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S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 
CAPITULO 10: 
 
DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS 
 
 
10.1 Tipos de Mezclas Asfálticas 
 
Las mezclas asfálticas en caliente, HMA se divide en tres tipos: de gradación densa, open-
graded o mezclas abiertas o porosas y gap-graded o mezclas de granulometría incompleta. La 
Tabla 10.1 presenta los tipos de mezclas de acuerdo a las características granulométricas. 
 
Las gradaciones densas se subdividen en gradación continua o HMA convencional, large-stone 
mix, y mezcla arena-asfalto. 
 
Las mezclas open-graded se dividen en open-graded friction course, OGFC y base permeable 
tratada con asfalto. 
 
El tipo gap-graded abarca mezclas de concreto asfáltico gap-graded y mezclas stone mastic 
asphalt, SMA. 
 
Algunas mezclas HMA deben ser diseñadas para casos particulares. Un ejemplo de este tipo 
son las mezclas open-graded friction course OGFC, que se diseñan para mejorar la fricción, 
evitar encharcamientos y emanaciones de vapor del pavimento, y disminuir los niveles de ruido. 
 
La Federal Highway Administration, FHWA junto con la National Asphalt Pavement Association, 
NAPA prepararon una guía para la apropiada selección del tipo de mezcla que considera 
factores como el tráfico, medio ambiente, subrasante, condiciones del pavimento existente y su 
preparación, y evaluación económica. 
 
Tabla 10.1: Tipos de Mezclas Asfálticas en Caliente 
 
Gradación densa Open-garded Gap-graded 
Convencional 
Tamaño máximo nominal 
usualmente de 12.5 a 19mm 
(0.5 a 0.75 pulg.) 
Porous friction course Gap-graded 
convencional 
Large-stone 
Tamaño máximo nominal 
usualmente de 25 a 37.5mm 
(1 a 1.5 pulg.) 
Base permeable tratada 
con asfalto 
Stone Mastic Asphalt 
(SMA) 
Arena asfalto 
Tamaño máximo nominal 
menos que 9.5 mm 
(0.375pulg.) 
 
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Si las mezclas se clasificasen según el porcentaje de vacíos atrapada en la mezcla luego de 
la compactación se clasificarían de la siguiente manera: 
 
Mezclas Densas Vacíos de aire, Va < 6% 
 Mezclas convencionales 
 Mezclas Superpave 
 Mezclas SMA 
Mezclas semi-cerradas 6% < Va < 12% 
Mezclas abiertas Va > 12% 
Mezclas porosas Va > 20% 
 
 
10.2 Definiciones 
 
a) Mezclas de gradación densa HMA 
 
HMA de gradación densa están compuestas por ligante de cemento asfáltico y agregado de 
gradación continua. 
 
Las mezclas convencionales de HMA consisten de agregados de tamaño máximo nominal en el 
rango de 12.5 mm (0.5 pulg.) a 19 mm (0.75 pulg.). Foto 10.1 
 
Large-stone mix contienen agregados gruesos con un tamaño máximo nominal mayor que 25 
mm (1 pulg.). Como se ve en la figura 9.1a, estas mezclas tienen un mayor porcentaje de 
agregados gruesos que las mezclas convencionales (mayores que el tamiz 4.75 mm o no. 4). 
Por el mayor tamaño de los agregados, el esfuerzo de compactación aplicado a la mezcla debe 
ser monitoreado para prevenir fracturas excesivas de los agregados mayores durante el 
proceso de compactación. 
 
Asfalto-arena está compuesto por agregado que pasa el tamiz 9.5 mm o 0.375 pulg. (figura 
10.1a). El contenido de ligante en la mezcla es mayor que para mezclas HMA convencionales 
porque se incrementan los vacíos en el agregado mineral de la mezcla. Las arenas usadas en 
este tipo de mezcla son arenas chancadas o naturales de textura rugosa, la resistencia a las 
deformaciones permanentes de este tipo de mezclas es típicamente muy bajo. 
 
 
b) Mezclas open-graded 
 
Las mezclas open-graded consisten de una gradación relativamente uniforme y ligante de 
cemento asfáltico o ligante modificado (figura 10.1b). El principal propósito de este tipo de 
mezclas es servir como una capa drenante, tanto en la superficie del pavimento o dentro de la 
estructura del pavimento. Figura 10.2 y Foto 10.2. 
 
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a. Gradación 
densa 
b. Open-
graded 
c. Gap-graded 
Figura 10.1: Gradaciones representativas de HMA 
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Como se indicó, hay dos tipos de mezclas open-graded. El primer tipo de mezcla son utilizadas 
como una superficie gruesa para proporcionar drenaje libre en la superficie y prevenir los 
encharcamientos, reduce las salpicaduras de las llantas, y reduce el ruido de las llantas. Este 
tipo de mezcla es frecuentemente definido como open-graded friction course OGFC. 
 
El segundo tipo de mezcla, denominado base permeable tratada con asfalto, comprende una 
gradación uniforme de tamaño máximo nominal mayor que las usadas en OGFC –19 mm (0.75 
pulg.) a 25 mm (1 pulg.) y se usa para drenar el agua que entra a la estructura del pavimento 
desde la superficie o de la subrasante. 
 
La producción de las mezclas open-graded es similar a las mezclas de gradación densa. Se 
usan temperaturas de mezcla menores para prevenir el escurrimiento del asfalto caliente o 
draindown durante el almacenamiento o traslado al lugar del proyecto. Recientemente se están 
empleando polímeros y fibras en mezclas open-graded friction course para reducir el draindown 
y mejorar la durabilidad de la mezcla. La colocación de este tipo de mezclas es convencional. 
El esfuerzo de compactación por lo general es menor que las mezclas de gradación densa. 
 
 
c) Mezclas gap-graded 
 
La función de las mezclas gap-graded es similar a la mezclas de gradación densa porque estas 
también proporcionan capas densas impermeables cuando la compactación es apropiada. Las 
mezclas gap-graded convencionales se vienen usando por muchos años. El rango de los 
agregados va desde gruesos hasta finos, con poca presencia de tamaños intermedios; un tipo 
de mezcla gap-graded se muestra en la figura 10.1c. 
 
El segundo tipo de mezclas gap-graded es el stone mastic aspahlt, SMA. Una representación 
ilustrativa de este tipo de mezcla se muestra en la figura 9.1c. La producción de mezclas SMA 
requiere la incorporación de significativas cantidades de filler mineral al agregado normal de tal 
manera que alcance del 8 al 10% de material que pasa el tamiz 0.075 mm o no. 200. 
 
Como en las mezclas open-graded la temperatura de descarga de la mezcla necesita ser 
controlada para prevenir el escurrimiento o draindown del ligante durante el almacenamineto o 
transporte. Las fibras y/o polímeros son normalmente usados con SMA para prevenir el 
draindown. 
 
 
10.3 Consideraciones del Diseño de Mezclas 
 
La característica del diseño de mezclas comprende: 
 
Densidad de la mezcla 
Vacíos de aire 
Vacíos en el agregado mineral 
Contenido de asfalto. 
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Cada una de estas características tiene mucha importancia en el comportamiento de la mezcla. 
 
La densidad de la mezcla es la relación entre el peso de la mezcla por unidad de volumen. Si 
bien es cierto que esta característica no es utilizada en el diseño de la mezcla, se emplea para 
los controles de compactación. A la mezcla asfáltica compactada en el laboratorio se le asigna 
la densidad patrón y será ésta el punto de referencia en los controles. 
 
Los Vacíos de aire o vacíos están conformados por el aire atrapado en la mezcla compactada. 
A menor porcentaje de vacíos de aire la mezcla será menos permeable. En el diseño de 
mezclas convencionales, los vacíos de aire están entre 3 a 5% en laboratorio, pero en campo 
se permite tener vacíos de aire no mayores al 8% permitiendo que la carpeta se compacte bajo 
tránsito. 
 
La densidad de la mezcla está en función del contenido de vacíos, mezclas con menor 
porcentaje de vacíos serán más densas, y visceversa. Un alto porcentaje de vacíos de aire 
resulta en una mezcla porosa, que permite el paso del agua a través de su estructura,pero 
además puede causar deterioro debido a que hay mayor porcentaje de aire (como se mencionó 
en capítulos anteriores el aire oxida el asfalto). Bajos porcentajes de vacíos de aire son 
perjudiciales en la mezcla, debido a que cuando soporta las carga de tránsito la carpeta se 
comprime y el asfalto se acomoda en los vacíos atrapados, si el número de vacíos es pequeño, 
el asfalto no podrá acomodarse en el interior y tendrá que salir a la superficie, esto se conoce 
como exudación. 
 
Los Vacíos en el agregado mineral (VMA) consideran los volúmenes ocupados por los vacíos 
de aire atrapados y el asfalto efectivo1. El diseño considera un porcentaje mínimo de VMA 
dependiendo del tamaño del agregado. Si el porcentaje del VMA son bajos la película de 
asfalto será delgada y la mezcla será susceptible a oxidación. Con altos porcentajes de VMA la 
película de asfalto será mas gruesa y la mezcla será más durable. 
 
Una graduación densa puede reducir el porcentaje de VMA, reduciendo la película de asfalto y, 
por consiguiente, reduciendo la durabilidad de la mezcla y dándole un aspecto seco. 
 
El Contenido de asfalto es el porcentaje de asfalto que se incorpora en la mezcla. Parte del 
asfalto será absorbido por el agregado y el resto de asfalto formará una película que rodean las 
partículas. A los primeros se les denomina asfalto absorbido y al segundo asfalto efectivo. 
 
El óptimo contenido de asfalto de la mezcla está en función de la granulometría y el porcentaje 
de absorción del material. Mezclas con alto porcentaje de filler (mayor superficie específica) 
requerirán mayor porcentaje asfalto, por ejemplo las mezclas SMA tienen mas porcentaje de 
asfalto que una mezclas convencional y superpave. Mezclas porosas (% filler menor de 2%) 
necesitan menor porcentaje de asfalto. 
 
1 Asfalto efectivo es la película de asfalto que rodean los agregados 
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Foto 10.1: 
Mezcla Convencional 
Figura 10.2: 
Mezcla Porosa 
Foto 10.2: 
Mezcla Porosa 
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Las Propiedades consideradas en el diseño son: 
 
Estabilidad 
Durabilidad 
Impermeabilidad 
Trabajabilidad 
Flexibilidad 
Resistencia a la fatiga 
Resistencia al deslizamiento 
 
La estabilidad está relacionada con la capacidad del asfalto para soportar deformaciones bajo 
cargas de tránsito y resistir el desplazamiento horizontal, depende de la fricción y cohesión 
interna. La fricción se relaciona con la geometría y textura de la partícula; la cohesión se 
relaciona con las características del ligante. 
 
