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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO “CONTROL DE CALIDAD DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS CALIENTES Y TEMPLADAS” TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA: SUSANA MÉNDEZ OLVERA ASESOR ING. JOSE SANTOS ARRIAGA SOTO JULIO 2013 AGRADECIMIENTOS A mis padres: Ramón Carmelo Méndez Domínguez María Susana Olvera Anieva A mi hermana y sobrino: Luz Irene Méndez Olvera Iker Landin Méndez A mi familia A mis amigos: En especial a mi amiga Diana Martínez Fuentes A mi asesor: Ing. José Santos Arriaga Soto i i IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura ÍNDICE INTRODUCCIÓN iii JUSTIFICACIÓN iv ANTECEDENTES v MARCO TEÓRICO viii CAPITULO I.- TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS 10 I.1. Mezcla asfáltica en caliente 11 I.1.1 Mezcla asfáltica de granulometría densa 12 I.1.2. Mezcla asfáltica de granulometría abierta 13 I.1.3. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt) 14 I.2. Mezclas templada 15 I.2.1 Comparación de las especificaciones de la SCT vs Planta de Asfaltos GDF 17 I.3.Mezclas asfálticas en Frio 19 I.3.1. Mezcla asfáltica de granulometría densa 19 I.3.2.Mortero asfaltico 19 I.4. Mezclas asfálticas por el sistema de riegos 20 Diagrama resumen del capítulo I Tipos de mezclas asfálticas 21 CAPITULO II.- CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. 22 II.1. Material pétreo 24 II.1.1. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría densa 25 II.1.2. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta y abierta 27 II.1.3. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de Mortero asfaltico 29 II.1.4. Materiales pétreos para carpetas asfálticas por el sistema de riegos 30 II.1.5. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría discontinua tipo SMA 31 II.2. Materiales asfalticos aditivos y mezclas. 32 II.2.1. Cemento asfaltico 32 II.2.2. Emulsion Asfaltica 35 II.2.3. Asfaltos Rebajados 37 II.2.4 Asfaltos Modificados 38 ii IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.2.5. Cementos asfalticos grado PG (Grado Performance) 39 II.2.6. Asfaltos espumados. 41 II.2.6.1.Propiedades del asfalto espumado 43 Diagrama resumen del capítulo II características de los materiales para mezclas asfálticas. 44 CAPITULO III.-. ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS 45 III.1. Explotación y tratamiento previo del material pétreo y cemento asfaltico 46 III.1.1.Consideraciones particulares según el tipo de muestreo 47 III.1.2 Pruebas de control de calidad para materiales pétreos 49 III.1.3 Pruebas de calidad para cemento asfaltico 58 III.2 Planta de asfalto 64 III.3. Proceso de elaboración de mezclas asfálticas en la planta de asfaltos GDF 66 III.4. Condiciones de elaboración de las mezclas asfálticas en caliente 72 III.5. Condiciones de elaboración de las mezclas asfálticas en frio 73 III.6. Beneficios de la mezcla templada 74 Diagrama resumen del capítulo III.-. Elaboración de las mezclas asfálticas 75 CAPÍTULO IV PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO Y CONTROL DE CALIDAD. 76 IV.1. Tendido de la mezcla en caliente de acuerdo a la norma N-CTR-CAR-1-04-006-00 76 .IV.2.-Calidad de la mezcla asfáltica 79 IV.2. Riegos que se aplican en el tendido de una carpeta asfáltica. 85 IV.3. Proceso constructivo de las mezclas asfálticas frías 87 IV.4.Muestreo de mezcla asfáltica en planta 89 IV.5. Muestreo de mezcla asfáltica en obra 90 IV.6. Cálculo de la mezcla asfáltica necesaria 91 Diagrama del capítulo IV Procedimiento constructivo y control de calidad 95 CONCLUSIONES xi BIBLIOGRAFÍA xvii GLOSARIO xviii ÍNDICE DE TABLAS xx ÍNDICE DE IMÁGENES xxii iii IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura INTRODUCCIÓN Como bien sabemos los caminos son el medio que nos sirven para trasladarnos de un lugar a otro, el ser humano se ha preocupado por abrir calles que lo ayuden a trasladarse con rapidez y comodidad, además que estas vías de comunicación, están ligadas con la economía y fortalecen el crecimiento de una población. Es por esto, que la tesis que se presenta, sobre el control de calidad en las mezclas asfálticas, desarrolla el tema de la carpeta asfáltica, que es una de las capas que conforman el pavimento, este elemento es el primero en recibir las cargas que transmiten los vehículos se encuentra expuesta a la intemperie. Al mismo tiempo es en la que se reflejan los daños, que afectan a los usuarios de estas vías. Por esa razón en este trabajo lo que se pretende es dar a conocer, que es la carpeta asfáltica, cuales son los tipos, sus pruebas, su producción, proponer que exista un debido control de calidad en la elaboración de la mezcla asfáltica y la selección de los materiales que la conforman, en el tendido de la misma, para evitar fallas en los pavimentos. En el primer capítulo estudiaremos las diferentes mezclas asfálticas existentes según sea el procedimiento de mezclado, dándole prioridad a las mezclas templadas, se efectuara un comparativo de la mezcla en caliente con respecto a la mezcla tibia, obteniendo como resultado que las mezclas de este tipo tienen la misma calidad de una mezcla en caliente. En el segundo capítulo se hace un estudio de los diferentes productos asfalticos que existen, sus características, tipos y especificaciones de los agregados pétreos, productos asfalticos y mezclas, de acuerdo a la normativa de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). En el tercer capítulo de esta tesis, describe el proceso de elaboración en la planta de asfaltos, del gobierno del Distrito Federal, conoceremos a detalle cual es el proceso de elaboración, así como las nuevas propuestas de producción de mezclas asfálticas templadas, esto con la finalidad de reducir la contaminación, durante su producción. Por último tenemos el cuarto capítulo en el cual se describe cual es el proceso de construcción de una carpeta asfáltica tomando como referencia la normativa de la Secretaria Comunicaciones y Transporte (SCT), esto es con la finalidad de tener un adecuado control de la calidad durante el proceso de construcción de la misma. iv IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura La finalidad de dicho estudio es hacer conciencia entre los productores de mezclas y quienes las ocupan para los diferentes trabajos que se requieren en la pavimentación de las vialidades, tratando de encausarlos para que se empleen productos que además de proporcionarnos un buen resultado ayuden a disminuir la contaminación en el planeta y por consecuencia proporcionarle al ser humano un mejor modo de vida. JUSTIFICACIÓN En virtud de que cada día existe una mayor demanda de infraestructura vial, es importante brindarle al usuario de estas vías, un nivel de servicio bueno y aceptable. Ya que es una necesidad trasladarse de un lugar a otro, por medio de estos caminos, de manera cómoda, eficiente y con seguridad. La elaboración de esta tesis, pretende un conocimiento más amplio de las mezclas asfálticas, la producción y ejecución para poder así obtener un nivel de servicio, deseado, por otro lado el hacer conciencia del medio ambiente, el impacto ambiental que tiene la elaboración de mezclas asfálticas, ya que es un tema que en la actualidad nos interesa y beneficia a todos, la disminución de la contaminación es posible mediante la producción de mezcla asfáltica templada, Se efectuara un comparativo entre la mezcla asfáltica en caliente que es la que presenta mejores características, en cuanto a su resistencia para soportar cargas de mayor peso, además de que presenta un flujo o deformación más adecuado y tiende a recuperarse de mejor manera. El comparativo se realizara con la mezclaasfáltica templada que es la que actualmente trabaja la planta de asfalto del Gobierno del Distrito Federal. De acuerdo a las vialidades que se han construido con este tipo de mezclas, se ha encontrado que no presentan deterioros prematuros y que están cumpliendo con el periodo de vida útil, para el que fueron diseñadas, semejante a las mezclas en caliente, pero observamos que se requiere una menor cantidad de energía (calor) en su producción y en su proceso de tendido y compactación, y aunque su costo se incremente por el aditivo empleado para su elaboración, tenemos que al requerir menos energía calorífica, se contamina menos y se reducen los costos de alguna manera, por la menor cantidad de combustible