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Diseño de Mezclas Asfálticas, Método SUPERPAVE

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hugo LIEVANO

on 22 April 2016

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Transcript of Diseño de Mezclas Asfálticas, Método SUPERPAVE

CONTENIDO
Introducción.
Historia.
Nuevos Criterios SUPERPAVE para ligantes asfálticos.
Ensayos SUPERPAVE para asfaltos.
Especificaciones SUPERPAVE para asfaltos.
Especificaciones SUPERPAVE para mezclas asfálticas.
Ensayo SUPERPAVE para mezclas asfálticas.
Diseño de mezclas asfálticas nivel 1.
Diseño de mezclas asfálticas nivel 2.
Diseño de mezclas asfálticas nivel 3.
Bibliografía.

5. Especificación SUPERPAVE para asfaltos
Para SUPERPAVE, la especificación es basada en comportamiento y desempeño observado y no en relaciones empíricas entre propiedades físicas básicas
Compactador Giratorio SUPERPAVE
Ensayos de Corte

Esta compuesto de un pórtico de reacción que provee una estructura no flexible contra la cual el pistón de carga empuja cuando se compactan los especímenes. La base del SGC (SuperPave gyratory compactactor) rota y esta fijada al pórtico de carga soporta el molde durante la compactación. Cojines reactivos son usados para posicionar el molde en un ángulo de 1.25 °. El motor eléctrico acciona la base rotatoria a una velocidad constante de 30 rpm.
Un sistema mecánico o hidráulico aplica cargas al pistón de carga, el cual somete al espécimen a una presión de compactación de 600 Kpa. El diámetro del pistón de carga coincide nominalmente con el diámetro interno del molde de 150 mm.
GRACIAS
METODO SUPERPAVE
Diseño de Mezclas Asfálticas
HUGO ALEJANDRO LIEVANO ARAGON
El grado de comportamiento (PG) del ligante es seleccionado en base al medio ambiente en que este es usado.

Las propiedades físicas requeridas son constantes para todos los grados de comportamiento (PG).
Temperaturas máximas y mínimas son la distinción.
Temperatura Máxima
Temperatura Mínima
5. Especificación SUPERPAVE para asfaltos
Las nuevas especificaciones están basadas en:
Las temperaturas del pavimento y no la del aire
La temperatura máxima de diseño esta definida a una profundidad de 20 mm por debajo de la superficie del pavimento y la temperatura mínima en su superficie.
Utilizando distintas metodologías y modelos existentes, SUPERPAVE desarrolla las unas ecuaciones para correlacionar las temperaturas del aire con las del pavimento.
SUPERPAVE presenta especificaciones comunes a todos los grados PG, con la finalidad de garantizar el bombeo en planta y propiedades seguras de trabajo.
Compactador Giratorio
Compactador Giratorio
La medición de la altura del espécimen es una importante función del SGC
d
INTRODUCCIÓN
DEIVI STYVEN PUERTA JARAMILLO
STEFANIA TORRES FORERO
El método de diseño Superpave para mezclas asfálticas consiste fundamentalmente en tres fases:

Selección de Materiales para el ligante y el agregado.

Mezcla
del
Agregado.

Análisis volumétrico en probetas compactadas usando el Compactador Giratorio

Temperatura Máxima
Temperatura Mínima
Utilizando distintas metodologías y modelos existentes, SUPERPAVE desarrolla las unas ecuaciones para correlacionar las temperaturas del aire con las del pavimento.
Ensayo de Corte
Ensayo de Corte
Compactador Giratorio
Ensayo volumétrico
Ensayo de deformación uniaxial
Ensayo de corte simple a altura constante
Ensayo de corte repetido, a nivel de tensiones constante
Ensayo de barrido de frecuencias a altura constante
Ensayo de corte repetido a altura constante
Para predecir el comportamiento en servicio de los pavimentos, SUPERPAVE concentró su investigación en tres problemas específicos que presentan:

Ensayo de Corte
Deformación
permanente:
Ahuellamiento
Agrietamiento
por fatiga
Agrietamiento
por bajas
temperaturas
10. Diseño de Mezclas Asfálticas Nivel 3
Deformación permanente: Ahuellamiento
10. Diseño de Mezclas Asfálticas Nivel 3
Depresión, que se forma en las huellas debido a la compresión, movimiento lateral, o ambos, en una o más de las capas que forman el pavimento, como resultado de la aplicación de las cargas del tránsito.

