DEFINICIÓN DE MEZCLA ASFÁLTICA

• Es una combinación de agregados ( Piedra, Arena y Finos que pasan la # 200) y un ligante asfáltico, para ser empleados en la conformación de la capa de rodadura de los pavimentos flexibles, previo transporte, colocación, extensión y compactación consiguientes.

COMPOSICION DE LA MEZCLA ASFALTICA• Las mezclas asfálticas están constituidas Aproximadamente con

un 90 % de agregados de piedra y arena gruesa, un 5% de finos o filler que pasan la malla # 200 y otro 5% de ligante asfáltico.

• El ligante asfáltico y los finos, son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total.

• En tanto la cantidad del asfalto, que es el más costoso, está en función de la granulometría de los agregados. Si estos tienen mucho finos se requerirá mayor cantidad de asfalto. Y contrariamente si hay mayor cantidad de agregados gruesos, será menor la cantidad de asfalto.

• La razón obedece a la mayor o menor área superficial de los agregados.

DIFERENCIAS DE DISEÑO ASFALTICO

• MUESTRAS PREPARADAS

MEZCLA ASFALTICA CONAGREGADOS CON MUCHOS FINOS.HABRA MENORCANTIDAD DE ASFALTO, POR LAMENOR AREA SUPERFICIAL DE LOS AGREGADOS.

MEZCLA ASFALTICA CON CON MAYOR CANTIDAD DE AGREGADOS GRUESOS.REQUERIRA MENOR CANTIDADDE ASFALTO, POR LA MENORAREA SUPERFICIAL DE LOS AGREGADOS

TIPOS DE MEZCLA ASFALTICA•

MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE• Las que se preparan 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 120°C. Puesto que a una temperatura menor, la mezcla se endura y en esa condición, ella no puede extenderse y menos compactarse adecuadamente, pudiéndose FRACTURAR al paso del rodillo compactador.

• VER VIDEO PLANTA DE ASFALTO EN CALIENTE

• MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO REBAJADOS• El ligante de los agregados, es asfalto con adición de gasolina, kerosene o petroleo

diesel, los cuales calentados a una temperatura no menor a 60°C se mezcla con los agregados (Piedra y arena gruesa). Su calidad es menor que el Asfalto en Caliente.

TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

MEZCLA ASFÁLTICA EN FRÍO CON EMULSIÓN ASFÁLTICAConsiste en utilizar el cemento asfáltico, al cual se le adiciona cierta cantidad de agua y un emulsivo químico, mezclados mediante un agitador especial, licuándose el asfalto y en esa condición puede ser mezclado con los agregados.El agente emulsivo, tiene la cualidad de cargar eléctricamente a cada molécula asfáltica y pueden ser aniónicas (carga negativa), catiónicas (carga positiva) y no aniónicas (carga neutra). En esa condición, las moléculas se dispersan para estar en suspensión en el agua. Los agregados deben de tener carga eléctrica contraria. De manera que cuando se mezclan, las moléculas de asfalto cubren rápidamente todas las superficies de los agregados, lográndose con ello, la cohesión de ambos elementos.

EMULSIONES ASFALTICAS

VER VIDEO EMULSIONES ASFALTICAS BETA

VER VIDEO DISPERSION ASFALTICA EN AGUA

FUNDAMENTOS BASICOS EN ELDISEÑO DE MEZCLAS

• El objetivo principal del diseño es lograr la máxima densidad posible de la mezcla, que permitirá tener pavimentos resistentes y durables.

• Para ello un factor determinante es la granulometría del agregado a emplear, el cual debe tener un tamaño máximo del Agregado Grueso de ¾”.

• También el contenido ideal de asfalto a utilizar, debe de ser entre 5 a 6 % del peso de la mezcla.