que se emplea para su producción. v IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura ANTECEDENTES Historia de las mezclas templadas El concepto de mezcla tibia surgió en Europa, tras la necesidad de una mezcla bituminosa que ofreciera economía de energía y tuviera el mismo desempeño de las mezclas bituminosas en caliente. El desarrollo de esta tecnología con enfoque en la reducción de temperatura de mezcla y compactación empezó en 1997, para cumplir con el protocolo de Kioto. La alternativa también facilita el trabajo de pavimentación en los países en los que el invierno es muy riguroso, una vez que la mezcla tibia enfría más lentamente que la mezcla en caliente. En 2002, especialistas de los Estados Unidos empezaron a investigar esta técnica, que rápidamente sería adoptada por ese país. En Brasil, se empezó a investigar la tecnología, adaptándola para las condiciones de trabajo locales. Los antecedentes cronológicos de las mezclas tibias (WMA) se presentan a continuación1: 1995: En 1995, Shell y KoloViedekke, iniciaron un programa en conjunto, para el desarrollo de un producto, y del proceso para la fabricación de mezcla agregado - asfalto a temperaturas más bajas; obteniendo mejores propiedades o equivalentes condiciones de desempeño, con relación a las mezclas tradicionales en caliente. 1999-2001: Reportes iniciales de las tecnologías de la mezcla tibia en el Congreso Eurasphalt/Eurobitume, el Fórum Alemán de Bitumen, conferencia sobre pavimentos asfalticos en Sudáfrica, principalmente. 2002: Recorrido de exploración a Dinamarca, Alemania y Noruega realizado por directores de NAPA para examinar las tecnologías de la mezcla asfáltica tibia (WMA), Aspha-min, la espuma y el sasobit. En la agenda de trabajo del grupo, se incluyeron reuniones con el Fórum Alemán de Bitumen, con el objetivo de considerar algunas actividades del grupo de trabajo sobre reducción de temperatura. 1 Fuente: Revista HMAT, 2008 vi IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura 2003: Los estudios sobre mezclas tibias, son presentados en la Convención Anual de la Asociación Nacional de Pavimento Asfaltico NAPA. 2004: Los estudios sobre mezclas tibias, son presentados en la Convención Anual de la Asociación Nacional de Pavimento Asfaltico NAPA. 2004: La demostración de mezclas tibias, es presentada en el Mundo del Asfalto. 2004: Las primeras pruebas de campo fueron realizadas en Florida y Carolina del Norte. 2005: Formación del grupo de trabajo (TWG) de la mezcla Asfáltica Tibia de NAPA-FHWA. El objetivo principal del trabajo es la implementación adecuada a través de recolección de datos y análisis, de un método genérico de especificaciones técnicas en WMA. 2005: Declaración de investigación de problemas sometido a la consideración de la American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO. 2005: Se realizan pruebas de campo en Florida, Indiana, Maryland, New Hampshire, Ohio; y en Canadá. 2006: Durante la Conferencia de Pavimento Asfaltico en el Mundo del Asfalto, se presenta una sesión de medio día sobre mezclas tibias. 2006: Grupo de Trabajo Técnico TWG, publica lineamientos sobre el funcionamiento y pruebas ambientales. 2006: Con base en la declaración de investigación de problemas, cuyo documento fue sometido en 2005 a evaluación por parte de la AASHTO, se define como de alta prioridad la destinación de fondos de la investigación en WMA. 2006: Se realizan pruebas de campo en: California, con la mezcla de hule asfaltico; Michigan, Missouri, sobre la nueva aplicación para evitar baches causados por temperatura en la carretera; Nueva York, donde se probó el nuevo proceso de asfalto de bajo consumo de energía; Ohio, donde se realizó una exhibición abierta al público con 225 asistentes; Carolina del Sur, Texas, Virginia y Wisconsin, también se realizaron exhibiciones abiertas al público. 2006: Un contratista de Missouri, realiza trabajos de producción de pavimento con mezcla en tibio partiendo de una prueba exitosa. vii IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura 2007: 30.000 toneladas de diferentes tecnologías de WMA, son colocadas cerca de Yellowstone, para el mes de Agosto. En las pruebas realizadas en la Yellowstone, se utilizaron 9,000 toneladas métricas de asfalto, en cada una de las tres secciones (Sección de Control, Sección Sasobit y Sección de Advere WMA). Durante el proceso de acarreo, las mezclas fueron conducidas cerca de 90 minutos desde una planta portátil en Cody, Wyo. Aunque fue difícil la logística, las cuadrillas de pavimentación lograron buenas densidades: el promedio de Advere WMA-93.9% de densidad teórica máxima; el promedio de Sasobit – 93.4%. Neitke, quien estuvo a cargo del proyecto, declaró que la densidad no fue difícil de alcanzar, aun cuando las temperaturas de la mezcla bajan, ante lo cual, parecía un tanto difícil mantener bajas las temperaturas de la mezcla; las temperaturas de producción tenían una tendencia a brincar de 120 a 127°C. Las pruebas mostraron que los agregados se secaron adecuadamente aun con las temperaturas bajas. Los contenidos de humedad estaban abajo del máximo de 0.5% tanto para las mezclas en tibio como para la mezcla de control 2007 Son realizadas numerosas pruebas de campo, en California, Illinois, Nueva Jersey, Nueva York, Carolina del Norte, Ohio, Carolina del Sur, Tennessee, Texas, Virginia, Wisconsin, Wyoming y otros estados; y en Ontario . viii IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura MARCO TEÓRICO Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están formadas por una combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarburo, de manera que aquellos quedan cubiertos por una película delgada continua. Se fabrican en plantas fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se compactan. (Kraemer et al., 2004). Las mezclas se utilizan en la construcción de carreteras, aeropuertos, pavimentos industriales entre otros. Sin olvidar que se utilizan en las capas inferiores de los firmes para tráficos pesados intensos, conocidas como bases estabilizadas o asfálticas. Están constituidas aproximadamente por un 90 % de agregados gruesos y finos, un 5% de polvo mineral (filler) y otro 5% de ligante asfaltico aproximadamente. Los componentes mencionados anteriormente son de gran importancia para el correcto funcionamiento del pavimento y la falta de calidad en alguno de ellos afecta a la mezcla asfáltica. El ligante asfaltico y el polvo mineral son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total. Por procedimiento de mezclado las mezclas asfálticas se clasifican en: Mezcla asfáltica en caliente. Elaborada con cemento asfaltico y agregados pétreos, en una planta mezcladora, provista de un equipo calentador de los componentes de la mezcla. A su vez, está mezcla asfáltica en caliente se clasifica: Mezcla asfáltica de granulometría densa. Elaborada encaliente con cemento asfaltico y agregados pétreos graduados, cuyo tamaño nominal varía entre 37,5 mm y 9,5 mm como tamaños máximos. Mezcla asfáltica de granulometría abierta. Elaborada en caliente en forma uniforme, homogénea, con un alto porcentaje de vacíos, con cemento asfaltico y materiales pétreos de granulometría uniforme, con tamaño nominal que varía entre 12, 5 mm y 6,3 mm. (Normas de construcción de la administración pública del Distrito Federal, libro 4 calidad de los materiales, capítulo 001 mezclas asfálticas, enero 2009) ix IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Mezclas asfálticas en frio. Elaboradas mediante emulsiones asfálticas y agregados pétreos en una planta mezcladora. A su vez esta mezcla se clasifica en: Mezcla asfáltica de granulometría densa. Mezcla elaborada en frio en forma uniforme y homogénea, mediante emulsión asfáltica y materiales pétreos cuyo tamaño nominal varía entre los 37.5 mm y 9.5 mm. Mortero asfaltico. Mezcla asfáltica de granulometría densa, elaborada en frio de manera uniforme y homogénea, mediante emulsión asfáltica, agua y arena, con tamaño máximo de 2,36 mm. Mezcla asfáltica por el sistema de riegos. Elaborada mediante la aplicación de uno o dos riegos de material asfaltico, intercalados con una, dos o tres capas de material pétreo triturado, de tamaños decrecientes. Mezcla asfáltica templada. Es elaborada con cemento asfaltico, agregado pétreo y un aditivo; el cual es capaz de reducir las temperaturas de producción en un rango entre 303°K a 313 °K (30°C a 40°C) por debajo de las convencionalmente empleadas en la elaboración de mezclas asfálticas calientes; lo cual la hace potencialmente más ecoeficiente. (Normas de construcción de la administración pública del distrito federal, libro 4 calidad de los materiales, capítulo 001 mezclas asfálticas, enero 2009) La mezcla asfáltica tibia es el nombre genérico de las tecnologías que permiten a los fabricantes de material de pavimentación de las mezclas asfálticas en caliente, bajar las temperaturas cuando el material es mezclado y colocado sobre el camino. Tales reducciones han arrojado beneficios al mermar el consumo de combustible y disminuir la producción de los gases de efecto invernadero. (Revista asfáltica técnica autor Dr. Rafael Martínez castillo) 10 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura CAPITULO I.- TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Una mezcla asfáltica es el producto obtenido de la incorporación y distribución uniforme de un material asfaltico en uno pétreo. Las mezclas asfálticas según el procedimiento de mezclado, se clasifican como: I.1. Mezcla asfáltica en caliente I.1.1 Granulometría densa I.1.2 Granulometría abierta I.1.3. Tipo SMA (Stone Mastic Asphalt) I.2. Mezcla templada I.3. Mezcla asfáltica en Frio I.3.1 Granulometría densa I.3.2 Mortero asfaltico I.4. Mezclas asfáltica por el sistema de riego Material pétreo Producto asfaltico Mezcla Asfáltica 11 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.1. Mezcla asfáltica en caliente Estas mezclas se elaboran generalmente en plantas mezcladoras estacionarias, son las que tienen mayor temperatura durante el proceso de elaboración alcanzando los 145°C o más, utilizando cemento asfaltico y materiales pétreos. Las carpetas asfálticas con mezcla en caliente se construyen para proporcionar al usuario una superficie de rodamiento uniforme, bien drenada, resistente al derrapamiento, cómoda y segura. Cuando son de un espesor mayor o igual que 4 centímetros, las carpetas de granulometría densa tienen además la función estructural de soportar y distribuir la carga de los vehículos hacia las capas inferiores del pavimento. Las carpetas de granulometría semi-abierta o abierta, no tienen función estructural y generalmente se construyen sobre una carpeta de granulometría densa. Las mezclas asfálticas en caliente a su vez se clasifican en: 1. Mezcla asfáltica de granulometría densa 2. Mezcla asfáltica de granulometría abierta 3. Mezclas asfálticas tipo SMA. (Stone Mastic Asphalt) 12 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.1.1 Mezcla asfáltica de granulometría densa Es la mezcla en caliente, uniforme y homogénea, elaborada con cemento asfaltico y materiales pétreos bien graduados, con tamaño nominal entre 37.5 milímetros (1 ½ in) y 9.5 milímetros (3/8 in), que satisfaga los requisitos de calidad 2 Tabla A.-Requisitos de calidad para mezclas de granulometría densa, diseñadas mediante el método Marshall Características Número de ejes equivalentes de diseño [1] 10< ∑L ≤106 10< ∑L ≤107 [2] Compactación; número de golpes en cada cara de la probeta 50 75 Estabilidad; N (lb), mínimo 5340 (1200) 8000 (1800) Flujo; mm (10-2 in) 2-4 (8-16) 2- 3.5 (8-14) Vacíos en la mezcla asfáltica (VMC);% 3-5 3-5 Vacíos ocupados por el asfalto (VFA);% 65-78 65-75 [1] ∑L= Número de ejes equivalentes de 8,2 toneladas (ESAL), esperado durante la vida útil del pavimento [2] Para tránsitos mayores de 10 7 ejes equivalentes de 8.2 toneladas se requiere un diseño especial de la mezcla 2 Norma de referencia N-CMT-4-05-003/02 característica de los materiales parte 4 materiales para los pavimento 13 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.1.2. Mezcla asfáltica de granulometría abierta Es la mezcla en caliente, uniforme, homogénea y con un alto porcentaje de vacíos, elaborada con cemento asfaltico y materiales pétreos de granulometría uniforme, con tamaño nominal entre 12.5 milímetros (1/2 in) y 6.3 milímetros (1/4 in), que satisfaga los requisitos de calidad 3 Estas mezclas generalmente se utilizan como capas de rodadura, no tienen ninguna función estructural y se construyen sobre una carpeta de granulometría densa, con la finalidad de que el agua de lluvia sea desplazada por las llantas de los vehículos , ocupando los vacíos de la carpeta, con lo que se incrementa la fricción de las llantas con la superficie de rodadura, se minimiza el acuaplaneo, se reduce la cantidad de agua que se impulsa sobre los vehículos adyacentes y se mejora la visibilidad del señalamiento horizontal. Las mezclas asfálticas de granulometría abierta no deben colocarse en zonas susceptibles al congelamiento ni donde la precipitación sea menos de 600 milímetros por año. 3 Norma de referencia N-CMT-4-04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas 14 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.1.3. 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 in) y 9.5 milímetros (3/8 in) 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. Se caracteriza por su alto contenido en áridos gruesos y su distribución en un esqueleto de estructuracontrolada. Los vacíos de la matriz estructural están llenados por un mastic bituminoso de alta viscosidad. El elevado contenido de agregados de 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 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. 15 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.2. Mezclas templada 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, presenta 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°C 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 una compactibilidad adecuada durante el proceso de tendido y compactación. 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 vipav 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°C a 120° C). 16 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura 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. Tabla B.-Especificaciones mecánicas mínimas de concretos asfalticos producidos en la Planta de Asfalto del D. F. 4 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 4 Datos obtenidos de revista técnica asfáltica número 27, edición especial 17 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.2.1 Comparación de las especificaciones de la SCT vs Planta de Asfaltos GDF En la siguiente tabla se muestra una comparación de la mezcla templada contra la mezcla caliente, dando a conocer que la mezcla templada tiene mayor estabilidad, que la mezcla en caliente, sin embargo se puede observar que ambas mezclas tiene similitud en las demás pruebas; Esto nos da un mejor panorama, que es posible fabricar mezclas con menor temperatura, así reducimos el impacto ambiental y obtenemos una mezcla con las misma calidad que la mezcla en caliente. Tabla C.-Comparación de las especificaciones de la SCT con respecto a la Planta de Asfaltos del GDF. Tabla D.-Temperaturas de las mezclas producidas en la Planta de Asfaltos del D.F. Temperatura Tipo de Mezcla Caliente Templada Modificada Modificada templada Elaboración 150°C a 160°C 120°C a 130°C 175°C a 180°C 150°C a 160°C Tendido >130°C >110°C >140°C >130°C Compactación >120°C >100°C >140°C >120°C Pruebas Mezcla templada Mezcla caliente PLANTA DE ASFALTO GDF NORMAS SCT ∑L<106 NORMAS SCT ∑L<107 Número de golpes en cada cara de la probeta 50 75 Estabilidad mayor de 700 Kgf 544 Kgf 816 Kgf Flujo menor 4.00 mm 2 – 4 mm 2 – 3.5 mm Vacíos ocupados con aire 3-5 % 3-5% 3 - 5% Vacíos ocupados con asfalto 70 – 80 % 65-78% 65 - 75% 18 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura La producción de la mezcla asfáltica templada se inició a principios del 2008, pero no fue hasta el 2010 con lo publicado en la gaceta oficial del Distrito Federal el 12 de octubre del mismo año. Que al calce dice lo siguiente: acuerdo por el que se establece el uso obligatorio de mezclas asfálticas templadas en los trabajos de pavimentación, repavimentación y bacheo, así como para otras obras que realiza el gobierno del Distrito Federal En la siguiente grafica se observa que ahora la planta de asfaltos del gobierno del Distrito Federal, ha incrementado la producción de la mezcla asfáltica templada, ya que se ha comprobado en vialidades donde se ha empleado, que se ha tenido un desempeño satisfactorio en cuanto a resistencia y deformación, de la fecha indicada anteriormente hasta estos momentos, donde se ha estado monitoreando para verificar