Los agregados que forman parte de mezclas asfálticas deben ser de caras fracturadas y 
superficie rugosa, generalmente provenientes de chancado. Los agregados con estas 
características tienen una mejor trabazón y mayor resistencia cortante, caso contrario al de 
agregados con partículas redondeadas que se deslizan una sobre otras. 
 
La estabilidad de la mezcla se ha medido respecto del porcentaje de asfalto. A mayor 
porcentaje de asfalto la mezcla se hace más estable hasta determinado límite, luego la 
estabilidad de la mezcla disminuye. A medida que se incrementa el porcentaje de asfalto en la 
mezcla, la película de asfalto que rodea los agregados permite que estos se acomoden. Si la 
película de asfalto es muy gruesa impide la trabazón entre las partículas. 
 
 
La durabilidad de la mezcla se relaciona a la capacidad del agregado a la desintegración, a la 
capacidad del asfalto a reaccionar con el medio y a evitar que el asfalto se desprenda del 
agregado. 
 
Los agregados que forman parte de mezclas asfálticas, no sólo deben cumplir con 
especificaciones granulométricas, sino también de calidad. Las presiones que soportarán los 
agregados, sobre todo en sus aristas son altas, por lo tanto deben ser duros y muy resistentes. 
Para que no exista riesgo de peladuras (desprendimiento de la película de asfalto) los 
agregados deben ser hidrofóbicos. 
 
La película de asfalto cumple un papel importante en la durabilidad de la mezcla. Si la película 
es gruesa, se tendrá menor porcentaje de vacíos de aire, esta condición retarda la oxidación 
que sufre el asfalto al encontrarse en contacto con el oxígeno, manteniendo por mayor tiempo 
sus características originales. Los vacíos de aire no se deben reducir mucho porque el asfalto 
necesita espacio para expandirse en climas cálidos. Si la película es delgada el asfalto se 
oxidará rápidamente. 
 
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La impermeabilidad es la capacidad del medio para evitar el paso de aire y agua. Esta 
definición se relaciona con el porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada y el 
acceso que estos vacíos tengan con la superficie. 
 
Mezclas porosos son diseñadas con la finalidad de permitir que el agua proveniente de las 
lluvias drene rápidamente a través de ellas. El alto porcentaje de vacíos de aire de este tipo de 
mezclas facilitaría la oxidación del asfalto; sin embargo, esta condición se reduce usando 
asfaltos modificados. 
 
La trabajabilidad de la mezcla es la facilidad con que la mezcla se coloca y compacta. 
Mezclas con alto porcentaje de fracción gruesa o alto porcentaje de filler son poco trabajables. 
Las mezclas del tipo open graded (mezclas porosas) y gap-graded (como las Stone Mastic 
Asphalt) tienden a segregarse y son difíciles de compactar. Mezclas con alto porcentaje de filler 
puede hacer que la mezcla se vuelva muy rígida evitando su adecuada compactación. 
 
Controlar la temperatura de compactación en la mezcla es muy importante, debido a que las 
mezclas frías son semi-rígidas a rígidas y no permiten su compactación dejando alto porcentaje 
de vacíos de aire. 
 
Mezclas flexibles resisten las deformaciones sin agrietarse. El terreno de fundación se 
asentará con los años debido al servicio, este asentamiento se reflejará en la superficie y la 
carpeta deberá acomodarse sin agrietarse. 
 
La carpeta asfáltica está soportando constantemente la acción de cargas cíclicas, este tipo de 
cargas origina que la carpeta se flexione constantemente. La resistencia a la fatiga es la 
resistencia a esta flexión, esta características está íntimamente relacionada al asfalto, asfaltos 
oxidados no son resistentes a la fatiga. 
 
Los agrietamientos por fatiga surgen en la fibra inferior de la carpeta asfáltica cuando ésta 
trabaja a tracción, y se reflejan en la superficie denominándose piel de cocodrilo. 
 
La superficie de rodadura debe reducir la posibilidad que la llanta se deslice sobre ella, sobre 
todo en épocas de lluvia, esto se define como resistencia al deslizamiento. Mezclas porosas 
fueron pensadas para evitar el hidroplaning (encharcamiento de agua en la superficie, 
posiblemente por efecto de las lluvias) y deprimir el agua inmediatamente se encuentre en la 
superficie. 
 
Carpetas asfálticas con partículas redondeadas son menos resistentes al deslizamiento que las 
carpetas formadas por partículas duras y de textura rugosa. 
 
10.3 Propiedades volumétricas 
 
10.3.1 Generalidades 
Un factor importante que debe ser considerado en el comportamiento de mezclas asfálticas 
son las relaciones volumétricas entre el ligante asfáltico y los agregados. 
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Las propiedades volumétricas más importantes de una mezcla compactada de pavimento 
son: vacíos de aire (Va), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos llenos con asfalto 
(VFA), y contenido de asfalto efectivo (Pbe), proporcionan un índice del probable 
comportamiento de la mezcla durante su vida de servicio. 
 
10.3.2 Definiciones 
 
El agregado mineral es poroso y puede absorber agua y asfalto en diferentes grados. 
Además, la proporción de agua aasfalto absorbido varia con el tipo de agregado. Los tres 
métodos para medir las gravedades especificas de los agregados consideran estas 
variaciones. 
 
Los métodos son: gravedad específica bulk, gravedad especifica aparente y gravedad 
especifica efectiva. La diferencia entre las gravedades especificas viene de las diferentes 
definiciones de volumen del agregado. 
 
a) Gravedad Específica Bulk, Gsb 
 
La relación del peso en el aire de un material permeable (incluyendo los vacíos permeables 
e impermeables del material) a temperatura establecida al volumen del agregado incluyendo 
los vacíos permeables. Figura 10.2. 
( ) wpps
s
sb VV
WG
γ+
= 
 
Donde: 
Gsb gravedad especifica bulk del agregado 
Ws peso del agregado seco 
Vs volumen del agregado con los vacíos impermeables 
Vpp volumen de vacíos permeables 
γw peso específica del agua, 1 gr/cm3 
 
 
b) Gravedad Específica Aparente, Gsa 
 
Es la relación del peso en el aire de un material impermeable con respecto al volumen del 
agregado incluyendo los vacíos impermeables. Figura 10.2. 
 
ws
s
sa V
WG
γ
= 
Donde: 
Gsa gravedad especifica aparente 
Ws peso del agregado seco 
Vs volumen del agregado con los vacíos impermeables 
γw peso específica del agua, 1 gr/cm3 
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c) Gravedad Específica Efectiva, Gse 
 
Relación del peso en el aire de un material permeable (excluyendo los vacíos permeables al 
asfalto) con respecto al volumen del agregado con los vacíos impermeables y vacíos 
permeables que no absorbieron asfalto. Figura 10.2. 
 
( ) wappps
s
se VVV
WG
γ−+
= 
Donde: 
Gse gravedad especifica efectiva 
Ws peso del agregado seco 
Vs volumen del agregado con los vacíos impermeables 
γw peso específico del agua, 1 gr/cm3 
 
 
 
Figura 10.2: Propiedades Peso-Volumen en Mezclas 
Asfálticas Compactadas 
 
Las definiciones de vacíos en el agregado mineral (VMA), contenido de asfalto efectivo 
(Pbe), vacíos de aire (Va), y vacíos llenos con asfalto (VFA) son: 
 
d) Vacíos en el agregado mineral (VMA) 
 
Volumen de vacíos entre los agregados de una mezcla compactada que incluye los vacíos 
de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado en porcentaje del volumen total de la 
mezcla. Ver figura 10.3. 
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e) Contenido de asfalto efectivo (Pbe) 
 
El contenido de asfalto total de la mezcla menos la porción de asfalto absorbida por el 
agregado. Ver figura 10.3. 
 
f) Vacíos de aire (Va) 
 
Volumen total de las pequeñas cavidades de aire entre las partículas de agregado cubiertas 
en toda la mezcla, expresada como porcentaje del volumen bulk de la mezcla compactada. 
Ver figura 10.3. 
 
g) Vacíos llenos con asfalto (VFA) 
 
Porción del volumen de vacíos entre las partículas de agregado (VMA) que es ocupado por 
el asfalto efectivo. Figura 10.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vma volumen de vacíos en agregado mineral 
Vmb volumen bulk de la mezcla compactada 
Vmm volumen de vacíos de la mezcla de pavimentación 
Vfa volumen de vacíos llenos con asfalto 
Va volumen de vacíos de aire 
Vb volumen de asfalto 
Vba volumen de asfalto absorbido 
Vsb volumen del agregado mineral (gravedad específica bulk) 
Vse volumen del agregado mineral (gravedad específica efectiva) 
 
Figura 10.3: Esquema de una Muestra HMA Compactada 
 
Vba 
Va aire 
asfalto 
agregado 
mineral 
Vma 
Vmb 
Vfa Vb 
Vsb Vse 
Vmm 
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El diseño de mezclas Superpave requiere del cálculo de VMA para mezclas compactadas en 
función de la gravedad específica bulk del agregado. La gravedad específica efectiva es la 
base para el cálculo de los vacíos de aire en mezclas asfálticas compactadas. 
 
Los vacíos en el agregado mineral (VMA) y los vacíos de aire (Va) se expresan como 
porcentaje por volumen de mezcla. Los vacíos llenos con asfalto (VFA) es el porcentaje de 
VMA lleno con asfalto efectivo. El contenido de asfalto puede expresarse como porcentaje 
del peso total de la mezcla, o por peso, del agregado de la mezcla. 
 
El Instituto del Asfalto recomienda que los valores de VMA para mezclas compactadas 
deben calcularse en función de la gravedad específica bulk del agregado, Gsb. La gravedad 
específica efectiva debe ser la base para calcular los vacíos de aire en la mezcla de asfalto 
compactado. 
 
10.3.3 Análisis de Mezclas Compactadas 
 
La siguiente relación indica el procedimiento para analizar los vacíos de una mezcla 
compactada: 
 
1. Medida de la gravedad específica bulk del agregado grueso (AASHTO T85 o ASTM 
C127) y de los agregados finos (AASHTO T84 o ASTM C128). 
2. Medida de la gravedad especifica del cemento asfáltico (AASHTO T228 o ASTM D70) y 
del filler mineral (AASHTO T100 o ASTM D854). 
3. Cálculo de la gravedad específica bulk de la combinación de agregados en la mezcla. 
4. Medida de la gravedad específica teórica máxima de la mezcla suelta (ASTM D2041 o 
AASHTO T209). 
5. Medida de la gravedad específica bulk de la mezcla compactada (ASTM D1188 o 
ASTM D2726 o AASHTO T166). 
6. Cálculo de la gravedad específica efectiva del agregado. 
7. Cálculo de la gravedad específica máxima de la mezcla a otros contenidos de asfalto. 
8. Cálculo del asfalto absorbido por el agregado. 
9. Cálculo del contenido de asfalto efectivo de la mezcla. 
10. Cálculo del porcentaje de vacíos en el agregado mineral en la mezcla compactada. 
11. Cálculo del porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada. 
12. Cálculo del porcentaje de vacíos llenados con asfalto en la mezcla compactada. 
 
