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MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO Y TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

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by

Juan David García

on 19 March 2015

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Transcript of MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO Y TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Diseño de la mezcla:
lmkln
DEL LIGANTE...
Almacenamiento de mezcla en frío
2 - Cuando la mezcla no se vaya a emplear inmediatamente después de su fabricación tiene la característica que se puede acoplar o almacenar en un lugar apropiado.
CARACTERISTÍCAS Y/O VENTAJAS MEZCLA ASFÁLTICA EN FRÍO
DEFINICIÓN MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO
Constituida por la combinación de uno o más agregados pétreos y un relleno mineral (filler), de ser necesario, con un asfalto emulsionado catiónico o diluido con solvente, cuya mezcla, aplicación y compactación se realizan en frío.
Tratamientos superficiales con aplicación de asfalto y distribución de agregados

Lechadas bituminosas o Slurry seal


Microaglomerados
TIPOS DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
1- Se caracterizan por su trabajabilidad tras la fabricación durante semanas.
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO Y TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Trabajabilidad
3 - Son mezclas cuidadosamente elaboradas y compactadas para lograr una elevada densificación y bajo porcentaje de vacíos.
Mezclado
4 - Son consideradas como las de mejor calidad entre las mezclas asfálticas por sus propiedades de estabilidad durabilidad y flexibilidad.
Estabilidad, durabilidad y flexibilidad
5 - Los agregados pétreos no requieren secado, ni calentamiento las usan como se presentan en el acopio, con su humedad natural.
Agregados pétreos
6 - Facilidad en la preparación de la mezcla en el sitio, pues no es necesario el uso de plantas.
Facilidad de preparación
7 - Este pavimento puede ser reutilizado.
Reutilización de la mezcla
Reciclado
deben ser de myu buen calidad.
ENSAYOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO
La mezcla asfáltica en frío es una mezcla de agregado pétreo con o sin relleno mineral, con asfalto emulsionado o rebajado, todo el proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente.
Los ensayos que se muestran en la siguiente tabla son los que se realizan directamente a las mezclas asfálticas en frío y tienen el propósito de establecer el diseño de mezcla antes de la aplicación del material, para poder seleccionar los materiales apropiados y obtener una mezcla donde los agregados y la emulsión sean compatibles.
Las mezclas asfálticas se clasifican en:
Mezcla densa en frío
Mezcla abiertas en frío.
Combinación de una emulsión asfáltica, agua,
agregados pétreos grueso y fino y, eventualmente, un llenante mineral, El agua se debe incorporar a los agregados antes que la emulsión asfáltica, con el fin de evitar un rompimiento prematuro de ésta.

GRANULOMETRIA
Integrantes:
* Jhon Freddy Arango
* Camilo Andrés Llanos
* Jair Alonso Baos
* Juan David García

Almacenamiento:
Se pueden definir en varios tipos de mezclas...
LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS DENSAS EN FRIO
* Tratamientos superficiales
* Mezclas asfálticas en frío
Tratamientos superficiales;
definidos como...
es un término muy amplio ya que abarca la aplicación, sobre cualquier tipo de calzada de materiales asfálticos, cubiertos o no con agregados pétreos.
* T.S. simples (INV 430)
* T.S. múltiples (INV 431)
ENSAYOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO
MÉTODOS DE ENSAYO PARA LOS AGREGADOS QUE SE UTILIZAN EN LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO.
Tratamientos superficiales con aplicación de asfaltos y distribución de agregados:
Tratamientos superficiales simples
Es la aplicación de un ligante bituminoso sobre una superficie, seguida inmediatamente por la extensión y compactación de una capa de agregado pétreo de tamaño tan uniforme como sea posible.

