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ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 1
EVALUACIÓN DEL ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN SERVICIO DE UN PAVIMENTO REHABILITADO QUE PRESENTÓ AFECTACIONES DE TIPO
DEFORMACIÓN
NANCY JOHANNA LÓPEZ FARFÁN
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.
2015
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 2
EVALUACIÓN DEL ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN SERVICIO DE UN PAVIMENTO REHABILITADO QUE PRESENTÓ AFECTACIONES DE TIPO
DEFORMACIÓN
NANCY JOHANNA LÓPEZ FARFÁN
Trabajo de grado para optar al título de Especialista en Pavimentos
Director LUIS FERNANDO CANO GÓMEZ
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.
2015
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Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________
______________________________________ Director de Investigación
______________________________________ Asesor Métodológico
______________________________________ Jurado Bogotá D.C., diciembre de 2014
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Mi trabajo, mi esfuerzo y cada uno de mis días los dedico a Dios, Él es mi fuente de vida, mi guía, mi sabiduría, mi fuerza, mi paz, mi todo. Dedico este trabajo a Dios desde
mi corazón, porque sus caminos han sido más altos que mis caminos y sus pensamientos más altos que los míos y hasta aquí he llegado por su fidelidad.
A mi amado esposo por siempre estar ahí, por prestarle parte de nuestro tiempo a este proyecto llamado “especialización”, por animarme y comprenderme, por todo lo que ha
entregado para el cumplimiento de esta meta, por bajar del cielo los sueños y las promesas para nuestro hogar y nuestra empresa.
A mi familia, en especial a mi madre, por creer siempre lo mejor de mí, por bendecir y cubrir mi vida con oración permanente y por hacer parte del motor de mi vida.
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AGRADECIMIENTOS
Al Ingeniero Luis Fernando Cano Gómez, por sus enseñanzas, sus consejos, su
confianza y su amistad, por creer en mí y en mi esposo como personas y como
empresa y contarnos dentro de su equipo de trabajo, por inspirarnos a soñar, por abrir
puertas en tantos lugares y compartirnos la entrada con el único interés de siempre
serle útil a quien pueda. Gracias por enseñarme que por encima del conocimiento está
ser persona, que se debe ser el mismo con todas las personas y en todo lugar y por ser
una prueba fehaciente de que los títulos nunca sustituirán la disciplina, la pasión, la
entrega, la lectura y el autoaprendizaje.
Al geotecnólogo Juan Carlos Elvira por su esfuerzo, dedicación y colaboración
dentro del desarrollo de este proyecto, por apropiarse de los trabajos de la fase de
muestreo y ensayos y participar activamente en los mismas, por compartir conmigo sus
conocimientos, prestarme sus libros, sus preciados documentos y ayudarme a
profundizar en la búsqueda de los “por qué”. Gracias por la excelencia puesta en este
trabajo.
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RESUMEN
El presente trabajo de grado se refiere a la evaluación del estado de la mezcla
asfáltica de un sector de pavimento flexible de 7.16 Km de longitud, que con menos de
un año de rehabilitado mediante colocación de sobrecarpeta de refuerzo, presentó
afectaciones de tipo deformación. El objeto final del trabajo de grado consistió en
determinar, a partir del análisis de resultados obtenidos mediante la evaluación
realizada, la profundidad de intervención requerida para eliminar la patología presente
en el pavimento. Los análisis realizados permitieron concluir falla por estabilidad de la
mezcla asfáltica, contenido importante de arena natural en la mezcla, exceso en el
contenido de asfalto, disminución total de vacíos y finalmente un requerimiento de
retiro de 0.14 m de espesor.
La motivación de desarrollar el presente documento como trabajo de grado, surgió
de la reflexión del autor, en cuanto a que en la dinámica de la ingeniería de
pavimentos, día tras día, el ingeniero especialista tiene que enfrentar el estudio y
solución de problemas complejos, que requieren la combinación del conocimiento
adquirido, la capacidad de análisis y el buen juicio, para lo cual es necesario ir más allá
de la aplicación de formulaciones y del uso herramientas computacionales para la
determinación de espesores de pavimento. Por lo anterior, el autor decidió enfrentar y
plasmar la solución dada a una problemática real.
Palabras clave: Deformación, vacíos, asfalto.