 
10.3.4 Gravedad Específica Bulk del agregado 
 
Cuando el agregado total consiste de fracciones separadas de agregados grueso, fino y 
filler, todos tienen diferentes gravedades específicas, la gravedad específica bulk de la 
combinación de agregados se calcula empleando la siguiente ecuación: 
 
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n
n
2
2
1
1
n21
sb
G
P......
G
P
G
P
P......PPG
+++
+++
= 
Donde: 
Gsb gravedad específica bulk de la combinación de agregados 
P1, P2, Pn porcentajes individuales por peso del agregado 
G1, G2, Gn gravedad específica bulk individual del agregado. 
 
La gravedad específica bulk del filler mineral es difícil determinarlo actualmente. Sin 
embargo, si se sustituye por la gravedad específica aparente del filler, el error es mínimo. 
 
 
10.3.5 Gravedad Específica Efectiva del Agregado 
 
La gravedad específica efectiva se calcula con la gravedad específica teórica máxima de 
mezclas asfálticas (RICE) ASTM D-2041, con la siguiente expresión: 
 
b
b
mm
mm
bmm
se
G
P
G
P
PPG
−
−
= 
Donde: 
Gse Gravedad específica efectiva del agregado 
Pmm porcentaje en peso del total de la mezcla suelta, 100% 
Pb Porcentaje de asfalto para el peso total de la muestra 
Gmm gravedad específica teórica máxima (ASTM D-2041) 
de la mezcla (sin vacíos de aire) 
Gb Gravedad específica del asfalto 
 
El volumen de asfalto absorbido por un agregado casi invariable menos que el volumen de 
agua absorbida. En consecuencia, el valor de la gravedad especifica efectiva de un 
agregado estaría siempre entre su gravedad específica bulk y aparente. Cuando la gravedad 
específica efectiva está fuera de estos límites, se debe asumir que este valor es incorrecto. 
 
La gravedad específica aparente, Gsa, de la combinación de agregados puede calcularse de 
manera similar a la fórmula empleada para bulk pero usando las gravedades aparentes de 
los agregados grueso, fino y filler. 
 
 
10.3.6 Gravedad Específica Teórica Máxima de Mezclas 
 con Diferentes Contenidos de Asfalto 
 
Cuando se diseña una mezcla con un agregado dado, se requiere la gravedad específica 
teórica máxima, Gmm, con diferentes contenidos de asfalto para calcular el porcentajede 
vacíos de aire para cada contenido de asfalto. 
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Luego de calcular la gravedad específica efectiva de los agregados considerando cada 
medición de las gravedades específicas teóricas máximas y promediando los resultados de 
Gse, la gravedad específica teórica máxima para algún otro contenido de asfalto puede 
obtenerse con la siguiente expresión: 
 
b
b
se
s
mm
mm
G
P
G
P
PG
+
= 
Donde: 
Gmm gravedad específica teórica máxima (ASTM D-2041) 
de la mezcla (sin vacíos de aire) 
Pmm porcentaje en peso del total de la mezcla suelta, 100% 
Ps contenido de agregado, porcentaje en peso del total de la mezcla 
Pb contenido de asfalto, porcentaje en peso del total de la mezcla 
Gse gravedad especifica efectiva del agregado 
Gb gravedad especifica del asfalto 
 
 
10.3.7 Absorción de Asfalto 
 
La absorción de asfalto se expresa como el porcentaje en peso del agregado mas que como 
el porcentaje del peso total de la mezcla, el asfalto absorbido, Pba, se determina usando: 
 
b
sesb
sbse
ba G
GG
GG100P −
×= 
Donde: 
Pba asfalto absorbido, porcentaje del peso de agregado. 
Gse gravedad especifica efectiva del agregado 
Gb gravedad especifica del asfalto 
Gsb gravedad especifica bulk del agregado 
 
 
10.3.8 Contenido de Asfalto Efectivo de la Mezcla 
 
El contenido de asfalto efectivo, Pbe, de una mezcla es el contenido de asfalto total menos la 
cantidad de asfalto absorbido dentro de las partículas de agregado. Esta es la porción del 
contenido de asfalto total cubre el exterior del agregado. Este es el contenido de asfalto que 
gobierna la performance de una mezcla asfáltica. La fórmula es: 
 
s
ba
bbe P
100
PPP −= 
Donde: 
Pbe contenido de asfalto efectivo, porcentaje del peso total de la mezcla. 
Pb contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla. 
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Pba asfalto absorbido, porcentaje del peso de agregado. 
Ps contenido de agregado, porcentaje del peso total de la mezcla. 
 
 
10.3.9 Porcentaje de VMA en Mezcla Compactada 
 
Los vacíos en el agregado mineral, VMA, se definieron como los vacíos entre las partículas 
de agregado de la mezcla compactada, incluye los vacíos de aire y el contenido de asfalto 
efectivo, se expresa como un porcentaje del volumen total. El VMA se calcula en base a la 
gravedad específica bulk del agregado y se expresa como un porcentaje del volumen bulk 
de la mezcla compactada. Por consiguiente, el VMA puede calcularse restando el volumen 
del agregado determinado por su gravedad especifica bulk del volumen bulk de la mezcla 
compactada. 
 
Si la composición de la mezcla se determina como porcentaje por peso de la mezcla total: 
 
sb
smb
G
PG100VMA −= 
Donde: 
VMA vacíos en el agregado mineral, porcentaje del volumen bulk 
Gsb gravedad especifica bulk del agregado total 
Gmb gravedad especifica bulk de la mezcla compactada 
(AASHTO T166; ASTM D1188 o D2726) 
Ps contenido de agregado, porcentaje del peso total de la mezcla 
 
 
10.3.10 Porcentaje de Vacíos de Aire en Mezcla Compactada 
 
Los vacíos de aire, Va, en el total de la mezcla compactada consisten de los pequeños 
espacios de aire entre las partículas de agregados recubiertos. El porcentaje de vacíos de 
aire en la mezcla compactada puede determinarse usando: 
 
mm
mbmm
G
GG100Va −
×= 
Donde: 
Va vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total 
Gmm gravedad especifica teórica máxima de la mezcla 
Gmb gravedad especifica bulk de mezcla compactada 
 
 
10.3.11 Porcentaje VFA en Mezclas Compactadas 
 
Los vacíos llenos con asfalto, VFA, es el porcentaje de los vacíos entre partículas (VMA) 
que se llenan con asfalto. VFA, no incluye el asfalto absorbido, y se determina usando: 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 178
 
VMA
)VVMA(100VFA a−
×= 
Donde: 
VFA vacíos llenados con asfalto, porcentaje de VMA 
VMA vacíos en el agregado mineral, porcentaje del volumen bulk 
Va vacíos de aire en mezcla compactada, porcentaje del volumen total. 
 
 
10.4 Diseño de Mezcla Convencional 
 
Una mezcla para pavimentación se clasifica de acuerdo a su tamaño máximo o tamaño máximo 
nominal. El libro Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction de la NAPA 
Research and Education Foundation, especifica que para la mayoría de las mezclas asfálticas 
en caliente se requieren gradaciones densas (mezclas convencionales) para agregados. En 
las tablas 10.2 y 10.3 se muestran las especificaciones recomendados por ASTM D-3515. 
 
Tabla 10.2: Composición Típica del Concreto Asfáltico 
Tamaño máximo nominal del agregado 
 (1 1/2") (1") (3/4") (1/2") (3/8") Tamiz 
Porcentaje acumulado que pasa (por peso) 
50 mm (2") 100 
37,5 mm (1 ½") 90-100 100 
25,0 mm (1") 90-100 100 
19,0 mm (3/4") 56-80 90-100 100 
12,5 mm (1/2") 56-80 90-100 100 
9,5 mm (3/8") 56-80 90-100 
4,75 mm (Nº 4) 23-53 29-59 35-65 44-74 55-85 
2,36 mm (Nº 8)* 15-41 19-45 23-49 28-58 32-67 
0,30 mm (Nº 50) 4-16 5-17 5-19 5-21 7-23 
0,15 mm (Nº 100) 
0,075 mm (Nº 200)** 0-5 1-7 2-8 2-10 2-10 
Cemento asfáltico, % en peso de la 
mezcla total*** 
3-8 3-9 4-10 4-11 5-12 
 
4 y 67 
o 
4 y 68 
5 y 7 
o 
57 
67 o 68 
o 
6 y 8 
7 
o 
78 8 
* Las características de la gradación total de una mezcla de asfalto para pavimentos la cantidad que pasa el 
tamiz 2,36 mm (Nº8) es un significativo y conveniente control de campo de agregado fino y grueso. La 
cantidad máxima permitida que pase el tamiz 2,36 mm (Nº8) resultaría en superficies de pavimentos de 
textura fina, mientras que las cantidades mínimas que pasan por el tamiz 2,36 mm (Nº8) resultaría en 
superficies de textura gruesa. 
** El material que pasa el tamiz 0,075 mm (Nº200) consiste de partículas finas de agregados o filler, o ambos. 
Este debe estar libre de materia orgánica y partículas de arcilla y con índice de plasticidad no mayor de 4 
ensayado según ASTM D 423 y D 424 
*** La cantidad de cemento asfáltico se da en términos de porcentaje en peso del total de la mezcla. La 
diferencia de gravedades específicas en diferentes agregados, así como una considerable diferencia en 
absorción, resulta en un rango amplio de contenido de cemento asfáltico. La cantidad de asfalto que se 
requiere para una mezcla se debe determinar por ensayos de laboratorio apropiados o en base a experiencias 
con mezclas similares, o por combinación de ambos. 
 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 179 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10.3: Resultados típicos de diseño de mezclas asfálticas ensayada en la prensa Marshall
FLUJO VS. % DE ASFALTO
10
11
12
13
14
15
16
17
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
ASFALTO (%)
FL
U
JO
 (0
.0
1"
)
14
6,9
ESTABILIDAD VS. % DE ASFALTO
2400
2450
2500
2550
2600
2650
2700
2750
2800
2850
2900
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
ASFALTO (%)
ES
TA
B
IL
ID
A
D
 (L
b)
2750
6,9
PESO ESPECIFICO VS. % DE ASFALTO
2.230
2.240
2.250
2.260
2.270
2.280
2.290
2.300
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
ASFALTO (%)
PE
SO
 E
SP
EC
IF
IC
O
 (g
r/c
m
3)
% VACIOS VS. % DE ASFALTO
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
ASFALTO (%)
VA
C
IO
S 
VT
M
 (%
)
% VACIOS LLENOS DE CON ASFALTO VS. % DE 
ASFALTO
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
ASFALTO (%)
VO
LU
M
EN
 L
LE
N
O
 C
O
N
 A
SF
A
LT
O
 V
FA
(%
)
6,9
79
6,9
4,0
% VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO MINERAL 
VS. % DE ASFALTO
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0
20.0
21.0
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
ASFALTO (%)
6,9
18,6
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 180
Tabla 10.3:Especificaciones para Gradaciones Densas, ASTM D3515 
 