Deformación Plástica
Deformación Por
consolidación
Deformación mecánica
Ensayo Hidrostático

Se coloca una probeta de 150 mm de diámetro por 50 mm de la altura en una cámara de presión aplicando y liberando presión. La reacción de la probeta provee parte de la respuesta elástica lineal y no lineal.
Ensayo Uniaxial

Se aplica una carga vertical a la probeta mientras, simultáneamente, se provoca una presión de confinamiento de tal manera que se mantenga la circunferencia de la probeta constante.
Diseño de Mezclas Asfálticas Nivel 3
Agrietamiento por fatiga

El agrietamiento por fatiga es llamado coloquialmente “piel de cocodrilo”. Es resultado de la aplicación de un esfuerzo de tensión mayor a la resistencia a la tensión de la mezcla. Este tipo de falla, generalmente ocurre cuando el pavimento ha sido esforzado hasta el límite, por la repetición de aplicaciones de carga.


10. Diseño de Mezclas Asfálticas Nivel 3
Predicción del Comportamiento
La predicción del comportamiento de la mezcla en este nivel esta basada en la completa caracterización de las propiedades basadas en el comportamiento en servicio. Las principales diferencias con el nivel 2 son:
La caracterización de las propiedades de los materiales se completa incluyendo el comportamiento elástico no lineal.
Agrietamiento por bajas temperaturas


Se atribuye a la deformación por tensión inducida en la mezcla asfáltica, a medida que la temperatura desciende hasta un nivel crítico. Es un deterioro, debido a condiciones adversas del medio ambiente que a las aplicaciones de carga. Se caracteriza por fisuras transversales intermitentes que se producen en un espaciamiento notablemente uniforme.


El año esta dividido en estaciones, cada una con temperaturas especificas del pavimento y modulo de las capas inferiores.
Se evalúan las condiciones del clima y modulo de las capas inferiores mas rigurosamente.
10. Diseño de Mezclas Asfálticas Nivel 3
10. Diseño de Mezclas Asfálticas Nivel 3
2. HISTORIA
En los últimos años, tanto la carga que llevan los vehículos como la cantidad de estos ha aumentado de manera exponencial en los EE.UU., Europa y en el mundo entero. Ante estos problemas, los materiales convencionales y los métodos de diseño usados hasta el momento empezaron a producir fallas prematuras o estructuras que no duraban el tiempo esperado. Los métodos de Marshall y Hveem, tradicionalmente usados y desarrollados en la primera mitad del siglo XX demostraban que ya habían cumplido su ciclo.
Por esto, en 1987 los EE.UU autorizó la creación del Programa Estratégico de Investigación de Carreteras (Strategic Highway Research Program, SHRP) con el fin de producir un método nuevo de diseño que esté acorde con las necesidades del mercado.
Así en 1994, SHRP produce el Pavimento de Comportamiento Superior, conocido en sus siglas en ingles como Superpave (Superior Performance Asphalt Pavements). El método de diseño volumétrico Superpave fue desarrollado como un sistema de diseño completo para mezclas asfálticas, que se adecua a los requerimientos únicos de tráfico, clima y estructura del pavimento de cada proyecto.

4. Ensayos SUPERPAVE para asfaltos
REÓMETRO DINÁMICO DE CIZALLA (DSR)
Se emplea para caracterizar las propiedades visco-elásticas del asfalto, que dependen tanto del tiempo de carga como de la temperatura. Mide las propiedades reologicas (Modulo complejo de Cizalla G*, y ángulo de fase δ) a altas temperaturas.

Norma de ensayo:
I.N.V. E- 750 – 07

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 358
VISCONSÍMETRO ROTACIONAL (RV)
Se usa para determinar la fluidez del asfalto con las elevadas temperaturas a las que se ven sometidos en las plantas.
Norma de ensayo: I.N.V. E – 717 – 07

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 359.