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ABSTRACT
This degree work concerns the evaluation of the state of the mix asphalt of a
section of flexible pavement 7.16 Km in length, with less than one year of rehabilitated
by placing overlay reinforcement, presented affectations type strain. The final objective
of the degree work was to determine, based on the analysis of results obtained from the
evaluation made, the depth of intervention required to eliminate the pathology present in
the pavement. The analyzes allowed to conclude fails for stability of asphalt mixture,
important natural sand content in the mixture, excess asphalt content, total decrease of
voids and finally a retreat request of 0.14 m thick.
The motivation for developing this document as undergraduate work, emerged
from the reflection of the author, as to which the dynamics of pavement engineering,
day by day, the specialist engineer has to confront the study and solution of complex
problems, that require a combination the acquired knowledge, the capacity for analysis
and good judgment, for which it is necessary to go beyond the application of
formulations and use computational tools for pavement thickness determination.
Therefore, the author decided to confront and expose the solution provided to a real
problematic.
Keywords: Strain, voids, asphalt.
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CONTENIDO
pág. 1. INTRODUCCIÓN 13 2. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 14
2.1 Línea de investigación 14 2.2 Planteamiento del problema 14
2.2.1 Antecedentes del problema 14 2.2.2 Pregunta de investigación 14
2.3 Justificación 15 2.4 Objetivos 15
2.4.1 Objetivo general 15 2.4.2 Objetivos específicos 15
3. MARCO DE REFERENCIA 16 3.1 Marco conceptual 16
3.1.1 Definición de Conceptos 16 3.2 Marco jurídico 17
4. METODOLOGÍA 18 4.1 Actividades 18 4.2 Instrumentos o herramientas utilizadas 18
5. DOCUMENTOS DE REFERENCIA 20 5.1 Diseño de pavimentos año 2013 20
5.1.1 Condiciones climáticas del proyecto 20 5.1.2 Sectorización de diseño 20 5.1.3 Resistencia de la subrasante y de materiales granulares 21 5.1.4 Estado del pavimento 21 5.1.5 Tránsito de diseño 22
5.2 Diseño Marshall MDC-2. año 2013 24 5.3 Módulo dinámico de mezclas asfáltica de alto módulo (MAM) 24
6. FASE DE MUESTREO Y ENSAYOS 26 6.1 Sitios para auscultación 26 6.2 Trabajos de campo 28 6.3 Ensayos de laboratorio 28 6.4 Resultados de ensayos de laboratorio 34
6.4.1 Sitio 1 34 6.4.2 Sitio 2 37 6.4.3 Sitio 3 38 6.4.4 Determinación del Contenido de Vacíos en Agregados Finos No
Compactados 39 6.4.5 Inventario de daños 40
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7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 42 7.1 Análisis de resultados de ensayos de laboratorios 42 7.2 Definición de la profundidad de intervención requerida 45 7.3 Sitios y área de intervención 45
8. DEFINICIÓN Y DISEÑO DE LA INTERVENCIÓN 47 8.1 Diseño método AASHTO – 93 48
8.1.1 Número Estructural Requerido (SNReq) 50 8.1.2 Espesores de Diseño AASHTO-93 50
8.2 Metodología mecanicista 51 8.3 Criterio de agrietamiento por fatiga SHELL 51
8.3.1 Criterio de deformación permanente sobre la subrasante 52 8.3.2 Deformación Vertical por Compresión 52 8.3.3 Esfuerzo por Compresión 53
8.4 Espesores de Diseño Metodología Mecanicista 53 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 54 REFERENCIAS 57
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LISTA DE TABLAS
pág. Tabla 1. Espesores existentes sectorización de diseño. Año 2013 19 Tabla 2. Deflexión central y módulos de capa de los sectores de diseño 19 Tabla 3. Proyección de tpd del proyecto 21 Tabla 4. Proyección de ejes equivalente a 8.2 ton / carril de diseño 21 Tabla 5. Resumen de diseño Marshall año 2013 22 Tabla 6. Dosificación para diseño Marshall 23 Tabla 7. Sitios para auscultación 25 Tabla 8. Resultados sitio 1_capa superior 32 Tabla 9. Resultados sitio 1_capa inferior 32 Tabla 10. Tracción indirecta resistencia conservada sitio 1_capa inferior 33 Tabla 11. Resultados sitio 2_capa superior 33 Tabla 12. Resultados sitio 2_capa inferior 34 Tabla 13. Resultados sitio 3_capa superior 35 Tabla 14. Resultados sitio 3_capa inferior 35 Tabla 15. Tracción indirecta resistencia conservada sitio 3_capa inferior 35 Tabla 16. Contenido de vacíos agregado fino 36 Tabla 17. Inventario de daños 37 Tabla 18. Parámetros de diseño AASHTO-93 46 Tabla 19. Número estructural requerido (snreq) AASHTO-93 46 Tabla 20. Espesores de diseño AASHTO-93 47 Tabla 21. Verificación espesores de diseño AASHTO-93 por metodología
