. 
Siempre es importante la cuestión económica en cualquier rama y en este caso no se 
descuida, pero siempre buscando que el criterio del futuro Ingeniero se base 
principalmente que las estructuras que diseñe, sean en esos órdenes seguros, 
eficientes, cómodos y a un costo adecuado a sus características. 
Se proponen algunas formas de evaluar el camino y alternativas de rehabilitación, que 
es lo más común en las carreteras de un país, por el tiempo que llevan funcionando. 
Esperando le sean de utilidad , se aceptan las sugerencias y correcciones necesarias 
para un mejor trabajo, más completo y con mejor información 
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1 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
 
 
UNIDAD I 
 
 
 
 
TRATAMIENTOS PREVIOS 
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2 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Tratamientos previos en materiales de sub rasante, revestimiento y capas que 
conforman el pavimento 
 
Mencionaremos que un tratamiento preliminar es aquel que se efectúa en los 
materiales, que no cumplen con ciertas características que nos marca la normatividad, 
para emplearse en una determinada capa del camino y que se mencionaran los más 
importantes y comunes, que se emplean en el campo laboral y que nos indica la 
Norma. 
En la sub rasante, lo más común es el cribado de materiales y en algunas ocasiones 
para disminuir la plasticidad, el mejoramiento con cal o cemento portland, pensando 
que sobre de ella se colocaran las capas del pavimento, pero si se emplea para circular 
por ella un tiempo en ocasiones puede convenir la adición de alguna sal (cloruro de 
calcio o de sodio) para evitar se levante el polvo (N-CMT-1-03/02). 
En los revestimientos; como es una capa del camino que se coloca sobre las 
terracerías, para de esta manera circular por ella en cualquier época del año, se debe 
proporcionar un mayor tratamiento y que pueden ser los siguientes (N-CMT-4-01/02): 
 Materiales que no requieren de un tratamiento mecánico: como lo son las 
arenas y gravas que al extraerlas en el camino quedan sueltas y que no 
contienen más de 5% de partículas mayores a 3” (75mm) que es lo máximo 
que acepta dicha capa, estos serán eliminados manualmente. 
 Materiales que requieren ser disgregados: regularmente son suelos como 
limos y arenas fuertemente cementados, caliches y conglomerados, así como 
rocas muy alteradas, que al extraerlos salen en forma de terrones y una vez 
realizado este proceso no deben contener más de 5% de partículas mayores a 
3”. 
 Materiales que requieren ser cribados (pasarlos por un tamiz): son mezclas de 
grava, arenas y limos, que al extraerlos contienen del 5%al 25% de partículas 
mayores de 3”, se requiere cribarlos por una malla de abertura de 75 mm, para 
hacerlos útiles. 
 Materiales que requieren triturado y cribado parcial: mezclas de grava, arena 
y limos, que al extraerlos quedan sueltos y contienen más de 25% de partículas 
mayores a 3”, se requiere primero triturar y después tamizar por la malla de 
75mm. 
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3 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
 Mezcla de dos o más materiales con o sin tratamiento mecánico: de acuerdo 
con las características que presenten pueden requerir o no tratamiento previo, 
de acuerdo a un estudio y por el costo que implica la mezcla de suelos no es 
aconsejable utilizar mezclas en esta capa del camino. 
 Se les puede aplicar un tratamiento químico: como puede ser la recuperación 
de carpetas asfálticas. Materiales modificados con cementos hidráulicos, con 
cal o con otro tipo de productos químicos o naturales que se encuentren en la 
zona en abundancia. 
 
 La sub bases: son materiales seleccionados, que se colocan normalmente sobre 
la sub rasante, para formar una capa de apoyo, para la base de pavimentos 
asfalticos. En algún caso muchos conceptos son repetitivos con las capas 
anteriores y para no redundar solo se mencionaran para tomarse en cuenta(N-
CMT-4-02-001/11). 
 Materiales naturales: son gravas, arenas, limos, así como rocas alteradas que 
se disgregan con la maquinaria para que cumplan con lo establecido en las 
Normas. 
 Materiales cribados. 
 Materiales parcialmente triturados. 
 Materiales totalmente triturados: son aquellos que requieren de trituración 
total y cribado, para satisfacer principalmente la granulometría. 
 Materiales mezclados: es cuando se mezclan dos o más materiales, en la 
proporción necesaria para cumplir con la normatividad. 
En el caso de las base hidráulicas (son aquellas formadas por materiales y 
compactadas con agua) sus tratamientos previos son semejantes a los vistos en las sub 
bases, por esto se hace la mención correspondiente(N-CMT-4-02-002/04) 
Las bases tratadas, (N-CMT-4-02-003/04) como su nombre lo indica son materiales 
que no cumplieron con las características de calidad establecidos de una base 
hidráulica o que por razones estructurales requieren la incorporación de algún 
producto, que modifique alguna de sus características físicas, regularmente se vuelven 
más rígidos y resistentes mejorando su comportamiento mecánico e hidráulico y se 
puede tener los siguientes de acuerdo al tratamiento a efectuar. 
 Materiales modificados con cal: cuando se les incorpora de 2%-3% en peso, 
para modificar su plasticidad o reducir el efecto de la materia orgánica. 
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 Materiales modificados con cemento: al incorporarles de 3%-4% en peso de 
cemento Portland, para modificar su plasticidad e incrementar su resistencia. 
 Estabilizados con cemento: Al adicionarles de 8%-10% en peso, se obtiene una 
resistencia a la compresión simple a los 28 días de 25 kg, /cm2, incrementando 
su rigidez, reduciendo la fatiga sobre la carpeta o mejorando el apoyo en losas 
de concreto. 
 Estabilizados con asfalto: adicionándoles de 3%-4% en peso de emulsión 
asfáltica, para mejorar comportamiento y plasticidad. 
 Base de mezcla asfáltica (base negra); Al agregarle de 4%-5% de cemento 
asfaltico y formar una capa de concreto magro. 
 Base hidráulica magra: Es la incorporación la cantidad de cemento necesaria 
para alcanzar una resistencia a la compresión simple a los 28 días de 150 kg, 
/cm2 a 200 kg/cm2 y transformar un pavimento flexible en uno rígido, como en 
el caso de los concretos compactados con rodillo o de la recuperación en frio 
de pavimentos asfalticos y su base hidráulica. 
En la actualidad algunos productos asfalticos, también han sufrido modificaciones en 
sus características y por tanto en su comportamiento, provocando con esto una mayor 
resistencia en las carpetas asfálticas, que sufran menos deformación sin cambiar sus 
características de comodidad y que resulten menos dañadas ´por la intemperie y 
algunos productos químicos que son arrojados por los vehículos que transitan por las 
vialidades. 
Los asfaltos modificados (N-CMT-4-05-002/06); son el producto de la disolución o 
incorporación en el asfalto de un polímero o de hule molido u otro agente que le 
modifique ciertas características, son sustancias estables en el tiempo y a cambios de 
temperatura y con ello modificar sus propiedades físicas y reologicas, disminuyendo 
con esto la susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación.Con ellos se aumenta la adherencia entre pétreo y asfalto, incrementando su 
resistencia a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos, además de reducir 
el agrietamiento, dichos modificadores regularmente se aplican directamente en el 
asfalto, antes de mezclarlo con el pétreo pero se pueden dar casos donde se adicionen 
fibras de ciertas características en la mezcla asfáltica para proveerla de algunas de las 
características mencionadas arriba. 
En la normatividad solo manejan 4(cuatro) productos básicos, pero en el mercado 
existe una gran variedad de los mismos, los cuales no han sido aprobados por el I.M.T. 
(INSTITUTO MEXICANO DEL TRANSPORTE) que es el organismo alterno a la S.C.T. 
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(SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y TRANSPORTES) que regula y Norma las 
características que deben tener los materiales empleados en las vialidades. Se hará la 
mención de los productos a los cuales el I.M.T. les ha realizado los ensayes 
correspondientes para ser empleados y que son los siguientes: 
Polímero tipo I (SBS “Estireno-Butadieno Estireno” o SB “Estireno Butadieno”) 
Mejora el comportamiento de las mezclas, tanto en altas como a bajas temperaturas, 
se emplea en mezclas asfálticas para carpetas delgadas y carpetas estructurales de 
pavimentos con elevados índices de tránsito y de vehículos pesados, en climas fríos y 
cálidos. 
Polímero tipo II (SBR “Estireno Butadieno Látex” o “Neopreno Látex”) 
Mejora el comportamiento a bajas temperaturas, se emplea en todo tipo de mezclas 
asfálticas en los que se requiere mejorar su comportamiento de servicio en climas fríos 
y templados, así como para fabricar emulsiones para tratamientos superficiales. 
Polímero tipo III (E.V.A. “Etil-Vinil-Acetato”) 
Se emplea en climas calientes para evitar el ahuellamiento de la carpeta, en carpetas 
con altos índices de tránsito 
HULE MOLIDO DE NEUMATICOS: 
Con esto se mejora la flexibilidad y resistencia a la tensión de las mezclas asfálticas, 
reduciendo la aparición de grietas por fatiga. Algunos otros productos comerciales que 
se pueden emplear como un modificador del asfalto y las emulsiones pueden ser los 
siguientes. 
La gilsonita: es un asfalto petrificado, que se obtiene de algunas cavernas de los E.U.A. 
rigidiza la carpeta pero en climas menores a cero 0° C se vuelve frágil y quebradiza. 
Asbesto (fibras cortas de asbesto): se emplea en la mezcla asfáltica para provocarle 
una mayor estabilidad. En algunos países de Europa se incluye para la construcción de 
carpetas delgadas de granulometría discontinua. El problema de utilizar fibra es una 
cuestión de seguridad ya que su manejo afecta directamente a la salud de los 
operarios. 
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UNIDAD II 
 
