Mezcla Asfáltica

MEZCLA ASFÁLTICA
Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están formadas por una
combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarbonato, de manera que aquellos
quedan cubiertos por una película continua.
TIPOS DE MEZCLA ASFALTICA
• MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE:
• LAS QUE SE FABRICAN EN PLANTAS ESPECIALES, DONDE EL CEMENTO ASFÁLTICO ES
CALENTADO A TEMPERATURAS ELEVADAS, EN EL RANGO DE 150 A180 °C. LOS AGREGADOS SE
CALIENTAN A MÁS DE 100°C.
• LA PUESTA EN OBRA SE REALIZA A UNA TEMPERATURA NO MENOR DE 110°C. A UNA TEMPERATURA
MENOR LA MEZCLA SE ENDURA Y EN ESA CONDICIÓN, ELLA NO PUEDEN EXTENDERSE Y MENOS AÚN
COMPACTARSE ADECUADAMENTE.
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO :
• EL LIGANTE ES ASFALTO CON ADICIÓN DE GASOLINA, KEROSENE O PETRÓLEO DIÉSEL,
LOS CUALES CALENTADOS A UNA TEMPERATURA NO MENOR A 60°C SE MEZCLA CON LOS
AGREGADOS (PIEDRA Y ARENA GRUESA).
Métodos de diseño para mezclas asfálticas
EL DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE SE REALIZA MEDIANTE
PRUEBAS DE ESTABILIDAD, UTILIZANDO UNO DE LOS SIGUIENTES MÉTODOS:
• MÉTODO MARSHALL
• MÉTODO DE NOTTINGHAM
• MÉTODO HUBBARD-FIELD
• MÉTODO HVEEM
• MÉTODO TRIAXIAL DE SMITH
• INVESTIGACIONES SHRP (“STRATEGIC HIGHWAY RESEARCH PROGRAM”)
Producción de LAS MEZCLAS ASFALTICAS
1.Se apila la piedra grande, la piedra chica y la arena.
2.El cargador frontal carga estos materiales y los llena en las tolvas respectivas.
3.Una vez llenas las tolvas se procede por vibración de las tolvas a descargar el material hacia la faja
4.horizontal, estas tolvas tienen unas compuertas en la parte inferior que permiten abrir o cerrar el paso de los
materiales hacia la faja horizontal.
5.De la faja horizontal continúan a la faja inclinada hasta llegar al horno rotativo de contraflujo, el cual tiene
una llama la cual es alimentada con diésel, siendo la temperatura en la llama aproximadamente 800 ºC. Aquí
los agregados son calentados en forma gradual hasta alcanzar los 150 ºC.
6.De le llama de contraflujo porque en una dirección entran los agregados y en la otra dirección salen los
gases, estos gases hay que expulsarlos del horno porque si no el horno se satura y no habrá oxigeno que nos
permita generar la llama.
7.Estos gases son expulsados usando un Extractor.
8.Una vez que los agregados son calentados hasta una temperatura de 150 ºC pasan al Elevador de Cangilones que no
es otra cosa que un sistema de poleas que levantan las cucharas cargados con el agregado.
9.Los agregados calientes pasan del elevador a las zarandas metálicas de ¾”, ½” y ¼” las cuales son activadas de modo
que se desplazan horizontalmente y vibran, pasando así los agregados a llenar las tolvas correspondientes.
10.El pesaje se realiza manualmente, el operario primero llena la arena, luego la piedra chica y después la piedra grande,
este pesaje es acumulativo, se van acumulando los pesos que indican “la bachada” (es decir, un lote).
11.Una vez que ya se tiene todo pesado, el operario presiona el botón de descarga y los agregados pasan al mezclador
de flujo paralelo, donde primero se mezclan los agregados y después se adiciona el asfalto caliente.
12.El medidor de flujo de asfalto si es automático, aquí si podemos medir exactamente la cantidad de asfalto que entra a
la mezcla.
13.Previamente el asfalto ha sido calentado a una temperatura de 150 ºC., en el calentador de aceite, así que ha esta
temperatura es mezclado.
14.El tiempo de mezclado es de 45 segundos a 1 minuto aproximadamente.
