Caracterizacion_mecanica_de_una

Vista previa del material en texto

Sociedad Mexicana de 
Ingeniería Geotécnica, A.C. 
 
 
 
23 y 26 de Noviembre de 2016; Mérida, Yucatán 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
1 INTRODUCCIÓN 
El calentamiento global y el cambio climático son 
problemas actuales que debe afrontar la humanidad, 
tomando en cuenta que ninguno de ellos puede ser 
resuelto de manera definitiva en el corto plazo (Larios J., 
2008). Estos problemas en particular hacen referencia al 
incremento de la temperatura media de la Tierra y los 
efectos que conlleva (Gillis J., 2015) de modo que el clima 
está cambiando constantemente, mostrando peculiares 
oscilaciones en diferentes escalas de tiempo (IPCC, 2013). 
Así mismo, varios estudios han manifestado que la 
temperatura media global se ha incrementado de manera 
significativa desde el siglo XIX, en particular en el siglo 
XX aumentó 33 ± 32 °F (0.6 ± 0.2 °C) (IPCC, 2001). De 
acuerdo a Larsen J., (2014) y Larios, J., (2008), el 
principal responsable del cambio climático y de la 
generación de los gases de invernadero son las emisiones 
globales de dióxido de carbono (CO2). 
Los procesos de mezclado, tendido y compactación de las 
mezclas asfálticas en caliente (HMA, Hot Mix Asphalt) 
durante la pavimentación, repavimentación y bacheo de 
carreteras y vialidades en general requieren elevadas 
temperaturas del material pétreo y asfaltico con el fin de 
RESUMEN: Los procesos de mezclado, tendido y compactación de la mezcla asfáltica en caliente, requieren de elevadas temperaturas 
que generan gases contaminantes los cuales dañan al medio ambiente. Una medida para mitigar parte de ese daño es a través de las 
reducciones de temperaturas de mezclado y compactado de dichas mezclas. 
En esta investigación se presentan los resultados de pruebas de laboratorio llevadas a cabo en especímenes de concreto asfáltico 
fabricados a partir de mezclas asfálticas tibias (WMA) y mezclas asfálticas en caliente (HMA) con la finalidad de establecer 
diferencias entre sus comportamientos. 
Los resultados de pruebas de resistencia al daño inducido por humedad (AASHTO T 283) muestran que los especímenes de concreto 
asfáltico elaborados a partir de WMA y HMA, no son susceptibles al agua y presentan buena cohesión entre las partículas. 
Por otra parte, los resultados de la prueba de Rueda de Pista Española (UNE-EN 12697-22) indican que los especímenes de concreto 
asfáltico elaborados a partir de WMA son ligeramente más susceptibles a presentar deformaciones permanentes en relación con los 
especímenes elaborados a partir de HMA. De modo que, los dos tipos de concreto asfáltico cumplieron con el criterio de profundidad 
de rodera menor a 20 mm, como lo establece la norma. 
ABSTRACT: Mixing, extended and compacting processes of hot mix asphalt, require high temperatures, generating polluting gases 
that damage the environment. So, an alternative to mitigate some of this damage is achieved with reductions of mixing and 
compaction temperatures. 
In this research the results of laboratory tests carried out on asphalt concrete specimens made from warm mix asphalt (WMA) and hot 
mix asphalt (HMA) are presented in order to stablish differences between their behaviors. 
Resistance to moisture-induced damage test results (AASHTO T 283) show that the asphaltic concrete specimens made from WMA 
and HMA, are not susceptible to water damage and exhibit good cohesion between particles. 
On the other hand, the results of Spanish track wheel tests (UNE-EN 12697-22) indicate that asphalt concrete specimens made from 
WMA are slightly more susceptible to present permanent deformation than those specimens made from HMA. So, the two types of 
asphalt concrete met the criteria of rut depth less than 20 mm, as required by the standard. 
Keywords: Warm mix asphalt, resistance to moisture-induced damage, plastic deformation. 
Caracterización mecánica de una mezcla asfáltica tibia 
Mechanical characterization of a warm-mix asphalt 
Richard Raúl Josephia Santos. Alexandra Ossa López. Noé Hernández Fernández, Instituto de Ingeniería, 
Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México 
Caracterización mecánica de una mezcla 
asfáltica tibia 
 