Tratamientos superficiales múltiples
Consiste en dos aplicaciones alternativas y consecutivas de un ligante bituminoso y agregados
pétreos, seguidas de un proceso de compactación.
Simple
Múltiple
MÉTODO ESTÁTICO PARA DETERMINAR LA ADHERENCIA ÁRIDO – LIGANTE ASFÁLTICO (ASTM D 1664)
Granulometría
Este método describe el cubrimiento y el procedimiento de inmersión estática a fin de determinar la adherencia del par ligante asfáltico - árido en presencia de agua. El procedimiento se aplica a materiales bituminosos cortados, semisólidos y emulsiones asfálticas.
FUNCIONES...
DEL AGREGADO...
DEL TRATAMIENTO...
EQUIPOS Y MATERIALES
a) Recipientes metálicos de una capacidad de 250 cm3.
b) Balanza de 500 g de capacidad y precisión de 0,1 g.
c) Espátula de acero con hoja de 10 cm de largo y 2,5 cm de ancho.
d) Vasos de vidrio graduados de 600 cm3 de capacidad.
e) Horno termoregulable, capaz de mantener una temperatura constante entre 60 °C y 150 °C, con precisión ±1°C.
f) Tamices de 4,75 y 9,5 mm.
g) Mechero.
h) Lámpara con ampolleta esmerilada de 75 watt.
Acondicionamiento de los materiales
El 100 % de la muestra de áridos debe pasar por tamiz 9,5 mm y quedar retenida en el tamiz de 4,75 mm. Debe lavarse con agua destilada para quitar el polvo adherido y secar a 110 ± 5° C, hasta masa constante.
EQUIPOS
DISTRIBUIDOR DE ASFALTO
DISTRIBUIDOR DE AGREGADOS
PROCEDIMIENTO
a) Coloque 100 g de árido seco, sin calentar previamente, en un recipiente metálico de 250 cm3 de capacidad y adicione asfalto cortado en una proporción de 5,5 ± 0,2 % referido al peso del árido seco o de 8,0 ± 0,2 % en el caso de emulsiones asfálticas. Mezcle el material bituminoso y el árido vigorosamente con una espátula durante 2 min.
b) Caliente la mezcla árido – ligante asfáltico en un mechero el tiempo mínimo necesario para producir una adherencia efectiva, sin sobrepasar la temperatura de curado
c) Cure el árido cubierto con ligante asfáltico en horno durante 2 h., en el mismo recipiente. En el caso de asfaltos cortados la temperatura de curado debe ser de 60 ± 1° C. Luego enfríe hasta alcanzar la temperatura ambiente o hasta que haya enfriado lo suficiente como para que el cubrimiento bituminoso no se desprenda de la superficie del árido.
DISTRIBUIDOR TIPO TOLVA TRASERA
DISTRIBUIDOR MECÁNICO
DISTRIBUIDOR DE AGREGADOS AUTOPROPULSADO
Inmersión en agua
a) Coloque el árido cubierto, preparado según los métodos descritos anteriormente, en el vaso de vidrio de 600 cm3.
b) Cubra el árido con 400 cm3 de agua destilada a temperatura ambiente.
c) Deje el árido en inmersión por un período mínimo de 16 a 18 h., a la temperatura de la sala (20 ± 3 °C).
CÁLCULOS
Después del período de inmersión en agua, la adherencia de la película de ligante asfáltico o cubrimiento se determina visualmente, sin agitación y cuando la mezcla permanezca inmóvil en el agua. Estime el área de árido que quede cubierta, como mayor o menor a 95%.
COMPACTADOR
Definición:
CONTENIDO
1. Definición
2. tratamientos superficiales
2.1 simples y múltiples
2.2 lechadas bituminosas y microaglomerados
3. Mezclas asfálticas en frío
3.1 densas o cerradas
3.2 abiertas
4. Características y/o ventajas de estas mezclas
5. Ensayos
RODILLO TANDEM METÁLICO LISO
RODILLO NEUMÁTICO AUTOPROPULSADO
RODILLO METÁLICO VIBRATORIO REVESTIDO CON GOMA
ESCOBA MECÁNICA
Diseño de Mezcla:
Determinación del porcentaje óptimo de ligante teórico:
Cálculo con base en la superficie específica
L = K (S*A)0.2
Siendo:
L = contenido de ligante residual sobre el peso de los agregados (%)
K = módulo de riqueza (4.0 – 5.0)
S = superficie específica del agregado (m2/kg)
A = factor de corrección por peso específico del agregado
(A = 1.00 cuando el peso específico es 2.65)
Diseño de la mezcla
Determinación del porcentaje óptimo de ligante teórico (contin)
Diseño de la mezcla
Determinación de los contenidos de agua de envuelta y compactación:
Se efectúan pruebas de envuelta con diferentes humedades de la mezcla observando la cobertura y, a la vista de los resultados, se escoge el más conveniente.
Para determinar la humedad de compactación, es una buena guía la humedad óptima del ensayo Proctor Modificado (INV E-142) sobre los agregados solos


Diseño de la mezcla
Ensayos mecánicos para la determinación del óptimo real de ligante:
Existen diversas posibilidades para diseñar en el laboratorio las mezclas densas en frío, siendo las más utilizadas:
—Ensayo de inmersión - compresión
—Ensayo Marshall modificado

MEZCLA ABIERTA EN FRIO
Definición:
Combinación de un agregado pétreo predominantemente grueso y de granulometría uniforme, con un ligante bituminoso, este presenta un elevado contenido de vacíos con aire.
La mezcla abierta en frío puede ser colocada en obra inmediatamente después de su fabricación o tras un período de almacenamiento más o menos largo


Características de una mezcla abierta en frío:
La resistencia de la mezcla a la acción del tránsito se debe al rozamiento interno de su esqueleto mineral, junto con la cohesión que proporciona la película del ligante asfáltico.
La estructura de este esqueleto mineral y el espesor de la película de ligante, hacen que la mezcla sea permeable y flexible.

