Diseño de Mezcla Asfáltica: Micropavimento de Alta Fricción

DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA
MICROPAVIMENTO DE GRANULOMETRÍA DISCONTINUA DE ALTA
FRICCIÓN Y MACROTEXTURA
CLIENTE: MARY ISELA ALMEDA CERVANTES SA DE CV
PROYECTO: AUTOPISTA QUERÉTARO – SAN LUIS POTOSÍ
FECHA: 16-06-2023
Ergon Asfaltos México S. de R.L. de C.V.
Oficina Puebla I Priv. Universidad No. 3 I Km. 8.5 Carretera Federal Puebla – Atlixco I San Bernardino Tlaxcalancingo, Pue. I Tel: 222 284.1930 I Fax: 222 284.1931
ÍNDICE
1.
RESUMEN DEL PROYECTO ........................................................................................................... 3
2.
INTRODUCCION ........................................................................................................................... 3
3.
METODOLOGÍA............................................................................................................................ 4
4.
MATERIALES UTILIZADOS ............................................................................................................ 4
a)
Agregado pétreo ..................................................................................................................... 4
b)
Producto asfáltico ................................................................................................................... 4
c)
Filler......................................................................................................................................... 4
d)
Humedad................................................................................................................................. 4
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES ............................................................................. 4
6.
RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 4
Página
2
5.
Ergon Asfaltos México S. de R.L. de C.V.
Oficina Puebla I Priv. Universidad No. 3 I Km. 8.5 Carretera Federal Puebla – Atlixco I San Bernardino Tlaxcalancingo, Pue. I Tel: 222 284.1930 I Fax: 222 284.1931
1. RESUMEN DEL PROYECTO
El diseño de una mezcla asfáltica tiene la finalidad de obtener una combinación
apropiada de materiales que permitan constituir una estructura resistente a los esfuerzos
principales de una capa específica del pavimento. La combinación elegida de materiales
para la elaboración de la mezcla es denominada fórmula de trabajo (FDT).
En el presente reporte se describe la recomendación de una FDT y se muestran los
resultados de la evaluación de los materiales pétreos y emulsión asfáltica.
Las pruebas de laboratorio fueron ejecutadas en el material pétreo de acuerdo con la
especificación particular del proyecto. El tamaño nominal del diseño de la capa de
Micropavimento de granulometría discontinua de alta fricción y macrotextura fue de 6.3 mm
(1/4”).
La FDT seleccionada fue: 65% de sello 3A (banco Sazo), 35% de Arena (banco Corporativo
del Bajío), 2% Cemento Portland, 5% de agua y un contenido de emulsión asfáltica TMEMO-099X de 13% (porcentaje con respecto al peso del agregado). La mezcla fue de tipo
rompimiento rápido - apertura rápida, de aplicación diurna.
En la prueba de cohesión a 25°C fue obtenida una resistencia de 23 kg-cm en 60 minutos.
Este lapso representa el tiempo mínimo de curado requerido en la capa previo a la apertura
al tránsito vehicular. El valor de pérdida de masa por abrasión en húmedo a 25°C fue de
94.5 g/m2 para 1 hora y de 122.4 g/m2 para 6 días. En el ensayo de rueda cargada, el
resultado obtenido fue de 467.1 g/m2.
La FDT fue considerada adecuada para la elaboración de la mezcla con la resistencia
deseada.
2. INTRODUCCION
El micropavimento de granulometría discontinua de alta fricción y macrotextura consiste en
una mezcla asfáltica compuesta principalmente por agregado fino, agua y emulsión
asfáltica; algunos aditivos pueden ser añadidos a la mezcla para mejorar el comportamiento
mecánico. La mezcla es aplicada sobre la superficie de un pavimento con la finalidad de
preservarlo y proporcionar una nueva superficie de rodadura. La nueva superficie resultante
tiene características funcionales de comodidad y seguridad para el usuario del camino. Las
características mencionadas son obtenidas mediante la selección apropiada de los
materiales pétreos y de la correcta dosificación de estos.
Página
3
La primera parte del diseño de la mezcla consiste en la evaluación fisicoquímica de los
materiales pétreos y de la emulsión asfáltica. En la siguiente fase, la interacción entre los
componentes es estudiada con base en las condiciones particulares del proyecto (equipo y
horario de aplicación, clima, etc.). Una matriz experimental es desarrollada al combinar las
variables disponibles: materiales pétreos, agua, emulsión asfáltica, filler, fibra, etc.