 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
lograr la fluidez del cementante asfáltico de tal manera 
que los materiales se incorporen adecuadamente y puedan 
ser manipulados hasta lograr las condiciones volumétricas 
deseadas. Durante el proceso de elaboración de una 
mezcla asfáltica en caliente la emisión de gases 
contaminantes de tipo CO2, CO, NOx, SO2, TOC y polvo, 
es muy alta, y causa un grave daño ambiental (Tejash G., 
2008). Esta situación ambiental, ha llevado a desarrollar 
nuevas tecnologías para la producción de mezclas 
asfálticas tibias (WMA, Warm Mix Asphalt) con la 
finalidad de mitigar en alguna medida las emisiones de 
estos gases. Durante la producción de WMA se reduce la 
emisión de gases contaminantes en general entre un 20 a 
un 70 % respecto a las mezclas convencionales HMA 
(Kristjansdottir O., 2006). 
De acuerdo a Prowell B. D. et al. (2011), las WMA son 
el resultado de añadir un aditivo modificador de la 
viscosidad del cemento asfáltico (a base de agua, orgánico 
químico, o híbrido) a las HMA con la finalidad de reducir 
las temperaturas de mezclado y compactación entre 32 – 
108 °F (1 °C a 42 °C) con respecto a las utilizadas en la 
elaboración y colocación de mezclas tipo HMA. Esta 
tecnología se desarrolló en Europa alrededor del año 1995 
con el cometido de reducir las emisiones de efecto 
invernadero, reducir la exposición de los trabajadores a las 
emisiones y reducir el consumo de energía, de este modo 
cumplir con el Protocolo de Kyoto. 
De acuerdo a Yan et al., (2010), los beneficios de utilizar 
las WMA son la reducción de la emisión de CO2, ahorro 
de energía en la producción y sobre todo la reducción a 
exposición de gases por parte de los operadores 
(beneficios ambientales). Así mismo el uso de aditivos 
promotores de la viscosidad proporciona una mejor 
trabajabilidad, permite la utilización de mayores 
porcentajes de RAP (Reclaimed Asphalt Pavement), 
reduce el envejecimiento del cemento asfáltico (beneficios 
de producción), reduce los tiempos de espera para operar 
un pavimento. Además, las características mecánicas de 
las WMA son muy similares a las HMA (beneficios de 
pavimentación) (D’Angelo J. et al. 2007, EAPA 2010, 
GAPA 2009, Hurley G. C. et al. 2010, Kristjansdottir O. 
2006, Yan et al. 2010, Vaitkus A. et al. 2009). Así mismo, 
otro beneficio que la literatura técnica no hace referencia 
es el menor desgaste de la planta asfáltica cuando se 
produce WMA (Kristjansdottir O., 2006). 
En Milwaukee, estado de Wisconsin, Estados Unidos, 
en 2006 se llevaron a cabo estudios sobre nuevas 
tecnologías de WMA, aditivo a base de tensoactivos y 
ceras cristalinas. Los resultados de estas pruebas muestran 
que la tecnología de WMA con base en ceras posee un 
comportamiento al desempeño muy similar a la mezcla de 
control. Sin embargo la tecnología de WMA que contiene 
aditivo a base de tensoactivos, presenta un 
comportamiento al desempeño inferior en relación a la 
mezcla de control. Después de 4 meses que se apertura al 
tránsito se realizaron también pruebas al desempeño 
donde se verificó que los concretos de WMA 
incrementaron sus resistencias. Finalmente durante la 
producción de mezcla asfáltica en la planta de asfaltos se 
registró una reducción en la emisión de gases 
contaminantes, de un 5 % de CO2, 14 % de NOx. Así 
mismo se redujo un 9 % en el combustible para producir 
una WMA con base en compuestos químicos. (Hurley G. 
C. et al., 2010). 
Consciente de la importancia para el equilibrio 
ambiental que representa la utilización de las WMA, el 
presente trabajo de investigación tiene como objetivo la 
caracterización mecánica de una WMA y otra HMA 
convencional, y determinar si existen diferencias entre su 
comportamiento. Los resultados de este trabajo de 
investigación contribuyen ala generación de conocimiento 
acerca del comportamiento de las mezclas tibias y su uso 
en vialidades urbanas, lo anterior tomando en cuenta que 
el órgano del Gobierno en la Gaceta Oficial No. 945 del 
12 de octubre de 2010 establece el acuerdo del uso 
obligatorio de mezclas asfálticas tibias en los trabajos de 
pavimentación, repavimentación y bacheo, así como para 
otras obras que se lleven a cabo en la Ciudad de México. 
2 MATERIALES Y MÉTODOS 
En éste trabajo de investigación se evaluó 
experimentalmente el comportamiento de especímenes de 
concreto asfáltico elaborados a partir de WMA y HMA., 
se fabricaron un total de 12 especímenes cilíndricos y 6 
placas, a las cuales se les determinó su susceptibilidad al 
daño por humedad y a la deformación permanente 
respectivamente en cumplimiento con la normatividad 
vigente. 
2.1 Materiales 
Para la elaboración de la WMA se utilizó un aditivo 
basado en tensoactivos como agente modificador de la 
viscosidad del cemento asfáltico, el cual permite mezclar, 
tender y compactar la mezcla asfáltica a temperaturas 
inferiores que las utilizadas en la elaboración de HMA. 
Se empleó un cemento asfáltico proveniente de la 
refinería Miguel Hidalgo del Estado de Hidalgo 
perteneciente al municipio de Tula de Allende, a 82 km al 
norte de la Ciudad de México. En la Tabla 1 se muestran 
los resultados de las pruebas de caracterización realizadas 
a dicho material, los cuales indican que el cemento 
asfáltico clasifica como un AC-20 (ASTM D 
3381/3381M). 
 