Mezcla Densa 
Tamaño máximo nominal de agregados Tamiz 
2” 1 ½” 1” ¾” ½” 3/8” Nº4 Nº8 Nº16 
Gradación de agregados (grava; fino y filler si se requiere) 
Porcentaje en peso 
2 ½” (63mm) 100 - - - - - - - - 
2” (50mm) 90-100 100 - - - - - - - 
1 ½” (37.5mm) - 90-100 100 - - - - - - 
1” (25.0mm) 60-80 - 90-100 100 - - - - - 
¾” (19.0mm) - 56-80 - 90-100 100 - - - - 
1/2” (12.5mm) 35-65 - 56-80 - 90-100 100 - - - 
3/8” (9.5mm) - - - 56-80 - 90-100 100 - - 
Nº4 (4.75mm) 17-47 23-53 29-59 35-65 44-74 55-85 80-100 - 100 
Nº8 (2.36mm) 10-36 15-41 19-45 23-49 28-58 32-67 65-100 - 95-100
Nº16 (1.18mm) - - - - - - 40-80 - 85-100
Nº30 (600µm) - - - - - - 25-65 - 70-95 
Nº50 (300µm) 3-15 4-16 5-17 5-19 5-21 7-23 7-40 - 45-75 
Nº100 (150µm) - - - - - - 3-20 - 20-40 
Nº200 (75µm) 0-5 0-6 1-7 2-8 2-10 2-10 2-10 - 9-20 
Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction. NAPA, 1996. 
 
 
10.5 Ejemplo 
 
La siguiente tabla ilustra los datos básicos para una muestra de mezcla asfáltica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 181
Datos Básicos para Muestras de Mezclas Asfálticas 
 
(a)Constituyentes: 
Material Gravedad Específica Composición de Mezcla 
 Bulk AASHTO ASTM % por peso 
del total de 
mezcla 
% por peso 
del total de 
agregado 
Cemento asfáltico 1.030 (Gb) T 228 D 70 5.3 (Pb) 5.6 (Pb) 
Agregado grueso 2.716 (G1) T 85 C 127 47.4 (P1) 50.0 (P1) 
Agregado fino 2.689 (G2) T 84 C 128 47.3 (P2) 50.0 (P2) 
Filler mineral T 100 D 854 -.- -.- 
(b) Mezcla asfáltica 
 Gravedad especifica bulk de la mezcla compactada, Gmb 2.442 
 (ASTM D 2726) 
 Gravedad especifica teórica máxima de la mezcla, Gmm 2.535 
 (ASTM D 2041) 
 
1. Gravedad específica bulk de la combinación de agregados. 
 
Cuando la muestra se ensaya en fracciones separadas (por ejemplo, grueso y fino), el valor 
de la gravedad específica promedio se calcula con la siguiente ecuación: 
 
n
n
2
2
1
1
n21
G
P.....
G
P
G
P
P.......PPG
+++
+++
= 
Donde: 
G Gravedad específica promedio 
G1, G2, ......, Gn Valores de gravedad específica por fracción 1, 2, ....., n 
P1, P2, ......., Pn Porcentaje en pesos de la fracción 1, 2, ....., n 
 
La gravedad específica bulk del filler mineral es difícil de determinar. Sin embargo, si se 
sustituye por la gravedad específica aparente del filler, el error es despreciable. Esta 
ecuación se puede aplicar para determinar la gravedad específica bulk y aparente de la 
combinación de agregados. 
 
Usando los datos del ejemplo: 
 
703.2
59.1841.18
100
689.2
0.50
716.2
0.50
0.500.50Gsb =
+
=
+
+
= 
 
 
2. Gravedad Específica Efectiva del Agregado, Gse 
 
El procedimiento para determinar la gravedad específica efectiva no está normado por 
AASHTO o ASTM. Los valores se obtienen a partir del cálculo de la gravedad específica 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 182
teórica máxima de mezclas asfálticas (Gmm) ASTM D-2041, éste ensayo se realiza sobre 
mezclas sueltas, de esa manera se eliminan los vacíos de aire. 
 
En general: sbsesa GGG >> 
Por definición: 
efec
s
se V
WG = 
 
El volumen efectivo es el volumen del agregado mas los vacíos permeables al agua que no 
se llenaron de asfalto. En el ensayo de gravedad específica teórica máxima (Gmm), se mide 
el volumen de la mezcla suelta y el volumen del cemento asfáltico se calcula con su peso y 
su gravedad específica. El volumen efectivo del agregado se determina sustrayendo el 
volumen del cemento asfáltico del volumen total. 
 
( )
ACTV
TbT
se VV
WPWG
−
−
= 
sustituyendo los volúmenes, 
( )
b
AC
mm
T
TbT
se
G
W
G
W
WPWG
−
−
=
 
simplificando, 
b
b
mm
b
se
G
P
G
1
P1G
−
−
=
 
 ó 
b
b
mm
mm
bmm
se
G
P
G
P
PPG
−
−
= 
Donde: 
Ws Peso del agregado 
VAC Volumen del cemento asfáltico total 
Vefec Volumen efectivo 
WT Peso total de la mezcla 
VTV Volumen total de la mezcla suelta 
Pmm porcentaje en peso del total de la mezcla suelta, 100% 
Pb contenido de asfalto del ASTM D2041, porcentaje del peso total de la mezcla 
WAC Peso total del cemento asfáltico 
Gb Gravedad específica del cemento asfáltico 
Gmm Gravedad especifica teórica máxima de la mezcla (ASTM D2041), 
no incluye los vacíos de aire 
 
Usando la ecuación en el ejemplo: 
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S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 183
761.2
0515.03945.0
947.0
030.1
053.0
535.2
1
053.01Gse =
−
=
−
−
= 
 
3. Gravedad Específica Teórica Máxima de la mezcla para otros contenidos de asfalto 
 
Por definición: 
ACefectivo
ACs
mm VV
WW
G
+
+
= 
Sustituyendo, 
b
AC
se
s
T
mm
G
W
G
W
WG
+
= 
( )
b
bT
se
bT
T
mm
G
PW
G
P1W
WG
+
−
= 
 
simplificando, y asumiendo que el peso total es el 100% 
 
b
b
se
b
mm
G
P
G
P1
1G
+
−
= 
ó 
b
b
se
s
mm
mm
G
P
G
P
PG
+
= 
Donde: 
Ws Peso del agregado 
VAC Volumen del cemento asfáltico total 
Vefec Volumen efectivo 
WT Peso total de la mezcla 
Pb contenido de asfalto del ASTM D2041, porcentaje del peso total de la mezcla 
WAC Peso total del cemento asfáltico 
Gb Gravedad específica del cemento asfáltico 
Gse Gravedad especifica efectiva del agregado 
 
Usando los datos de la tabla y la gravedad especifica efectiva, Gse, para 4% de contenido de 
asfalto (Pb): 
 
587.2
0388.03477.0
1
030.1
04.0
761.2
04.01
1Gmm =
+
=
+
−
= 
 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 184
4. Porcentaje de Asfalto Absorbido, Pba 
 
El porcentaje de asfalto absorbido del agregado mineral usualmente se expresa por peso del 
agregado mas que por peso de la mezcla total. La ecuación para calcular el asfalto 
absorbido puede obtenerse a partir de: 
100
W
WP
s
ba
ba ×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
= 
 
sustituyendo, peso = volumen x gravedad especifica 
100
W
GVP
s
bba
ba ×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ ×
= 
 
El volumen de asfalto absorbido es la diferencia entre el volumen bulk del agregado y su 
volumen efectivo. Por lo tanto, 
( ) 100
W
GVVP
s
bsesb
ba ×
×−
= 
 
sustituyendo, volumen = peso/ gravedad especifica 
100
W
G
G
W
G
W
P
s
b
se
s
sb
s
ba ×
×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
= 
simplificando, 
100G
G G
GGP b
sesb
sbse
ba ××
−
= 
Donde: 
Pba porcentaje de asfalto absorbido por peso del agregado 
Wba peso de asfalto absorbido 
Ws peso del agregado 
Vba peso de asfalto absorbido 
Vsb volumen bulk del agregado 
Vse volumen efectivo del agregado 
Gb gravedad especifica del cemento asfáltico 
Gse gravedad especifica efectiva del agregado 
Gsb gravedad especifica bulk del agregado 
 
Reemplazando los datos del ejemplo: 
 
%8.0100030.1
463.7
058.0100030.1
761.2703.2
703.2761.2Pba =××⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛=××
×
−
= 
 
 
 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 185
5. Porcentaje de Asfalto Efectivo, Pbe 
 
El contenido de asfalto efectivo, Pbe, de la mezcla es el contenido total de asfalto menos la 
cantidad de asfalto que absorbió el agregado. Esta es la capa de asfalto que recubre 
exteriormente el agregado y es el contenido de asfalto que gobierna el comportamiento de la 
mezcla asfáltica. 
100
PPPP sba
bbe −= 
 
Donde: 
Pbe contenido de asfalto efectivo, porcentaje por peso total de la mezcla 
Pb contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla 
Ps contenido de agregado, porcentaje por peso total de la mezcla 
Pba asfalto absorbido, porcentaje por peso del agregado 
 
De los datos del ejemplo: 
El porcentaje en peso de la mezcla es 5.3% y el porcentaje en peso del agregado es 0.8%, 
reemplazando: 
%5.4%758.0%3.5
100
%7.94%8.0%3.5Pbe=−=
×
−= 
 
6. Porcentaje VMA en Mezcla Compactada 
 
Como ya se indicó el volumen de vacíos en el agregado mineral VMA es un factor 
importante para el diseño de mezclas. 
 