GRANULOMETRIA:

Determinación del porcentaje óptimo teórico de ligante:
Cálculo con base en la superficie específica
— El cálculo se realiza como en el caso de las mezclas densas en frío, empleando un módulo de riqueza entre 3.5 y 3.7.
Ensayos de cubrimiento y desplazamiento:
Con diferentes porcentajes de ligante por encima y por debajo del óptimo teórico se fabrican mezclas a las cuales se les realizan pruebas de:
- Cubrimiento, para determinar el porcentaje de cubrimiento de agregados y observar si se producen peladuras durante el tiempo de envuelta
- Desplazamiento, sometiendo las mezclas a la acción del agua para estimar el porcentaje de lavado de los agregados.
Diseño de la mezcla
COMPARACIÓN ENTRE LAS MEZCLAS DENSAS Y ABIERTAS EN FRÍO
INV 430
INV 431
BRUJO, REVISE EL FACEBOOK QUE POR AHÌ LE MANDÉ UNA NOTA DE VOZ DICIENDOLE TODO LO QUE LE FALTABA, NO ES MUCHO... PERO MUY IMPORTANTE.
OTRA COSITA, BUSQUE COMO UN PARALELO DONDE MUESTRE MEZCLA ASFÁLTICA EN FRIO Y CALIENTE Y QUE MUESTRE LAS VENTAJAS.
SE USA MAYORMENTE PARA EVITAR EL DETERIORO DE LAS CAPAS GRANULARES
TAMBIÉN PARA MEJORAR LA SUPERFICIE DEL PAVIMENTO UTILIZANDO ESTE TRATAMIENTO EN PAVIMENTOS ENVEJECIDOS O DESGASTADOS.
¿Para qué se hace?
* Impermeabilizar capa de rodadura, proteger la carpeta asfáltica existente.
FUNCIONES...
Tipo de Lechadas
El tipo de lechada queda definido por la gradación del agregado que la compone
Ensayos
* Estas propiedades, que se miden con el cohesiómetro, entregan información respecto del tiempo que tarda la mezcla en romper y el desarrollo del curado.
LECHADAS ASFÁLTICAS
Mezcla de consistencia fluida, compuesta por emulsión asfáltica de rotura lenta, agregado fino bien gradado (normalmente de tamaño máximo 10 mm), llenante mineral, agua y, eventualmente, aditivos.

INV 433
Gradaciones para mezclas densas en frío La franja por utilizar dependerá del tipo y del espesor que vaya a tener la capa compactada y se definirá en los documentos del proyecto, siguiendo los criterios de la Tabla 440.2 artículo 400 de INVÍAS
* Mejorar la apariencia superficial

*Aumentar la resistencia al deslizamiento del pavimento (fricción/estabilidad)
DEL AGREGADO PÉTREO...
EMULSIÓN ASFÁLTICA
LLENANTE MINERAL
AGUA
ADITIVO
MÉTODO DE DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO CON EMULSIÓN
Este procedimiento describe el método de diseño para mezclas asfálticas en frío con emulsión, el método de diseño de mezclas utiliza muestras Marshall, El procedimiento está orientado a mezclas para caminos de bajo volumen de tránsito con áridos densamente graduados con tamaño máximo menor o igual a 25 mm (1 pulg).

Es aplicable a mezclas producidas tanto “in situ” como en laboratorio, a temperaturas ambiente.
El método comprende la realización de las siguientes etapas:


a) Contenido inicial de emulsión.
b) Contenido de agua de premezcla.
c) Contenido óptimo de agua de compactación.
d) Contenido óptimo de asfalto residual.
Determinación del contenido inicial de emulsión.
Se determina el contenido inicial de emulsión a partir de la determinación del contenido de asfalto aproximado mediante el Equivalente Centrífugo de Kerosene
Determinación de la consistencia (% óptimo agua)
La evaluación preliminar para la selección de una emulsión asfáltica para el diseño de mezcla debe ser acompañada por una evaluación del cubrimiento del árido.