 
Josephia R., et al. 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
Por otra parte, el agregado mineral utilizado fue un 
basalto vesicular triturado proveniente del banco de 
materiales ubicado en el km 38.5 de la carretera federal 
México-Cuernavaca. En las Tablas 2 y 3 se presentan los 
resultados de las pruebas de origen, consenso y de rutina 
efectuadas a los agregados. 
2.2 Granulometría 
En la Figura 1, se presenta la granulometría utilizada para 
la elaboración de las mezclas asfálticas tipo WMA y 
HMA, la cual tiene un tamaño máximo de ¾” (19 mm) y 
un tamaño máximo nominal de ½” (12.5 mm). Para la 
selección de esta granulometría, se tomaron en cuenta las 
recomendaciones del Instituto del Asfalto (2001) para la 
elaboración de mezclas asfáltica densas. 
 
 
Tabla 1 Caracterización del cemento asfáltico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 2 Propiedades de consenso y de origen del agregado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 3 Resultados de la prueba de rutina. 
 
 
Ensayos Resultado Especificación Método de ensayo ASTM 
Ligante original 
Viscosidad dinámica a 60 °C (Pa s) 232 200 ± 40 D 2171 
Viscosidad cinemática a 135 °C; (mm2/s = 1 centistoke) 375 300 mínimo D 2170 
Viscosidad Saybolt-Furol a 135 °C (s) 231 120 mínimo D 88 
Penetración a 25 °C, 100 g, 5 s (dmm) 72 60 mínimo D 5 
Punto de inflamación, Copa Abierta de Cleveland (°C) 239 232 mínimo D 92 
Punto de combustión, Copa Abierta de Cleveland (°C) 274 - D 92 
Punto de reblandecimiento (°C) 48 48-56 D 36 
Ductilidad a 25 °C, 5 cm/minuto, (cm) 90 - D 113 
Peso específico a 25 °C 1.025 - D 70 
Película Delgada en el Horno Rotatorio, RTFO, (%) 0.53 1 máximo D 2872 
Del residuo de la prueba de la Película Delgada: 
Penetración a 25 °C, 100 g, 5 s (dmm) 40 - D 5 
Punto de reblandecimiento (°C) 55.2 - D 36 
Ductilidad a 25 °C, 5 cm/minuto, (cm) 51 50 mínimo D 113 
Prueba Resultado Requerimiento Superpave 
Método de 
Ensayo ASTM 
De consenso 
Angularidad del agregado grueso (%) 100/100 95/90(*) mínimo D 5821 
Angularidad del agregado fino (%) 49 45 mínimo C 1252 
Partículas alargadas y planas 2 10%(**) máximo D 4791 
Equivalente de arena (%) 62 45 mínimo D 2419 
De origen 
Desgaste de Los Ángeles (%) 17 35% máximo C 131 
Intemperismo acelerado agregado grueso 9.21 10% máximo C 88 
Intemperismo acelerado agregado fino 6.76 - C 88 
(*) "95/90": 95% del agregado grueso tiene una cara fracturada y 90% tiene dos caras fracturadas. 
(**) Criterio basado en la relación de máximo a mínimo 5:1. 
Tamiz Gsb 
(Neta del Agregado) 
Gsss 
(Saturada 
Superficialmente Seca) 
Gsa 
(Aparente del 
Agregado) 
(%) 
Absorción 
de Agua 
Método de 
Ensayo 
ASTM pulgadas mm 
½" 12.5 2.499 2.563 2.669 2.54 C 127 
⅜" 9.5 2.578 2.643 2.758 2.53 C 127 
¼" 6.3 2.496 2.577 2.716 3.25 C 127 
No. 4 4.75 2.476 2.560 2.703 3.38 C 128 
No. 8 a Filler 2.36 a Filler 2.441 2.560 2.773 4.91 C 128 
Caracterización mecánica de una mezcla 
asfáltica tibia 
 
 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
 
Figura 1. Granulometría de estudio. 
2.3 Diseño de la mezcla asfáltica 
Para la ejecución de esta investigación, se utilizó el diseño 
de la mezcla asfáltica definido por García (2014) quien 
utilizando los mismos materiales pétreos y asfálticos, así 
como iguales características granulométricas, determinó 
un contenido óptimo de cemento asfáltico de 6.8 % 
medido con respecto a la masa del agregado. Dicho diseño 
se basó en la metodología Superpave establecida en la 
Strategic Highway Research Program (SHRP) (Asphalt 
Institute, 2001), se llevó a cabo para un tránsito (ESAL´s) 
de 9.5×106 el cual corresponde al Nivel 2 de dicha 
metodología y es representativo de vialidades urbanas. En 
las Tablas 4 y 5, se presentan las especificaciones de 
compactación y de propiedades volumétricas que fueron 
tomadas en cuenta durante el diseño volumétrico de la 
mezcla asfáltica. 
 