La fórmula para VMA puede obtenerse considerando la relación peso-volumen de la figura 
2. Se recomienda que el cálculo sea realizado con la gravedad específica bulk del agregado: 
 
100
V
VVVMA
T
sbT ×
−
= 
simplificando, 
100
V
V100VMA
T
sb ×−= 
sustituyendo volumen con el peso dividido entre la gravedad específica 
 
100G
W
100VMA
mbG
TW
sb
s
×−= 
sustituyendo, 
TbTs WPWW ×−= 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 186
y simplificando 
( )
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ −
−=
sb
bmb
G
P1G1100VMA 
Donde: 
Vsb volumen bulk del agregado 
VT volumen total de mezcla compactada 
Ws peso del agregado 
WT peso total de la mezcla 
Gsb gravedad especifica bulk del agregado 
Gmb gravedad especifica bulk de la mezcla compactada 
Pb contenido de asfalto, porcentaje del peso total de la mezcla 
 
Para el ejemplo: 
 
( ) ( ) %4.14855.01100
703.2
053.01442.21100VMA =−=⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
−= 
 
 
7. Porcentaje de Vacíos de Aire en la Mezcla Compactada, Va 
 
La fórmula para calcular el porcentaje de vacíos de aire puede obtenerse a partir de: 
Por definición, 
100
V
VV
T
v
a ×= 
 
sustituyendo, 
bsfaTv VVVV −−= 
100
V
VVVV
T
sbfaT
a ×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ −−
= 
100
V
VV1V
T
sbfa
a ×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ +
−= 
 
multiplicando el numerador y denominador por TW y simplificando, 
 
( )
100
VV
W
V
W
1V
sbfa
T
T
T
a ×
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−= 
 
 
 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 187
sustituyendo, 
100
G
G1V
mm
mb
a ×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−= 
Donde: 
Va vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total 
Vv Volumen de vacíos de aire 
VT Volumen total del especímen compactado 
Vfa Volumen de vacíos llenos con cemento asfáltico 
Vsb volumen bulk del agregado 
WT Peso total del especímen compactado 
Gmb Gravedad específica bulk del especímen compactado 
Gmm Gravedad específica teórica máxima de la mezcla 
 
Nota.- En mucha bibliografía se identifica al porcentaje de vacíos de aire en la mezcla 
compactada como VTM. 
100
G
G1VTM
mm
mb ×⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−= 
 
Para el ejemplo: 
%7.3100
535.2
442.21VTM =×⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −= 
 
8. Vacíos Llenos con Asfalto, VFA 
 
VFA es simplemente el porcentaje de VMA llenado con cemento asfáltico. La siguiente 
fórmula se usa para calcular el VFA: 
100
VMA
VTMVMAVFA ×
−
= 
Donde: 
 VFA vacíos llenos con asfalto, porcentaje de VMA 
 VMA vacíos en el agregado mineral, porcentaje del volumen bulk 
 Va ó VTM vacíos de aire en la mezcla compactada, porcentaje del volumen total 
 
Para el ejemplo: 
%3.74100
4.14
7.34.14VFA =×
−
= 
 
Los Métodos de Laboratorio ASTM D2041 de Gravedad Específica Teórica Máxima y ASTM 
D1188 Gravedad Específica Bulk de la Mezcla Compactada se desarrollarán teóricamente a 
continuación. 
 
Una revisión de las gravedades especificas mencionadas indican lo siguiente: 
 
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1. La diferencia entre gravedad especifica seca bulk y la gravedad especifica seca 
aparente es el volumen del agregado usado en los cálculos. La diferencia entre estos 
volúmenes es igual al volumen del agua absorbida en los vacíos permeables (diferencia 
entre los peso saturado superficialmente seco y seco al horno cuando son pesados en 
gramos). Ambas gravedades especificas usan el peso seco al horno del agregado. 
2. La diferencia en los cálculos entre la gravedad especifica seca bulk y la gravedad 
especifica saturado superficialmente seco es el peso del agregado. El volumen del 
agregado es idéntico para ambas gravedades especificas. La diferencia en los pesos es 
igual al agua absorbida en los vacíos permeables (diferencia entre los pesos del os 
agregados saturados superficialmente seco y secado en el horno). 
3. Las diferencias en los cálculos entre la gravedad aparente, seca bulk y efectiva es el 
volumen del agregado. Las tres gravedades especificas usan los pesos del agregado 
secado al horno. 
4. La diferencia entre la gravedad especifica bulk de la mezcla compactada y la gravedad 
especifica teórica máxima es el volumen. La diferencia de volúmenes es porque están 
asociados con el volumen del aire en la mezcla compactada. 
5. Los valores medidos de a gravedad especifica compactada pueden ser verificados para 
una primera aproximación usando lo siguiente: a) la gravedad especifica aparente 
siempre era igual o mayor que la gravedad especifica efectiva el cual será siempre igual 
o mayor que la gravedad especifica seca bulk, b) la gravedad específica saturada 
superficialmente seco bulk siempre será igual o mayor que la gravedad específica seca 
bulk, c) la gravedad específica teórica máxima será siempre igual o mayor que la 
gravedad especifica compactada de la mezcla, d) la gravedad específica del agregado 
(aparente, efectiva, seca bulk, saturado superficialmente seca bulk) será siempre mayor 
que la gravedad específica teórica máxima de la mezcla. 
 
 
10.6 Diseño de Mezcla Superpave 
 
10.6.1 Diseño de la Estructura del Agregado 
 
El diseño de la estructura granular se basa en la consideración que el ligante tendrá una 
función estructural principal, es decir, soportará los esfuerzos transmitidos por las cargas. 
Este enfoque conceptual del Superpave es diferente respecto al SMA donde el ligante, es un 
miembro secundario y no soportará esfuerzo significativo. 
 
La SHRP desarrolló un método para especificar la granulometría basado en el concepto de 
puntos de control y zona restringida. Se darán algunas definiciones para enfocar 
adecuadamente la propuesta. 
 
Tamaño Máximo Nominal y Tamaño Máximo 
 
El tamaño máximo nominal del agregado es el primer tamiz que retiene más del 10% del 
material. 
El tamaño máximo es el siguiente tamiz mayor que el tamaño máximo nominal. 
Diseño Moderno de Pavimentos Asfálticos Diseño de Mezclas Asfálticas 
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Carta de Potencia 0.45 
 
Superpave adoptó la carta de potencia 0.45 para graficar la granulometría de la mezcla de 
agregados como estaba siendo utilizada por la FHWA. No existe información de la elección 
de dicha carta. Algunos artículos señalan que la carta de potencia 0.45 no sería aplicable a 
todo tipo de agregado. Específicamente, se menciona que cartas de potencias mayores 
como 0.50 ó 0.60 representarían mejor agregados chancados. 
 
La SHRP investigó la historia de la adopción de la carta 0.45. La carta tal como es utilizada 
actualmente, se basa en el trabajo de Nijboer de los Países Bajos y de Goode y Lufsey de 
Bureau of Public Roads. Nijboer evaluó el acomodo de los agregados tanto naturales como 
artificiales y encontró que la configuración más densa ocurría para una gradación que 
reflejaba una línea recta en la carta de 0.45 de potencia. Goode y Lufsey, 1962 validó el 
trabajo de Nijboer para agregados en los EE.UU. 
 
La línea de máxima densidad seca a la potencia 0.45 se grafica desde el origen hasta el 
tamiz máximo en el que pasa el 100% del material. 
 
A continuación se dará un ejemplo de elaboración de la carta potencia 0.45 para gradación 
Superpave TMN 19 mm. Se detallará el procedimiento de elaboración de la carta: 
 
1º) El tamaño de los tamices se grafican elevados a la potencia 0.45, por ejemplo, el tamiz 
4.75 mm se grafica como 2.02, es decir, ( ) 45.075.4 . Las cartas de potencia 0.45 no 
indican las abscisas en escala aritmética como se muestra en la fig. 10.4, sino como en la 
fig. 10.5. 
2º) La línea de máxima densidad seca se grafica desde el origen hasta el tamiz del tamaño 
máximo. La línea de máxima densidad seca (figura 9.19) representa la gradación donde 
las partículas del agregado alcanzan su máximo arreglo posible. En elejemplo la línea va 
desde el origen hasta el tamaño máximo nominal de 19 mm. 
 
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Carta potencia 0.45 para TM 19 mm
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4
Tamiz elevado a la potencia 0.45
Po
rc
en
ta
je
 q
ue
 p
as
a
 
Figura 10.4: Base de la Carta Potencia de 0.45 
 
 
Carta potencia 0.45 para TM 19 mm
0.
07
5
0.
15 0.
3
0.
6
1.
18
2.
36
4.
75 9.
5
12
.5 19
0
20
40
60
80
100
Tamiz elevado a la potencia 0.45
Po
rc
en
ta
je
 q
ue
 p
as
a
 
Figura 10.5: Línea de máxima densidad seca para 
tamaño máximo de 19 mm 
 
Puntos de Control 
La gradación del agregado deberá estar dentro de los “puntos de control”, que aseguran la 
buena gradación del agregado evitando problemas de segregación en la mezcla. 
 
Los puntos de control se ubican en el tamaño máximo nominal, un tamiz intermedio (2.36 
mm), y tamiz más pequeño (0.075 mm). Figura 9.20. 
 
Zona Restringida 
Para Superpave la zona restringida asegura que no se use mucha arena natural en la 
mezcla, y asegura un mínimo porcentaje de vacíos en el agregado mineral, VMA, de la 
mezcla. 
Ejemplo: 
Tamiz 4.75 mm se grafica como (4.75)0.45 = 2.02 
Línea de máxima densidad seca
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La zona restringida se encuentra a lo largo de la línea de máxima densidad seca entre el 
tamiz intermedio (4.75 mm ó 2.36 mm) y el tamiz 0.3 mm. La fig. 10.6. 
 
Se especifica que las gradaciones no deben pasar por la zona restringida sino a uno y otro 
lado de la línea de máxima densidad seca que generalmente comienza en el tamiz 2.36 mm 
y se extiende hasta el tamiz 0.300 mm. El valor máximo y mínimo que se requiere para los 
puntos de control depende del tamaño máximo nominal. 
 
 
Carta potencia 0.45 para TM 19 mm
0.
07
5
0.
15 0.
3
0.
6
1.
18
2.
36
4.
75 9.
5
12
.5 19
0
20
40
60
80
100
Tamiz elevado a la potencia 0.45
Po
rc
en
ta
je
 q
ue
 p
as
a
 
 
Figura 10.6: Límites de gradación Superpave 
para tamaño máximo de 19 mm 
 
 
La Tabla 10.4 define los puntos de control y la zona restringida recomendada para diferentes 
tamaños máximos nominales. Todas las combinaciones de agregados deben pasar entre los 
puntos de control establecidos, además, deben estar fuera de la zona restringida. 
 