 
 
 
ESTABILIZACION 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estabilización (Materiales mejorados) 
 
La estabilización de un producto, es la incorporación de un determinado elemento a 
los materiales seleccionados en la construcción de un pavimento, para modificarle 
algunas características y con esto mejorar su comportamiento; esto puede realizarse 
mediante la adicción de un producto químico, empleando un método físico o bien de 
manera mecánica. 
Los materiales que requieren mejorarse son aquellos que no cumplen con alguno de 
los requisitos de calidad establecidos en las Normas o bien que por razones 
estructurales, requieran la incorporación de un producto que modifique algunas de sus 
características físicas. 
Este proceso se realiza por que las capas superiores del camino (pavimento) requieren 
de una mejor calidad en las características de los materiales que lo conforman, por lo 
cual es muy difícil encontrarlos de forma natural en el campo o bien no se tiene tan 
cercano a las obras que se están construyendo y el traerlo de un banco de préstamo 
muy alejado, nos implica un acarreo que nos puede resultar muy costoso por la 
distancia que se tiene, por esta razón resulta más conveniente mejorar con algún 
producto químico o bien efectuar un tratamiento mecánico como un triturado y una 
mezcla de suelos. 
Físicos: 
Consolidación previa (suelos arcillosos) 
Geotextil (provocan mayor resistencia, sirven como capas rompedoras de 
presión) 
Vibro flotación (empleada en pequeñas áreas en materiales arenosos) 
Drenaje y sub drenaje (en suelos saturados drenes de penetración, sobre todo 
en temporada de lluvias y para evitar agua capilar) 
 
Químicos: 
 
 Cloruro de calcio o de sodio (evita polvos en las terracerías) 
Empleo de cal (utilizada en material arcilloso disminuye la plasticidad e 
incrementa la resistencia) 
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Cemento Portland (en materiales granulares, como la arena aumenta la 
cementación provocando mayor resistencia y en suelos plásticos les disminuye 
esta característica) 
Asfalto o emulsión (en materiales triturados aumenta su cohesión) 
Polímeros (en carpetas asfálticas, provoca mayor durabilidad y resistencia) 
 
Mecánicos: 
La compactación es la manera más común de mejorar los suelos y otras capas 
del camino. Además de la consolidación previa 
 
 
La trituración de materiales hasta tener tamaños adecuados y el cribado así 
como la mezcla de suelos, también se pueden considerar de tipo mecánico 
puesto que se emplea equipo de este tipo para lograr dicho mejoramiento 
 
 
 
 
 
 
Suelos 
 
Problemas típicos y posibilidades de estabilización de suelos 
comunes. 
 
Problemas y medios de mejoramiento usuales 
 
Suelos arenosos 
Cuando la granulometría es uniforme, puede convenir la 
mezcla de suelos. 
Las arenas limpias, pueden mejorar sus características con 
cemento y asfaltos. 
 
Limos con arcilla 
El único tratamiento económico y recomendable es la 
compactación. 
Limos con poca 
arcilla 
No existen tratamientos económicos, cuando la superficie 
está expuesta, se recomienda agregar cloruro de calcio o de 
sodio. 
Arcillas agrietadas Que respondan al tratamiento con cal. 
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Mejoramientos con cemento portland 
 
En este caso se tienen dos tipos de estabilización de los suelos; una que se conoce 
como estabilización de tipo flexible (suelo mejorado) y la otra de tipo rígido (suelo- 
cemento). 
 
En el primer caso se mejora el suelo empleando únicamente la cantidad necesaria de 
cemento para neutralizar la plasticidad de las arcillase incrementar en algún valor la 
resistencia y con esto el C.B.R. (Valor Relativo de Soporte) la proporción empleada 
varía del 2% al 4 % de cemento con respecto del peso del suelo seco por mejorar. 
 
En las de tipo rígido, además de corregir lo anterior, también le provoca una mayor 
resistencia al material, siendo la cantidad de cemento por adicionar de un 6 a un 14 % 
llegando en algunos casos al 20% dependiendo cual sea el objetivo de la estabilización. 
Es recomendable que las bases y las carpetas presenten un módulo de elasticidad 
semejante, por esta razón se mejoran, evitando con esto que las carpetas se agrieten 
prematuramente por los esfuerzos que tienen que soportar. 
 
Pruebas en materiales estabilizados con cemento portland, estabilización de 
tipo rígido (suelo-cemento) 
En la normatividad anterior (ya que en la actual no aparece) se mencionaban dos 
ensayes para el mejoramiento de suelos el método de la titulación que era muy 
tardado y por esto casi no se realiza yel método de compresión simple y perdida por 
cepillado que es el que a continuación mencionaremos, para conocer el porcentaje 
óptimo de cemento Portland, en una estabilización de este tipo. 
Se preparan mezclas de prueba con diferente contenido de cemento (el cual puede ir 
variando de 1% o de 2% dejándolo a criterio del proyectista) compactándolas de forma 
dinámica (Proctór), para determinar su peso específico seco máximo y la humedad 
optima; también se elaboran por el mismo procedimiento muestras para las pruebas 
de expansión y perdida por cepillado en ciclos de humedecimiento y secado, así como 
la prueba de resistencia a la compresión sin confinar. Se necesitan como mínimo 100 
Kg. De material. 
 
 
 
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Se determina el peso específico seco máximo y la humedad optima en mezclas de 
prueba para cada porcentaje de cemento Portland. 
La determinación de la expansión y la perdida por cepillado, se llevara a cabo 
elaborando previamente para cada uno de los contenidos de cemento seleccionado 
dos especímenes de suelo-cemento con su humedad optima, los cuales una vez que se 
han endurecido se someten a 12 ciclos de humedecimiento y secado, para determinar 
la expansión en uno de los especímenes de cada grupo y en el otro % en peso de 
material que pierde al someterlo al cepillado. 
El equipo en general será el siguiente: 
Molde de 10 cm de diámetro, cuarto húmedo, recipiente para saturar especímenes, 
cepillo de alambre, balanza de 20 Kg., vernier, prensa de tornillo. 
Se compactan los especímenes y se marcan los 2 seleccionados en cada contenido de 
cemento, extraerlos del molde, se pesa la muestra “A” y la “B” se determina su 
diámetro promedio su altura media, se calcula su volumen y se meten en el cuarto 
húmedo durante un periodo de siete días, transcurrido este tiempo de curado se sacan 
todas las muestras del cuarto húmedo, a los especímenes “A” de cada contenido de 
cemento se les determina su peso, diámetro y altura. Se colocan en el recipiente de 
saturación durante 5 horas, se sacan escurren y se vuelven a pesar para obtener su 
volumen; se colocan dentro del horno a una temperatura de 71° C durante 42 horas. Se 
sacan del horno se pesan y se obtiene su volumen. 
 A los especímenes “B” se les aplica en toda la superficie 2 pasadas con el cepillo de 
alambre aplicando una fuerza de 1.4 Kg.; estas dos pasadas se obtienen dando un total 
de 26 cepilladas aproximadamente, repartidas 4 en cada base y 18 en la parte lateral. 
Se repite en los especímenes A y B el proceso descrito hasta completar 12 ciclos. 
Después de esto se meten todas las muestras al horno a una temperatura de 105ºC 
hasta peso constante, se pesan y registran para contenido de cemento los pesos 
finales con aproximación de 1.0gr reportándose lo siguiente: 
 
 
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El cambio de volumen de las muestras “A”, restando del volumen inicial, los 
respectivos volúmenes determinados durante cada ciclo y se expresa como % de 
volumen inicial. 
Se calculan los pesos iníciales en estado seco 
 
 
Se obtiene el peso del agua retenida en los especímenes “A “ 
 
Se calculan los pesos corregidos de los especímenes “B”, en estado seco con la 
siguiente fórmula: 
 
 
Se calcula la perdida por cepillado. 
 