mecanicista 51
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LISTA DE FIGURAS
pág. Figura 1. Granulometría sitio 1_ capa superior 25 Figura 2. Sitio 1 26 Figura 3. Sitio 2 27 Figura 4. Sitio 3 27 Figura 5. Demarcación sitio 1 28 Figura 6. Demarcación sitio 2 29 Figura 7. Demarcación sitio 3 29 Figura 8. Demarcación sitio 3_2 29 Figura 9. Panela extraída sitio 1 30 Figura 10. Extracción núcleos 30 Figura 11. Extracción Núcelos_2 30 Figura 12. Núcleos Extraídos 31 Figura 13. Reparación área de núcleos 31 Figura 14. Corte de pavimento 31 Figura 15. Panela extraída sitio 2 32 Figura 16. Panela extraída sitio 3 32 Figura 17. Separación de las capas asfálticas, por panela 32 Figura 18. Disgregación de muestras de panelas 33 Figura 19. Extracción 33 Figura 20. Extracción 33 Figura 21. Extracción agregados 34 Figura 22. Agregados extraídos 34 Figura 23. Granulometría sitio 1_ capa superior 36 Figura 24. Granulometría sitio 1_capa inferior 36 Figura 25. Granulometría sitio 2_capa _superior 38 Figura 26. Granulometría sitio 2_capa inferior 38 Figura 27. Granulometría_sitio 3_capa 1 o superior 40 Figura 28. Granulometría_sitio 3_capa 2 o inferior 40 Figura 29. Venas de exudación_1 44 Figura 30. Venas de exudación_2 44
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1. INTRODUCCIÓN
El trabajo de grado “Evaluación del Estado de la Mezcla Asfáltica en Servicio de
un Pavimento Rehabilitado que Presentó Afectaciones de Tipo Deformación”,
constituye un documento técnico en el que se muestra la aplicación de los
conocimientos y herramientas adquiridas en el programa de especialización en
Ingeniería de Pavimentos, para la solución de una problemática real.
El ingeniero especialista en pavimentos está llamado a propiciar la unión entre la
academia y la industria de la construcción y uno de los medios más firmes que tiene
para lograrlo es proporcionar soluciones idóneas, a partir de la aplicación de las
técnicas adecuadas; de modo que la conclusión de los estudios que realice proporcione
seguridad al constructor frente a las inversiones que debe realizar. El presente
documento es una demostración del abordaje del anterior planteamiento.
En la condición de servicio del pavimento para el cual se realizó la evaluación del
estado de la mezcla asfáltica actual y la respectiva definición y diseño de la
intervención requerida para lograr los requerimientos futuros, se combinan importantes
aspectos como, altas temperaturas de trabajo de la mezcla asfáltica (temperatura
media del ambiente 30°C), condiciones geométricas adversas dadas por numerosas
curvas de bajo radio y pendientes verticales mayores a 6%, bajas velocidades de
circulación e importantes solicitaciones de carga, en términos de tipo de vehículos que
circulan y las repeticiones esperadas de los mismos. El sector estudiado tiene un
antecedente en particular, en cuanto a que el pavimento fue rehabilitado en el año 2013
y a noviembre de 2014 presenta importante grado de afectación con daños tipo
deformación; por lo cual, dadas las solicitaciones de servicio mencionadas y el estado
actual del refuerzo colocado, se requirió no solo evaluar la condición de la mezcla
asfáltica y concluir sobre los agentes de falla, sino establecer y diseñar una
intervención que asegure el buen comportamiento del pavimento para las condiciones
futuras del proyecto. La longitud del sector de pavimento objeto del presente trabajo de
grado, corresponde a 7.16 km (PR8+500 – PR15+660).
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2. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO
2.1 Línea de investigación
La línea de investigación a la cual corresponde el proyecto “evaluación del estado
de la mezcla asfáltica en servicio de un pavimento rehabilitado que presentó
afectaciones de tipo deformación”, dentro de las líneas establecidas por la Universidad
Católica de Colombia para la Especialización en Ingeniería de Pavimentos corresponde
a: Materiales.