10.6.2 Determinación del Contenido de Ligante Asfáltico 
 
a) Compactador Giratorio Superpave 
 
La principal herramienta del diseño de mezclas volumétricas es el compactador giratorio 
Superpave (SGC). Un diseño de mezclas satisfactorio es aquel que cumpla los requisitos 
volumétricos a niveles iniciales y del número de revoluciones de diseño; estos niveles 
dependen del tráfico. Intuitivamente, las propiedades de la curva de densificación del SGC 
se correlacionan de alguna manera con la performance del pavimento, en particular, la 
deformación permanente, pero la relación propiedad-performance no está cuantificada. 
zona 
restringida 
puntos 
control 
línea máx. 
densidad 
tamaño 
máx 
nominal 
tamaño 
máx 
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Los investigadores de la SHRP tuvieron varios objetivos al desarrollar un método de 
compactación de laboratorio. El Compactador Giratorio Superpave, SCG compacta las 
muestras de manera similar a la que se obtendrá bajo tráfico y condiciones de clima 
específicos. 
 
Tabla 10.4: Especificaciones de Agregados Superpave 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El equipo de compactación tiende a orientar las partículas de agregado de manera similar a 
las observadas en campo y es capaz de medir la compacidad 
 
b) Equipo de Compactación 
 
El origen del SGC fue el compactador giratorio modificado de Texas que usa los principios 
del compactador giratorio Francés. El compactador giratorio modificado de Texas densifica 
los especimenes de manera realista y es razonablemente portátil. El diámetro del espécimen 
es de 6 pulg. (150 mm) pudiendo compactar mezcla con agregados de 50 mm de tamaño 
máximo (37.5 mm de tamaño máximo nominal). Figura 10.7. 
 
Puntos de Control 
Tamaño máximo Nominal 
Tamaño 
estándar 
(mm) 9.5 mm 12.5 mm 19 mm 25 mm 37.5 mm 
50.0 100 
37.5 100 90-100 
25.0 100 90-100 
19.0 100 90-100 
12.5 100 90-100 
9.50 90-100 
2.36 32-67 28-58 23-49 19-45 15-41 
0.075 2.0-10.0 2.0-10.0 2.0-8.0 1.0-7.0 0.0-6.0 
Tamiz Zona Restringida 
4.75 39.5 34.7 
2.36 47.2 39.1 34.6 26.8-30.8 23.3-27.3 
1.18 31.6-37.6 25.6-31.6 22.3-28.3 18.1-24.1 15.5-21.5 
0.60 23.5-27.5 19.1-23.1 16.7-20.7 13.6-17.6 11.7-15.7 
0.30 18.7 15.5 13.7 11.4 10.0 
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Figura 10.7: Esquema del Equipo de Compactación 
 
El pisón aplica 600 kPa de presión de compactación sobre el espécimen. Un medidor 
mantiene constante la presión en el pisón durante la compactación. El molde del SGC (fig. 
10.8) tiene un diámetro interior de 150 mm y un plato en la base del molde proporcionando 
confinamiento. La base del SGC rota a una velocidad de 30 rev/min durante la 
compactación, con el molde ubicado a un ángulo de compactación de 1.25°. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10.8: Configuración del Molde SGC 
 
Durante la compactación se mide la altura del espécimen. La densidad del espécimen se 
calcula durante la compactación, con la masa colocada en el molde, el diámetro interior del 
molde y la altura. El número de revoluciones de diseño, Ndiseño, depende del nivel del tráfico 
(tabla 10.5). 
 
 
 
 
30 rev/min 
Presión de pisón 
600 kPa 
1.25º 
Molde 150 mm 
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Tabla 10.5: Esfuerzo de Compactación del SGC 
 
Parámetros de 
Compactación ESALs de 
diseño 
(millones) Ninicial Ndiseño Nmáxim
o 
Aplicaciones típicas 
< 0.3 6 50 75 
Carreteras con tráfico muy ligero, 
calles locales donde el tráfico de 
camiones está prohibido o es muy 
pequeño. 
0.3 a <3 7 75 115 Colectores o accesos a ciudades. 
Tráfico medio. 
3 a < 30 8 100 160 
Carreteras con dos carriles ó más, 
acceso controlado. Calles de ciudades 
con tráfico medio a alto. 
≥ 30 9 125 205 
Sistema interestadual tanto rural como 
urbana. Aplicaciones especiales como 
estaciones de pesaje de camiones, o 
faja donde los camiones pueden pasar 
en vías de doble carril. 
 
c) Preparación y Compactación de Especimenes 
 
Se preparan especimenes que serán compactados a 6” de diámetro, mezcla suelta para el 
ensayo de gravedad específica teórica máxima y especimenes compactados 95 mm de 
altura para el ensayo de daño por humedecimiento. 
 
Determinar las temperaturas de mezcla y compactación usando la carta de viscosidad del 
asfalto, correspondiente a 0.17±0.02 Pa-s y 0.28±0.03 Pa-s, respectivamente. 
 
Coloque en un recipiente los agregados y lleve al horno a una temperatura 15°C mayor que 
la Tºmezcla. Mientras los agregados se calientan, calentar todos los implementos para la 
mezcla y el ligante asfáltico a la temperatura de mezcla. 
 
El procedimiento seguido para la preparación de la mezcla es común, en líneas generales 
consiste en mezclar los agregados y asfalto hasta conseguir una mezcla uniforme. Verterla 
en un recipiente plano y llevarlo al horno por 2 horas ± 5 minutos para su envejecimiento 
corto y luego compactar al número de revoluciones de diseño, Ndiseño. 
 
d) Selección del Optimo Contenido de Asfalto 
 
El óptimo contenido de asfalto es el que produce el 4% de vacíos de aire a Ndiseño. Este valor 
se determina comparando la gravedad específica bulk de cada especimen con la gravedad 
específica teórica máxima o RICE. 
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10.6.3 Sensibilidad al Humedecimiento 
 
El paso final en el diseño de mezclas Superpave es evaluar lasensibilidad al 
humedecimiento. Este ensayo normado por la AASHTO T283, Resistance of Compacted 
Bituminous Mixtures to Moisture Induced Damage se realiza para el contenido óptimo de 
asfalto. Los especimenes para este ensayo son compactados a aproximadamente 7% de los 
vacíos de aire. Se preparan seis especimenes, tres de los cuales son acondicionados, figura 
10.9 los otros tres son de control, figura 10.10. 
 
El acondicionamiento de especimenes consiste en la saturación por un ciclo opcional de 
congelamiento, seguido por 24 horas de deshielo a 60°C. Los seis especimenes se ensayan 
para determinar su resistencia a la tensión indirecta. La sensibilidad al humedecimiento se 
determina como la relación de la resistencia a la tensión promedio de los especimenes 
acondicionados entre la resistencia a la tensión promedio de los especimenes de control. La 
pérdida de resistencia deberá ser no menor al 80%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10.7 Diseño de Mezcla Stone Mastic Asphalt 
 
10.7.1 Introducción 
 
Las mezclas Stone Mastic Asphalt son el resultado de la combinación de una estructura 
granular gruesa y un mastic de asfalto, filler y fibra. La mezcla es de textura abierta y 
estructura interna densa con un volumen de vacíos de aire entre 2 y 4%. 
 
Las mezclas Stone Mastic Asphalt también conocidas como Stone Matrix Asphalt tienen 
origen Alemán. Bajo la denominación de “Splittmastixasphalt”, a finales de los años 60, se 
construyen las primeras carreteras con este tipo de mezclas. 
 
En Europa, las mezclas SMA vienen siendo usadas en las capas superiores por mas de 30 
años, para reducir las deformaciones permanentes producidas por trafico pesado. Las 
gradaciones de los agregados y el óptimo contenido de asfalto son considerablemente 
diferentes que las mezclas densas. 
 
Figura 10.9: 
Acondicionamiento de 
especimenes Superpave 
Figura 10.10: 
Especimenes de control 
Superpave 
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En el Stone Mastic Asphalt prevalece el contacto piedra-piedra debido a su estructura 
granular lo que no ocurre con las mezclas asfálticas densas que están formadas por 
agregados dentro de una matriz arenosa. Las cargas de tráfico en SMA son soportadas por 
las partículas de agregado grueso. 
 
La experiencia Europea fue analizada y evaluada por un grupo de estudio de los Estados 
Unidos. El viaje de investigación conformado por 21 miembros representantes de la 
AASHTO, NAPA, FHWA, TRIS, INSTITUTO DEL ASFALTO y SHRP, fue realizado a 
mediados de setiembre de 1990. Por dos semanas visitaron seis naciones europeas: 
Alemania, Suecia, Francia, Italia, Dinamarca y Reino Unido. 
 
El grupo de estudio revisó los procedimientos constructivos de pavimentos y los tipos de 
mezclas asfálticas que prevalecen en estos países. En opinión de los miembros del grupo, la 
mezcla adecuada para mejorar el comportamiento de los pavimentos en Estados Unidos, 
fue Stone Mastic Asphalt. 
 
En los Estados Unidos las mezclas asfálticas SMA están siendo evaluadas con diferentes 
ensayos de laboratorio para cuantificar lo que es evidente, el mejor comportamiento de este 
tipo de mezclas ante las deformaciones permanentes y agrietamientos por fatiga. 
 
10.7.2 Revisión Bibliográfica 
 
a) Referencia Histórica 
 
Las mezclas Stone Mastic Asphalt son un diseño concebido para resistir el ahuellamiento y 
abrasión producido por neumáticos que llevan elementos antideslizantes (cadenas, clavos, 
etc.) usados en carreteras cubiertas por nieve. El desgaste de los agregados tiene relación 
con el efecto abrasivo del tráfico y calidad de los agregados. 
 
Luego de una etapa de investigación, por parte del Ministerio de Transporte de Alemania, 
para solucionar el problema de tráfico pesado con recubrimiento de neumáticos, se 
implementó la utilización de una mezcla con 75% de piedra de 5 a 8 mm, 15% de arena, 
10% de filler y 7% de ligante bituminoso. El problema de este tipo de mezclas es el 
escurrimiento durante la etapa de mezclado, para evitarlo se incorporaron fibras con aditivo 
estabilizante. Nace SMA en julio de 1968. 
 
SMA es de uso frecuente en Alemania, llevan mas de 200 millones de m2 pavimentados, en 
autopistas, caminos y calles de la ciudad; y unos 5 millones de ton/año de SMA. Las SMA 
están normalizadas desde 1984 en Alemania con la última actualización en 2001 (ZTV 
Asphalt-StB 01). Austria, Bélgica, Holanda y los países Escandinavos también producen 
SMA y existen especificaciones en todos los países europeos. En los últimos años también 
en Asia el SMA es usado como el pavimento más apropiado. Países como China, Japón, 
Corea del Sur, Hong Kong, Taiwan y Filipinas los han adoptado. Australia y Nueva Zelanda 
se han sumado y utilizan la tecnología SMA. 
 