 
 
Se dibuja en un sistema de ejes coordenadas las gráficas peso volumétrico seco 
máximo - % de cemento, expansión - % de cemento, perdida por cepillado - % de 
cemento. 
 
Se reporta W. Óptima, d máx., para cada % de cemento. 
 
Se reporta la expansión y el contenido máx. , de agua que retienen los especímenes 
“A “para cada contenido de cemento. 
 
100
100
..
. 


w
especimendelPeso
AW
100
.
....
.. 


InicialPeso
InicialPesoEspecimendelfinalPeso
RAW
100
"."Re.100
"."....
... 


AtenidaAgua
BMuestraladefinalPeso
EDBW



""..
.".".."."..
)(..
BdeinicialPeso
FinalalBDeCorregidoPesoBdefinalPeso
LCepilladoPorPerdida
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Se reporta la perdida por cepillado determinada en "B" para cada contenido de 
cemento. 
Se indica él % mínimo de cemento que se requiere para el suelo entre sus 
especificaciones. 
Se hacen especímenes para efectuar la prueba de resistencia a la compresión en 
cilindros de 1.27cm de diámetro y 25.4cm de altura, esta prueba se efectúa a las 
edades de 3, 7 y 28 días. 
El porcentaje de cemento adecuado es determinado de las pruebas de cepillado y 
expansión. Los especímenes se colocan en cuarto de curado, evitando queden 
expuestos al goteo del agua. Se calculan el área promedio de los especímenes, se 
colocan en la máquina de compresión se aplica carga hasta que fallen. 
 
 Se calcula la resistencia promedio de cada grupo de especímenes de igual edad 
y contenido de cemento en Kg. /cm2. 
Se dibujan las gráficas de resistencia a compresión – edad para cada % de cemento y 
las gráficas de resistencia a la compresión- contenido de cemento en peso. Se reporta 
lo siguiente, el % mínimo de cemento en peso, la humedad y el peso específico seco 
máximo. 
Se deberán cumplir con ciertos requisitos, tanto de los materiales por mejorar como 
del estabilizador empleado. 
El cemento que se utilice para modificar o estabilizar deberá cumplir con los requisitos 
de calidad adecuados (N-CMT-2-02-001) calidad del cemento, se recomiendo emplear 
cemento tipo I. 
El material por mejorar deberá cumplir con la granulometría que corresponda a una 
base hidráulica y una cantidad mínima de materia orgánica (M-MMP-4-01-012). 
Una vez modificado el material con cemento, cumplirá con el limite liquido el índice 
plástico, equivalente de arena, C.B.R. y el desgaste Los Ángeles, que corresponda a la 
Norma (N-CMT-4-02-002). 
Area
aC
RCCompresiònlaasistencia
arg
)(...Re 
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La resistencia a la compresión simple a los 28 días, en especímenes cilíndricos 
compactados dinámicamente, con una relación altura /diámetro no menor de uno, 
será la establecida en el proyecto o lo que indique la Secretaria, pero nunca menor de 
25 kg. /cm2. 
Los materiales se compactaran en obra al 100% dl peso volumétrico, obtenido de la 
prueba AASHTO modificada. 
Procedimiento constructivo: los pasos básicos en la construcción de suelo-cemento, 
suponiendo que la capa inferior no requiere de tratamientos o se ha logrado la 
condición deseada puede enlistarse en lo siguiente. 
Pulverización del suelo que se utilizara. 
Distribución de la cantidad de cemento requerida a la mezcla suelo-cemento. 
Adición de la cantidad de agua requerida e incorporación al suelo. 
Compactación minuciosa, incluyendo apisonado final y el acabado. 
Curado de la base suelo-cemento una vez terminada. 
 
El mezclado del material puede realizarse en una planta adecuada o bien en campo 
con la motoniveladora, lográndose mejores resultados en el primer caso pues quedan 
materiales más homogéneos, menos disgregados y se tienen proporciones más exactas 
ya que la dosificación se efectúa por peso y no por volumen como sucede en el campo, 
además de que en campo siempre se tendrá el riesgo de la presencia de agua o vientos 
que nos provoquen perdida del cementante. 
 
El pétreo y el cemento se mezclaran en la proporción adecuada para producir un 
concreto homogéneo con la resistencia a la compresión simple establecida y que en su 
estado fresco tenga un revenimiento de cero, siendo responsabilidad del contratista el 
proporcionamiento adecuado. 
 
La pulverización puede realizarse con escarificadoresde discos, arados de reja 
múltiple, etc. Si se llega a emplear el suelo existente, debe escarificarse a la 
profundidad deseada. 
La cantidad apropiada de cemento se distribuye sobre la superficie del suelo tanto en 
forma manual como por medios mecánicos. En trabajos pequeños, los sacos de 
cemento se distribuyen a lo largo de la superficie en filas y espacios predeterminados, 
después se esparce el cemento con una escarificadora dentada, debiéndose efectuar el 
mezclado en seco, se agrega el agua necesaria y esta con el suelo y el cemento se 
mezclan uniformemente para después compactarle, en general la compactación inicial 
de una base de suelo-cemento se efectúa con rodillos pata de cabra, en los suelos muy 
arenosos no se compacta con este equipo se emplea rodillos de neumáticos, en suelos 
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granulares se usan rodillos de acero incrementándose el uso de equipos de 
compactación con rodillos vibratorios, rejilla y rodillos segmentados. 
La compactación final se efectúa con un rodillo de acero de 3 a 12 toneladas de peso, 
dependiendo del tipo de suelo, debiéndose mantener el contenido de humedad 
óptimo. 
 
Se realiza el curado de la capa para evitar la rápida evaporación del agua, esto puede 
hacerse con agua o bien con algún producto químico adecuado. 
El grado de compactación será al 100 % con respecto del peso volumétrico seco 
máximo obtenido mediante la prueba AASHTO Modificada. La compactación de una 
sección transversal cualquiera se terminara totalmente en menos de tres horas, desde 
el instante en que se haya iniciado la incorporación y mezcla del agua en el concreto. 
En todo momento se mantendrá húmeda la superficie de la base mediante riegos de 
agua finamente pulverizada, hasta la colocación de la membrana de curado. 
Una vez compactada y curada la base, su resistencia a la compresión simple a los 28 
días de edad debe ser la adecuada. 
Se recomienda no efectuar el mejoramiento cuando amenace lluvia, cuando la 
temperatura ambiente sea menor a 5°centígrados o bien cuando exista mucho viento, 
no deberán abrirse al tránsito inmediatamente y de preferencia se recomienda que tan 
pronto como se termine la base de suelo-cemento, se coloque una superficie de 
rodamiento adecuado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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15 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Estabilización con productos asfalticos 
El material asfáltico que se emplea para mejorar un suelo puede ser el cemento 
asfáltico o bien las emulsiones asfálticas, el primero es el último residuo de la 
destilación del petróleo para eliminarle los solventes volátiles y los aceites. 
En las estabilizaciones, las emulsiones asfálticas son las más usadas ya que este tipo 
de productos resultan más adaptables y no se necesitan altas temperaturas para 
hacerlo manejable, este tipo de productos se encuentran en suspensión el asfalto con 
el agua, se emplea un emulsificante que puede ser el sodio o el cloro, para darle una 
cierta carga a las partículas y con ello evitar que se unan dentro de la emulsión los 
glóbulos de asfalto . 
Cuando se emplea Sodio, se tiene lo que se conoce como emulsión aniónica con carga 
negativa y las que tienen cloro son las emulsiones catiónicas que presentan una carga 
positiva, siendo Estas últimas las que presentan una mejor resistencia a la humedad y 
las más empleadas para estabilizar. Se tienen emulsiones de rompimiento lento, 
medio y rápido, de acuerdo al porcentaje de cemento asfáltico que presentan. Una 
emulsión asfáltica es una dispersión de asfalto en agua en forma de pequeñas 
partículas de diámetro de entre 3 y 9 micras. 
Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con cualquier tipo de material aunque por 
economía se recomienda se emplee en suelos gruesos o en materiales triturados que 
no presenten un alto índice de plasticidad, puede usarse también con las arcillas pero 
solo le procura impermeabilidad, resultando un método muy costoso, además con 
otros productos se logra mayor eficiencia y menor costo para los suelos plásticos y si 
no se tiene cuidado con el agua que se emplea para la compactación, se puede formar 
una masa lodosa difícil de secar y de manejar. Es importante que el material pétreo 
que se va a mejorar, presente cierta rugosidad para que exista un anclaje adecuado 
con la película asfáltica, situación que se agrava si el material no es afín en cuanto a 
carga eléctrica con el producto asfáltico. Algunos productos asfálticos contienen agua 
(emulsiones) y si esto no se toma en cuenta se pueden presentar problemas muy 
serios al momento de compactar; en algunos casos se pueden emplear asfaltos 
rebajados (mezcla de cemento asfaltico y un solvente) pero por sus características 
resultan un gran contaminante y lo más recomendable es no emplearlos, solo en casos 
necesarios. 
 