Una combinación de materiales es seleccionada y definida como FDT si cumple con los
requisitos de desempeño establecidos en el proyecto.
Ergon Asfaltos México S. de R.L. de C.V.
Oficina Puebla I Priv. Universidad No. 3 I Km. 8.5 Carretera Federal Puebla – Atlixco I San Bernardino Tlaxcalancingo, Pue. I Tel: 222 284.1930 I Fax: 222 284.1931
3. METODOLOGÍA
Las pruebas de laboratorio fueron ejecutadas en el material pétreo de acuerdo con la
especificación particular del proyecto. La mezcla asfáltica fue diseñada para una capa de
micropavimento de granulometría discontinua de alta fricción y macrotextura de tamaño
nominal 6.3 mm (1/4”).
4. MATERIALES UTILIZADOS
a) Agregado pétreo
•
•
Arena del banco Corporativo del Bajío
Sello del banco Sazo
b) Producto asfáltico
Emulsión del tipo EQS-1EP (TM-EMO-099X), producida con la tecnología de Ergon
Asfaltos México. El residuo asfáltico de la emulsión fue de 65%.
c) Filler
Cemento Portland.
d) Humedad
Agua potable.
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES
La FDT obtenida se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1. Fórmula de trabajo de la mezcla de microaglomerado
Componente
Proporción
Observaciones
Arena
Sello
Emulsión (TM-EMO-099X)
Agua
Cemento Portland
35%
65%
13%
5%
2%
Base peso del material pétreo
Base peso del material pétreo
Base peso del material pétreo
✓ Los requisitos de las pruebas de desempeño de la mezcla asfáltica fueron
cumplidos satisfactoriamente.
✓ La mezcla asfáltica diseñada fue de curado rápido y rápida apertura al tránsito.
✓ En la prueba de cohesión a 25°C se obtuvo una resistencia de 23 kg-cm en un
período de tiempo de 60 minutos.
✓ La temperatura en el ensayo de cohesión fue de 25°C y en el mezclado de 38°C.
✓ El valor de pérdida de masa por abrasión en húmedo a 25°C fue de 94.5 g/m2 para
1 hora y de 122.4 g/m2 para 6 días.
✓ En el ensayo de rueda cargada, el resultado obtenido fue de 467.1 g/m2.
Ergon Asfaltos México S. de R.L. de C.V.
Oficina Puebla I Priv. Universidad No. 3 I Km. 8.5 Carretera Federal Puebla – Atlixco I San Bernardino Tlaxcalancingo, Pue. I Tel: 222 284.1930 I Fax: 222 284.1931
6. RECOMENDACIONES
Página
5
✓ El presente reporte describe una recomendación del uso de materiales para la
elaboración de mezcla asfáltica de alto desempeño y no reemplaza a los ajustes
pertinentes durante la etapa de producción.
✓ La calidad de la capa asfáltica diseñada no soluciona las deficiencias de las capas
inferiores en la estructura del pavimento.
✓ Se deben tomar las precauciones necesarias al aplicar la mezcla asfáltica en el
campo. Las variaciones en las características de los agregados y las condiciones
ambientales durante la aplicación pueden alterar los resultados reportados en este
documento.
✓ El laboratorio de control de calidad deberá validar los parámetros del diseño.
✓ La construcción de un tramo de prueba es requerido previo al inicio de la producción
continua.
✓ Los materiales pétreos utilizados para elaborar mezcla de microaglomerado deben
ser 100% triturados.
✓ Las proporciones de los materiales podrán ser ajustados de acuerdo con las
condiciones ambientales del sitio de construcción.
✓ La emulsión asfáltica deberá ser aplicada durante el día, sin lluvia y a temperatura
ambiente (nunca a temperaturas inferiores a 10°C, con tendencias a bajar).
✓ La calibración de la máquina de aplicación es indispensable para garantizar la
correcta dosificación de los materiales.
✓ El reporte contiene los resultados obtenidos a nivel laboratorio bajo los métodos
de prueba en los materiales designados por el cliente.
Ergon Asfaltos México S. de R.L. de C.V.