El contenido inicial de emulsión se mezcla con el árido a utilizar y se estima visualmente el cubrimiento del árido por parte de la emulsión. La habilidad de la emulsión para cubrir el árido es muy sensible al contenido del agua de premezcla del agregado, por lo cual el test de cubrimiento se debe realizar con distintos porcentajes de agua de premezcla.
Contenido de agua de premezcla.
El ensayo del cono de consistencia, permite ajustar la dosis de agua de mezclado (adicional al agua de la emulsión) para obtener una óptima colocación de la lechada (norma de ensayo INV E-777)

PROCEDIMIENTO
a) Separar una muestra representativa de la emulsión asfáltica a utilizar, se tamiza y separa los agregados secos al aire en las siguientes fracciones retenidos en los tamices: 25mm (1pg); 19mm(3/4pg); 12mm(1/2); 9,5mm(3/8) y 4,75 mm.
b) Preparar un número suficiente de muestras de áridos combinados secos al aire para mezclas de prueba. La masa de cada muestra debe ser de 1200 gr de material seco en horno y se determina la humedad de la muestra combinada.
c) Colocar una muestra de material en un recipiente de mezcla, incorporar un porcentaje de agua predeterminado como porcentaje en peso de agregado seco y mezclar. La cantidad o porcentaje de agua incorporada será tal que cumpla las siguientes consideraciones:
-
Emulsión asfáltica de curado medio(aniónica):
El ensayo inicial deberá ser mezclada sin la adición de agua, es decir, se debe realizar con el árido en condición seco al aire.
-
Emulsión asfáltica de curado lento (catiónica):
Comience el ensayo con un contenido de 3% de agua de premezcla
Procedimiento
1er. se fabrica una mezcla de prueba y se llena con ella el cono sobre la placa graduada.
2do. se levanta el cono y se mide la extensión de la lechada en cuatro puntos perpendiculares.
El valor promedio se registra como la consistencia de la lechada

Ensayo de abrasión en pista húmeda
Se utiliza para determinar el contenido mínimo de ligante que impida un desgaste excesivo de la lechada en condiciones de servicio.
* Se someten probetas curadas de lechada, de forma circular, sumergidas en agua a 25°C, a la acción abrasiva de un caucho de manguera durante 5 minutos

* El desgaste se mide por la pérdida de peso por unidad de área de la muestra y se denomina "pérdida por abrasión"

Ensayo de absorción de arena en la máquina de rueda cargada
* Se emplean probetas curadas de lechada, de forma rectangular, las cuales son sometidas a 1000 ciclos de una rueda que busca comprimir la lechada para expulsar el exceso de asfalto, si lo hay.
* Luego se distribuye arena caliente sobre la probeta y se aplican 100 nuevos ciclos de carga.
* La arena se adhiere a la superficie de la probeta en una cantidad que es proporcional a la exudación de asfalto.

Curado
d) Combinar el contenido inicial de emulsión con el árido húmedo. Mezclar utilizando la mano hasta que el asfalto esté adecuadamente distribuido en toda la mezcla.
e) Calcule el contenido del agua libre de la mezcla, combinando el contenido de humedad del agregado con el porcentaje de agua añadido anteriormente
f)Preparar otras probeta de muestra de acuerdo a los pasos c, d y e, añadiendo un incremento adicional de 1% de agua de premezcla, cuando la mezcla se vea empapada o comience a segregar. se consideran inaceptables, si esto ocurre se procede: a evaluar el cubrimiento del agregado de forma visual. Para cada contenido de agua de premezcla estimar el porcentaje del área total de áridos cubiertos con asfalto y registrar.
g) Si el cubrimiento del agragado es superior al 50% entonces el ensayo es encontrado satisfactorio, por lo tanto se debe seleccionar aquel contenido de agua de premezcla que satisfaga con la condición definida. En caso de que el cubrimiento del árido no sea considerado satisfactorio, la emulsión debe ser rechazada y modificada o se debe seleccionar otro grado de emulsión, realizándose otro ensayo.
El cohesiómetro mide la resistencia a la torsión en la superficie de la lechada.
* Se realizan medidas a intervalos regulares de tiempo, las cuales permiten elaborar una curva de evolución de la cohesión en el tiempo.

El criterio de ISSA sobre el particular es el siguiente:

* Rotura: cuando se alcanza una resistencia a la torsión de 12 kg-cm.