REÓMETRO DE FLEXIÓN SOBRE VIGAS (BBR)
Mide la rigidez y velocidad de fluencia a las temperaturas que representen las más bajas de servicio que puedan presentarse en el pavimento, en las cuales el pavimento se comporta como un solido elástico.
Norma de Ensayo:
I.N.V. E – 752 – 07

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 360
ENSAYO DE TRACCIÓN DIRECTA (DTT)
Mide la deformación en rotura a los ligantes a muy bajas temperaturas.
Norma de Ensayo:
I.N.V. E – 722 – 07

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 362
ENSAYO EN ESTUFA DE PELÍCULA FINA Y ROTATORIA (RTFO)
Este ensayo persigue dos objetivos, uno es el de proporcionar asfalto envejecido que puede usarse para otros ensayos de las propiedades físicas, el Segundo es el de determinar la perdida de volátiles durante el ensayo.
Norma de Ensayo:
I.N.V. E – 720 – 07

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 363.

VASIJA DE ENVEJECIMIENTO A PRESIÓN
Evalúa el envejecimiento a largo plazo en condiciones de servicio.
Norma de Ensayo:
I.N.V. E – 751– 07



Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 365.

Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 2
Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 2
Ensayo de corte por capas repetidas.

Se aplica una carga de corte repetidamente sobre una probeta de 150 mm de diámetro por 50 mm de altura. Mediante crecientes aplicaciones de carga se acumula deformación por corte.

El ensayo se realiza a la temperatura efectiva para deformación permanente.

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 378.

Ensayo de corte simple.

Se utiliza para calcular parámetros elásticos y plásticos no lineales de la ecuación constitutiva. Se aplica una carga de corte, se deja constante y luego se libera. Del ciclo de descarga se determinan los parámetros elásticos y no lineales y del ciclo de carga se calculan los parámetros plásticos.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 378.

Ensayo de frecuencia de barrido.

Se aplica cargas de corte sinuosoidales a diferentes frecuencias. Se mide el “stiffness” de la mezcla. El ensayo se ejecuta a la temperatura efectiva para fatiga.

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 379.

8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8.1
Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.

8.2
Especificaciones de la metodología.

8.3
Pruebas a las mezclas asfálticas.

8.4
Elaboración del diseño volumétrico.
5. Especificación SUPERPAVE para asfaltos
5. Especificación SUPERPAVE para asfaltos
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
7. Ensayos SUPERPAVE para Mezclas asfalticas
6. Especificación SUPERPAVE para mezclas asfálticas
Las especificaciones para mezclas asfálticas comprenden tres niveles cuyos grados de complejidad esta relacionado con la importancia del pavimento:
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
El nivel uno de las especificaciones SHRP para mezclas asfálticas esta basado en propiedades empíricas de los agregados y de las mezclas. En dichas propiedades empíricas se utilizan para:
El diseño de mezclas para pavimentos de bajo transito está basado en criterios relacionados con el comportamiento en servicio son:
Las propiedades empíricas de las mezclas incluyen: vacíos de aire, vacíos en el agregado mineral y vacíos rellenos con asfalto.
El nivel 1 de diseño de mezclas provee controles para la deformación permanente, fatiga y fractura a baja temperatura por diferentes métodos:
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
SuperPave considera dos categorías de propiedades de los agregados pétreos:
Consenso

Son aquellas que los expertos viales juzgan como criticas e imprescindibles para que la mezcla en caliente compactada presente un buen comportamiento; entre ellas la angulosidad de los agregados, los coeficientes de alargamiento y aplanamiento y el contenido de materiales arcillosos
Origen

Son aquellas que, aunque criticas para la calidad de mezcla, no pueden definirse por consenso, por cuanto sus valores son específicos de cada fuente de material. Incluyen el desgaste Los Ángeles, el ensayo de durabilidad de sulfatos y la presencia de partículas deletéreas.
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.1 Propiedades de Consenso
8.1.2 Propiedades de la fuente de Origen
TENACIDAD
Este ensayo estima la resistencia del agregado grueso a la abrasión y degradación mecánica durante la manipulación, construcción y servicio.
MATERIALES DELETEREOS
Son definidos como el porcentaje en peso de contaminantes como esquisto, madera, mica y carbón mezclados con los agregados.
DURABILIDAD
Este ensayo estima la resistencia del agregado al deterioro por la acción de los agentes climáticos durante la vida útil del pavimento.
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.2 Propiedades de la fuente de Origen
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
La línea de máxima densidad corresponde a una línea recta extendida desde la abscisa de tamaño máximo de agregado y ordenada 100% hasta el origen (0%, 0 mm). La granulometría de máxima densidad representa la graduación para la cual el agregado se acomoda entre si formando el arreglo volumétrico mas compacto posible. Evidentemente esta granulometría debe evitarse porque habría muy poco espacio entre los agregados como para permitir el desarrollo de una película de asfalto lo suficientemente gruesa, como para obtener una mezcla durable.
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
Adicional a la definición de línea de máxima densidad, surgen las definiciones de tamaño máximo nominal y tamaño máximo, las cuales se especifican de la
siguiente manera:

Tamaño máximo nominal:
un tamaño de malla mayor a la primera malla que retiene el 10% del material

Tamaño máximo:
un tamaño de malla mayor al tamaño máximo nominal.