2.2 Planteamiento del problema
2.2.1 Antecedentes del problema
El trabajo de grado “evaluación del estado de la mezcla asfáltica en servicio de un
pavimento rehabilitado que presentó afectaciones de tipo deformación”, surge de la
necesidad de resolver una problemática real. El pavimento objeto de estudio fue
intervenido en el año 2013 mediante la colocación de carpeta asfáltica de refuerzo, sin
embargo con un corto período de puesta en servicio, presentó afectación con daños
tipo deformación, los cuales afectan la seguridad del usuario, generando así una
dificultad en el desarrollo del contrato. Por lo anterior, se requiere un apropiado diseño
de intervención, siendo predominante, mediante el desarrollo del mismo, la definición
de la profundidad óptima de intervención y de los materiales que resultan adecuados
para las condiciones particulares y futuras del proyecto.
2.2.2 Pregunta de investigación
¿Cuál es la profundidad requerida de intervención para resolver la problemática
que presenta el pavimento, de modo que con la posterior reposición se satisfagan las
condiciones particulares y futuras del proyecto?.
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2.3 Justificación
El trabajo de grado “evaluación del estado de la mezcla asfáltica en servicio de un
pavimento rehabilitado que presentó afectaciones de tipo deformación”, aborda una
problemática real de un pavimento y se desarrolla aplicando la normativa de ensayos
vigente y las metodologías de diseño AASHTO-93 y Mecanicista, con lo cual se
constituye como un documento de carácter técnico que sirve de guía y apoyo al sector
de la ingeniería vial del país en proyectos que presenten la misma problemática o en
los que se pretenda evitar la ocurrencia de la misma. El conjunto de lecciones
aprendidas que se derivan de las conclusiones del proyecto, contribuye al buen
desarrollo de futuros proyectos de pavimentación, lo cual a su vez repercute en
beneficios para el país.
2.4 Objetivos
2.4.1 Objetivo general
Evaluar la mezcla asfáltica en servicio, de modo que pueda determinarse la
profundidad requerida de intervención para resolver la problemática que presenta el
pavimento recientemente rehabilitado.
2.4.2 Objetivos específicos • Realizar muestreo y ensayos.
• Analizar los resultados obtenidos en laboratorio.
• Establecer la (s) causa (s) de falla del pavimento.
• Determinar la profundidad requerida de intervención.
• Establecer el tipo de intervención adecuada para la corrección de falla y para
satisfacer las condiciones futuras de servicio.
• Diseñar la intervención del pavimento.
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3. MARCO DE REFERENCIA 3.1 Marco conceptual
El trabajo de grado “evaluación del estado de la mezcla asfáltica en servicio de un
pavimento rehabilitado que presentó afectaciones de tipo deformación”, se ubica dentro
del área de estudio del comportamiento de mezclas asfálticas. Dado lo anterior la
metodología para el logro del objetivo general se basó en la ejecución de trabajos de
campo, ensayos de laboratorio realizados bajo cumplimiento de las Normas de
Ensayos de Materiales para Carreteras, análisis de resultados obtenidos a la luz de los
conceptos básicos referentes al diseño de mezclas asfálticas por el método Marshall y
de las exigencias contenidas en las Especificaciones Generales de Construcción de
Carreteras y finalmente a la aplicación de las metodologías de diseño de pavimentos
flexibles AASHTO-93 y Mecanicista.
3.1.1 Definición de Conceptos
A continuación se presentan los conceptos relevantes que se mencionan a lo
largo del presente documento.
• Contenido de Asfalto: Proporción de asfalto en una mezcla (Instituto del asfalto,
1992).
• Estabilidad: Capacidad para resistir desplazamiento y deformación bajo las cargas
del tránsito
• Estabilidad Marshall: Medida de la carga bajo la cual una probeta cede o falla
totalmente (Instituto del asfalto, 1992).
• Exudación: Afloramiento en superficie de parte del asfalto de la mezcla (Instituto
del asfalto, 1992).
• Flujo o Fluencia Marshall: Medida de la deformación de la briqueta en ensayo
Marshall (Instituto del asfalto, 1992).
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• Gradación: Distribución de varios tamaños de partículas en el agregado la cual se
determina por un análisis de tamices efectuado sobre las muestras de agregado
(Instituto del asfalto, 1992).
• Método Marshall: Método de diseño y control de mezclas asfálticas desarrollado
por Bruce Marshall, cuyo propósito es determinar el contenido óptimo de asfalto para
una combinación específica de agregados (Instituto del asfalto, 1992).
• Vacíos de Aire: Son espacios pequeños de aire, o bolsas de aire que están
presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final compactada (Instituto del
asfalto, 1992).