Oficina Puebla I Priv. Universidad No. 3 I Km. 8.5 Carretera Federal Puebla – Atlixco I San Bernardino Tlaxcalancingo, Pue. I Tel: 222 284.1930 I Fax: 222 284.1931
RECOMENDACIÓN DE MEZCLA PARA MICROCAPA EN FRÍO
Mary Isela Almeda Cervantes
Carretera Queretaro - San Luís Potosí
Queretaro - SLP
Micropavimento de granulometría discontinua de alta fricción y macrotextura
CLIENTE:
NOMBRE DE PROYECTO:
LOCALIZACIÓN
TIPO DE EVALUACIÓN
PROYECTO No.:
FECHA DE RECEPCIÓN:
MUESTREADO POR:
FECHA DE REPORTE:
AGO-024-MD-23
5/5/2023
Cliente
6/16/2023
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (ASTM C136)
AGREGADO PÉTREO
Fracción Mineral
Banco
PROPUESTA 1
PROPUESTA 2
PROPUESTA 3
Arena 3/16"
SAZO
Abertura de la Malla
plg.
mm
1/2"
12.50
3/8"
9.50
No. 4
4.75
No. 8
2.00
No. 16
0.85
No. 30
0.425
No. 50
0.250
No. 100
0.150
No. 200
0.075
Arena RENCO
Corp. del Bajio
35%
Sello 3/8"
SAZO
65%
Sello 3/8"
Corp. del Bajio
100%
100%
100%
82%
45%
31%
24%
20%
19%
100%
96%
11%
0%
0%
0%
0%
0%
0%
100%
100%
49%
1%
0%
0%
0%
0%
0%
Sello 3A
Corp. Del Bajio
TOTAL
100%
0%
0%
ESPECIFICACIONES
% QUE PASA
% QUE PASA
100%
100%
98%
65%
35%
20%
14%
10%
6%
100%
97%
42%
29%
16%
11%
8%
7%
7%
100%
98%
33%
1%
0%
0%
0%
0%
0%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
2%
100
100
40-55
22-32
15-25
10-18
8-13
6-10
4-5.5
Especificaciones Granulométricas
100%
90%
% que pasa
80%
70%
60%
50%
40%
30%
PROPUESTA 1
20%
10%
0%
0
#200
0.1
0.2
#100
0.3
0.4
#50
0.5
#30
0.6
0.7
0.8
0.9
#16
1
1.1
#8
1.2
1.3
1.4
#4
1.5
3/8"
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
Arena 3/16"
(SAZO)
1529.7
Arena RENCO
(C. del Bajio)
1670.6
Sello 3/8"
(SAZO)
1327.3
Sello 3/8"
(C. del Bajio)
1328.1
Sello 3A
(C. del Bajio)
1318.7
ESPECIFICACIONES
ASTM C 128
-
2.576
0.9%
2.582
1.8%
2.552
2.0%
2.551
2.0%
> 2.4
-
-
PROPIEDAD FÍSICA
NORMA
Peso Volumétrico Seco Suelto, kg/m3
ASTM C 29
Gravedad Específica
Absorción, %
-
ASTM D 2419
-
51
-
-
65% mín
Desgaste de los Ángeles, %
ASTM C131
-
-
15
-
Azul de Metileno, mg/g
AASHTO TP57-99
-
12
-
-
-
Tabla de referencia*
Angularidad del Agregado Fino, %
AASHTO T304
-
46
-
-
-
45% mín.
Intemperismo Acelerado, %
ASTM C88
-
-
1
-
-
15% máx. (sulfato de sodio)
Pulimento acelerado
TEX 438 A
-
-
30
-
-
-
FÓRMULA DE TRABAJO
Versión
003
Tipo de Filler
Cemento
% Filler*
2%
Equivalente de Arena, %
-
2.2
30% máx
TB-145 ISSA*
0 - 6 Excelente
7 - 12 Marginalmente aceptable
13 - 19 Problemas / alta reactividad
> 20 Muy reactivo
Tipo de Emulsión
EQS-1EP
I. D. de la emulsión
TM-EMO-099X
Planta de Orígen
TULA
Número de Guía
TUL-100-06-2023
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA
Temperatura de Mezclado, °C
Tiempo de Mezclado***, seg
Peso Volumétrico Combinado, kg/m3
Residuo asfáltico en la emulsión, %
Litros de emulsion recomendado****, L/m3
Cohesión, kg-cm (Tiempo Curado)
Cohesión kg-cm (Tiempo Apertura Tránsito)
Decapado húmedo, %
Exceso de asfalto en rueda cargada (adherencia de arena), g/m2
Pérdida por abrasión en húmedo (1 hr. Saturación), g/m2
Pérdida por abrasión en húmedo (6 días saturación), g/m3
Desplazamiento lateral, %
Gravedad específica después de 1,000 ciclos después de 125 lb.
Compatibilidad Schulze-Breuer y procedimientos Ruck
* La cantidad de filler puede ser ajustada para mejorar la consistencia de la mezcla.