8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
Mecanismos de control de la granulometría
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.3 Granulometria
Graduación con énfasis en la zona restringida.
Tamaño máximo de los agregados.
Angularidad del agregado grueso.
Angularidad del agregado fino.
Porcentaje de finos.
Mineralogía.
8.1 Características de los agregados utilizados en la mezcla asfáltica según SuperPave.
8.1.4 Pruebas de rutina
8.2 Especificaciones de la metodología.
Los requisitos del cemento asfaltico fueron establecidos en el numeral 5, al igual que los de los agregados en el numeral 8.1.

A continuación según el método SuperPave, se detallaran los requisitos en la compactación, los requisitos de los parámetros volumétricos para el diseño y de la proporción de polvo (filler) y susceptibilidad a la humedad.

8.2 Especificaciones de la metodología.
8.2.1 Requisitos de la compactación.
Los especímenes de prueba son compactados al número de giros de diseño (Ndiseño) seleccionado. La selección del número de giros se define en función del número de ejes equivalentes (ESAL) del proyecto.
Adicionalmente, se deben compactar especímenes al número máximo de giros (Nmáxima) para verificar el porcentaje de Gmm de la mezcla compactada

Tomado de: caracterización geométrica de mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2005, pág. 57.

8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8.2 Especificaciones de la metodología.
8.2.1 Requisitos de la compactación.
Otros requisitos concernientes a la compactación de los especímenes, son las temperaturas de mezclado y compactación. Para definir dichas temperaturas se requiere medir la viscosidad rotacional del asfalto para al menos dos temperaturas. El SUPERPAVE especifica realizar ensayos de viscosidad rotacional a 135 y 165 ºC, aunque pueden hacerse mediciones adicionales a otras temperaturas. Los valores de los rangos de viscosidades permanecen iguales a los señalados para otros métodos de diseño, pero con unidades diferentes. El rango para la temperatura de mezclado es de 0,17 ± 0,02 Pa.s; y 0,28 ± 0,03 Pa.s para la temperatura de compactación (Asphalt Institute SP-2, 1996).

Tomado de: caracterización geométrica de mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2005, pág. 58
8.2 Especificaciones de la metodología.
8.2.2 Requisitos volumétricos.
Tomado de: caracterización geométrica de mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2005, pág. 58
8.2 Especificaciones de la metodología.
8.2.3 Requisitos de la proporción del polvo y susceptiblidad la humedad.
Otros requisitos del SUPERPAVE son la proporción de polvo en la mezcla y la susceptibilidad a la humedad.

La proporción de polvo se calcula dividiendo el porcentaje en peso del agregado más fino que la malla de 0,075 mm, entre el contenido de asfalto efectivo con respecto a la masa total de la mezcla. La relación de polvo-asfalto debe estar entre 0,6 y 1,6 (C-SHRP, 1999).

La susceptibilidad a la humedad se evalúa mediante el ensayo de resistencia a la tensión indirecta en especímenes en condición seca y húmeda; el valor mínimo requerido de relación de resistencia a la tensión (TSR) es de 0,80 (Asphalt Institute SP-2, 1996) para especímenes compactados en laboratorio.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
Elaboración de la mezcla.
Compactación de la mezcla.
Determinación de parámetros. volumétricos.
Ajuste de los parámetros.
Elección de la estructura del agregado de diseño.
Selección del porcentaje del ligante asfaltico de diseño.
Evaluación de la sensibilidad de la mezcla a la humedad.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.1 Elaboración de la mezcla.
Los agregados que cumplan con los parámetros especificados son incorporados a las mezclas asfálticas. A las mezclas de agregados aceptadas, se les añade un contenido de ligante asfáltico de prueba y se compactan probetas (dos por cada mezcla de prueba) para determinar las propiedades volumétricas de ellas. El contenido de ligante de prueba para cada mezcla se determina a través de un procedimiento de cálculos volumétricos que plantea el método, buscando que las mezclas compactadas presenten un volumen de vacíos con aire de 4%.