 La prueba que más comúnmente se emplea en el laboratorio para determinar el 
porcentaje de asfalto a utilizar se conoce como "prueba de valor soporte florida 
modificada”. 
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Equipo: Mezcladora mecánica para agregados, moldes de metal de 10.16 cm, de 
diámetro y la misma altura, con base y extensión, pistón metálico de compactación, 
pistón de penetración, varilla de acero con punta de bala, horno con temperatura de 
60°-105°C., balanza con capacidad de 20 kg. Y aproximación de un gramo, máquina de 
compresión con capacidad mínima de 15 toneladas, malla del No. 4, probetas, 
cucharones y espátulas. 
(Normatividad 009 del libro normas para muestreo y pruebas de materiales equipos y 
sistemas, carreteras y aeropistas pavimentos I) : El procedimiento consiste en elaborar 
especímenes de arenas que presentan cierta humedad usando diferentes porcentajes 
de asfalto, se compactan con una carga estática de 11340Kg. (140 Kg./cm2.), después 
de esto se pesan y se meten a curar al horno a una temperatura de 60ºC, se sacan y se 
les aplica carga hasta la falla o bien hasta que el vástago penetre hasta una 
profundidad de 6.35mm registrándose la carga máxima en Kg., se efectúa una gráfica 
para obtener el porcentaje óptimo de emulsión asfáltica , se recomienda que el 
material por mejorar presente un equivalente de arena mayor de 40% también pueden 
efectuarse la prueba Marshall, Hveem y compresión simple. 
Los materiales estabilizados con este producto cumplirán con los siguientes requisitos. 
El producto asfaltico que se utilice cumplirá con los requisitos que marca la Norma (N-
CMT-4-05-001) según su tipo. 
El material por estabilizar tendrá la granulometría para bases hidráulicas, un 
desprendimiento por fricción menor a 25%, un cubrimiento con asfalto mayor a 90%, 
contenido menor a 3% de materia orgánica. 
Los requisitos de calidad de los materiales plásticos estabilizados con productos 
asfalticos tendrán las siguientes características. 
Características Valor 
Estabilidad; kg, mínimo 180 
Expansión % máximo 2 
Absorción % máximo 5 
 
Los materiales una vez estabilizados con el producto asfaltico, se compactaran al 100% 
respecto del peso volumétrico obtenido con la prueba AASHTO modificada. 
Se recomienda emplear emulsiones de rompimiento medio o lento y el asfalto 
rebajado de fraguado rápido. 
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La temperatura de las emulsiones asfálticas al momento del mezclado será de 5° - 40° 
C, y con los asfaltos rebajados de 60°-80° C. 
La capa sobre la que se coloque el material estabilizado estará nivelada y terminada, 
libre de basurae imperfecciones y compactada al grado que marque el proyecto. 
No se aplicaran los materiales asfalticos, si la temperatura ambiente es menor a 5°C, 
cuando este lloviendo o haya amenazas de lluvia ni cuando la velocidad del viento 
impida que la aplicación de la petrolizadora para el riego de liga no sea uniforme. 
Las temperaturas mínimas para el tendido de la mezcla asfáltica, serán determinadas 
mediante la curva viscosidad- temperatura. 
La compactación se efectuara de las orillas al centro en tangentes y de adentro hacia 
afuera en curvas. 
Si es necesario, la base de mezcla asfáltica se construirá en dos o más capas, debiendo 
tener un grado de compactación mínimo de 95% con respecto de la prueba Marshall. 
Geotextiles usados en sobre carpetas asfálticas 
 
El geotextil pueden aplicarse sobre pavimentos deteriorados de concreto hidráulico ò 
asfáltico en la colocación de sobré carpetas asfálticas. 
Funciones del Geotextil 
Impermeabilización: al ser impregnado con asfalto forma una barrera impermeable 
que protege de la humedad a la estructura del pavimento subyacente evitando así el 
ablandamiento de la base portante y posterior degradación del pavimento. 
Refuerzo: al evitar que las grietas existentes en el pavimento deteriorado se reflejen 
en la sobré carpeta y para incrementar la resistencia a la fatiga del pavimento 
evitando grietas. 
Beneficios 
Aumenta la vida útil del pavimento. 
Disminuye los costos de mantenimiento. 
Incrementa el tiempo con condiciones satisfactorias de servicio del pavimento. 
 
 
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Procedimiento constructivo de geotextil en sobre carpetas asfálticas: 
Evaluar la condición del pavimento actual con viga Benkelman, Dynaflect, prueba de 
placa o visualmente. 
Reparar zonas de falla estructural posible. Rellenar baches, reparar con calafateo, 
gritas mayores a 5mm. 
El espesor de la sobre carpeta deberá ser el adecuado para asegurar una vida útil 
razonable. 
 
Aplicar suficiente riego de asfalto en la superficie deteriorada, para asegurar que el 
geotextil quede totalmente impregnado de asfalto, los traslapes va de 5 a 10cms. No 
debe presentar arrugas pudiendo usar cepillos rígidos para extender el material. 
La temperatura de la mezcla asfáltica deberá ser menor que 150ºC. Para evitar fundir 
el geotextil. 
 
Asfaltos modificados 
 
La finalidad de modificar un asfalto se realiza principalmente para mejorar sus 
propiedades y con ello presente un mejor comportamiento a los cambio de clima y 
peso del tránsito, proporcionando una resistencia al envejecimiento prematuro y 
aumentando la capacidad de soporte, mejorando la elasticidad, flexibilidad, cohesión y 
viscosidad lo cual redunda en una mayor vida útil y la disminución de los espesores de 
las carpetas asfálticas. 
Para modificar el cemento asfáltico la secretaria recomienda los siguientes productos, 
se puede mezclar con materiales tipo SBS (estireno-butadieno-estireno) con 
materiales tipo SBR (estireno-butadieno-hule) o bien un producto plastomero 
conocido como EVA (Etil-vinil-acetato) productos termoplásticos, poliestírenos y 
podolefinas, hule molido de neumáticos, gilsonita o escoria de fundición para 
provocarle mayor dureza. 
Los asfaltos modificados con polímeros elevan la vida útil de un pavimento de dos a 
tres veces y el costo adicional es de un 25% superior al de la mezcla asfáltica 
convencional. Está plenamente probado que los asfaltos tradicionales poseen 
propiedades satisfactorias tanto mecánicas como de adhesión en una amplia gama de 
aplicaciones y bajo distintas condiciones climáticas y de tránsito, sin embargo, el 
creciente incremento de volumen del tránsito y la magnitud de las cargas además de la 
necesidad de optimizar las inversiones provoca que en algunos casos las propiedades 
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19 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
de los asfaltos convencionales resulten insuficientes. Por ejemplo, con los asfaltos sin 
modificar aun con los grados más duros, no es posible eliminar el problema de las 
deformaciones producidas por el transito canalizado (ahuellamiento), especialmente 
cuando se deben afrontar condiciones de alta temperatura. Además, con la simple 
adopción de asfaltos más duros se tienen el riesgo de fisuraciones por efectos térmicos 
cuando las temperaturas son muy bajas. 
Con ciertas mezclas abiertas, alternativa generada por razones de confort y seguridad, 
con los ligantes convencionales no se alcanzaría una resistencia mecánica suficiente a 
causa de una escasa cohesión y adhesividad, lo que unido al bajo contenido de ligante 
de estas mezclas podría redundar en una disminución en su durabilidad, del mismo 
modo las nuevas capas superficiales delgadas serian menos durables cuando se vean 
sometidas a tránsitos muy intensos. 
Cuando un material asfáltico es modificado con hule SBS se tiene las siguientes 
mejoras. 
Su recuperación elástica (aumenta su resistencia a las deformaciones permanentes 
provocadas por altas temperaturas y cargas pesadas y lentas). 
Mejora su resistencia a la fractura permanente, por bajas temperaturas o cambios 
bruscos en las cargas aplicadas. 
Mejora su resistencia a la fatiga 
No se reblandece con altas temperaturas 
A bajas temperaturas no se fracturas 
Reduce costos de mantenimiento, reduce el ruido. 
Disminuye la formación de roderas. 
 