su eficiencia y durabilidad. En párrafos posteriores se hace mención de dichas vialidades y además se presenta un resumen fotográfico de las mismas. Fuente planta de asfaltos del Gobierno del D.F., histórico estadístico a la fecha 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 550000 600000 650000 2007 2008 2009 2010 2011 2012 TO N EL A D A S AÑO Producción de mezcla asfáltica por año CALIENTE TEMPLADA FRIA MODIFICADA 19 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.3.Mezclas asfálticas en Frio Son elaboradas en frio, en una planta mezcladora móvil o fija, utilizando emulsiones asfálticas o asfaltos rebajados y materiales pétreos. Las mezclas asfálticas en frio se clasifican a su vez en: I.3.1. Mezcla asfáltica de granulometría densa Es la mezcla en frio, uniforme y homogénea, elaborada con cemento asfaltico y materiales pétreos bien graduados, con tamaño nominal entre 37.5 milímetros (1 ½ in) y 9.5 milímetros (3/8 in), que satisfaga los requisitos de calidad 5 Esta mezcla se elabora con emulsión asfáltica, la cual deberá ser de rompimiento medio o lento, también se pueden emplear el asfalto rebajadoserá de fraguado rápido. Normalmente se utiliza en los casos en que la intensidad del tránsito (∑L) es igual a un millón de ejes equivalentes o menor, en donde no se requiera de una alta resistencia estructural, para la construcción de carpetas asfálticas de pavimentos nuevos y en carpetas para el refuerzo de pavimentos existentes, así como para la reparación de baches. I.3.2.Mortero asfaltico Es la mezcla en frio, uniforme y homogénea, elaborada con emulsión asfáltica de rompimiento lento o asfalto rebajado fraguado rápido, agua y arena con tamaño máximo de 2.36 milímetros (N°8), que satisfaga los requisitos de calidad 4 Normalmente se coloca sobre una base impregnada o una carpeta asfáltica, como capa de rodadura. 5 Norma de referencia N-CMT-4-04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas 20 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura I.4. Mezclas asfálticas por el sistema de riegos Son las que se construyen mediante la aplicación de uno o dos riegos de un material asfaltico, intercalados con una, dos o tres capas sucesivas de material pétreo triturado de tamaños decrecientes que según su denominación, satisfagan los requisitos de calidad 6 Las carpetas por el sistema de riegos se clasifican como de uno, dos y de tres riegos (se conocen también como tratamientos superficiales). Las carpetas de un riego o la última capa de las carpetas de dos o tres riegos, pueden ser premezcladas o no. Normalmente se colocan sobre una base impregnada o una carpeta asfáltica, nueva o existente, como capa de rodadura con el objeto de proporcionar resistencia al derrapamiento y al pulimento. Para la elaboración de esta mezcla se utilizara emulsión asfáltica de rompimiento rápido; sin embargo, nunca se utilizara la emulsión ECR-60. Ilustración 1 Riego de impregnación 6 Norma de referencia N-CMT-4-04 Materiales pétreos para mezclas asfálticas 21 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Diagrama resumen del capítulo I Tipos de mezclas asfálticas Mezcla caliente plantas estacionarias temperatura 145°C o más asfalto y material pétreo Granulometría Densa Bien Graduados tamaño: 37.5 mm (1 1/2 in) a 9.5 mm (3/8in) Granulometría Abierta Alto porcentaje de Vacíos tamaño: 12.5 mm (1/2 in) a 6.3 mm (1/4 in) Granulometría discontinua Tamaño: 19 mm (3/4 in) a 9.5 mm (3/8 in) Mezcla Templada temperatura 120°C a 125°C asfalto, aditivo y material pétreo Agregados pétreos 3/4" a finos Mezcla en Frio planta mezcladora móvil emulsiones asfálticas o asfaltos rebajados y material pétreo Mortero Asfaltico Arena tamaño maximo 2.36 mm (N°8) Granulometría Densa Bien graduados tamaño: 37.5 mm (1 1/2 in) a 9.5 mm (3/8in) Mezcla por sistema de riegos Uno o dos riegos de material asfaltico intercalados con una, dos o tres capas de material pétreo 22 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura CAPITULO II.- CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. Es importante conocer las características de los materiales que se utilizan para la elaboración de las mezclas asfálticas, la cual está compuesta de materiales pétreos y productos asfalticos Material pétreo Este se obtiene de la trituración de la piedra de banco, grava de rio, piedra de pepena, bien por medio de cribado de rio o grava de mina Productos Asfaltico El Asfalto es un material bituminoso de color negro, que se obtiene de la última destilación del petróleo, constituido principalmente por resinas, aceites y asfáltenos, elementos que proporcionan características de consistencia, aglutinación y ductilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a temperaturas ambientales normales. Al calentarse se ablanda gradualmente hasta alcanzar una consistencia liquida. Los asfaltos de petróleo pueden tener base asfáltica o base parafínica. Los de la base asfáltica son los que poseen mejores características para su empleo en pavimentación por sus propiedades ligantes y de resistencia a la meteorización Los de base parafínica se oxidan paulatinamente al exponerse al aire, dejando un producto pulverulento sin poder ligante El tipo de base que posea un asfalto depende exclusivamente de las características del crudo del cual proviene. Los materiales asfalticos se emplean en la elaboración de carpetas morteros, riegos y estabilizadores, ya sea para aglutinar los materiales pétreos utilizados, para ligar o unir diferentes capas del pavimento; o bien para estabilizar bases o sub- bases. También se pueden usar para construir, fabricar o impermeabilizar otras estructuras, tales como algunas obras complementarias de drenaje, entre otras. 23 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Los productos asfalticos líquidos, que desarrollan un poder cementante al usarse, y que provienen de la destilación del petróleo crudo se dividen en cinco grandes grupos: 1.- Cementos Asfalticos: Es un ligante denso que a la temperatura ambiente es semisolido,usualmente pegajosos y de color variable entre café muy oscuro y negro.En los cuales el asfalto se hace manejable, exclusivamente por temperatura. 2.- Emulsiones asfálticas:Es el estado del cemento asfaltico combinado con un emulsionante y agua. Segun sea la caracteristica del emulgente, pueden ser anionicas o cationicas, se tienen emulsiones de rompimento lento, medio y rapido. Esto va a depender del porcentaje de asfalto empleado. 3.- Asfaltos rebajados: En los cuales el asfalto se hace manejable por medio de un solvente,que proviene de destilados volatiles del petróleo, según sean dichos solventes asi es el tipo de asfalto rebajado en cuanto a su velocidad de fraguado. 4.-Asfaltos modificados son aquellos que se mezclan con polimeros (SBS, SBR,EVA,hule molido de neumaticos y otros productos. 5.- Asfaltos espumados son aquellos que se mezclan con agua Tabla E.-Productos Asfalticos Material asfaltico Vehículo para su aplicacion Usos más comunes Cemento asfaltico Calor Se utiliza en la elaboración en caliente de carpetas, morteros y estabilizaciones, así como elemento base para la fabricación de emulsiones asfálticas y asfaltos rebajados Emulsión asfáltica Agua Se utiliza en la elaboracion en frio de carpetas,morteros, riegos y estabilizaciones Asfalto rebajado Solventes Se utiliza en la elaboración en frio de carpetas y para la impregnación de subbases y bases hidráulicas 24 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.1. Material pétreo Estos son los que se extraen de un banco de materiales seleccionados, que cubiertos por una película de asfalto, forman la capa de rodamiento y que deben satisfacer los siguientes requisitos. Clasificación Los materiales pétreos para carpeta asfáltica se clasifican en tres grupos: Materiales naturales que no requieren ningún tratamiento, tales como arenas de rio y limos para mejoramientos; gravas con arenas, arenas graníticas, areniscas., etc. Materiales naturales o escorias de fundición que requieren un tratamiento previo a su uso, de cribado o trituración. Mezclas de materiales mencionados anteriormente Condiciones de uso Los materiales pétreos para carpetas asfálticas deben tener las siguientes características principales Tener la resistencia para soportar las cargas transmitidas por las aplanadoras metálicas durante la construcción, sin sufrir fracturas, Presentar afinidad con el asfalto Baja absorción y alta densidad No presentar tendencia marcada a romper en forma de laja principalmente si se van a emplear en un tratamiento superficial Tener las partículas de material una superficie exenta de arcillao limo que pudiera impedir una buena adherencia entre el agregado pétreo y el asfalto 25 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.1.1. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría densa El material pétreo que se utilice en la elaboración de carpetas asfálticas de granulometría densa, con mezcla en caliente o en frio en función de su tamaño nominal y de la intensidad del tránsito esperado en términos del número de ejes equivalentes de 8.2 toneladas, acumulados durante la vida útil del pavimento (∑L). Cuando la intensidad del tránsito (∑L) sea menor o igual que 1 millón de ejes equivalentes, el material pétreo cumplirá con las características granulométricas que se establecen en la siguiente tabla y con los requisitos de calidad que se indican de acuerdo a la Norma N-CMT-4-04/017 Tabla F.-Requisitos de granulometría del material pétreo para carpeta asfáltica de granulometría densa (para ∑L ≤ 106) Malla Tamaño nominal del material pétreo mm (in) Abertura mm Designación 9.5 (3/8) 12.5 (1/2) 19 (3/4) 25 (1) 37.5 (1 ½) Porcentaje que pasa 50 2” --- --- --- --- 100 37.5 1 ½” --- --- --- 100 90-100 25 1” --- --- 100 90-100 76-90 19 ¾” --- 100 90-100 79-92 66-83 12.5 ½” 100 90-100 76-89 64-81 53-74 9.5 3/8” 90-100 79-92 67-82 56-75 47-68 6.3 ¼” 76-89 66-81 56-71 47-65 39-59 4.75 N°4 68-82 59-74 50-64 42-58 35-53 2 N°10 48-64 41-55 36-46 30-42 26-38 0.85 N°20 33-49 28-42 25-35 21-31 19-28 0.425 N°40 23-37 20-32 18-27 15-24 13-21 0.25 N°60 17-29 15-25 13-21 11-19 9-16 0.15 N°100 12-21 11-18 9-16 8-14 6-12 0.075 N°200 7-10 6-9 5-8 4-7 3-6 Tabla G.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría densa (para ∑L ≤ 106)8 7 Tablas obtenidas de las normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos, titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas) 8 Tablas obtenidas de las Normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos, titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas) 26 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Características Valor Densidad relativa. Mínimo 2.4 Desgaste de los Ángeles,% máximo 35 Partículas alargadas ,% máximo 40 Partículas lajeadas,% máximo 40 Equivalente de arena ,% mínimo 50 Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo 25 Si la intensidad del tránsito esperada (∑L) es mayor de un millón de ejes equivalentes, el material pétreo cumplirá con las características granulométricas que establece las normas de SCT, que se indican en la siguiente tabla Tabla H.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría densa (para ∑L>106)7 Características Valor Densidad relativa. Mínimo 2.4 Desgaste de los Ángeles,% máximo 30 Partículas alargadas ,% máximo 35 Partículas lajeadas,% máximo 35 Equivalente de arena ,% mínimo 50 Perdida de estabilidad por inmersión en agua,% máximo 25 27 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.1.2. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi - abierta y abierta El material pétreo que se emplee en la elaboración de carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta, generalmente con mezcla caliente, en función del tamaño nominal que se vaya a utilizar, cumplirá con las normas de SCT, dichas características se mencionan en las siguientes tablas. En la siguiente tabla, que se presenta podemos observar cual es el tamaño nominal del material pétreo que pasa de acuerdo a la abertura de la malla, para una mezcla asfáltica con cemento asfaltico y por el otro lado una mezcla asfáltica con cemento asfaltico modificado.9 Tabla I-Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta Malla Para mezcla con cemento asfaltico Para mezcla con cemento asfaltico y hule molido Tamaño nominal del material pétreo mm (in) Tamaño nominal del material pétreo mm (in) Abertura mm Designación 6.3 (1/4) 9.5 (3/8) 12.5 (1/2) 6.3 (1/4) 9.5 (3/8) 12.5 (1/2) Porcentaje que pasa Porcentaje que pasa 16 5/8” --- --- 100 100 12.5 ½” --- 100 90-100 100 90-100 9.5 3/8” 100 81-100 63-94 100 80-100 64-90 6.3 ¼” 59-100 49-82 41-71 57-100 45-74 35-60 4.75 N°4 42-70 35-62 30-55 38-60 31-50 26-42 2 N°10 18-30 17-28 15-26 14-25 13-24 12-23 0.85 N°20 10-20 10-19 9-18 8-17 8-16 7-16 0.425 N°40 7-16 7-15 7-15 5-13 5-13 5-13 0.25 N°60 5-13 5-13 5-13 4-11 4-11 4-11 0.15 N°100 4-10 4-10 4-10 3-9 3-9 3-9 0.075 N°200 3-7 3-7 3-7 2-7 2-7 2-7 9 Tablas obtenidas de las Normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos, titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas) 28 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Tabla J.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría semi-abierta o abierta10 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 (1) el material debe de ser 100% producto de trituración Tabla K.-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 10 Tablas obtenidas de las Normas SCT N-CMT-4-04/01 (característica de los materiales parte 4 materiales para pavimentos, titulo 04 materiales pétreos para mezclas asfálticas) 29 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura En las normas de la SCT solo aparecen las características de los materiales pétreos sin embargo la prueba que se le realiza a la mezcla asfáltica se llama la prueba de cántabro, este ensaye aparece en la nueva Normatividad de la S.C.T. pero aún no es publicado, la información sobre el procedimiento de esta prueba se obtuvo del manual características de los materiales de carreteras de España, en el capítulo IV se describe el ensaye de cántabro Tabla L.-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 II.1.3. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de Mortero asfaltico Tabla M Requisitos de granulometría del material pétreo para carpetas de mortero asfaltico Malla Porcentaje que pasa Abertura mm Designación 4.75 N° 4 100 2 N° 10 89-100 0.85 N° 20 43-72 0.425 N° 40 26-53 0.25 N° 60 17-41 0.15 N° 100 10-30 0.075 N° 200 5-15 30 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Tabla N.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas de mortero asfaltico Características Valor Desgaste por abrasión en húmedo;%,máximo 10 Equivalente de arena;%, mínimo 50 Perdida de estabilidad por inmersión en agua ; %, máximo 25II.1.4. Materiales pétreos para carpetas asfálticas por el sistema de riegos El material pétreo que se utilice en la elaboración de carpetas construidas por el sistema de riegos, según su denominación, cumplirá con las siguientes características granulométricas que se establecen en las siguientes tablas.11 Tabla O.- Requisitos de calidad de materiales pétreos para carpetas por el sistema de riegos Malla Denominación del material pétreo Abertura mm Designación 1 2 3-A 3-B 3-E Porcentaje que pasa 31.5 1 ¼” 100 --- --- --- --- 25 1” 95 min --- --- --- --- 19 ¾” --- 100 --- --- --- 12.5 ½” 5 máx. 95 min 100 --- 100 9.5 3/8” --- --- 95 min 100 95 min 6.3 ¼” 0 5 máx. --- 95 min --- 4.75 N°4 --- --- --- --- 5 máx. 2 N°10 --- 0 5 máx. 5 máx. 0 0.425 N°40 --- --- 0 0 --- 11 Norma N-CMT-4-04/03 (Características de los materiales, parte 4 materiales para pavimentos, titulo materiales pétreos para Mezclas Asfálticas 31 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Tabla P.-Requisitos de calidad del material pétreo para carpetas por el sistema de riegos Características Valor Desgaste de los Ángeles,% máximo 30 Partículas alargadas y lajeadas,% máximo 35 Intemperismo acelerado; % ,máximo 12 Desprendimiento por fricción ; % ,máximo 25 Cubrimiento con asfalto (Método Ingles),% mínimo 90 II.1.5. Materiales pétreos para carpetas asfálticas de granulometría discontinua tipo SMA Tabla Q.-Requisitos de calidad para mezclas asfálticas de granulometría discontinua, tipo SMA Característica Requisito Número 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 frios, 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. [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 VAG max y VAG drc se aplicara los procedimientos indicados en el manual M- MMP-4-05-043, Método de Diseño para Mezclas de Granulometría Discontinua, tipo SMA. 32 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Tabla R.