• El Porcentaje de vacíos ideal debe de ser del orden del 3.5 %• .- Al iniciarse la prueba respectiva, la prensa deberá presionaLa

Estabilidad Marshallr a una velocidad de 2” (50,8 mm.) por minuto, hasta que la muestra falle. La carga máxima registrada se determina como “Estabilidad Marshall” de la mezcla, la misma que varía desde 5.000 lbs hasta 10,000 lbs. Un promedio adecuado debe de estar en el orden de las 8,500 lbs.

METODOLOGIAS DE DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS

• FORMULA CLASICA Del Instituto del asfalto.• P = 4 R + 7S + 12F• Donde:P = Porcentaje de asfalto en peso Sobre el peso total de la mezcla.R= % del agregado que pasa la # ¾ y retenida en la malla 8.S= % del agregado que pasa la # 8 y retenida en la malla 200.F= Porcentaje del agregado que pasa la malla 200

EJEMPLO DE DISEÑO DE MEZCLA ASFALTICA METODO CLASICO

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 % que retiene.¾” 100½” 82 183/8” 69 13N° 4 55 14N° 8 42 13 58%(R)N° 30 29 13N° 50 21 8N° 100 15 6N° 200 8(F) 7 34%(S)

Consecuentemente: P= 4x0.58+7x.34+12x.08 = 5.48%

DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE ASFALTO RC-250 EN GALONES

• Cantidad de asfalto necesario: 5.48% de peso, sobre el peso total de la mezcla.

• ANALISIS• Peso de la mezcla asfáltica aprox.= 2,000 Kg/ m3.• Densidad del asfalto: 1.10 Kg/litro• Equivalencia 1 Galón 3.785 litros• Cant. de asfalto en Kg=0.0548x2,000 = 109.60 Kg/m3• Cant. De asfalto en Litros= 109.6/1.1 = 99.64 Litros• Cant. de asfalto = 99.64/3.785= 26.33 Galones/m3• Cantidad de asfalto RC-250 = 26.33 x 1.30 = 34 Glns/m3.• El factor 1.3 es porque el Asfalto rebajado tiene 30% de gasolina, el cual

se va a evaporar, cuando la mezcla se extienda sobre la base o afirmado para conformar la carpeta asfáltica.

DISEÑO DE MEZCLA INST.ASFALTO MODERNO• P = 0.035 a + 0.045 b + Xc + F • Donde: a.- es el porcentaje del agregado que pasa la # ¾» y

es retenida en la # 8.• b.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 8 y es retenida

en la # 200• c.- es el porcentaje del agregado que pasa la # 200 Siendo

Xc=0.18c, cuando el % que pasa la malla 200 está entre el 6 –10% .

Xc=0.15c, cuando el % que pasa la malla 200 está entre el 11 –15% Xc= 0.20c, cuando el % que pasa la malla 200 es < 5% F = Factor de corrección por absorción: Cuando el agregado es Muy poroso= 2.0%. Muy liso= 0.7% . Mediano=1%

Ejemplo de aplicación • Determinar la cantidad de asfalto en galones por m3 que es

necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría:

• .•Malla % que Pasa % que retiene.¾» 100½» 82 183/8» 69 13N° 4 55 14N° 8 42 13 58% (a)N° 30 29 13N° 50 21 8N° 100 15 6N° 200 8(c) 7 34% (b).

• La textura del agregado grueso es bastante es liso.(F)

CALCULOS

• a= 56 % b=34% c=10% F= 0.7 P=0.035x58+0.045x34+10x0.18+0.7=

• P= 2.03+1.53+1.8+0.7 = 6.06%• Porcentaje de asfalto 6.06 % del peso total de la

mezcla asfáltica.• La cantidad de asfalto en galones, tal como lo

venden en Petroperú, se determina siguiendo el procedimiento, efectuado para el método clásico del Instituto del Asfalto.

METODO DE LAS AREAS SUPERFICIALES • Se basa bajo el concepto de cada partícula que forman

parte delos agregados de una mezcla asfáltica, están recubiertas por una película de asfalto de un espesor suficiente que permita una óptima adherencia entre ellas. La fórmula es:

• P= (2.65 x Area superficial x Indice asfático)/(Peso especifico del agregado)

• Donde: P= Porcentaje de asfalto en peso sobre el peso total de la mezcla.