Tabla 4 Especificaciones de compactación para el nivel II. 
ESAL de diseño Número de giros 
(millones) Inicial Diseño Máximo 
3 - 30 8 100 160 
Fuente: Instituto del asfalto (2001). 
2.4 Elaboración de especímenes 
Para modificar la viscosidad del cemento asfáltico se 
utilizó el aditivo a base de tensoactivos. Previo al 
mezclado de los materiales se calentó en el horno durante 
una hora el cemento asfáltico a una temperatura de 120 – 
125 °C (248 – 257 °F) y posteriormente se mezcló con el 
aditivo a una proporción de 2.4 kg de aditivo por cada 
1000 kg de mezcla asfáltica (Figura 2). A continuación, se 
mezclaron vigorosamente ambos materiales por un tiempo 
de 15 minutos a 500 r.p.m. 
 
 
Figura 2. Adición del aditivo a base de tensoactivos en el 
cemento asfáltico. 
 
En la elaboración de las WMA, inicialmente los 
agregados dosificados se acondicionaron en un horno de 
convección a una temperatura de 130 °C (266 �), la cual 
fue seleccionada cuidando de no exceder en más de 28 °C 
(82 °F) la temperatura de mezclado, por un periodo de 16 
horas. El mezclado de ambos materiales se llevó a cabo a 
una temperatura de entre 110 – 114 °C (230 – 237 °F) 
(Figura 3). Posteriormente, dicha mezcla se depositó en 
charolas previamente calentadas al horno a una 
temperatura de compactación entre 99 – 101 °C (210 – 
214 °F) las cuales se dejaron en el horno a la misma 
temperatura, por un periodo de 240 ± 10 minutos, 
moviendo el material cada 30 minutos, permitiendo de 
esta forma se diera el curado de la mezcla. 
 
 
 
 
 
Tabla 5 Especificaciones de las relaciones volumétricas. 
 
ESAL de diseño Densidad requerida (porcentaje de Gmm) 
VMA(*) Porcentaje mínimo VFA
(**) Proporción 
 Tamaño nominal máximo (mm) Porcentaje de polvo (millones) Ninicial Ndiseño Nmáximo 37.5 25 19 12.5 9.5 mínimo (Filler) 3 - 30 ≤ 89.0 96 ≤ 98.0 11 12 13 14 15 65-75 0.6 - 1.2 (*) Vacíos en el agregado mineral. 
(**) Vacíos llenos de asfalto. 
Fuente: Instituto del asfalto (2001). 
 
 
Josephia R., et al. 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
 
 
Figura 3. Mezclado de la WMA. 
 
Para la elaboración de las HMA, se siguió un proceso 
similar al indicado en el párrafo anterior. En este caso, el 
cemento asfáltico se acondicionó a una temperatura de 
150 °C (302 °F) por un periodo de tiempo de no más de 
una hora. Así mismo, el agregado pétreo se acondicionó a 
una temperatura de 170 °C (338 °F). Para la determinación 
de la temperatura de mezclado se tomaron encuenta las 
recomendaciones del PROTOCOLO AMAAC esto es, 
143 °C (289 °F) para un cemento asfáltico tipo PG 64-22. 
Después del mezclado, se llevó también a cabo el curado 
de la mezcla a la temperatura de compactación (135 ± 2 
°C, 275 ± 36 °F) por un periodo de 240 ± 10 minutos, 
moviendo el material cada 30 minutos. 
Posterior al tiempo de curado se extrajeron las mezclas 
del horno e inmediatamente se procedió a su 
compactación. Para la elaboración de los especímenes 
cilíndricos, se empleó el compactador giratorio Superpave. 
En el caso de las placas de concreto asfáltico se utilizó un 
compactador de rodillo liso. 
2.5 Caracterización de las mezclas asfálticas 
2.5.1 Susceptibilidad al daño por humedad 
 