• Vacíos en el Agregado Mineral (VAM): Son espacios de aire que existen entre las
partículas de agregado en una mezcla compactada de pavimentación incluyendo los
espacios que están llenos de asfalto (Instituto del asfalto, 1992).
3.2 Marco jurídico
El presente trabajo de grado involucra la realización de análisis de resultados
bajo las siguientes normativas aplicables:
Norma de Ensayo de Materiales para Carreteras, del Ministerio de Transponte e
Instituto Nacional de Vías, año 2007.
Especificaciones Generales de construcción de Carreteras, del Ministerio de
Transponte e Instituto Nacional de Vías, año 2007.
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4. METODOLOGÍA
El trabajo de grado “evaluación del estado de la mezcla asfáltica en servicio de un
pavimento rehabilitado que presentó afectaciones de tipo deformación”, tiene un
enfoque de tipo cuantitativo dado que utiliza la recolección y análisis de datos para
resolver la pregunta de investigación, además involucra la medición numérica de
aspectos relacionados con la condición del pavimento actual y el diseño de la
intervención requerida se realizará bajo la aplicación de metodologías de diseño de
formulación empírica y mecanicista.
4.1 Actividades
Para el desarrollo del trabajo de grado se definieron las siguientes actividades a realizar: • Visita al proyecto específicamente al sector del pavimento en servicio que presenta
la problemática.
• Realizar inventario de daños del sector.
• Recolección de muestras representativas de mezcla asfáltica para ejecución de
ensayos de laboratorio.
• Análisis de resultados de laboratorio.
• Revisión, análisis y consolidación de documentación y datos de entrada con que
cuenta la constructora.
• Definición de la profundidad requerida de intervención.
• Definición del tipo de intervención y materiales aplicables.
• Diseño de Intervención.
4.2 Instrumentos o herramientas utilizadas
Para el desarrollo del trabajo de grado “evaluación del estado de la mezcla
asfáltica en servicio de un pavimento rehabilitado que presentó afectaciones de tipo
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deformación”, se hizo uso de los instrumentos o herramientas que se relacionan a
continuación:
• Equipo completo de laboratorio: Balanzas, Juego de tamices, prensa Marshall,
centrífuga, bomba de vacíos, cámara de acondicionamiento de muestras a
temperaturas definidas, equipo toma núcleos con corona de 4” y cortadora de disco.
• Herramientas software: Windepav, que corresponde al software de uso gratuito
creado por el Ingeniero Luis Ricardo Vásquez Varela, para la determinación de
esfuerzos y deformaciones en los puntos de interés dentro de la estructura de
pavimento.
• Equipo de oficina: Computador y cámara fotográfica.
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5. DOCUMENTOS DE REFERENCIA
Para el desarrollo del trabajo de grado “evaluación del estado de la mezcla
asfáltica en servicio de un pavimento rehabilitado que presentó afectaciones de tipo
deformación”, la firma constructora encargada de la rehabilitación del pavimento
suministró a los documentos de referencia que se relacionan a continuación.
• Diseño de pavimentos año 2013.
• Diseño de mezcla densa en caliente tipo MDC-2, concreto asfáltico convencional
60-70. Enero 2013. Diseño que corresponde al aplicado para la producción de la
mezcla asfáltica colocada en el sector objeto del trabajo de grado desarrollado.
• Módulo Dinámico de mezcla de alto módulo (MAM), concreto asfáltico modificado
tipo V. Noviembre 2014.
5.1 Diseño de pavimentos año 2013
El documento de diseño de pavimentos del año 2013, en adelante se denominará
como “diseño de pavimentos de la referencia”. De dicho documento se extractó
información requerida para el diseño de la intervención objeto del presente trabajo de
grado, correspondiente a las condiciones climáticas del proyecto, sectorización de
diseño, la resistencia de la subrasante y de las capas de pavimento existente, estado
del pavimento y proyecciones del tránsito de diseño. Lo referente a la información
extractada se relaciona en los siguientes apartes.
5.1.1 Condiciones climáticas del proyecto
Las variables climáticas representativas del proyecto se relacionan a continuación:
• Temperatura media del ambiente: 30°C
• Precipitación media anual: 1000 mm / año.
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5.1.2 Sectorización de diseño
Conforme con lo consignado en el documento de diseño de pavimentos de la
referencia, en el sector objeto del presente trabajo de grado, en función de los
resultados de la caracterización geotécnica, se tienen dos (2) sectores homogéneos de
diseño, para lo cuales se concluyeron los espesores de diseño que muestran en la
Tabla 1.