* Apertura al tránsito: cuando se alcanzan 20 kg-cm

* Curado: Cuando se logran 26 kg-cm

SELECCIÓN DE MATERIALES
PROCEDIMIENTO
USOS Y VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS MEZCLAS DENSAS Y ABIERTAS
Contenido óptimo de agua de compactación
Usos: Mejoramiento en la estructura de pavimento (Pueden ser utilizadas como sub-bases o bases granulares de una estructura).
• Como carpetas de rodadura pero para tráficos de medios a bajos tipo NT1.
Ventajas • Ahorro en el consumo de energía, así como, una reducción en la generación de vapores tóxicos y polvo.
• Se puede obtener mezclas con diferentes tipos de agregados y emulsiones en frío provenientes de diferentes orígenes.
Desventajas • Las mezclas asfálticas en frio no tienen aporte estructural.
• Las mezclas asfálticas solo se utilizan para tráficos livianos a medios.

NORMAS
Para tener en cuenta:
• INV 400-07
• INV 411-07
• INV 412-07
• INV 440-07
INV 441
Las propiedades de la mezcla están íntimamente relacionadas a la densidad obtenida luego de la compactación. De esta forma es necesario optimizar el contenido de agua de compactación para maximizar la densidad de la mezcla. El procedimiento de diseño de mezcla utiliza el procedimiento Marshall modificado para evaluar las propiedades de la mezcla compactada, en este caso específico evaluando la densidad seca de la muestra.
MICROAGLOMERADOS
El microaglomerado en frío es una aplicación similar a la lechada asfáltica que combina las características de ésta con la bondades del asfalto modificado con polímeros, lo que da lugar a un producto con mayor durabilidad y resistencia ante las cargas del tránsito y los agentes ambientales.
Aplicaciones: Los microaglomerados se utilizan principalmente para solucionar tres problemas distintos:

* Mejorar la rugosidad superficial, para una mayor seguridad al tránsito,

* Impermeabilización del pavimento, y

* Rejuvenecimiento de pavimentos con degradación superficial.
USOS
LOS MICROAGLOMERADOS FRENTE A LAS LECHADAS ASFÁLTICAS
A su vez presentan las siguientes ventajas respecto a las lechadas:
* Mayor resistencia mecánica
* Mayor resistencia al deslizamiento
* Mayor durabilidad de la textura y
* Mayor durabilidad del tratamiento.

Molde marshall
Maquina marshall
NUEVAS TECNOLOGÍAS
T.S. + L.A.
CAPE SEAL
Consiste en la colocación de una lechada asfáltica sobre un tratamiento superficial.

*Deriva su nombre de Cape Town (Ciudad del Cabo)
Procedimiento
a) Cantidad de Muestras: Se deben preparar como mínimo tres probetas con el equipo Marshall para cada uno de los tres contenidos de agua de compactación a utilizar, seguido prepara el molde y el martillo
b) Preparación del agregado: premezcla las fracciones antes definidas de cada material para producir una masa de 1.200 gr en cada probeta (secos en horno). En un área ventilada, colocar la muestra en un recipiente y determinar la temperatura del agragdo. La temperatura debe ser ajustada a 22,2 ± 1,7 ºC previo a la mezcla.
d) Cálculos: Se requiere realizar los siguientes cálculos: masa del agragado, masa de la emulsión asfáltica, masa del agua añadida en la premezcla y masa del agua perdida en la compactacion. Los cálculos se realizan según las siguientes fórmulas:
e)
Adición del agua de premezcla:
Colocar el agregado seco al aire en un mezclador. Calcular el monto de agua libre a ser agregada necesaria para lograr el contenido óptimo de agua de premezcla según lo determinado en el ensayo de cubrimiento. La temperatura del agua debe ser ajustada a 22,2 ± 1,7 ºC previo a la mezcla. Agregar el agua a los agregados secos al aire y mezclar durante 1 minuto o hasta que el agua esté completamente dispersa en el árido
Determina la masa de emulsión asfáltica y registrar. Agregar la emulsión asfáltica en los agregados húmedos lentamente a medida que el material es mezclado. Un tiempo de mezcla de 1 minuto, utilizando mezcladora mecánica, debiera ser suficiente. Un tiempo de mezcla excesivo producirá el desprendimiento del asfalto de los áridos.
f)Si el contenido de agua de premezcla es mayor al contenido de agua para la compactación, entonces es necesario airear la mezcla para lograr el contenido de agua deseado de compactación. En este caso, se debe distribuir la mezcla en un plato de tal forma de que su espesor no supere los 25 mm y registrar la masa del plato y la mezcla.
La pérdida de agua requerida para la compactación se calcula utilizando la fórmula definida anteriormente. Para reducir el contenido de agua es necesario utilizar un ventilador revolviendo cada 10 minutos la mezcla. El contenido de agua a eliminar se logra pesando sucesivamente la masa del plato y la mezcla hasta alcanzar el contenido de agua de compactación deseada. Registrar.
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