15.Cuando se tiene la mezcla asfáltica se abren las compuertas del mezclador y esta cae al camión volquete a una
temperatura de 150 ºC., quedando lista para ser transportada a obra.
DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Selección del Diseño de una Mezcla:
a) Análisis de las condiciones en las que va a trabajar la mezcla
b) Determinación de las propiedades de la mezcla
c) Materiales disponibles, elección de los agregados pétreos
d) Elección del tipo de ligante
e) Dosificación o determinación del contenido óptimo de asfalto ligante
Otros factores a tener en cuenta en el diseño y selección de una mezcla asfáltica son los siguientes:
Exigencias de seguridad vial, Estructura del Pavimento, Técnicas de Diseño y Ejecución, Sitio de
construcción del pavimento (topografía, temperatura, terreno, periodo de lluvias trazado de la vía,
entre otros), Condiciones de drenaje y Consideraciones económicas.
CONTENIDO MÍNIMO DE ASFALTO EN MATERIALES GRADUADOS QUE
CONTIENE FINOS
Este método se basa en la estimación aproximada de la superficie total de agregado pétreo en función de
su granulometría. Conocida el área total para la muestra de material se multiplica dicho valor por el índice
asfaltico y se obtiene el contenido mínimo de asfalto.
EJERCICIO 1:
Una mezcla de roca triturada de baja absorción con arena de rio para proporcionar los tamaños finos.
Para simplificar el calculo podemos considerar el área que constituye todo el material k pasa la malla no.
4.75 y los gruesos están constituidos en su totalidad por el material triturado
El peso volumétrico suelto y seco del material
es de 1450kgrs/m3. el producto asfaltico
recomendado es una emulsión de tipo AM-65
con 65% de peso de residuo asfaltico y
densidad media de 0.94
El contenido mínimo del asfalto, expresado
como cemento asfaltico es de 0.032 es decir
3.2% en peso de cemento asfaltico
MATERIAL
constante de area superficie parcial
m2/kg
m2/kg
indice asfaltico
kgs/m2
contenido parcial de asfalto
kgs/kg
tamaño
% en
peso
19.05 mm %
(1/4") a #4…
56
0.41
56/100 *0.41
=0.230
0.0065
0.230*0.0065=0.001495
NUM.4" NUM.40"
24
2.05
24/100 *2.05
=0.492
0.0055
0.492*0.0055=0.00271
NUM.4"
NUM.200"
15
15.38
15/100 *15.38
=2.307
0.0055
2.307*0.0055=0.01269
0.0055
2.665*0.0055=0.01466
pasa NUM.200"
5
53.3
5/100 *53.30
=2.665
5.694
total
100
0.031555
PRA = 3.2/0.65 =4.92 de AM-65 en peso
Para obtener el contenido asfalto en volumen, para un metro cubico tenemos:
PRA= 4.92/0.94 * 1450/100 = 76 litros de AM-65 por m3
PRUEBA MARSHALL
Es uno de los métodos de diseño de mezclas mas usado en la actualidad. Diseñada por Bruce Marshall. Este
método es un experimento de laboratorio dirigido al diseño de una adecuada mezcla asfáltica por medio de
análisis de su estabilidad, fluencia, densidad y vacíos.
OBJETIVO:
Conocer el porcentaje optimo de
asfalto que requiere una carpeta de asfalto (asfalto
y combinación especifica de agregados)para tener
la resistencia, flexibilidad y durabilidad adecuada,
sin sufrir deformaciones, basados principalmente en
5 gráficos que se obtendrán de la prueba.
GRÁFICOS
• peso volumétrico
• Estabilidad
• Flujo
• Porcentaje de vacíos en la mezcla
• Porcentaje de vacíos en agregado mineral
EQUIPO
´ Tres moldes con base y extensión con diámetro de 103 mm y
altura de 64 mm.
´ Pisón deslizante con una altura de caída de 45cm y un peso de
4.5kg.