Tabla 1. Espesores existentes sectorización de diseño. Año 2013.
Sector Carpeta Asfáltica Existente (m) Material Granular (m)
1. PR8+500 – PR11+500 0.26 0.49 2. PR11+500 – PR15+660 0.24 0.33 5.1.3 Resistencia de la subrasante y de materiales granulares
Conforme con lo consignado en el documento de diseño de pavimentos de la
referencia, en el sector PR8+500 – PR15+660, en función de los resultados obtenidos
al realizar el procesamiento de la medición deflectométrica, se concluyeron dos
sectores adicionales a los definidos por caracterización geotécnica. Los módulos de
capas obtenidos para la estructura de pavimento existente, así como la deflexión
central respectiva, se relacionan en la tabla 2, con su correspondiente localización.
Tabla 2. Deflexión central y módulos de capa de los sectores de diseño Espesores (m) Módulo Dinámico (kg/cm2)
Sector Deflexión Central
(1/100 mm) Carpeta Asfáltica
Materiales Granulares
Carpeta Asfáltica
Materiales Granulares Subrasante
PR8+500 – PR10+900 34.2 0.26 0.49 10,500 1,700 1,000 PR10+900 - PR11+500 26.7 0.26 0.49 10,500 1,800 1,250 PR11+500 - PR14+500 26.7 0.24 0.33 10,500 1,800 1,630 PR14+500 – PR15+600 24.9 0.24 0.33 10,500 2,000 1,760
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5.1.4 Estado del pavimento
Considerando importante para la determinación de la profundidad requerida de
intervención en el sector objeto del presente estudio, la condición o estado del
pavimento existente, previo a la colocación del refuerzo en el año 2013, se consultó en
el documento de la referencia, la relación de daños presentes en el pavimento al
momento del diseño de la rehabilitación, es decir la correspondiente al año 2013.
El levantamiento y procesamiento de daños según el documento de la referencia
se realizó agrupando los daños en funcionales y estructurales, tipo A y tipo B,
respectivamente.
Dentro de los deterioros tipo A, se registró para el sector PR8+500 – PR15+660,
la presencia de daños como “Bacheos y Parcheos” (B) y “Fisuramiento Longitudinal por
Fatiga” (FLF), concluyendo así que el pavimento existente (año 2013) no presentaba la
patología de “Ahuellamiento” (AH) que presenta, en algunos sectores, el pavimento
rehabilitado.
En lo que se refiere a deterioros de tipo B, para el sector PR8+500 – PR15+660
se registró en su gran mayoría la presencia de daños como “Pérdida de Película de
Ligante” (PL), en una menor proporción la presencia de “Fisuramientos de Borde” (FB)
y no se registró la presencia del daño tipo “Deformación o Abultamiento de Mezcla”
(DM), tipo de daño que guarda relación con los daños que presenta actualmente el
pavimento en este mismo sector. Concluyendo que el pavimento existente (año 2013)
no presentaba la patología de “Deformación o Abultamiento de Mezcla” (DM), que
presenta, en algunos sectores, el pavimento rehabilitado.
Con base en lo anterior, finalmente se concluye que el pavimento existente (año
2013) no presentaba el tipo de daños que presenta actualmente en el sector objeto del
presente estudio (PR8+500 – PR15+660), correspondientes a ahuellamiento,
desplazamiento, deformación o abultamiento de mezcla.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 23
5.1.5 Tránsito de diseño
Con base en lo consignado en el documento de diseño de pavimentos de la
referencia, se determinó el tránsito para diseño de rehabilitación, para el período de
diseño de 10 años (2015 -2024). La proyección de tránsito promedio diario (TPD)
correspondiente al proyecto se muestra en laTabla 3. En la Tabla 4 se muestra la
proyección de número de ejes equivalentes obtenida para el proyecto, según el
documento de la referencia.