En México y en varias partes del mundo, este tipo de daño 
es el de mayor incidencia en los pavimentos, durante la 
temporada de lluvias. Este daño se manifiesta con la 
aparición de baches en las carpetas asfálticas, condición 
que favorece la falla estructural del pavimento. De 
acuerdo a Liddle G. y Choi Y. (2007), éste aspecto ha sido 
estudiado por varios investigadores durante décadas. Por 
lo que la literatura técnica recomienda la prevención con 
énfasis en la implementación de un adecuado sistema de 
drenaje en el pavimento, dado que el agua y/o humedad 
reduce el desempeño del concreto asfáltico. Así mismo, 
éste tipo de daño es reconocido como una de las 
principales causas del daño prematuro en los pavimentos 
asfálticos (Kiggundu B. M. y Roberts F. L., 1988). 
Para determinar la susceptibilidad al daño por humedad 
se fabricaron especímenes cilíndricos de concreto asfáltico 
de 150 mm de diámetro y 95 ± 5 mm de altura en el 
compactador giratorio, y con vacíos de aire del orden de 
7.0 ± 0. Posteriormente se realizaron pruebas de 
compresión diametral (Figura 4) a estos especímenes en 
condición seca y saturada siguiendo el procedimiento 
indicado en la norma AASHTO T 283 y se calculó su 
resistencia a la tensión indirecta empleando la siguiente 
ecuación: 
tD
P
St π
200
= (1) 
donde: St = resistencia a la tensión indirecta, kPa; P = 
carga máxima, N; t = es el espesor o altura del espécimen, 
mm; D = diámetro del espécimen, mm; π = 3.14159. 
Así mismo, se calculó la relación entre ambos resultados a 
través de la ecuación 2, tomando en cuenta que el valor 
obtenido de TSR deberá ser al menos de 80 % (Asphalt 
Institute SP-2, 1996) para garantizar que la combinación 
de cemento asfáltico y agregado pétreo, no será 
susceptible al daño por humedad o stripping. 
100
1
2 ⋅=
S
S
TSR (2) 
donde: TSR = resistencia al daño inducido por humedad, 
expresada en %; S1 = promedio de resistencia a la tensión 
indirecta de especímenes no acondicionados, en kPa; S2 = 
promedio de resistencia a la tensión indirecta de 
especímenes acondicionados, en kPa. 
2.5.2 Susceptibilidad a la deformación permanente 
 
Tal como lo indican (Reyes-Ortiz O. J. y Camacho-Tauta, 
J., 2008) las deformaciones permanentes o ahuellamiento 
en el concreto asfáltico se caracterizan por un 
desplazamiento lateral a lo largo de la trayectoria de los 
vehículos en el plano de la mezcla, lo cual crea una 
depresión en el área de carga por donde circula la llanta y 
una cresta en ambos lados de la depresión. 
En un pavimento asfáltico, la deformación por roderas 
(deformación permanente) está relacionado con la falta de 
resistencia al esfuerzo cortante de la carpeta asfáltica, así 
como a fallas en la parte inferior de la estructura del 
pavimentos (subrasante o suelo de cimentación) debido a 
un exceso de esfuerzos. A su vez la resistencia al esfuerzo 
cortante del concreto asfáltico dependerá de diferentes 
aspectos tales como características volumétricas del 
Caracterización mecánica de una mezcla 
asfáltica tibia 
 
 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
material, calidad y distribución granulométrica de los 
agregados, la selección adecuada del tipo y cantidad de 
cemento asfáltico, entre otros. 
 
 
Figura 4. Ensaye de tensión indirecta. 
 
En esta investigación se utilizó el procedimiento B 
descrito en la norma UNE-EN 12697-22:2008+A1. Por lo 
que se fabricaron placas de concreto asfáltico a partir de 
mezclas tibias y calientes de 400×300 mm de largo y 
ancho respectivamente, y un espesor medio de 60 mm, lo 
anterior en concordancia con el tamaño máximo del 
agregado, 19 mm (menor a 32 mm) para este caso. 
Las placas de concreto asfáltico fueron ensayadas con 
10,000 ciclos, con una carga de 700 ± 10 N, con una 
frecuencia de 26.5 ± 1.0 y bajo una temperatura controlada 
de 60 °C (140 °F), en la Figura 5 se ilustra un esquema de 
la prueba. Para determinar la pendiente media de la 
deformación se empleó la siguiente ecuación: 
5
5000000,10 ddWTS
−
= (3) 
donde: WTS = pendiente media de la deformación, en mm 
(para 10,000 ciclos de carga); d5000, d10,000 = profundidades 
de rodera al correspondiente ciclo de carga. 
 