** La cantidad de agua puede ser ajustada en campo hasta tener una buena manejabilidad y consistencia en la mezcla.
*** Estos tiempo de curado y apertura al transito pueden verse afectados por la temperatura ambiente y la humedad relativa.
**** Debido a que el peso volumetrico en obra pueda variar, se adicionan 10 litros más en la cantidad de emulsión recomendada.
NORMA
ISSA TB-113
ISSA TB-139
ISSA TB-139
ISSA TB-114
ISSA TB-109
ISSA-TB-100
ISSA-TB-101
ISSA-TB-147
ISSA-TB-147
ISSA TB-144
% Emulsión
13%
RESULTADO
% Humedad Mezclado**
5%
ESPECIFICACIÓN ISSA
38
-
>150
120 seg., mínimo
12 kg-cm a 30 min,mínimo
20 kg-cm 60 min, mínimo
90% mínimo
50 g/ft2 (538 g/m2), máximo
50 g/ft2 (538 g/m2), máximo
75 g/ft2 (807 g/m2), máximo
5% máximo
2.1 máximo
11 mínimo
1447.4
65%
188.2
13
23
95
467.1
94.5
122.4
1.8%
1.9
12
Observaciones:
Se deben tomar las precauciones necesarias al aplicar el sistema asfáltico en el campo ya que a pesar de que los resultados presentados son favorables, variaciones en las características de los agregados y de las condiciones ambientales al momento de la aplicación, podrían requerir algún ajuste en las dosificaciones para obtener un
funcionamiento óptimo. Por lo tanto se deberán hacer los ajustes necesarios, por parte del laboratorio encargado del control de calidad en la obra. El éxito del proyecto depende en gran parte de la calibración de la máquina para poder asegurar que se está adicionando la cantidad correcta de cada uno de los componentes del sistema; de lo
contrario se presentarían variaciones en el tiempo de mezclado y cohesión.
Nota:
Los resultados de este estudio son obtenidos de pruebas de laboratorio realizadas por personal de Ergon Asfaltos México utilizando los materiales pétreos y asfálticos especificados por el cliente, para la obra particular.
Técnico responsable
Miguel Villagrán
Coordinador del sistema de mezclas
Eymard Ávila
Ergon Asfaltos México
Of. y Planta Puebla: | Priv. Universidad No. 3 | km. 8.5 Carretera Federal Puebla - Atlixco ° San Bernardino Tlaxcalancingo, Pue. | Tel.: 222.284.19.30 |
EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA MEZCLA
CLIENTE:
Mary Isela Almeda Cervantes
PROYECTO No.:
AGO-024-MD-23
NOMBRE DE PROYECTO:
Carretera Queretaro - San Luís Potosi
FECHA DE RECEPCIÓN:
5/5/2023
LOCALIZACIÓN
Queretaro - SLP
MUESTREADO POR:
Cliente
TIPO DE CAPA
Micropavimento de granulometría discontinua de alta fricción y
macrotextura
FECHA DE REPORTE:
6/16/2023
No. mezcla
1
2
3
% Agua
5.2%
4.5%
3.8%
11%
13%
15%
% Emulsión
No. mezcla
1
2
3
11%
13%
15%
No.
1
2
ENSAYE DE COHESIÓN EN HÚMEDO
Tiempo, min
Cohesión, kg/cm
30
13
60
23
% Emulsión
11%
13%
15%
FÓRMULA DE TRABAJO
% Cemento asfáltico
% Filler (Cemento Portland)
7.2%
2%
8.5%
9.8%
Peso seco inicial, g
(después 1000 ciclos)
561.9
532.5
538.9
Modo de ruptura
N
S
PRUEBA DE ABRASIÓN EN HÚMEDO
1 hora
Pérdida Agregado, g/m2
31.5
94.5
220.4
Período de saturación en agua
Peso inicial, g
Peso final, g
1081.0
1080.1
1101.6
1098.9
1081.7
1075.4
% Emulsión
No. mezcla
1
2
3
DIURNA
Rompimiento rápido (Quick SET)
APLICACIÓN
TIPO
EVALUACIÓN DE LA MEZCLA
Peso seco final, g
(después de 100 ciclos)
572.4
543.8
551.5
PRUEBA DE RUEDA CARGADA
Arena adherida,
g/m2
434.0
467.1
520.8
% Aditivo
% Fibra de Vidrio
-
-
Período de saturación en agua
Peso inicial, g
Peso final, g
1069.8
1067.7
1097.0
1093.5
1121.1
1113.3
6 días
Pérdida Agregado, g/m2
73.5
122.4
272.9
Lectura inicial, mm
Lectura final, mm
Desplazamiento lateral, %
51.26
54.42
51.54
51.6
55.42
53.07
0.7%
1.8%
3.0%
DISEÑO BALANCEADO DE LA MEZCLA
900.0
800.0
Arena adherida, g/m2
Pérdida de agregado por abrasión, g/m2
700.0
600.0
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0.0
10%
11%
12%
13%
14%
15%
16%
Contenido de Emulsión, %
Imagen 1. Especímenes del ensaye de Cohesión.