• Área superficial de la suma de todas las partículas, en pies cuadrados/ libra de peso.

• Indice Asfáltico, cantidad de asfalto de recubrimiento

METODO DE LAS AREAS SUPERFICIALES• AREA EQUIVALENTE DE LAS PARTICULAS EN PIES

CUADRADOS POR LIBRA DE MATERIAL P2/LIBRA

• TAMIZ AREA SUPERFICIAL EQUIVALENTE

• Pasa # 3/4» y retiene # 10…………. 4 p2/libra• Pasa #10 y retiene # 40…………….. 15 “• Pasa # 40 y retiene # 200 ………….. 80 “• Pasa # 200 ………………………………… 260 “

Ejemplo de aplicación • Determinar la cantidad de asfalto en galones por m3 que es

necesario emplear en una mezcla asfáltica, donde el agregado a emplear tiene la siguiente granulometría:

• .•Malla % que Pasa % que retiene.¾» 100½» 88 123/8» 75 13N° 4 68 07N° 10 55 13 45% N° 30 45 10N° 40 31 14 24 %N° 100 20 11N° 200 10 10 21%

• La textura del agregado grueso es de tipo ordinario y su peso específico es de 2.60

Cálculo de aplicación• Cálculo de área superficial Area superficial• 4x45+15x24+21x23+10x260 =3623/100=36.23 p2• Indice Asfaltico en Diagrama curvas= 0.0014• P= (2.65x36.23x0.0014)/2.60 = 0.0517 =5.17%• El Porcentaje de asfalto sobre el peso total de la

mezcla es = 5.17 %.

METODO MARSHALL PARA ASFALTOS EN CALIENTE

1.- Determinar el % de asfalto según Areas Superficiales 5.17 %

2.- Producir mezclas inferiores y superiores en 0.5% de asfalto, al valor determinado y c/u de ellas se someten a la prueba de Compresión para determinar sus resistencias en la prensa hidráulica, así como sus porcentajes de vacíos, graficándolas luego en el esquema adjunto. El % de vacíos ideal es el 3.5% el cual determina el óptimo contenido de asfalto.

TECNOLOGIA EN CONCORDANCIA AL MEDIO AMBIENTE

CONCEPTOS IMPORTANTES SOBRE ESTABILIDAD DE LA CARPETA ASFALTICA

• 1.- La falta de una adecuada cantidad de asfalto, produce una mayor cantidad de vacíos en la carpeta asfáltica, por los cuales pueden pasar agua y aire, produciéndose reacciones químicas que deteriorarán progresivamente el pavimento.

• 2.- Una excesiva cantidad de asfalto, produce la EXUDACION, donde aflora a la superficie, parte del asfalto no necesario, para una adecuada envoltura a cada partícula de la mezcla asfáltica.

• 3.- La estabilidad de una mezcla asfáltica está en función de la textura de los agregados y de la fuerza de cohesión del asfalto. (POLIMEROS)

CONCEPTOS MODERNOS SOBRE TECNOLOGIA DE ASFALTOS

• Los asfaltos modificados con polímeros encuentran aplicaciones prácticas y algunas patentes han sido ya utilizadas para conformar carreteras y autopistas con estos materiales, tanto de mezclas tibias como de mezclas calientes., mientras que las emulsiones asfálticas, aun no pueden ser aplicadas en autopistas que resistan una alta carga vehicular y altas temperaturas, principalmente debido a la separación de fases con el agregado pétreo.

• El mezclado de el polímero con el asfalto resulta en un sistema de dos fases, en la cual el polímero está hinchado por la acción de los aromáticos presentes en el asfalto, esta separación es observable en un nivel microscópico, para lograr esta estructura, es necesario dispersar el polímero con mezcladores o agitadores de alto corte y a elevadas temperaturas.