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En Estados Unidos desde 1991 se han construido autopistas con este tipo de mezcla, y 
están verificando su excelente comportamiento ante deformaciones permanentes y 
agrietamientos por fatiga. Han sacado un sin numero de publicaciones relacionadas a 
evaluaciones a la que está siendo sometidas este tipo de mezclas, se encuentra 
normalizada. 
 
En la actualidad se esta fomentando e implementando el uso de este tipo de mezclas en 
América del Sur. Argentina es uno de los países que comenzó a trabajar a gran escala en la 
autopista Ricchieri que corresponde al acceso sur de la ciudad de Buenos Aires. Otra zona 
en la que se aplicó fue el corredor bioceánico, Ruta Nacional 8, que atraviesa de Este a 
Oeste la república y se nutre de tráfico pesado de Brasil y Chile. En menos de dos años se 
aplicaron más de 180,000 toneladas de SMA. 
 
En Brasil, en febrero del 2000 se utilizó SMA en el recapeo del autodromo de Interlagos en 
Sao Paulo, de 3 cm de espesor, se empleó asfalto modificado con polímero SBS al 6%, 
contenido de ligante de 6.7%, 0.5% de fibra celulosa y filler calcáreo. En agosto del 2001 se 
revistió la pista experimental construida en la vía Anchieta, km 44+400 a 45+000]. En el 
2002 se ejecutó un microrevestimiento en un tramo experimental de 1000 m preparado por 
un concesionario paulista. Las especificaciones granulométricas adoptadas son las 
recomendadas por las normas Alemanas. Los resultados son satisfactorios en todos los 
casos. 
 
b) Comportamiento de Mezclas SMA 
 
La fortaleza de las mezclas SMA se basa en una estructura granular donde predomina el 
contacto piedra-piedra el mismo que le provee de alta resistencia cortante y baja 
deformación permanente La granulometría incompleta (”gap-graded aggregate”) del SMA es 
rellenada con un mastic de finos, filler, asfalto y fibra. Por su constitución granulométrica se 
considera un mayor porcentaje de ligante asfáltico en la mezcla, entre 6 a 7%, esto resulta 
en una mezcla con mayor durabilidad. Las fotos 10.3 y 10.4 muestran la diferencia entre las 
mezclas Superpave y SMA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SMA contiene vacíos entre 2 a 4% por volumen, este bajo porcentaje de vacíos proporciona 
una excelente macrotextura y baja permeabilidad. El aditivo estabilizador de la mezcla 
puede ser fibra de origen orgánico o mineral o polímero. Ellos recubren el agregado y evitan 
que el ligante se escurra, asegurando una mezcla homogénea. 
Foto 10.3: Stone Mastic Asphalt Foto 10.4: Superpave 
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SMA ha demostrado ser rentable a pesar de requerir un alto contenido en ligante, así como 
la utilización de áridos de gran calidad. Un SMA estudiado adecuadamente requiere niveles 
mínimos de conservación, siempre que se utilice en carreteras bien diseñadas. Las ventajas 
adicionales de una rápida aplicación y la facilidad de uso en las operaciones de 
conservación pueden contribuir a una reducción de costes durante la vida de un pavimento. 
 
c) Diseño de Mezclas 
 
Fibras (AditivoEstabilizador) 
 
Uno de los principales problemas observados en las mezclas SMA es el escurrimiento del 
cemento asfáltico de la piedra, ocasionando los fat spot o manchas en la superficie del 
pavimento. 
 
SMA se caracteriza por su alto contenido de piedra que forma un esqueleto de 
granulometría incompleta. Los vacíos de la matriz estructural se llenan con un mastic 
bituminoso altamente viscoso. La rigidez requerida del mastic se consigue incorporando 
aditivo estabilizante. 
 
Los aditivos estabilizantes como fibras, caucho, polímero, carbón negro o combinación de 
estos materiales son incorporadas para rigidizar el mastic a altas temperaturas. 
 
Contacto piedra-piedra 
 
De acuerdo con la literatura revisada para que una mezcla SMA trabaje adecuadamente, 
debe desarrollarse el contacto piedra-piedra.Los procedimientos de ensayos para cuantificar 
el contacto piedra-piedra fueron discutidos por Haddock y otros. 
 
Teniendo como base sus investigaciones, Brown y Mallick sugieren usar el ensayo de peso 
unitario seco rodillado (AASHTO T19) para determinar si existe el contacto piedra-piedra en 
una mezcla SMA. Se asegura el contacto piedra-piedra del esqueleto granular de la mezcla, 
cuando el VCA de la mezcla de SMA es igual o menor que el VCA del agregado grueso, 
ensayado con el peso unitario seco rodillado (AASHTO T19). 
 
Agregados 
 
Cuando se habla de agregados se debe enfocar el problema en los siguientes puntos: 
calidad del agregado, granulometría de la combinación de agregados y selección de la 
gradación que garantice el contacto piedra-piedra. 
 
Tan pronto como las mezclas hayan sido compactadas y enfriadas se extraen del molde. Se 
determina la gravedad específica bulk, Gmb, según la norma AASHTO T166. Con muestras 
en su condición suelta se calcula la gravedad específica teórica máxima o RICE, Gmm, según 
la norma AASHTO T209. El porcentaje de vacíos de aire (Va), vacíos en el agregado 
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mineral (VMA) y vacíos de agregado grueso en mezcla (VCAmezcla) se calculan con las 
siguientes ecuaciones: 
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
mm
mb
a G
G1100V ; ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−= CA
ca
mb
mezcla P
G
G100VCA y ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−= s
sb
mb P
G
G100VMA 
 
Donde: 
Ps porcentaje de agregado en mezcla 
PCA porcentaje en peso de agregado grueso en mezcla 
Gmm gravedad especifica teórica máxima de la mezcla 
Gmb gravedad especifica bulk de la mezcla 
Gsb gravedad especifica bulk de la combinación de agregados 
Gca gravedad especifica bulk del agregado grueso 
 
De la combinación agregado-asfalto realizada en el laboratorio se elige aquella mezcla que 
tenga por lo menos 17% de VMA y VCAmezcla menor que VCADRC. Los vacíos de agregado 
grueso DRC “Dry Rodder Unit Weight” se simplifican con VCADRC. 
 
Para determinar los vacíos en el agregado grueso se propusieron diferentes métodos, pero 
el más popular es el Unit Weight and Voids in Aggregate normalizado por AASHTO T19. 
Cuando se calcula la densidad seco-rodillado de la fracción de agregado grueso, el VCADRC 
de la fracción se determina usando la siguiente ecuación: 
100
 G
 GVCA
ca
sca
DRC ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
γ
γ−γ
=
ω
ω 
Donde: 
VCADRC vacíos en el agregado grueso en la condición seco-rodillado 
γs peso unitario de la fracción de agregado grueso en la 
condición seco-rodillado (kg/m3) 
γw peso unitario del agua (998 kg/m3) 
Gca gravedad especifica bulk del agregado grueso 
 
Material de Relleno (filler) 
 
Filler se define como el material en el que por lo menos el 65% de material pasa la malla nº 
200. 
 
El filler cumple la función de relleno de los vacíos entre los agregados gruesos, 
contribuyendo a la consistencia de la mezcla, modificando la trabajabilidad, resistencia al 
agua y envejecimiento. Su incorporación incrementa la viscosidad del medio cohesivo 
(resistencia a la deformación). 
 
La mayor parte de los materiales de relleno que pasan la malla nº200 (75 µm) son 
relativamente gruesos (mayor que 40 µm), la mayor parte de este material cumple la función 
de rellenar los vacíos del esqueleto mineral, disminuyendo el índice de vacíos y modificando 
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el óptimo contenido de asfalto. El filler actuará con el ligante asfáltico formando una película 
que recubrirá las partículas de agregados (Motta y Leite, 2000, Harris y Stuart, 1995). 
 
El porcentaje de material que pasa la malla nº200 (75 mm), ahora se denomina dust para 
acentuar la diferencia de su comportamiento con respecto al tradicional filler. Cuando el 
porcentaje de material que pasa la malla nº200 aumenta, se reducen los vacíos del 
esqueleto mineral, mejora la gradación y la trabajabilidad del mezclas bituminosas aumenta 
hasta cierto punto. Por encima de este nivel, cuanto mayor sea el porcentaje que pasa la 
malla nº200, los finos comenzarán a perjudicar la estabilidad del esqueleto mineral, 
disminuyendo los contactos entre las partículas gruesas, alterando la capacidad de 
compactación (Motta y Leite, 2000). 
 
d) Análisis Volumétrico 
 
El análisis volumétrico de mezclas SMA comparadas con las mezclas convencionales o 
Superpave incorpora los conceptos de gravedad específica bulk del agregado grueso, 
vacíos de agregado grueso en mezcla, VCAmezcla, y vacíos de agregado grueso DRC, 
VCADRC. 
 
Los vacíos en el agregado mineral o VMA, es el volumen de vacíos entre los agregados 
(gruesos y finos) de una mezcla compactada que incluye los vacíos de aire y el contenido de 
asfalto efectivo, expresado en porcentaje del volumen total de la mezcla. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10.11: Vacíos en Agregado Mineral, VMA 
 
Los vacíos de agregado grueso obtenido por el peso unitario seco rodillado, VCADRC, se 
define como el porcentaje de vacíos de aire dentro de una muestra de agregado grueso 
compactado. La figura 10.12 ilustra este concepto. 
 
 
VMA 
aire 
asfalto 
agregado 
mineral 
efectivo 
absorbido 
Grueso y 
fino 
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S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 201
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10.12: Vacíos en Agregado Grueso, VCADRC 
 
Los vacíos de agregado grueso en mezcla, VCAmezcla, se definen como el porcentaje de 
vacíos de aire mas el contenido de asfalto efectivo y el agregado fino. El asfalto absorbido 
se considera como parte del volumen ocupado por el agregado grueso. La figura 10.13 
ilustra este concepto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10.13: Vacíos en Agregado Grueso, VCAmezcla 
 
Para los cálculos de VCAmezcla y VMA, el asfalto absorbido por el agregado se considera 
como parte del agregado. 
 
e) Elección del Optimo Contenido de Asfalto 
 
Una vez que la gradación de la mezcla se haya elegido, es probable que se deba ajustar el 
contenido de cemento asfáltico para obtener el apropiado porcentaje de vacíos de aire en la 
VCADRC 
Aire 
30-40% de volumen 
agregado 
grueso Peso Unitario 
Seco Rodillado 
VCAmezcla
Aire
Asfalto 
efectivo
Agregado 
grueso 
Agregado 
fino 
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S. MINAYA & A. ORDOÑEZ 202
mezcla. Para este caso, se preparan especimenes con la misma granulometría, pero 
variando el porcentaje de asfalto. El óptimo contenido de asfalto es el que produce el 4% de 
los vacíos de aire en la mezcla. La NCAT luego de evaluaciones de pavimentos SMA 
sugieren que se elija el contenido de asfalto que produce vacíos de aire cercanos a 4% para 
proteger la mezcla de los fat spots luego de colocarse la mezcla y mejora la resistencia a las 
deformaciones permanentes, particularmente en climas cálidos. Para climas fríos puede 
usarse contenidos de vacíos de aire cerca de 3.5%. 
 