 
Figura 5. Rueda sometida a carga. 
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
3.1 Susceptibilidad al daño por humedad (AASHTO T 
283) 
En la Tabla 6 se resumen los resultados de las pruebas de 
susceptibilidad a la humedad realizada de acuerdo a la 
norma AASHTO T 283 y obtenidos a través de las 
Ecuaciones 1 y 2. En esta tabla se aprecia que las 
resistencias a la tensión indirecta de los especímenes 
elaborados a partir de WMA tienden a ser ligeramente 
menores que las resistencias presentadas por los 
especímenes elaborados a partir de HMA. Por otra parte, 
los valores de TSR fueron de 85 % y 86 % para los 
especímenes elaborados con WMA y HMA 
respectivamente, en ambos casos se cumple con el 
requerimiento de aceptación de la prueba de acuerdo a lo 
estipulado en AASHTO R 35. Así mismo, en las Figuras 6 
y 7 se muestran gráficamente los resultados de los ensayos 
de resistencia a la tensión indirecta así como, los 
resultados de la relación de resistencia a la tensión 
indirecta (TSR) o susceptibilidad a la humedad, de los 
especímenes elaborados a partir de WMA y la HMA. 
 
 
 
Josephia R., et al. 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
Figura 6. Resultados de los ensayos de resistencia a la tensión 
indirecta. 
 
 
 
Figura 7. Resultados de la relación de resistencia a la tensión 
indirecta. 
 
 
 
 
3.2 Susceptibilidad a la deformación permanente 
La Tabla 7 muestra los resultados de la pendiente media 
de la deformación (WTS), la profundidad media de la 
rodera (RD), el porcentaje de la profundidad de la rodera 
(% PRD) de todas las placas de concreto asfáltico 
evaluadas. 
Los resultados de las Figuras 8 a 11 y Tabla 7 indican 
que las placas de concreto asfáltico elaboradas a partir de 
WMA y HMA presentan deformaciones permanentes 
menores a los 20 mm, tal como lo específica la norma 
UNE-EN 12697-22:2008+A1, el primer grupo de placas 
es susceptible a deformarse un poco más que el segundo. 
En las Figuras 8 y 9 se describe gráficamente la 
evolución de la deformación permanente de las placas 
elaboradas a partir de WMA y HMA respectivamente, 
para 10,000 ciclos de carga utilizando el dispositivo de 
Rueda de Pista Española (UNE-EN 12697-22:2008+A1). 
Así mismo, en las Figura 10 y 11 se presentan las 
deformaciones máximas obtenidas en los dos grupos de 
placas evaluadas. 
 
 
Figura 8. Evolución de la deformación permanente, WMA. 
 
Tabla 6 Resultados AASHTO T 283. 
 
Tipo de 
mezcla 
Serie de 
especímenes Aditivo 
Identificación del 
especímen 
Vacíos de aire Grado de saturación 
Carga máxima 
aplicada St 
Promedio 
St TSR* (%) (%) (%) (N) (kPa) (kPa) 
WMA 
Acondicionados 
TB-2 
WMA 2 7.18 76 10,601 47.2 
49.3 
85 
WMA 3 7.10 74 11,314 50.6 
WMA 4 7.15 76 11,243 50.0 
No Acondicionados 
WMA 1 7.42 N/A 13,017 57.9 
58.2 WMA 5 7.40 N/A 13,242 58.9 
WMA 6 7.38 N/A 12,952 57.6 
HMA 
Acondicionados 
N/A 
HMA 2 7.21 79 11,321 50.8 
54.1 
86 
HMA 3 7.11 77 12,275 54.9 
HMA 6 7.09 79 12,634 56.6 
No Acondicionados 
HMA 1 7.38 N/A 14,442 64.8 
62.6 HMA 4 7.44 N/A 13,221 59.3 
HMA 5 7.41 N/A 14,26263.8 
Energía de compactación de 43 giros para llegar a Va = 7 % de la mezcla asfáltica en caliente (HMA) 
Energía de compactación de 50 giros para llegar a Va = 7 % de la mezcla asfáltica tibia (WMA) 
*Relación de resistencia a la tensión (%) 
Caracterización mecánica de una mezcla 
asfáltica tibia 
 
 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
 
Figura 9. Evolución de la deformación permanente, HMA. 
 
 
 
Figura 10. WMA deformación permanente UNE-EN 12697-
22:2008+A1. 
 
 
 
 
Figura 11. HMA deformación permanente UNE-EN 12697-
22:2008+A1. 
4 CONCLUSIONES 
En esta investigación se llevaron a cabo pruebas para 
determinar el desempeño de especímenes de concreto 
asfáltico elaboradas a partir de mezclas asfálticas tibias 
(WMA) y en calientes (HMA) con el fin de identificar si 
existen diferencias en el comportamiento mecánico entre 
ambos materiales. 
4.1 Susceptibilidad a la humedad 
Los especímenes de concreto asfáltico elaborados a partir 
de WMA presentaron un valor de TSR (relación de 
resistencia a la tensión) muy similar al obtenido por las 
probetas elaboradas a partir de HMA. De acuerdo a la 
norma AASHTO R 35, los resultados indican que ambos 
tipos de concreto asfáltico no son susceptibles al agua y 
presentan buena cohesión entre las partículas. 
 