Las deformaciones permanentes se presentan generalmente en los siguientes lugares. 
Zonas de climas cálidos 
Zonas de tránsito pesado. 
Zonas de parada. 
 
 
 
Las fracturas se presentan en: 
Zonas de climas gélidos. 
Zonas con cargas aplicadas rápidamente. 
 
 
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20 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
 
¿Cuándo es conveniente modificar un asfalto con hule? 
El tiempo de recuperación de la inversión es importante. 
En carreteras de altas especificaciones. 
Reducir los gastos de mantenimiento 
Existen temperaturas extremas. 
En condiciones de tráfico intensas. 
 
Las principales causas para el deterioro del asfalto son: el clima, la carga y el 
envejecimiento. 
 
Cuando el asfalto no está 
modificado.-a los 4000 
ciclos, la profundidad de la 
huella es ya de 20 mm, y 
para este mismo ciclo en 
asfalto modificado es de 
2.0 mm. 
 
 
 
 
 
 
Requisitos de calidad para cementos asfalticos AC-5 y AC-20 modificados 
Primero se mencionaran todas las pruebas vistas anteriormente y después se 
analizaran las específicas de este tipo de materiales. 
 
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21 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Viscosidad Saybolt-Furol. Ductilidad 
Punto de inflamación Cleveland. Penetración 
Punto de reblandecimiento. 
Separación diferencia anillo y esfera. 
Perdida por calentamiento. 
Viscosidad rotacional Brookfield a 135º.nos ayuda para determinar la viscosidad de 
asfaltos modificados sobre todo en el caso de asfaltos ahulados, puesto que dicho 
ensaye no puede ejecutarse en un viscosímetro capilar. 
 
Recuperación elástica por torsión. Por medio de este ensaye se determina la 
capacidad de recuperación elástica y es indicativo de la que pasa en el campo por los 
efectos del calor y de las cargas. 
 
Resiliencia.El objetivo de la prueba es conocer la resiliencia en materiales asfálticos 
modificados, sometiendo una muestra a una prueba de penetración, para poder 
predecir su comportamiento a futuro del asfalto. 
 
Recuperación elástica en ductilometro. Nos permite valorar las características del 
asfalto después de someterlo a un ensaye de envejecimiento (prueba de película 
delgada) y observar cuanto se recupera para posteriormente cortarla. 
 
Módulo reologicode corte directo: con este ensaye se determina su módulo reologico 
de corte dinámico y su ángulo fase, así como propiedades visco elásticas lineales de un 
cemento asfáltico, sometido una muestra a esfuerzos de torsión. 
 
Separación anillo y esfera en cemento asfáltico modificado. Conocer a que 
temperatura el asfalto modificado puede ya trabajarse adecuadamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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22 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Requisitos de calidad de asfaltos modificados 
 
 
 
Características 
Tipos de cemento asfáltico 
(tipo de modificador) 
AC-5 (Tipo I O II) AC-20 (Tipo I) AC-20 (Tipo 
II) 
AC-20 (Tipo 
III) 
AC-20 (Hule 
molido) 
Del cemento asfáltico modificado: 
Viscosidad Saybolt Furol a 135º C; s, máximo 500 1000 1000 1000 _ 
Viscosidad rotacional Brookfield a 135ºCPa• s (P), máximo 2 4 3 4 _ 
Viscosidad rotacional Brookfield (tipo Haake) a 177ºCPa• s (P), máximo _ _ _ _ 7 
Penetración 
A 25ºC, 100 g, 5 s; ; 10 -1 mm, mínimo 
A 4ºC, 200 g, 60 s; ; 10 -1 mm, minima 
80 
40 
40 
25 
40 
25 
30 
20 
30 
15 
 
Punto de inflamación Cleveland; ºC, mínimo 220 
 
230 230 230 230 
Punto de reblandecimiento, ºC , mínimo 45 55 55 53 57 
Separación, diferencia anillo y esfera; ºC, mínimo 3 3 3 4 5 
Recuperación elástica `por torsión a 25ºC, %, mínimo 25 30 30 15 40 
Resiliencia, a 25ºC; %, mínimo 20 20 20 25 30 
Del residuo de la prueba de la película delgada , (3,2 mm, 50 g) 
Perdida por calentamiento a 163ºC; %, máximo 1 1 1 1 1 
Ductilidad a 4ºC y 5 cm/min.; cm. mínimo 10 7 10 5 5 
Penetración a 4ºC, 200 g , 60 s; 10 -1 mm, mínimo _ _ _ _ 10 
Penetración retenida a 4ºC , 200 g, 60 s; %, mínimo 65 65 65 55 75 
Recuperación elástica en ductilometro a 25ºC, %, mínimo 50 50 60 30 55 
Incremento en temperatura anillo y esfera; ºC, máximo _ _ _ _ 10 
Módulo reologico de corte dinámico a 76ºC (G*/sen); KPa, mínimo _ 2,2 2,2 2,2 2,2 
Módulo reologico de corte dinámico a 64ºC (G*/sen); KPa, mínimo 2,2 _ _ _ _ 
Angulo fase [Visco – elasticidad], a 76ºC; º (grados) _ 75 70 75 _ 
Angulo fase [Visco – elasticidad], a 64ºC; º (grados) 75 _ _ _ _ 
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23 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Como en esta materia aún no se tiene un manual de prácticas de laboratorio, se 
tratara de encauzar al lector de manera breve y sencilla, indicándole las referencias a 
seguir de algunos de los ensayes que se le efectúan a los asfaltos modificados, 
teniendo en consideración que muchas de estas se basan en conceptos ya vistos en la 
materia de pavimentos y terracerías que se imparte en séptimo semestre de la carrera. 
Separación de cemento asfaltico modificado (empleando el método de anillo y 
esfera): para mayor información de dicho ensaye nos basaremos en las normas del 
I.M.T. (Instituto Mexicano del Transporte) y en este caso la que requerimos es M-
MMP-4-05-022/02. 
Resiliencia en cemento asfaltico modificado (empleamos el Penetrómetro y una 
aguja de punta redonda). La norma a seguir es la siguiente M-MMP-4-05-023/02. 
Punto de reblandecimiento: que se efectúa tanto en cementos asfalticos 
convencionales y modificados M-MMP-4-05-009/00. 
Recuperación elástica por torsión: este ensaye nos permite determinar la capacidad 
de recuperación de los asfaltos modificados norma: M-MMP-4-05-024/02. 
Como es un manual para el aprendizaje de la materia de la manera más precisa y 
concisa no se hace mención de muchas de los otros ensayes que se requieren para 
conocer las características del asfalto modificado, pero para el lector más 
compenetrado en la materia, las referencias son las mismas mencionadas. 
Así mismo se hace mención de otros productos como la geomalla de fibra de vidrio 
que se están desarrollando , para proporcionarle mejores características a las carpetas 
asfálticas, para que además de cumplir con su funcionalidad adecuada, presenten una 
mayor vida útil, además de requerir un menor mantenimiento, también se está 
logrando que sean más amigables con el medio ambiente en lo que se conoce como 
pavimentos sustentables, dentro de estas se tiene a las mezclas tibias o templadas, 
que nos ayudan a disminuir el efecto invernadero a nivel mundial, ya que para su 
producción y tendido , requiere de menor energía calorífica. Las carpetas conocidas 
como R.A.P. (Recycled Asphalt Pavement) que proceden de materiales reciclables de 
la propia carpeta o bien desechos de otras industrias, que son empleados en los 
pavimentos, para con esto evitar la explotación de bancos de materiales, de los cuales 
ya no se tiene gran abundancia a nivel mundial. 
 