-Requisitos de calidad para el agregado grueso para mezclas SMA Características Valor Desgaste de los Ángeles,% máximo 25 Partículas alargadas y lajeadas,% máximo 20 Intemperismo acelerado; % ,máximo Sulfato de sodio 15 Sulfato de magnesio 20 Partículas trituradas,%, mínimo Una cara 100 2 caras 90 Desprendimiento por fricción ; % ,máximo 5 II.2. Materiales asfalticos aditivos y mezclas. II.2.1. Cemento asfaltico Los cementos asfalticos son productos obetenidos del proceso de destilación del petróleo para eliminar solventes volatiles y parte de sus aceites:su viscosidad varia con la temperatura y entre sus componetes, las resinas le producen adherencia con los materiales pétreos,siendo excelentes ligantes, pues al ser calentados se licuan, lo que les permite cubrir totalemte las particulas del material pétreo.Según su viscosidad dinamica a 60 °C, los cementos asfalticos se clasifican como lo marca la SCT.12 12 Norma N-CMT-4-05-001/00 33 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Tabla S.- Clasificacion de los cementos asfalticos según su viscosidad dinamica a 60°C Clasificación Viscosidad a 60°C Pa-s (P[1]) Usos mas comunes AC-5 50±10 (500±100) En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 1 En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen para riegos de impregnación, de liga y poreo con arena, así como en estabilizaciones AC-10 100±20 (1000±200) En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 2 En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en frio, así como en carpetas por sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas como zona 1 AC-20 200±40 (2000±400) En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 3 En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en frio, así como en carpetas por sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas como zona 2 AC-30 300±60 (3000±600) En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente dentro de las regiones indicadas como zona 4 En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen en carpetas y morteros de mezcla en frio, así como en carpetas por sistemas de riegos, dentro de las regiones indicadas como zona 3 y 4 En la elaboración de asfaltos rebajados en general, para utilizarse en carpetas de mezcla en frio, así como en riegos de impregnación. 34 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Regiones geograficas para la utilización de asfaltos clasificados según su viscocidad dinamica a 60 °C ( N.CMT.4.05.001/00) 35 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.2.2. Emulsion Asfaltica Las emulsiones asfálticas son los materiales asfalticos liquidos estables, constituidos por dos fases no misibles, en lo que la face continua de la emulsion esta formada por agua y la fase discontinua por pequeños globulos de cemento asfaltico.Se denominan emulsiones asfálticas aniónicas cuando el agente emulsificante confiere polaridad electronegativa a los globulos y emulsiones asfálticas catiónicas , cuando les confiere polaridad electropositiva. Dicha carga electrica nos ayuda para que los globulos de asfalto no se unan antes de tiempo. Las emulsiones asfálticas pueden ser de los siguientes tipos: De rompimiento rapido , que generalmente se utilizan para riegos de liga y carpetas por el sistema de riegos, a excepcion de la emulsion ECR-60, que no se debe utilizar en la elaboracion de estas ultimas. De rompimiento medio,que generalmente se utilizan para carpetas de mezcla en frio elaboradas en planta, especialmente cuando el contenido de finos en lamezcla es menor o igual a 2% ,asi como en trabajos de conservacion tales como bacheos, renivelaciones y sobrecarpetas. De rompimiento lento ,que comunmente se utilizan para carpetas de mezcla en frio elaboradas en planta y para estabilizaciones asfálticas. Para impregnación, que particularmente se utilizan para impregnaciones de subbases y/o bases hidráulicas. Superestables , que generalmente se emplean en estabilizaciones de materiales y en trabajos de recuperación de pavimentos. 36 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Tabla T.-Clasificación de las emulsiones asfálticas Clasificación Contenido de cemento asfaltico en masa % Tipo Polaridad EAR-55 55 Rompimiento Rápido Aniónica EAR-60 60 EAM-60 60 Ropimiento medio EAM-6565 EAL-55 55 Rompimiento Lento EAL-60 60 EAI-60 60 Para impregnación ECR-60 60 Rompimiento Rápido Catiónica ECR-65 65 ECR-70 70 ECM-65 65 Rompimiento medio ECL-65 65 Rompimiento lento ECI-60 60 Para impregnación ECS-60 60 Superestables 37 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.2.3. Asfaltos Rebajados Los asfaltos rebajados, que regularmente se utilizan para la elaboración de carpetas de mezcla en frio, así como en impregnaciones de bases y subbases hidráulicas, son los materiales asfalticos líquidos compuestos por cemento asfaltico y un solvente, clasificados según su velocidad de fragudo como se indica en la siguiente tabla 13 Tabla U.- Clasificacion de asfaltos rebajados según su velocidad de fraguado Clasificación Velocidad de fraguado Tipo de solvente FR-3 Rápida Nafta,gasolina FM-1 Media Queroseno Si tenemos como solvente diesel, se tiene los fraguados lentos, que contienen en su composición, cemento asfaltico, aceites de volatización lenta y aceites no volátiles. Si empleamos la kerosina como solvente, se tiene los fraguados medios, que contienen en su composición cemento asfaltico y kerosina. Si se usa como producto químico la gasolina, se tiene los fraguados rápidos, que tienen en su composición cemento asfaltico y gasolina. El número que presentan los asfaltos rebajados nos indica el porcentaje de solvente que contienen, el número 3 nos indica el 30 % de gasolina y el numero 1 el 10% de kerosen. Actualmente son pocos los lugares dónde se producen asfaltos rebajados, ya que por emplear solventes para hacerlos manejables, estos productos al momento de separarse del asfalto, provocan contaminación en la atmosfera por los gases volatiles que contiene , en los cauces de arroyos y en los terrenos aledaños en donde son empleados este tipo de productos 13 Norma N-CMT-4-05-001/00 38 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.2.4 Asfaltos Modificados Los materiales asfalticos modificados son el producto de la disolución o incorporación en el asfalto, de un polimero o de hule molido de neumaticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura, que se le añaden al material asfaltico para modificar sus propiedades físicas y disminuir la susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación. Los modificadores producen una actividad superficial iónica, que incrementa la adherencia en la interfase entre el material pétreo y el material asfaltico, conservandola aun en presencia del agua. También aumentan la resistencia de las mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo tanto a la fatiga y reducen el agrietamiento, asi como la susceptibilidad de las capas asfálticas a la variaciones de temperatura.Estos modificadores por lo general se aplican directamente al material asfaltico, antes de mezclarlo con el material pétreo. Los principales modificadores utilizados en los materiales asfalticos son: Polimero tipo I Es un modificador de asfaltos que mejora el comportamiento de mezclas asfálticas tanto a altas como a bajas temperaturas . es fabricado a base de bloques de estireno, en polimeros elastomericos radiales de tipo bibloque o tribloque, mediante configuraciones como estireno-butadieno-estireno (SBS) o estireno- butadieno (SB), entre otras. Se utiliza en mezclas asfálticas para carpetas delgadas y carpetas estructurales de pavimentos con elevados índices de transito y de vehiculos pesados, en climas frios y calidos, así como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales. Polimero II Este modificador de asfaltos mejora el comportamiento de las mezclas asfálticas a bajas temperaturas . es fabricado con base en polimeros elastomericos lineales, mediante una configuración de caucho de estireno, butadieno-latex o neopreno- latex. Se utilizan en todo tipo de mezclas asfálticas para pavimentos en los que se requiera mejor comportanmiento de servicio, en climas frios y templados, así como para elaborar emulsiones que se utilicen en tratamientos superficiales. 