10.7.3 Experiencias con SMA por el Mundo 
 
La normalización europea se vino efectuando a través del grupo de trabajo CEN TC227/WG 
1 “Mezclas Bituminosas” queestuvo desarrollando una norma para SMA. Se conoce de 
referencia que estas especificaciones han sido recientemente terminadas y se espera que 
pronto se cuente con ellos. 
 
Todos los países que iniciaron trabajos con mezclas SMA tienen como punto de referencia 
las especificaciones alemanas. Sin embargo, luego de los primeros trabajos fueron 
adaptando las mismas a su propia condición de sitio. A continuación se hace referencia a las 
Especificaciones Técnicas Alemanas y Norte Americana. 
 
 Alemania (EAPA, 1998) 
 
Existen cuatro tipos de mezclas para pavimentos con alto volumen de tráfico 0/8, 0/5 y 
0/11S, 0/8S. Están normalizados por la “Empfehlungen fur die Zusammensetzung, die 
Herstellung und den Einbau von Splittmastixasphalt”, FGSV 1996, e incorporado en la 
National Standart ZTV Asphalt – StB, 1998. La tabla 10.6 muestra las características de 
mezclas asfálticas SMA según las Especificaciones Técnicas Alemanas ZTV Asphalt-StB 01 
(2001). 
 
El contenido de aditivo estabilizante varía de 0.3 a 1.5% dependiendo de la fibra y tipo de 
ligante. 
 
 Estados Unidos de América 
 
SMA es una mezcla relativamente nueva en los Estados Unidos. Su aplicación es el 
resultado del European Asphalt Study Tour realizado en otoño de 1990. A principios de 
1991, la Federal Highway Administration (FHWA) formó un Grupo Técnico de Trabajo 
(TWG) para normar los materiales y procesos constructivos de mezclas SMA. 
 
Las primeras mezclas SMA se colocaron en Wisconsin durante 1991 seguido por Michigan, 
Georgia, y Missouri durante el mismo año. 
 
 
 
 
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Tabla 10.6: Características de Mezclas asfálticas tipo SMA usadas en Alemania 
según las especificaciones técnicas Alemanas 
ZTV Asphalt StB 01 (2001) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
* para asfalto modificado con polímero (PmB 45), la temperatura de compactación debe ser 145±5ºC 
** capa de reperfilage son capas de rodadura sobre la capa intermedia o inferior con problemas geométricos. 
 
 
Para el verano de 1997, por lo menos 28 estados construyeron mas de 100 proyectos, 
totalizando mas de 3 millones de toneladas de SMA. La mayoría de los proyectos fueron 
construidos entre 1992 y 1996 y la mayor parte fueron colocados para soportar tráfico 
pesado. 
 
El primer proyecto de SMA en los Estados Unidos diseñado siguiendo la “receta” de las 
especificaciones Alemana. La NCAT ha desarrollado un detallado diseño de mezclas para 
SMA 
Stone Mastic Asphalt 
0/11S 0/8S 0/8 0/5 
Tipo de agregados 
Agregado chancado, Arena 
chancada, filler comercial 
Agregado chancado, 
Arena chancada y 
natural, filler comercial 
Agregados minerales: 
Agregado en peso (%) < 0.09 mm 
Agregado en peso (%) > 2.0 mm 
Agregado en peso (%) > 5.0 mm 
Agregado en peso (%) > 8.0 mm 
Agregado en peso (%) > 11.2 mm 
Relación arena natural/arena chancada 
 
9 – 13 
73 – 80 
60 – 70 
≥ 40 
≤ 10 
1:0 
 
10 - 13 
73 – 80 
55 – 70 
≤ 10 
- 
1:0 
 
8 – 13 
70 – 80 
45 – 70 
≤ 10 
- 
≥ 1:1 
 
8 – 13 
60 – 70 
≤ 10 
- 
- 
≥ 1:1 
Porcentaje que pasa el tamiz 
0.09 mm 
2.0 mm 
5.0 mm 
8.0 mm 
11.2 mm 
 
9 – 13 
20 – 27 
30 – 40 
50 – 60 
90 - 100 
 
10 – 13 
20 – 27 
30 – 45 
90 – 100 
- 
 
8 – 13 
20 – 30 
30 – 55 
90 – 100 
- 
 
8 – 13 
30 – 40 
90 – 100 
- 
- 
Ligante bituminoso 
Tipo de ligante (penetración – dmm) 
 
Contenido ligante en peso de mezcla (%) 
 
50/70 
(PmB 45) 
≥ 6.5 
 
50/70 
(PmB 45) 
≥ 7.0 
 
70/100 
 
≥ 7.0 
 
70/100 
(160/220) 
≥ 7.2 
Aditivos estabilizadores 
Contenido de mezcla en peso (%) 
 
0.3 – 1.5 
Mezclas Asfálticas 
Especimenes Marshall 
Temperatura de compactación (ºC) 
Vacíos de aire (%) 
 
 
*135±5 
3.0 – 4.0 
 
 
*135±5 
3.0 – 4.0 
 
 
*135±5 
2.0 – 4.0 
 
 
*135±5 
2.0 – 4.0 
Capas 
Capa de rodadura 
Espesor recomendado (cm) 
Taza de aplicación (kg/m2) 
Capa de reperfilage** 
Espesor recomendado (cm) 
Taza de aplicación (kg/m2) 
 
 
3.5 – 4.0 
85 – 100 
 
2.5 – 5.0 
60 - 125 
 
 
3.0 – 4.0 
70 – 100 
 
2.0 – 4.0 
45 – 100 
 
 
2.0 – 4.0 
45 – 100 
 
– 
- 
 
 
2.0 – 4.0 
45 – 75 
 
– 
- 
Grado de compactación de la capa (%) ≥ 97 
Vacíos de aire en capa compactada (%) ≤ 6.0 
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SMA. Las normas son AASHTO MP8 “Specification for Designing Stone Matrix Asphalt 
(SMA)” y AASHTO PP41 “Practice for Designing Stone Matrix Asphalt (SMA)”. Las tablas 
10.7 a 10.12 muestran las especificaciones de las mezclas SMA usadas en los EE.UU. 
 
 
Tabla 10.7: Requisitos de Calidad para Agregado Grueso, AASHTO MP8 
 
Ensayo Método Especificación 
Abrasión L.A., % pérdida AASHTO T96 30* máx 
Chatas y Alargadas, % 
 3 a 1 
 5 a 1 
ASTM D4791 
20 máx 
5 máx 
Absorción, % AASHTO T85 2 máx 
Durabilidad (5 ciclos), % 
 Sulfato de sodio 
 Sulfato de magnesio 
AASHTO T104 
15 máx 
20 máx 
Contenido de caras fracturadas, % 
 Una cara 
 Dos caras 
ASTM D5821 
100 min 
90 min 
* Aunque los agregados con pérdidas mayores a 30% se usan satisfactoriamente, las piedras 
se pueden quebrar durante el proceso de compactación en el laboratorio o durante la 
compactación en campo con estos agregados. 
 
 
Tabla 10.8: Requisitos de Calidad para Agregado Fino, AASHTO MP8 
 
Ensayo Método Especificación 
Durabilidad (5 ciclos), % 
 Sulfato de sodio 
 Sulfato de magnesio 
AASHTO T104 
15 máx 
20 máx 
Angularidad, % AASHTO TP33 
(Método A) 
45 min 
Límite Líquido, % AASHTO T89 25 máx 
Indice de plasticidad AASHTO T90 N.P. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tabla 10.9: Rango Granulométrico de SMA (% pasante por volumen) 
AASHTO MP8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El TMN se refiere al Tamaño Máximo Nominal que representa a un tamiz mayor que el primer tamiz 
que retiene mas del 10% 
 
Tabla 10.10: Especificaciones de Mezclas SMA para diseño Marshall 
NAPA 2002 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 10.11: Especificaciones de Mezclas SMA para diseño con Compactador 
Giratorio Superpave AASHTO MP8 y NAPA 2002 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TMN 19 mm TMN 12.5 mm TMN 9.5 mm Tamiz, 
mm Inferior Superior Inferior Superior Inferior Superior 
25.0 100 100 
19.0 90 100 100 100 
12.5 50 74 90 100 100 100 
9.5 25 60 26 78 90 100 
4.75 20 28 20 28 26 60 
2.36 16 24 16 24 20 28 
1.18 13 21 13 21 13 21 
0.6 12 18 12 18 12 18 
0.3 12 15 12 15 12 15 
0.075 8 10 8 10 8 10 
Propiedades Especificación 
Cemento asfáltico, % 6 mín* 
Vacíos de aire, % 4 
VMA, % 17 mín** 
VCA, % Menor que VCADRC 
Estabilidad, kg 632 mín*** 
TSR, % 70 mín 
Escurrimiento a Tºproducción, % 0.30 máx 
* El mínimo porcentaje de cemento asfáltico puede reducirse ligeramente si 
la gravedad específica bulk del agregado excede 2.75 
** VMA mínimo durante la producción 
*** Valor de estabilidad sugerido, basado en la experiencia
Propiedades Especificación 
Cemento asfáltico, % 6 mín* 
Vacíos de aire, % 4 
VMA, % 17 mín** 
VCA, % Menor que VCADRC 
TSR, % 70 mín 
Escurrimiento a Tºproducción, % 0.30 máx 
* El mínimo porcentaje de cemento asfáltico puede reducirse ligeramente si 
la gravedad específica bulk del agregado excede 2.75 
** VMA mínimo durante la producción 
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Tabla 10.12: Propiedades de Fibra Celulosa, AASHTO MP8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Propiedades Especificación 
Análisis por tamizado 
Método A: Análisis por tamiz Alpina 
Longitud de fibra (máx) 
Pasa tamiz nº100 
Método B: Análisis por tamiz cuadrado 
Longitud de fibra (máx) 
Pasa tamiz nº20 
Pasa tamiz nº40 
Pasa tamiz nº140 
 
 
 
6 mm 
70±10% 
 
6 mm 
85% (±10%) 
65% (±10%) 
30% (±10%) 
Contenido de cenizas 18% (±5%) no volátiles 
Ph 7.5% (±1) 
Absorción de petróleo 5 (±10) (vez por peso de fibra) 
Contenido