 
Tabla 7 Rueda de Pista Española UNE-EN 12697-22:2008+A1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipo de 
mezcla 
Va Gmb Waire e RD PRD WTS (en mm para 
10,000 ciclos de carga) (%) (kg/m3) (g) (mm) (mm) (%) 
WMA 4.44 2270 16,082 60 10.61 17.68 0.52 
WMA 4.21 2275 16,077 60 7.29 12.15 0.39 
WMA 4.12 2277 16,090 60 10.84 18.07 0.63 
Promedio 4.26 2274 16,083 60 9.58 15.97 0.51 
HMA 3.74 2286 16,085 60 5.61 9.35 0.29 
HMA 4.05 2279 16,082 60 6.40 10.67 0.22 
HMA 3.80 2285 16,090 60 7.95 13.25 0.61 
Promedio 3.86 2283 16,086 60 6.65 11.09 0.37 
 
 
Josephia R., et al. 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
4.2 Susceptibilidad a la deformación permanente 
Los resultados de las pruebas de deformación permanente 
indican que los concretos asfálticos obtenidos a partir de 
WMA son en alguna medida más susceptibles a presentar 
deformación permanente en relación con los concretos de 
HMA. No obstante, los dos tipos de concreto asfaltico 
evaluados cumplieron el criterio de la profundidad de la 
rodera menor a 20 mm, tal como recomienda la norma 
UNE-EN 12697-22. 
AGRADECIMIENTOS: 
Los autores agradecen a la Planta de Asfalto de la Ciudad 
de México y al grupo SÚRFAX®, por la donación de los 
materiales utilizados en la elaboración de los especímenes 
de concreto asfáltico utilizados en esta investigación. 
REFERENCIAS 
AASHTO, (2014). Standard Practice for Superpave 
Volumetric Design for Hot-Mix Asphalt (HMA), 
AASHTO designation R 35. 
AASHTO, (2014). Standard Method of Test for 
Resistance of Compacted Asphalt Mixtures to 
Moisture-Induced Damage, AASHTO designation T 
283. 
AASHTO, (2004). Standard Method of Test for Preparing 
and Determining the Density of Hot-Mix Asphalt 
(HMA) Specimens by Means of the Superpave 
Gyratory Compactor, AASHTO designation T 312. 
ASTM, (2005). Standard Test Method for Soundness of 
Aggregate by use of Sodium Sulfate or Magnesium 
Sulfate, ASTM designation C 88. 
ASTM, (2005). Standard Test Method for Resistance to 
Degradation of Small-size Coarse Aggregate by 
Abrasion and Impact in the Los Ángeles Machine, 
ASTM designation C 131. 
ASTM, (2005). Standard Test Method for Uncompacted 
Void Content of Fine Aggregate (as influenced by 
Particle Shape, Surface Texture and Grading), ASTM 
designation C 1252. 
ASTM (2013), Standard Test Method for Penetration of 
Bituminous Materials, ASTM designation D 5. 
ASTM, (2014). Standard Test Method for Softening Point 
of Bitumen (Ring-and-Ball Apparatus), ASTM 
designation D 36. 
ASTM, (2009). Standard Test Method for Density of 
Semi-Solid Bituminous Materials (Pycnometer 
Method), ASTM designation D 70. 
ASTM, (2013). Standard Test Method for Saybolt 
Viscosity, ASTM designation D 88. 
ASTM, (2012). Standard Test Method for Flash and Fire 
Points by Cleveland Open Cup Tester, ASTM 
designation D 92. 
ASTM, (2007). Standard Test Method for Ductility of 
Bituminous Materials, ASTM designation D 113. 
ASTM, (2016). Standard Practice for Sampling Asphalt 
Materials. Designation D140/D140M. 
ASTM, (1995). Standard Test Method for Kinematic 
Viscosity of Asphalts (Bitumens), ASTM designation 
D 2170. 
ASTM, (2000). Standard Test Method for Viscosity of 
Asphalts by Vacuum Capillary Viscometer, ASTM 
designation D 2171. 
ASTM, (2005). Standard Test Method for Sand 
Equivalent Value of Soils and Fine Aggregate, ASTM 
designation D 2419. 
ASTM, (2012). Standard Test Method for Effect of Heat 
and Air on a Moving Film of Asphalt (Rolling Thin-
Film Oven Test), ASTM designation D 2872. 
ASTM, (2013). Standard Specification for Viscosity-
Graded Asphalt Cement for Use in Pavement 
Construction, ASTM designation D 3381/D 3381M. 
ASTM, (2011). Standard Test Method for Compaction 
and Shear Properties of Bituminous Mixtures by Means 
of the U.S. Corps of Engineers Gyratory Testing 
Machine (GTM), ASTM designation D 3387. 
ASTM, (2005). Standard Test Method for Flat Particles, 
Elongated Particles, or Flat and Elongated Particles in 
Coarse Aggregate, ASTM designation D 4791. 
ASTM, (2005). Standard Test Method for Determining the 
Percentage of Fractured Particles in Coarse Aggregate, 
ASTM designation D 5821. 
ASTM, (2015). Standard Specification for Performance 
Graded Asphalt Binder. Desigantion D 6373. 
Asphalt Institute, (1996). Manual SP-2 Superpave Mix 
Design, Lexington, Kentucky, EUA. 
Asphalt Institute, (2001). Superpave Mix Design. 
Superpave. Series No. 2 (SP-02). Asphalt Institute, 
Lexington, KY. 
D’Angelo, J., Harm, E., Bartoszek, J., Baumgardner, G., 
Corrigan, M., Cowsert, J., Harman, T., Jamshidi M., 
Jones, W, Newcomb, D., Prowell, B., Sines, R., 
Yeaton, B., (2007). Warm-Mix Asphalt: European 
Practice. European Tour FHWA. American Trade 
Initiatives. 
European Asphalt Pavement Association, (2010). The use 
of Warm Mix Asphalt. EAPA position paper The use of 
Warm Mix Asphalt – January 2010. 
García, J. L. (2014). “Empleo de Residuos de Concreto y 
Demolición (RCD) en la Construcción de Carpetas 
Asfálticas”. Tesis de investigación para optar al título 
de Maestro en Ingeniería Civil. Instituto Politécnico 
Nacional, Unidad Zacatenco, Sección de Estudios de 
Posgrado e Investigación. 166 p. 
German Asphalt Paving Association, (2009). Warm Mix 
Asphalts. Elke Schlüter communication agency, Alfter. 
GAPA. 
Gillis, J. (2015). “Short Answers to Hard Questions About 
Climate Change”. The New York Times. Consultado el 
5 de septiembre de 2016. 
Hurley, G. C. et al. (2010). “Wisconsin Field Trial of 
Warm Mix Asphalt Technologies: Construction 
Summary”. NCAT Report No. 10-04. National Center 
for Asphalt Technology (NCAT), Auburn. 
Intergovernmental Panel on Climate Change. 
IPCC, (2001). Contribution of Working Group I to the 
Third Assessment Report of the Intergovernmental 
Panel on Climate Change. 
Caracterización mecánica de una mezcla 
asfáltica tibia 
 