39 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Polimero III Este material mejora la resistencia al ahuellamiento de las mezclas asfálticas, disminuye la susceptibilidad del cemento asfaltico a la temperatura y mejora su comportamiento a altas temperaturas. Es fabricado con base en un polimero de tipo plastomero, mediante configuraciones como etil-vinil-acetato (EVA) o polietileno de alta o baja densidad (HDPE, LDPE), entre otras. Se utiliza en climas calientes , en mezclas asfálticas para carpetas estructurales de pavimentos con elevados índices de transito, asi como para elaborar emulsiones que se utilicen en tartamientos superficiales. Hule molido de neumaticos Mejora la flexibilidad y resistencia a la tensión de las mezclas asfálticas , reduciendo la aparición de grietas por fatiga o por cambios de temperatura.Es fabricado con base en el producto de la molienda de neumaticos.Se utiliza en carpetas asfálticas delgadas de granulometría abierta . tratamientos superficiales. II.2.5. Cementos asfalticos grado PG (Grado Performance) Son aquellos cuyo comportamiento en los pavimentos esta definido por las temperaturas máxima y mínima que se esperan en el lugar de su aplicación, 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, máxima y mínima, entre las que un cemento asfaltico se desempeña satisfactoriamente.El Grado PG permite seleccionar el cemento asfaltico mas adecuado para una determinada obra, en función del clima dominante y de la magnitud del transito a que estara sujeta durante su vida útil. 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 40 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Regiones geograficas para la utilización recomendable de cementos asfalticos grado PG 41 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.2.6. Asfaltos espumados. El asfalto espumado es una tecnica relativamente nueva en su uso que permite producir mezclas asfálticas de un modo muy diferente a los sistemas tradicionales. Las mezclas asfálticas producidas con asfalto espumado tiene un comportamiento estructural similar a una mezcla tradicional pero difieren en su estructura interna El asfalto espumado puede ser usado como agente estabilizador con una variedad de materiales que va desde gravas de buena calidad hasta suelos marginales con plasticidad relativamente alta y tambien en materiales asfaltico reciclados Produccion del asfalto espumado El asfalto espumado (también conocido como asfalto celular) se logra mediante un proceso , en el cual se inyecta una pequeña cantidad de agua fría (1 a 2% del peso del asfalto) y aire comprimido a una masa de asfalto caliente ( 160 °C – 180°C), dentro de una cámara de expansión generando espontaneamente espuma. Ilustración 2 Cámara de expansión 42 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura El proceso de expansión se puede explicar de la siguiente manera: en el momento que las gotas de agua fría toman contacto con el asfalto caliente, se produce un intercambio de energía entre el asfalto y las gotas de agua, lo que eleva la temperatura del agua hasta los 100°C, esta transferencia energética genera de forma instantánea vapor y expansión explosiva del asfalto. Las burbujas de vapor son forzadas a introducirseen el asfalto dentro de la cámara de expansión el asfalto junto con el vapor de agua encapsulado es liberado desde la cámara a través de una válvula (dispositivo rociador) y el vapor encapsulado se expande formando burbujas de asfalto contenidas por la tensión superficial de este hasta alcanzar un estado de equilibrio. Debido a la baja conductividad térmica del asfalto y el agua, las burbujas pueden mantener el equilibrio por pocos segundos (10-30 segundos). Este proceso ocurre para una gran cantidad de burbujas a medida que la espuma se enfría a temperatura ambiente, el vapor en las burbujas se condensa causando el colapso y la desintegración de la espuma. La desintegración de la burbuja (o colapso de la espuma) produce miles de gotitas de asfalto las cuales al unirse recuperan su volumen inicial sin alterar significativamente las propiedades reológicas originales del asfalto. Para la producción de mezclas con asfalto espumado, el agregado debe ser incorporado mientras el asfalto se encuentre en estado de espuma. Al desintegrarse la burbuja en presencia del agregado, las gotitas de asfalto se aglutinan con las partículas más finas (especialmente con aquellas fracciones menores a 0.075 mm), produciendo una mezcla asfalto agregado fino, proceso que se denomina dispersión del asfalto. Esto resulta en una pasta de filler y asfalto que actúa como mortero entre las partículas gruesas. El proceso de dispersión es considerado por muchos autores como fundamental para la obtención de las propiedades mecánicas de las mezclas con asfalto espumado. 43 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura II.2.6.1.Propiedades del asfalto espumado El asfalto espumado se caracteriza en función de dos propiedades empíricas: Razón de expansión (ex): es la razón entre el volumen de asfalto espumado y el volumen del asfalto original. La razón de expansión indica la trabajabilidad de la espuma, y su capacidad de cubrimiento y mezclado con los agregados. Vida media (t1/2): es el tiempo, en segundos, que tarda el asfalto en reducir su volumen a la mitad del volumen expandido. La vida media es un indicador de la estabilidad de la espuma y entrega una idea del tiempo disponible para mezclar el asfalto espumado con los agregados antes que colapse la espuma. La razón de expansión y vida media son medidas que dependen de factores, entre estos: Temperatura del asfalto: Las propiedades de espumación de la mayoría de los asfaltos mejora con temperaturas más altas. Espumas aceptables se consiguen con temperaturas sobre 149°C y la dosis de agua inyectada: generalmente la razón de la expansión aumenta, con un incremento en la cantidad de agua inyectada, mientras la vida media decrece. 44 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Diagrama resumen del capítulo II Características de los materiales para mezclas asfálticas. Material pétreo Trituración de piedra Arena de rio y limos gravas con arenas Productos asfalticos Ultima destilación del petróleo CEMENTO ASFALTICO Ligante denso manejable por temperatura EMULSIONES cemento asfaltico + emulsionante + agua pueden ser Anionicas Cationicas ASFALTOS REBAJADOS cemento ascfaltico + solvente ASFALTOS MODIFICADOS Cemento asfaltico + Polimeros ( SBS,SBR,EVA, hule molido , etc) ASFALTOS ESPUMADOS Cemento Asfaltico + Agua 45 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura CAPITULO III.-. ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS Extración del material pétreo Trituración Almacenamiento del material en tolvas Banda transportadora y secador Colectores de polvo y crivado Mezcladora Almecenamiento en silos y distribución 46 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura III.1. Explotación y tratamiento previo del material pétreo y cemento asfaltico El material pétreo es extraído de un banco de materiales, después se le realizan diferentes pruebas de laboratorio esto es con la finalidad de conocer su calidad, para la elaboración de las mezclas asfálticas, en este capítulo mencionamos las pruebas que se le realizan al material pétreo y al cemento asfaltico. Muestreo Consiste en tener una porción representativa del volumen de material pétreo en estudio, este se realiza directamente en los bancos de explotación, en almacenes de materiales o durante las maniobras de carga y descarga. El muestreo incluye además las operaciones de envase, identificación y transporte de las muestras. Tabla V.- Número, frecuencia y tamaño del muestreo Tipo Número y frecuencia Tamaño de las muestras parciales [1] Kg Exploración de bancos Una muestra por sondeo por cada 20 000 m3 de material homogéneo[2] 20 Una muestra por sondeo por cada 5000 m3 de material heterogéneo Estudio de bancos Una muestra por sondeo por cada 10 000 m3 de material homogéneo[1] 50 Una muestra por sondeo por cada 2500 m3 de material heterogéneo Estudio de almacenamientos Una muestra por cada 400 m3 de material 20 Control de calidad Una muestra por cada 250 m3 de material 5 Una muestra por cada 2500 m3 de material 40 [1] Cuando el banco presente diversos estratos con materiales diferentes, será necesario tomar una muestra integrada en la se queden representados cada uno de los estratos y la proporción en la que participan [2] El material se considera homogéneo cuando visiblemente sus características de color y tamaño no presenten variaciones significativas. 