Las mezclas de agregados y ligantes deberán realizarse con una mezcladora mecánica a una temperatura tal que el ligante presente una viscosidad del 0.170 Pa.s. Tras el mezclado, el material se somete a un envejecimiento de corto plazo en un horno de corriente forzada, manteniendo una temperatura de 135°C, y posteriormente se somete a compactación en un molde de diámetro interno de 150 mm a una temperatura correspondiente a una viscosidad del ligante de 0.280. Pa.s.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.1 Elaboración de la mezcla.
Preparación del agregado
Molde Superpave
Envuelta de la mezcla
Tomado de: aspectos del diseño volumétrico de mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2004, pág. 36.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.2 Compactación de la mezcla.
La compactación se realiza en un dispositivo desarrollado especialmente para este método, denominado compactador giratorio SUPERPAVE SGC (SUPERPAVE giratory compactor). En este compactador, el molde con la mezcla asfáltica se coloca sobre una base inclinada con un ángulo de 1.25° que rota a una velocidad de 30 revoluciones por minuto, mientras un sistema hidráulico o mecánico aplica sobre la muestra una presión de compactación de 600 kPa.

Tomado de: aspectos del diseño volumétrico de mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2004, pág. 27.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.3 Determinación de parámetros volumétricos.
Terminada la compactación, la probeta se desmolda, se deja enfriar y luego se determina su densidad real mediante el procedimiento descrito en la norma AASHTO T 166, valor a partir del cual se corrigen las densidades estimadas durante la compactación. Estos valores corregidos se relacionan con la densidad máxima medida de la mezcla, obtenida según norma AASHTO T 209, y se calculan los porcentajes de compactación.

Posteriormente se determinan, empleando fórmulas volumétricas corrientes, los porcentajes de vacíos con aire y de vacíos en los agregados minerales, correspondientes al numero de giros de diseño para las distintas mezclas compactadas.


8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.3 Determinación de parámetros volumétricos.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 392
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.3 Determinación de parámetros volumétricos.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 393.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.4 Ajuste de los parámetros.
Como es muy probable que ninguna de las mezclas de prueba compactadas dé como resultado este valor, el método exige efectuar algunos ajustes, mediante fórmulas empíricas y teóricas, para obtener un porcentaje de ligante que dé como resultado el 4% de vacíos con aire, determinándose, simultáneamente, otras propiedades volumétricas (vacíos en los agregados minerales, vacíos llenos de asfalto y porcentajes de compactación para los números de giros inicial y máximo), así como la denominada relación de polvo (% pasa tamiz de 0.075 mm% de ligante efectivo).

8.3.5 Elección de la estructura de agregado de diseño.
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
3. Nuevos Criterios SUPERPAVE para ligantes asfálticos
Obtenidas así las propiedades estimadas de las distintas mezclas, el diseñador deberá comparar los valores obtenidos con los criterios volumétricos de diseño y decidir si una o mas de ellas es aceptable, o si es necesaria la evaluación de nuevas mezclas. La mezcla de prueba que resulte elegida corresponde a la estructura del agregado de diseño.

8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.5 Elección de la estructura de agregado de diseño.
8.3.5.1 Parámetros volumétricos de diseño de mezcla asfáltica.
El fin de los análisis volumétricos es la estimación del contenido de asfalto de la mezcla objeto del diseño, lo cual involucra como ya se dijo:

Estimación del contenido de vacíos de aire (Va) en la mezcla
Estimación del contenido de vacíos en el agregado mineral (VAM)
Estimación del contenido de vacíos llenos de asfalto (VFA)
Relación polvo / asfalto efectivo
Estimación del contenido efectivo de asfalto de la mezcla

8.3.7 Evaluación de la sensibilidad de la mezcla a la humedad.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.5 Elección de la estructura de agregado de diseño.
8.3.5.1 Parámetros volumétricos de diseño de mezcla asfáltica.
% de vacíos con aire 4%.
% de vacíos en agregados minerales (VAM) que depende del tamaño máximo nominal del tamaño del agregado.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
Tomado de: influencia de la granulometría en las propiedades volumétricas de las mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2006, pág. 54.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.5 Elección de la estructura de agregado de diseño.
8.3.5.1 Parámetros volumétricos de diseño de mezcla asfáltica.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 398.