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24 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
 Cementos asfalticos grado PG (Grado Performance) 
 
Son aquellos cuyo comportamiento en los pavimentos esta definido por las 
temperaturas maxima y minima que se esperan en el lugar de su aplicaciobn, dentro 
de las cuales se asegura un desempeño (performance) adecuado para resistir 
deformaciones o agrietamientos por temperaturas altas o muy bajas y por fatiga. 
Asfaltos grado de desempeño (PG) 
El grado de desempeño o Grado PG es el rango de temperaturas, maxima y minima, 
entre las que un cemento asfaltico se desempeña satisfactoriamente.El Grado PG 
permite seleccionar elcemento asfaltico mas adecuado para una determinada obra, en 
funcion del clima dominante y de la magnitud del transito a que estara sujeta durante 
su vida util. 
Un cemento asfaltico clasificado como PG 64-22 tendrá un desempeño sastisfactorio 
cuando trabaje a temperaturas tan altas como 64°C y tan bajas como menos 22°C. 
Las temperaturas maximas se extienden tanto como sea necesario, con incrementos 
de 6° C. 
Generalmente las temperaturas varian de 64 a 88° C y las minimas de-40° a-22°C. 
La normatividad de la S.C.T. nos marca 3 regiones geograficas para elegir el asfalto PG, 
mas adecuado para cada zona. (Zona I PG 64-22) (Zona II PG 70-22) (Zona III PG 76-22). 
normalmente se considera que el asfalto es modificado cuando la suma de ambos 
elementos nos da un numero mayor o igual a 96. 
La temperatura maxima del gradoPG, se ajusta de acuerdo a la intensidad del transito 
esperado, en termino de ejes equivalentes de 8.2 Toneladas,acumuladas durante un 
periodo de servicio del pavimento en 10 años y de acuerdo con la velocidad de 
operación (tabla 1 de la norma S.C.T. NCMT 4-05-004/08). 
 
 
 
 
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25 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
 
UNIDAD III 
 
 
ENSAYE DE CALIDAD EN 
MATERIALES 
 
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26 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Mezclas asfálticas. 
 
Mezclas tibias (templadas) 
 
A partir del año 2009 la planta de asfalto del D.F, ha efectuado adecuaciones de su 
producción en favor mezclas asfálticas templadas de menor consumo energético y 
respetuosas del medio ambiente, actualmente la planta puede sustituir las mezclas 
asfálticas tradicionales utilizando ligantes hidrocarbonados normales o modificados sin 
perjuicio de la calidad y sin cambios mayores en el proceso constructivo. 
Como ya se mencionó en capítulos anteriores las mezclas asfálticas son productos que 
usualmente son mezclados y después tendidos a temperaturas cercanas a los 140°C, o 
superiores y con esto se garantizan condiciones adecuadas, pero la energía que se 
requiere para calentar los agregados y el asfalto es considerablemente grande y 
además costosoy perjudicial para el medio ambiente: para disminuir la temperatura 
de fabricación es necesario disminuir la viscosidad, para lograr esto en términos 
generales se tienen dos grandes grupos a saber. 
Empleando asfalto espumado, el cual puede ser obtenido por la inclusión de un aditivo 
específico o de agua durante el proceso de fabricación. 
Utilizando un aditivo que permita modificar la viscosidad de los asfaltos, que es el caso 
de la planta. Que para esto emplea una cera orgánica la cual debe ser mezclada en una 
proporción adecuada para evitar fallas en los pavimentos. 
Con esto se disminuye la temperatura de elaboración de la mezcla de 150°C, a 120°C, 
el tendido baja de 130°C, a 110°C, y la compactación anteriormente se iniciaba a 
120°C, y ahora la podemos realizar a 100°C, esto en una mezcla asfáltica. En una 
modificada se emplean temperaturas de aproximadamente 25°C, mas. 
 
 
 
 
 
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27 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
Ventajas de las mezclas templadas 
1.-Consumo de energía. La reducción del consumo de energía es el beneficio más obvio 
de las mezclas 
 
Estudios han demostrado que la reducción del consumo de energía de alrededor de 
30% se puede lograr mediante la disminución de las temperaturas de producción en la 
planta de asfalto. El descenso en el consumo de energía reduce a su vez el costo de la 
producción de la mezcla, pero puede haber. También un añadido por disminución en 
los costos involucrados en el uso del proceso de mezcla tibia, es decir, para los aditivos 
y/o equipos de modificación. 
Otro beneficio adicional de la reducción de las temperaturas de producción, que a 
veces no se menciona es el menor desgaste de la planta de asfalto. 
2.-Emisiones. Otra de las ventajas de la mezcla tibia es la reducción de las emisiones 
debido a la reducida temperatura de producción. La elaboración de mezcla tibia 
reduce significativamente las emisiones de gas carbónico y los olores, en comparación 
con la producción de mezclas en caliente. 
 
Cabe recordar que las emisiones de producción de mezcla - asfalto y la colocación 
pueden, en ciertos niveles elevados, ser perjudiciales para la salud. En el año 2000 el 
Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) de EE.UU. publicó un 
estudio de riesgo sobre los efectos en la Salud Ocupacional de la exposición a la 
mezcla- asfalto. En esta revisión, el NIOSH evaluó los efectos potenciales para la salud 
que tiene la producción de las mezclas asfálticas en caliente y en 1977, el NIOSH 
determinó que entre los efectos adversos para la salud por la exposición se encuentran 
la irritación de ojos, malestar en las vías respiratorias y problemas en la piel. 
La mezcla asfáltica templada, está constituida de agregados pétreos de ¾” a finos, con 
AC-20 y aditivo, su temperatura de producción va de un rango de 120 º C a 125 º C, 
estando por debajo de las convencionalmente empleadas, lo cual la hace 
potencialmente más ecoeficiente. Así mismo presenta una mejor adhesividad entre el 
asfalto y el agregado pétreo, después de ser tendida y compactada conforme al 
procedimiento constructivo, presentando una mejor fuerza de cohesión entre 
partículas. Ofrece beneficios económicos y ambientales, sin sacrificar la calidad del 
producto terminado, así como mejoras en las condiciones laborales del personal de 
obra, al ser posible iniciar su proceso de compactación entre 95° a 97°C, 
generando disminución de la radiación térmica, además su facilidad de aplicación, por 
lo mencionado anteriormente el personal no inhala tantos gases producto de la 
combustión del asfalto a mayores temperaturas. Esta forma de homogenizar tiene la 
finalidad de garantizar un revestimiento correcto del esqueleto granular, una mezcla 
homogénea y un acomodo adecuada durante el proceso de tendido y compactación. 
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28 Ing. José Santos Arriaga Soto 
 
La intención de disminuir la temperatura en dichas mezclas es con la finalidad de 
reducir el consumo energético y bajar la contaminación durante la producción y 
tendido de las mezclas asfálticas; la reducción de temperatura, en la elaboración de las 
mezclas es posible mediante el asfalto espumado, el cual puede ser obtenido por la 
inclusión de un aditivo o agua durante su elaboración o bien se puede utilizar un 
aditivo reductor en forma de cera, uno de estos puede ser el conocido como viatop 60 
que realmente es un polímero plástico y es el que más comúnmente emplea, la planta 
de asfaltos de la Ciudad de México, esto es con el propósito de reducir la viscosidad, 
además de provocar que la mezcla no pierda fluidez y se pueda compactar de manera 
adecuada a menores temperaturas que las convencionales (entre 110° a 120° C.) En la 
Planta de Asfaltos del Gobierno del Distrito Federal, se han dado a la tarea de producir 
mezclas asfálticas templadas, utilizando aditivos como lo pueden ser las ceras 
orgánicas en general, que reducen la viscosidad a alta temperatura del cemento 
asfaltico , es importante mencionar que dichas ceras no alteran las propiedades de la 
mezcla asfáltica. Se ha demostrado que la utilización de dichos aditivos aumenta la 
rigidez lo que puede proveer una resistencia acrecentada a las roderas, sin embargo el 
hecho de aumentar la rigidez puede ser causa de agrietamientos térmicos en la 
carpeta asfáltica. 
Para contrarrestar este efecto pueden utilizarse polímeros con el fin de brindar al 
aditivo dicha elasticidad a baja temperatura. 
El punto de fusión de los aditivos reductores de la viscosidad está alrededor de 100°C y 
son completamente solubles a 120°C, por debajo de esta temperatura de fusión el 
aditivo forma una red cristalina al interior de la mezcla asfáltica lo que puede 
aumentar la estabilidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Requisitos de calidad de las mezclas asfálticas tibias 
 
 
 
 
. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt) 
 
Es la mezcla en caliente, uniforme y homogénea, elaborada con cemento asfaltico y 
materiales pétreos de granulometría discontinua, con tamaño nominal entre 19.0 
milímetros (3/4 “) y 9.5 milímetros (3/8 “) 
El SMA es una mezcla asfáltica en caliente que se caracteriza por ser impermeable, 
dura, estable y resistente a la formación de roderas. Estas propiedades de la mezcla se 
deben a la granulometría discontinua con la que se forma un esqueleto mineral entre 
las partículas gruesas, a la presencia de un mortero rico en asfalto y a la adición de 
fibras de celulosa asfaltadas (como agente estabilizador). La carpeta SMA tiene dos 
objetivos principales: 
 
1. Proporcionar una superficie de rodamiento de la más alta calidad en términos 
de confort y seguridad para el usuario. 
 
2. Garantizar una impermeabilización (sellado) total de la carpeta asfáltica de 
proyecto, la cual protege la totalidad de estructura de pavimento de una 
degradación acelerada. 
 