Tabla 3. Proyección de TPD del proyecto. AÑO AUTOS BUSES C2P C2G C3-C4 C5 C6 Total
Vehículos 2013 1905 449 728 864 306 919 1339 6510 2014 1957 467 753 894 317 951 1386 6725 2015 2010 486 779 925 328 984 1434 6946 2016 2065 506 806 957 339 1018 1484 7175 2017 2121 526 834 990 351 1054 1536 7412 2018 2179 547 863 1025 363 1091 1590 7658 2019 2238 569 893 1061 376 1129 1645 7911 2020 2299 592 924 1098 389 1168 1702 8172 2021 2362 616 956 1136 403 1209 1761 8443 2022 2426 641 989 1176 417 1251 1822 8722 2023 2492 667 1024 1217 432 1295 1886 9013 2024 2560 694 1060 1259 447 1340 1952 9312 2025 2630 722 1097 1303 463 1387 2020 9622 2026 2702 751 1135 1348 479 1435 2090 9940 2027 2776 781 1175 1395 496 1485 2163 10271 2028 2852 812 1216 1444 513 1537 2238 10612 2029 2930 845 1258 1494 531 1591 2316 10965 2030 3010 879 1302 1546 550 1647 2397 11331 2031 3092 914 1347 1600 569 1704 2481 11707 2032 3176 951 1394 1656 589 1763 2568 12097 2033 3263 989 1443 1714 610 1825 2658 12502
Tabla 4. Proyección de Ejes Equivalente a 8.2 ton / Carril de Diseño.
FEC 1 1.2 2.25 3.29 4.21 5.14 NEE / TIPO DE VEHÍCULO AÑO AUTO
S BUSE
S C2P C2G C3-C4 C5 C6
NEE 8.2 ton /día
NEE 8.2 ton /año
NEE 8.2 ton/ año / Carril
Diseño
2013 0 449 874 1944 1007 3869 6882 15,025 5,484,048 2,742,024 2014 0 467 904 2012 1043 4004 7124 15,553 5,676,765 2,838,382 2015 0 486 935 2081 1079 4143 7371 16,095 5,874,518 2,937,259 2016 0 506 967 2153 1115 4286 7628 16,655 6,079,185 3,039,592 2017 0 526 1001 2228 1155 4437 7895 17,241 6,293,137 3,146,568 2018 0 547 1036 2306 1194 4593 8173 17,849 6,514,823 3,257,411 2019 0 569 1072 2387 1237 4753 8455 18,473 6,742,747 3,371,374 2020 0 592 1109 2471 1280 4917 8748 19,117 6,977,585 3,488,792
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 24
FEC 1 1.2 2.25 3.29 4.21 5.14 NEE / TIPO DE VEHÍCULO AÑO AUTO
S BUSE
S C2P C2G C3-C4 C5 C6
NEE 8.2 ton /día
NEE 8.2 ton /año
NEE 8.2 ton/ año / Carril
Diseño
2021 0 616 1147 2556 1326 5090 9052 19,787 7,222,073 3,611,036 2022 0 641 1187 2646 1372 5267 9365 20,478 7,474,295 3,737,147 2023 0 667 1229 2738 1421 5452 9694 21,201 7,738,482 3,869,241 2024 0 694 1272 2833 1471 5641 10033 21,944 8,009,582 4,004,791 2025 0 722 1316 2932 1523 5839 10383 22,715 8,291,154 4,145,577 2026 0 751 1362 3033 1576 6041 10743 23,506 8,579,639 4,289,819 2027 0 781 1410 3139 1632 6252 11118 24,331 8,880,910 4,440,455 2028 0 812 1459 3249 1688 6471 11503 25,182 9,191,452 4,595,726 2029 0 845 1510 3362 1747 6698 11904 26,065 9,513,886 4,756,943 2030 0 879 1562 3479 1810 6934 12321 26,984 9,849,105 4,924,553 2031 0 914 1616 3600 1872 7174 12752 27,929 10,193,935 5,096,968 2032 0 951 1673 3726 1938 7422 13200 28,909 10,551,916 5,275,958 2033 0 989 1732 3857 2007 7683 13662 29,929 10,924,220 5,462,110
NEE PD (2015 - 2024) 34,463,212 Con base en lo contenido en la tabla 4, se determinó el tránsito de diseño para el
período 2015 – 2024, el cual corresponde a NEE8.2TON =34.5 x 106.
5.2 Diseño Marshall MDC-2. Año 2013
El diseño Marshall de la mezcla densa en caliente MDC-2, bajo el cual se realizó
la producción de la mezcla asfáltica de refuerzo colocada, en el sector evaluado, fue
suministrado dentro de los documentos de referencia. El resumen del diseño se
presenta en la tabla 5 y en la tabla 6 se relaciona la dosificación utilizada.
Tabla 5. Resumen de Diseño Marshall Año 2013.