Tomado de: influencia de la granulometría en las propiedades volumétricas de las mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2006, pág. 54.

% de compactación para el numero de giros inicial <89%.
% de compactación para el numero máximo de giros <98%.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.6 Selección del porcentaje del ligante asfáltico de diseño.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 397.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.7 Evaluación de la sensibilidad de la mezcla a la humedad.

Una ves seleccionada la estructura de agregado de diseño se compactan especímenes con diferentes contenidos de ligante asfaltico. Las propiedades de la mezcla son lego evaluadas para determinar el contenido del ligante asfaltico.
Un mínimo de 2 especímenes es compactado para cada uno de los siguientes contenidos de asfalto:

Contenido estimado del ligante.
Contenido estimado del ligante ± 0,5%
Contenido estimado del ligante ± 1,0%

El paso final en el Nivel 1 del proceso de diseño de mezclas es la evaluación de la sensibilidad a la humedad de la mezcla de diseño. Este paso se ejecuta aplicando la Norma AASHTO T283 a la mezcla de agregados de diseño con el contenido de ligante asfáltico de diseño. 6 especímenes son compactados a aproximadamente el 7% de vacíos de aire. Los 3 especímenes de uno de los subgrupos son considerados los especímenes de control. El otro sub grupo de 3 especímenes es el sub grupo acondicionado. El sub-grupo acondicionado se somete a una saturación por vacío, a un ciclo de congelamiento opcional, seguido por 24 horas de deshielo a 60°C. Todos los especímenes son ensayados para determinar su resistencia a la tracción indirecta.

La sensibilidad a la humedad es el cociente entre la resistencia a la tracción del subgrupo acondicionado y la resistencia a la tracción del subgrupo de control.

Mínimo se debe tener 4 contenidos de ligante asfáltico para el análisis en nivel 1 de SuperPave.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.7 Evaluación de la sensibilidad de la mezcla a la humedad.

8.3.6 Selección del porcentaje del ligante asfáltico de diseño.
También se prepara un mínimo de 2 especímenes para determinar la gravedad especifica teórica para el contenido estimado del ligante.

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 394
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 375.
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.6 Selección del porcentaje del ligante asfáltico de diseño.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 395.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.6 Selección del porcentaje del ligante asfáltico de diseño.
Las propiedades de la mezcla son evaluadas para la mezcla seleccionada con diferentes contenidos de ligante asfaltico, utilizando los valores de densificación para N inicial, N diseño y N máximo.

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 396
8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.6 Selección del porcentaje del ligante asfáltico de diseño.
El contenido de ligante de diseño se fija de manera que logre un 4% de vacíos con aire para el numero de giros de diseño, cumpliendo simultáneamente los demás requisitos del criterio de diseño.

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 396.

8.3 Pruebas a las mezclas asfálticas.
8.3.6 Selección del porcentaje del ligante asfáltico de diseño.
Ensayo de fractura a baja temperatura y ensayo de Creep.

Mide el comportamiento al Creep de una probeta cargada diametralmente. Las probetas de las mismas dimensiones, se carga durante 100 segundos a 5°C y a -15°C.

Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 380.

Ensayo de resistencia a la tracción indirecta.

La probeta se carga diametralmente; las condiciones son distintas a las del ensayo a bajas temperaturas:
Este ensayo se emplea para predicción de fractura por fatiga de mezclas. Las temperaturas de ensayo son -10,4°C y 20°C.
Tomado de: Ingeniería de Pavimentos para carreteras, A. Montejo, 1998, pág. 380.

Estos problemas están directamente relacionados con el comportamiento del ligante asfáltico bajo condiciones de temperatura, presión y carga que cambian su estructura tanto física como química. Para el estudio de este comportamiento SUPERPAVE evaluó tres aspectos en particular


1. Definir una estructura química de los asfaltos que muestre una relación con su comportamiento.

2. Modificar el ligante asfáltico para mejorar sus propiedades.

3. Especificaciones basadas en su comportamiento.


% de vacíos llenos de asfalto que dependen del transito de diseño.

8. Diseño de mezclas asfálticas, Nivel 1
8.4 Elaboración del Diseño Volumétrico
Tomado de: influencia de la granulometría en las propiedades volumétricas de las mezclas asfálticas, P. Garnica et all, 2006, pág. 57.
Propiedades de desempeño de los equipos de prueba
Gradaciones para mezclas SUPERPAVE
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