´ Una base de madera para compactar
´ Mallas (3/4µ, ½µ, 3/8µ, ¼µ, N°4, N°10, N°20, N°40, N°60,
N°100, N°200) ´ Papel Filtro
´ Tres charolas redondas de 30cm de diámetro
´ Cuchara
´ Un baño de agua
´ Picnómetro
´ Balanzas
´ Maquina para aplicar presión
´ Mordazas
´ Probeta
´ Tres muestras de 1100 gr de material pétreo cada una con la
granulometría indicada (25.0 mm o menos)
PROCEDIMIENTO
PASO 1:
´ Realizar el cribado del las muestras
(todas a la vez) y calcular el peso
retenido en las mallas.
PASO 2: ´ Calentar el material pétreo a una temperatura de entre 120° - 140° C para que
pierda humedad.
PASO 3: ‡ Calentar el cemento asfaltico a una temperatura de entre 110° -130° C hasta que
el cemento este fluido.
PASO 4: ‡ colocar el material pétreo sobre una balanza y se le adiciona el porcentaje de
asfalto mencionado (5%, 6%, 7%) con respecto del peso del material pétreo.
PASO 5: ‡ Homogenizar la mezcla en la estufa.
PASO 6: ‡ Se tendrán en el baño de agua a 90° C el molde, la base, la extensión y el pisón.
PASO 7: ´ Se coloca el molde, la base y la extensión sobre la base para compactar, en el fondo se pone
una hoja de papel filtro, se vacía la muestra en el molde, se acomoda con la cuchara y se coloca otra
hoja de papel filtro en la parte superior del cilindro esta teniendo un diámetro un poco menor que el
molde. Se compacta aplicándole 75 golpes en la cara superior, se voltea y se aplica la misma cantidad
en la cara inferior.
PASO 8: ´ Se deja fraguar en el molde durante 24 horas se extrae, se pesa, se mide su altura compacta,
se cubre con estearato de zinc para impermeabilizarla y se sumerge en un picnómetro que estará lleno
hasta el borde con agua, frente a la nariz del picnómetro se coloca una probeta la cual medirá el agua
desplazada por la mezcla y con esto tendremos la primer grafica de peso volumétrico.
PASO 9: ´ Antes de poner en el equipo de compresión, las pastillas tendrán que pasar por un baño a una
temperatura de 60° C y montar las mordazas en la tina para posteriormente practicarles el presión.
norma
Ejercicio 3
Determinar la cantidad de asfalto en galones que es necesario emplear en una mezcla asfáltica,
donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría.
MALLA
%QUE PASA
% RETENIDO
3/4"
100
1/2"
82
18
3/8"
69
13
N°4
55
14
N°8
42
13
N°30
29
13
N°50
21
8
N°100
15
6
N°200
8(F)
7
58 %(R)
34 %(S)
P=4*0.58+7*0.34+12*0.8 = 5.66%
DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE ASFALTO
Cantidad de asfalto necesario: 5.66% del peso total de la muestra
Referencias
Peso de la mezcla asfáltica aprox : 2000kg/m3
Densidad del asfalto: 1.10
1 galón: 3.785 litros
Cantidad de asfalto en kg= 0.0566*2000=113.20 kg/m3
Cantidad de asfalto en litros= 113.20/1.10=102.91 litros
Cantidad de asfalto = 102.91/3.785=27.19 galones/m3
Cantidad de asfalto RC-250= 27.19*1.30= 35 galones/m3
Ejercicio 3
Determinar la cantidad de asfalto en galones que es necesario emplear en una mezcla asfáltica,
donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría.
MALLA
%QUE PASA
% RETENIDO
3/4"
100
1/2"
82
20
3/8"
69
15
N°4
55
13
N°8
42
12
N°30
29
12
N°50
21
8
N°100
15
6
N°200
8(F)
7
60 %(R)
33 %(S)
P=4*0.60+7*0.33+12*0.08 = 5.67%
DETERMINACION DE LA CANTIDAD DE ASFALTO
Cantidad de asfalto necesario: 5.67% del peso total de la muestra
Referencias
Peso de la mezcla asfáltica aprox : 2000kg/m3
Densidad del asfalto: 1.10
1 galón: 3.785 litros
Cantidad de asfalto en kg= 0.0567*2000=113.40 kg/m3
Cantidad de asfalto en litros= 113.20/1.10=103.09 litros
Cantidad de asfalto = 103.09/3.785=27.24 galones/m3
Cantidad de asfalto RC-250= 27.24*1.30= 36 galones/m3