47 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura III.1.1.Consideraciones particulares según el tipo de muestreo Exploración de bancos Mediante pozos a cielo abierto localizados en los vértices de una cuadricula establecida a cada 100 o 200 m inscrita dentro del perímetro del banco, se determina la calidad probable del material por extraer. Cada pozo tendrá un tamaño aproximado de 1 m de ancho por 1.5 a 2.0 m de largo, hasta una profundidad que permita establecer el piso de exploración (no más allá de 3.0 a 4.0 m). De requerirse una profundidad mayor, se utilizan herramientas manuales como posteadora, muestreador helicoidal, entre otros, hasta alcanzar profundidades de 7 a 8 m. Para profundidades aún mayores es necesario contar con el auxilio de equipo mecánico para perforación. Cada pozo de prueba será numerado, referido y registrado, haciendo la descripción de sus dimensiones y reportando las observaciones respecto a su geología y otras características. Muestreo de bancos en explotación En la pared de cada frente del banco en explotación, se abren canales verticales con sección de 20 a 30 cm de ancho y de 15 a 20 cm de profundidad; el material recuperado se recolecta en un cajón limpio. El número de canales y muestras se definen tomando en cuenta la variabilidad del banco en explotación, así como el volumen requerido por explotar Cuando la cantidad del material de cada canal sea mayor que lo establecido en la tabla V, se procede a reducir la muestra mediante un cuarteo. Muestreo de minas El material es tomado directamente de la mina, seleccionando sitios aleatorios para completar una muestra del tamaño indicado en la tabla V, utilizando una pala y costales para la recolección y envasado. 48 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Para cementos asfalticos Muestreo El muestreo consiste en obtener una porción representativa del volumen de material asfaltico en estudio. Se realiza en materiales almacenados en uno o varios depósitos, o durante las maniobras de carga y descarga o aplicación. El muestreo incluye además las operaciones de envase, identificación y transporte de la muestras. Muestreo en un solo deposito El muestreo del material asfaltico que este almacenado en un solo deposito, como tanque estacionario, fosa o carro tanque, se hace tomando encuenta lo siguiente: Consideraciones previas Se observan las condiciones en las que se encuentra el material, si existen impurezas tales como sedimentos, agua libre o espuma. De ser necesario se toma una muestra de las impurezas 49 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura III.1.2 Pruebas de control de calidad para materiales pétreos Secado: proceso mediante el cual el material disminuye su contenido de agua, mediante calor, hasta obtener masa constante. Disgregación: actividad mediante la cual se eliminan los grumos presentes en un material terreo mediante percusiones sobre el mismo sin fracturar el agregado pétreo Cuarteo: acción en la cual se obtienen fracciones reducidas de una muestra representativa, conservando las mismas características de esta El secado tiene por objeto facilitar la disgregación y manejo de las muestras y cuando estas contienen una humedad tal que permita facilitar la eliminación de grumos no será necesario someterla a este proceso El secado de las muestras no deberá efectuarse a temperatura elevada, por que podrán alterarse ciertas características del material, tales como su plasticidad, su contenido de materia orgánica. etc. El cuarteo tiene por objeto obtener una porción representativa de tamaño adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieran. Ilustración 3 Cuarteo del material pétreo 50 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Granulometría Esta prueba permite determinar la composición por tamaños (granulometría) de las partículas del material pétreo empleado en mezclas asfálticas, mediante su paso por una serie de mallas con aberturas determinadas. El paso del material se hace primero a través de las mallas con la abertura más grande, hasta llegar a las más cerradas, de tal forma que los tamaños mayores se van reteniendo, para así poder obtener la masa que se retiene en cada malla, calcular su porcentaje respecto al total y definir la masa que pasa Ilustración 4 Juego de mallas para granulometría Ilustración 5 Agitador eléctrico para granulometría 51 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Densidad Relativa Esta prueba permite determinar la densidad relativa de los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas con el fin de conocer la masa de sólidos por unidad de volumen de dichos sólidos sin vacíos en cada una de sus fracciones, ya sea arena con finos o grava, respecto a la densidad del agua. Ilustración 6 Equipo para prueba de densidad relativa Partículas Alargadas Y Lajeadas De Materiales Pétreos Para Mezclas Asfálticas El objetivo de la prueba permite determinar el contenido de partículas alargadas y lajeadas presentes en los materiales empleados en muestras asfálticas. La prueba consiste en separar el retenido en la malla N°4 de una muestra de materiales pétreos para determinar la forma de cada partícula, empleando calibradores de espesor y de longitud. Ilustración 7 Equipo para prueba de partículas alargadas y lajeadas 52 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Equivalente de arena Esta prueba permite determinar el contenido y actividad de los materiales finos o arcillosos presentes en los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas: la prueba consiste en agitar un cilindro, que contiene una muestra del material pétreo que pasa la malla N°4, mezclada con una solución que permite separar la arena de la arcilla Ilustración 8 Equipo para prueba de equivalente de arenas 53 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura Desgaste Mediante La Prueba De Los Ángeles de Materiales Pétreos Para Muestras Asfálticas El objetivo de la prueba es determinar la resistencia a la trituración de los materiales pétreos empleados en muestras asfálticas. La prueba consiste en colocar una muestra de material con características granulométricas específicas dentro de un cilindro giratorio, en donde es sometida al impacto de esferas metálicas durante un tiempo determinado, midiendo la variación granulométrica después de haber sido sometida a este tratamiento. Esta muestra que se recibe en el laboratorio, se disgrega de forma manual el material que presente grumos, hecho lo anterior, se cuartea el material hasta obtener una muestra de aproximadamente 40kg. Una vez que el material esta disgregado se aplica hasta formar un cono, este se divide en cuatro partes iguales de las cuales se toman dos cuartos opuestos. La muestra resultante se lava mediante un chorro de agua para eliminar el polvo adherido y posteriormente se seca en el horno a una temperatura de 110° ± 5° hasta masa constante. Ilustración 9 Máquina de abrasión Los Ángeles 54 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura La prueba que se menciona a continuación no se encuentra actualmente en las normas de la Secretaria de Comunicaciones y Transporte (SCT) es por este motivo que se describe para tener un conocimiento de cómo es que se ejecuta dicha prueba. Cántabro 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 mezclas Cámara 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. 55 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura La preparación delas muestras se llevara de la siguiente forma El material pétreo en sus distintas fracciones que compone la mezcla, se seca en estufa a una temperatura de 105º C a 110ºC Se determina la temperatura de mezclado década material y la compactación de la mezcla, estas temperaturas deberán ser las Adecuadas para que exista un buen cubrimiento sin que se produzca escurrimiento. Después se pesa en un recipiente tarado, las cantidades suficientes para la elaboración de los especímenes, de tal modo que la cantidad de total del agregado se de 1000 gramos por espécimen Se compactan las probetas aplicándoles una energía de 50 golpes por cara Una vez realizadas las probetas, se determina la densidad y contenido de vacíos. Ilustración 10 Probetas para la prueba de cántabro 56 IPN Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura El procedimiento es el siguiente La temperatura de esta prueba estará comprendida entre los 15 ºC y los 35ºC con una tolerancia de ± 1 ºC Se determina el peso de cada espécimen, con aproximación de 0.1 gramo y se
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