Pruebas Criterios de aceptación 
Fluencia Menor 4.00 mm 
Estabilidad Mayor de 700 kgf 
Vacíos ocupados con aire 3-5 % 
Vacíos ocupados con asfalto 70 – 80 % 
Densidad teórica máxima (D.T.M) 2320kg/ m3 
Contenido óptimo de asfalto 6.5 %+/-0.5 % 
Peso específico en el campo al terminar la 
compactación 
>92% D.T.M 
>2.13 Kg/m3 
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3. Se caracteriza por su alto contenido en áridos gruesos y su distribución en un 
esqueleto de estructura controlada. Los vacíos de la matriz estructural están 
llenados por un mastic bituminoso de alta viscosidad. El alto contenido de 
agregadosde por lo menos 70% asegura un contacto perfecto entre las 
partículas después de la compactación. El grado de viscosidad del mastic se 
obtiene por el agregado de arena triturada 
 
4. Sintetizando la información, podemos decir que el SMA es una mezcla fuerte, 
estable y resistente a las roderas, que se basa en el contacto de piedra sobre 
piedra para proveer resistencia y un mortero rico en ligante que proporciona 
durabilidad. 
 
Requisitos granulométricos del material pétreo para mezclas tipo SMA. 
Malla 
Tamaño nominal del material pétreo mm. 
9.5 mm(3/8”) 12.5 (1/2”) 19 mm (3/4”) 
Abertura mm Designación % que pasa en volumen 
25.0 1” -------- -------- 100 
19.0 ¾” --------- 100 90-100 
12.5 ½” 100 90-100 50-88 
9.5 3/8” 70-100 50-80 25-60 
6.3 ¼” 43-68 29-50 20-38 
4.75 N° 4 30-50 20-35 18-28 
2.0 N° 10 19-27 15-23 15-23 
0.85 N° 20 16-20 13-20 13-20 
0.075 N° 200 8-12 8-11 8-11 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Requisitos de calidad del pétreo para mezclas SMA 
Características Valor 
GRAVA 
Desgaste Los Ángeles % máximo 25 
Partículas alargadas y lajeadas % máx. 25 
Intemperismo acelerado (sulfato de sodio) 15 
% máximo (sulfato de magnesio) 20 
Partículas trituradas (una cara) 100 
% mínimo (dos o más caras) 90 
Absorción % máximo 2 
Desprendimiento por fricción(método B) % máximo 10 
ARENA Y FINOS 
Equivalente de arena % mínimo 55 
Índice plástico % máximo No plástico 
Azul de metileno mg/g máximo 12 
 
Requisitos de calidad para mezclas asfálticas de granulometría discontinua, tipo SMA 
Característica Requisito 
Numero de giros en compactador giratorio (golpes por cara con 
martillo Marshall) 
100 ( 50) 
Vacíos en la mezcla asfáltica (VMC);%,mínimo 4.0 [1] 
Vacíos en el agregado mineral (VAM);%, mínimo 17 
Vacíos ocupados por el asfalto (VFA);% 75-82 
Contenido de fibras de celulosa,% en peso de la mezcla, mínimo 0.3 
Resistencia detenida a la tracción indirecta (TSR) [2],%;mínimo 80 
Escurrimiento de asfalto a temperatura de producción,%, máximo 0.3[3] 
Contenido de cemento asfaltico,% en peso de la mezcla, mínimo 6.0 
Adicionalmente los vacíos de la grava en la mezcla asfáltica compactada (VAG máx. 
serán menores que los vacíos en la grava, en la condición de varillado en seco (VAG 
drc)[4] 
[1]Para caminos de bajo volumen de transito climas fríos, se puede permitir un 
porcentaje de vacíos en la mezcla menor que 4.0% pero nunca debajo de 3.0% 
[2] Para determinar la resistencia retenida a tracción indirecta, se aplicara el método 
descrito en el manual M-MMP-4-05-045, Resistencia de las Mezclas Asfálticas 
Compactadas, al daño inducido por la humedad. 
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[3] Para determinar el escurrimiento de asfalto, se aplicara el método descrito en el 
manual M-MMP-4-05-044, Determinación del Escurrimiento en Mezclas Asfálticas sin 
Compactar. 
[4] Para determinar los valores VAGmax y VAGdrc se aplicara los procedimientos 
indicados en el manual M-MMP-4-05-043, Método de Diseño para Mezclas de 
Granulometría Discontinua, tipo SMA. 
Pruebas a realizar para el diseño de mezclas asfálticas. 
 
Muchos de los ensayes que maneja el programa de la materia, aun no aparecen en la 
nueva normatividad manejado por la S.C.T. y el I.M.T. por lo tanto en este capítulo se 
hará referencia de dos de las Normas que anteriormente empleaban y de las cuales 
se hace mención en sus nuevas Normas, pero que hasta la fecha no se han publicado. 
Los títulos para consultar son los siguientes: libro 6-parte 6.01 titulo 6.01.03 
pavimentos II tomos 1 (uno) y 2(dos). 
 Densidad del asfalto: esta prueba nos ayuda a determinar la relación entre el 
peso de un volumen determinado de material asfaltico a 25° C. y el peso de un 
volumen igual de agua a la misma temperatura, es adimensional. Es un dato 
que se requiere para realizar el cálculo del peso específico teórico máximo de la 
mezcla asfáltica y se expresa en gr./cm3 y este datos se requiere para obtener 
el porcentaje de vacíos en la mezcla. Quizás este ensaye ya no se realice por 
que los cementos asfalticos que se tienen en la república Mexicana presentan 
una densidad de 1.0 a 1.2. Referencia 011-C.02. 
 Ensaye de compresión simple en seco y diametral: son ensayes que se 
efectúan para conocer el porcentaje óptimo de producto asfaltico, 
principalmente para mezclas en frio, donde se emplean emulsiones asfálticas o 
asfaltos rebajados. Referencia 012-D.03. 
 Prueba de Hubbard Field: consiste en elaborar especímenes de agregado 
pétreo y diferentes proporciones de cemento asfaltico, para obtener el % 
óptimo de este último, se emplea en carpetas con transito medio o bajo y en la 
estabilización de materiales. Se hace referencia a lo siguiente 012-D.04. 
 
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Actualmente se está realizando el análisis correspondiente para cambiar estos ensayes 
por pruebas más vigentes y representativas de lo que se tiene en la actualidad, pero 
estos ensayes al final de cuentas son la base para lo nuevo que se está efectuando. 
En muchos de los caso se efectúan pruebas como el de la rueda de Hamburgo y el 
método por amasado recomendado por el sistema superpave, que como se sabe es un 
método que ha invertido una gran cantidad de dinero para efectuar investigaciones 
que lleven a considerar las ventajas que tiene el asfalto sobre el concreto hidráulico, 
dicho método fue desarrollado por el organismo SHRP (STRATEGIC HIGWALL 
RESEARCH PAVEMENT) siendo estos los métodos más actualizados para mezclas 
asfálticas. 
 