 
 
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C. 
IPCC, (2013). Working Group I Contribution to the Fifth 
Assessment Report of the Intergovernmental Panel on 
Climate Change. 
Kiggundu, B.M., Roberts, F.L., (1988). “Stripping in 
HMA Mixtures: State-of-theart and Critical Review of 
Test Methods”. NCAT Report No. 88-2. National 
Center for Asphalt Technology (NCAT), Auburn. 
Kristjansdottir, O. (2006). “Warm Mix Asphalt for Cold 
Weather Paving”. Master of Science Thesis. University 
of Washington. 
Larios, J. (2008). “Calentamiento Global al Borde del 
Límite”. Instituto de Estudios Transnacionales (INET). 
ISBN: 978-84-936894-2-1. Depósito Legal: CO 
527/08. Córdoba, España, 2008. 
Larsen, J. (2014). Climate Change Fact Sheet. Earth 
Policy Institute. www.earth-policy.org. Consultado el5 
de septiembre de 2016. 
Liddle, G., Choi, Y., (2007). “Case Study and Test 
Method Review on Moisture Damage”. Austroads 
Project No. TT1135. ISBN 978-1-921329-02-9. 
Protocolo AMAAC, (2008). “Desempeño de mezclas 
asfálticas”. Asociación Mexicana del Asfalto, A. C. 
Prowell, B. D., Hurley, G. C. y Frank B., (2011). “Warm-
Mix Asphalt: Best Practices”, Conference Proceeding, 
53rd National Asphalt Pavement Association Annual 
Meeting. 
Reyes-Ortiz O. J. y Camacho-Tauta, J., (2008). 
“Influencia de la granulometría en la resistencia al 
ahuellamiento de mezclas asfálticas”. Ingeniería y 
Desarrollo, núm. 23. Universidad del Norte. 
Barranquilla, Colombia, pp. 26-42. 
Tejash, G. (2008). “Effects of warm asphalt additives on 
asphalt binder and mixture properties”. In Partial 
Fulfillment of the Requirements for the Degree Doctor 
of Philosophy Civil Engineering. 
Yan Jun, et al. (2010). “Shanghai Experience with Warm 
Mix Asphalt”. GeoShanghai 2010 International 
Conference. ASCE 2010. Paving Materials and 
Pavement Analysis. 
Vaitkus A., et al. (2009). “Analysis and evaluation of 
possibilities for the use of Warm Mix Asphalt in 
Lithuania”. The Baltic Journal of Road and Bridge 
Engineering. Vilnius Gedimnas Technical University.