Imagen 2. Especímenes del ensaye de Abrasión (1 hora).
Imagen 3. Especímenes del ensaye de Abrasión (6 días).
Imagen 3. Especímenes del ensaye de Rueda Cargada.
Observaciones:
Se deben tomar las precauciones necesarias al aplicar el sistema asfáltico en el campo ya que a pesar de que los resultados presentados son favorables, variaciones en las características de los agregados y de las condiciones ambientales al
momento de la aplicación, podrían requerir algún ajuste en las dosificaciones para obtener un funcionamiento óptimo. Por lo tanto se deberán hacer los ajustes necesarios, por parte del laboratorio encargado del control de calidad en la obra. El
éxito del proyecto depende en gran parte de la calibración de la máquina para poder asegurar que se está adicionando la cantidad correcta de cada uno de los componentes del sistema; de lo contrario se presentarían variaciones en el tiempo
de mezclado y cohesión.
Nota:
Los resultados de este estudio son obtenidos de pruebas de laboratorio realizadas por personal de Ergon Asfaltos México y son proporcionados al cliente a manera de recomendación y como un servicio. Debido a que los parámetros de obra están fuera de control de
Ergon, nuestra empresa no asume ninguna responsabilidad al respecto.
Técnico responsable
Coordinador del sistema de mezclas
Eymard Ávila
Miguel Villagrán
Ergon Asfaltos México
EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA MEZCLA
CLIENTE:
Mary Isela Almeda Cervantes
PROYECTO No.:
AGO-024-MD-23
NOMBRE DE PROYECTO:
Carretera Queretaro - San Luís Potosí
FECHA DE RECEPCIÓN:
5/5/2023
LOCALIZACIÓN
Queretaro - SLP
MUESTREADO POR:
Cliente
TIPO DE EVALUACIÓN
Micropavimento de granulometría discontinua de alta fricción y
macrotextura
FECHA DE REPORTE:
6/9/2021
ENSAYO DE COMPATIBILIDAD SCHULZE - BREUER Y PROCEDIMIENTOS RUCK
Espécimen No.
Peso Seco, g
Peso Saturado, g
Peso posterior a la abrasión,g
Peso de integridad, g
Pérdida por abrasión, g
Porcentaje de integridad,
%
Adhesión, %
1
39.57
42.19
41.56
38.25
0.62
90.67
90.00
2
39.68
42.33
41.37
41.17
0.96
97.26
90.00
3
39.68
41.93
41.46
41.16
0.47
98.15
90.00
4
39.20
41.20
40.60
40.19
0.60
97.54
90.00
Promedio
39.53
41.91
41.25
40.19
0.66
95.91
90.00
Abrasión
4
Calificación resultados promedio
Integridad
Adhesión
4
4
Puntos Totales
12
Imagen 1. Especímenes del ensaye de compatibilidad Schulze-Breuer y procedimientos Ruck
Observaciones:
Se deben tomar las precauciones necesarias al aplicar el sistema asfáltico en el campo ya que a pesar de que los resultados presentados son favorables, variaciones en las características de los agregados y de las condiciones ambientales al momento de la aplicación,
podrían requerir algún ajuste en las dosificaciones para obtener un funcionamiento óptimo. Por lo tanto se deberán hacer los ajustes necesarios, por parte del laboratorio encargado del control de calidad en la obra. El éxito del proyecto depende en gran parte de la
calibración de la máquina para poder asegurar que se está adicionando la cantidad correcta de cada uno de los componentes del sistema; de lo contrario se presentarían variaciones en el tiempo de mezclado y cohesión.
Nota:
Los resultados de este estudio son obtenidos de pruebas de laboratorio realizadas por personal de Ergon Asfaltos México utilizando los materiales pétreos y asfálticos especificados por el cliente, para la obra particular.
Técnico responsable
Coordinador del sistema de mezclas
Eymard Ávila
Miguel Villagrán
Ergon Asfaltos México