Requisitos granulométricos del material pétreo para carpeta asfáltica de granulometría 
abierta 
Malla Porcentaje que pasa 
Abertura 
Mm 
Designación 
Para espesores<4 
cm 
Para 
espesores>4cm 
25 1” --- 100 
19 ¾” 100 62-100 
12.5 ½” 65-100 45-70 
9.5 3/8” 48-72 33-58 
6.3 ¼” 30-52 22-43 
4.75 N° 4 18-38 14-33 
2 N°10 5-19 5-19 
0.075 N°200 2-4 2-4 
 
 
 
 
 
 
 
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 Prueba cántabro para mezclas asfálticas de textura abierta. 
Esta prueba o procedimiento de cántabro para el diseño y control de mezclas 
asfálticas de granulometría abierta. Con esta prueba se determina el valor de la 
perdida por desgaste de las mezclas asfálticas, empleando la máquina de abrasión Los 
Ángeles, en probetas elaboradas con el método Marshall. El procedimiento puede 
emplearse tanto en el proyecto de mezclas en el laboratorio como para el control en 
obra de las mismas: se aplica a las mezclas asfálticas fabricadas en caliente y 
granulometría abierta, cuyo tamaño máximo sea de 25 mm. La prueba permite valorar 
indirectamente la cohesión, trabazón del agregado pétreo, así como la resistencia a la 
disgregación de la mezcla, ante los efectos abrasivos y de tracción originados por el 
transito 
Equipo necesario para efectuar esta prueba: 
Equipo de compactación Marshall 
Máquina de abrasión Los Ángeles 
Termómetro de inmersión con capacidad de 0 a 200º C y aproximación de 8 ºC para 
medir la temperatura de los agregados, el asfalto y mezcla asfáltica 
Balanza con capacidad de 2 kilogramos y aproximación de 0.1 gramos, para pesar los 
especímenes. 
Balanza con capacidad de 5 kilogramos y aproximación de 1 gramo, para la 
preparación de las mezclasCámara termostática, capaz de alojar la máquina de los Ángeles para mantener 
constante la temperatura durante la prueba con error máximo de 1 ºC 
Equipo de uso general, recipiente, espátulas, guantes de asbesto, marcadores de cera, 
sujetadores curvos, discos de papel filtro etc. 
 
 
 
 
 
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Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría 
abierta 
Características (1) Valor 
Densidad relativa. mínimo 2.4 
Desgaste de los Ángeles,% máximo 30 
Partículas alargadas ,% máximo 25 
Partículas lajeadas,% máximo 25 
Equivalente de arena ,% mínimo 50 
Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo 25 
 el material debe de ser 100% producto de trituración de roca sana 
 
Por ser un ensaye que aparece en la nueva Normatividad de la S.C.T. pero que aún 
no es publicado se encontró la siguiente información general, que se obtuvo del 
manual características de los materiales de carreteras de España. 
 
El proceso consiste en cribar 1000 gr de material con la granulometría que marcan 
las normas, se ponen a calentar hasta una temperatura de 100°-120°C el cemento 
asfaltico se calienta aproximadamente a la misma temperatura y se agrega al 
pétreo en diferentes porcentajes para obtener las gráficas necesarias, los moldes 
con base y extensión se ponen a calentar en baño de agua junto con el pisón a una 
temperatura de 70°C, se vierte la mezcla en los moldes colocando hoja de papel 
filtro en la cara inferior y también en la superior, se aplican 50 golpes por cara y se 
dejan fraguar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Las muestras se compactan con 50 golpes por cara 
 
 
 
 
 
 
 Se extraen, se pesan en aire y sumergidas. 
 
 
 
 
 
 
 
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 Se meten en la máquina de los Ángeles, de forma individual sin esferas de acero y 
se les aplica el proceso de rotación y fricción, proporcionándoles 300 vueltas. 
 
 
 
Después de esto se toma el grumo más grande que se encuentre, el cual se pesa y 
con estos datos, además del volumen se calcula el % de vacíos y la pérdida de peso. 
 
𝑃 = 
𝑃1 − 𝑃2
𝑃1
 𝑋 100 
 
El % de vacíos de la mezcla compactada corresponde al volumen de esta en las 
condiciones de acomodo que tiene y no alcanzan a ser ocupada por las partículas 
del pétreo o por el asfalto que la integran. 
 
𝛾𝑡𝑚 =
100
𝐴
𝑆𝐶𝐴 𝛾0
+ 
𝑃
𝑆𝑝𝛾0
 
 
𝛾𝑡𝑚 = Es el peso específico teórico máximo de la mezcla asfáltica, en gramos por 
centímetro cúbico. 
 
A = Es la proporción en peso de cemento asfáltico o de residuo asfáltico, con 
relación al de la mezcla, en por ciento. 
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P = Es la proporción en peso de material pétreo, con relación al de la mezcla, en 
por ciento. 
 
𝑠𝐶𝐴 = Es la densidad del cemento asfáltico, número abstracto. 
 
𝑠𝑃 = Es la densidad aparente del material pétreo por inmersión en cemento 
asfáltico, número abstracto. 
 
𝛾0= Es el peso específico del agua, considerado en este caso de (1) gramo por 
centímetro cúbico. 
 
 
𝑉𝑀𝐶 = 100 (1 − 
𝛾𝑑𝑐
1,000 𝛾𝑡𝑚
) 
 
 
VMC = Es la proporción de vacíos en la mezcla asfáltica compactada, en por ciento. 
 
𝛾𝑑𝑐 = Es el peso volumétrico de la mezcla asfáltica compactada, en kilogramos por 
metro cúbico. 
 
𝛾𝑡𝑚 = Es el peso específico teórico máximo de la mezcla asfáltica, en gramos por 
centímetro cúbico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Criterios a considerar 
 
1.- Para definir un contenido máximo de asfalto.- En las probetas elaboradas con el 
método Marshall él % de vacíos será igual o mayor a 21%. 
2.-Para definir su contenido mínimo de asfalto.- En el ensaye Cántabro el % de 
pérdida por desgaste será igual o menor de 30%. 
 
 
Como se observa en la gráfica, el contenido óptimo de asfalto se encuentra en un 
rango de 4.2 a 4.7 % 
 
 
 
 
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Concreto hidráulico 
 
Pruebas a realizar para el diseño de pavimentos de concreto hidráulico 
 
Las pruebas que se le realicen a los materiales pétreos para este tipo de losas, las 
referenciaremos a la Normatividad, que se tenía anteriormente en la S.C.T. (Secretaria 
de Comunicaciones y Transportes) y en este caso nos apoyaremos del manual: 
Normas de calidad de los materiales, carreteras y aeropistas, materiales para 
terracerías 4.01.01. 
Los materiales pétreos que se usaran en la elaboración de concretos, se clasifican en 
gruesos y finos, debiendo cumplir este último con la siguiente granulometría (004-
E.02). 
 
MALLAS MALLAS % QUE PASA 
⅜” 9.51 mm. 100 
No. 4 4.76 mm. 95-100 
No. 8 2.38 mm. 80-100 
No. 16 1.19 mm. 50-85 
No. 30 0.595 mm. 25-60 
No. 50 0.297 mm. 10-30 
No. 100 0.149 mm. 2-10 
 
Dichos materiales deberán someterse a los tratamientos necesarios para cumplir con 
los requisitos de calidad que se indican en cada caso. 
 
 
 
 
El agregado grueso será grava triturada totalmente, con un tamaño máximo de 38 mm. 
(1 ½”) con una resistencia superior a la del concreto. 
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DENOMINACION DE LA MALLA % QUE PASA 
2” (50.8 mm) 100 
1 ½” (38 mm) 95-100 
¾” (19.0 mm) 35-70 
3/8”(9.52 mm) 10-30 
No. 4 (4.52 mm) 0-5 
 
En cuanto al contenido de substancias perjudiciales, se tendrá lo siguiente para suelos 
finos: 
SUBSTANCIAS PERJUDICIALES % Máximo en peso de la muestra total 
Partículas deleznables 1.0 
Material que pasa malla 200 4% máx. 
Para concretos sujetos a desgaste 3.0 
Para concretos de otro tipo 5.0 
Carbón y lignito 1.0 
 
La arena no deberá tener un retenido mayor de 45% entre dos mallas y deberá cumplir 
con lo siguiente. 
Equivalente de arena 80% mínimo 
Modo de finura 2.3min.-3.1 máx. 
Intemperismo acelerado 10.0 máx. 
 
No deberán tener impurezas orgánicas en tal cantidad, que produzcan una coloración 
más oscura que la estándar. 
Los finos empleados, que se encuentren expuestos a la intemperie o a constantes 
humedecimientos, no deberán presentar una reacción con los álcalis del cemento, 
causando expansión mayor de 0.200% a la edad de un año. 
La perdida por Intemperismo acelerado no deberá presentar una perdida por peso 
mayor de 10%, cuando se use sulfato de sodio, ni mayor de 15% cuando se realice con 
sulfato de magnesio. 
El agregado grueso puede ser grava natural o triturada y presentara las siguientes 
características. 
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El contenido de las substancias perjudiciales, del agregado grueso deberá presentar los 
siguientes porcentajes máximos. 
Substancias perjudiciales % máximo 
Partículas deleznables 0.025 
Partículas suaves 5.0 
Pedernal como impureza 1.0 
Carbón mineral y/o lignito 1.0 
 
Desgaste Los Ángeles 40.0% máximo 
Intemperismo acelerado 12.0 % máximo 
 
Se empleara cemento Portland tipo I que es un cemento normal para empleo general, 
o bien tipo II de calor moderado se emplea en pavimentos donde se tienen 
compuestos químicos en concentraciones