Ensayo Fórmula de Trabajo según diseño de mezcla
Estabilidad (Kg) 1335 Flujo (mm) 3.1
% Vacíos con Aire 5.0 % Vacíos Agregados Minerales 15.7
% Vacíos Llenos de Asfalto 68 % Asfalto 5.4
Tabla 6. Dosificación para diseño Marshall.
Material Dosificación Grava ¾” 25% Arena de Trituración 35% Arena Semi Lavada 40%
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 25
El contenido de vacíos en agregadas finos no compactados (INV-239-07), se
registró como 45.7%, bajo cumplimiento de las Especificaciones Generales de
Construcción, Artículo 400-07.
5.3 Módulo dinámico de mezclas asfáltica de alto módulo (MAM)
Conforme con los documentos suministrados por la firma constructora, el Módulo
Dinámico de la mezcla asfáltica de alto módulo (MAM) producida con materiales
particulares de la planta asfáltica del proyecto, para la temperatura de trabajo de la
mezcla, corresponde a lo mostrado gráficamente en la Figura 1.
Figura 1. Granulometría Sitio 1_ Capa Superior.
Con base en lo anterior, se tiene que la mezcla asfáltica de alto módulo (MAM) a
velocidades de 30 km/h – 50 km/h (5Hz – 8Hz), correspondientes a las del objeto del
presente estudio, y a temperatura de trabajo de la mezcla de alrededor de 40°C,
desarrolla un Módulo Dinámico de Edin=21.000 kg/cm2.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 26
6. FASE DE MUESTREO Y ENSAYOS 6.1 Sitios para auscultación
Con el fin de contar con un número de muestras representativas que permitieran
lograr el alcance propuesto del estudio, se seleccionaron para auscultación y ensayo,
tres (3) sitios, en función del tipo y severidad del daño que se presenta en los mismos.
Los sitios seleccionados se relacionan en la Tabla 7 y en la figura 2. En la figura 3 se
muestra el registro fotográfico del estado del pavimento en los sitios seleccionados.
Tabla 7. Sitios para Auscultación
Sitio para Auscultación Localización Tipo de Daño Severidad
1 PR8+750 Deformación y Ahuellamiento Alta 2 PR11+400 Deformación y Ahuellamiento Media 3 PR12+700 Deformación Alta
Figura 2. Sitio 1.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 27
Figura 3. Sitio 2.
Figura 4. Sitio 3.
Por cada sitio seleccionado para auscultación se realizó la extracción de
diecinueve (19) núcleos y dos (2) panelas, los cuales se emplearon para ejecutar los
siguientes ensayos:
• Evaluación de estabilidad a las dos capas de refuerzo (4 Núcleos)
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 28
• Tracción indirecta a la capa inferior (12 Núcleos)
• Extracción de asfalto y gradación a la extracción de las dos capas de refuerzo (1
Panela)
6.2 Trabajos de campo
Durante la semana del 04 de noviembre de 2014, se realizó la extracción de
muestras en el sector objeto de estudio, conforme con lo descrito en el aparte 5. En las
Figuras 5-8, se presenta un breve registro fotográfico de los trabajo de campo
realizados.
6.3 Ensayos de laboratorio
En las Figuras 9 a la 22 se presenta el registro fotográfico de los ensayos de
laboratorio realizados.
Figura 5. Demarcación sitio 1.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 29
Figura 6. Demarcación sitio 2.
Figura 7. Demarcación sitio 3.
Figura 8. Demarcación sitio 3_2.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 30
Figura 9. Panela extraída sitio 1.
Figura 10. Extracción núcleos.
Figura 11. Extracción Núcelos_2.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 31
Figura 12. Núcleos Extraídos.
Figura 13. Reparación área de núcleos.
Figura 14. Corte de pavimento.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 32
Figura 15. Panela extraída sitio 2.
Figura 16. Panela extraída sitio 3.
Figura 17. Separación de las capas asfálticas, por panela
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 33
Figura 18. Disgregación de muestras de panelas
Figura 19. Extracción.
Figura 20. Extracción.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 34
Figura 21. Extracción agregados.
Figura 22. Agregados extraídos
6.4 Resultados de ensayos de laboratorio
A continuación se presentan los resultados obtenidos, por cada uno de los sitios
auscultados y para cada uno de los ensayos realizados.
6.4.1 Sitio 1
En la tabla 8 y en la tabla 9 se presentan los resultados obtenidos sobre las
muestras ensayadas, para la capa superior y para la capa inferior de refuerzo,
respectivamente. En la tabla 10 se presentan los resultados obtenidos en el ensayo de
tracción indirecta realizado sobre las muestras de la capa inferior.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 35
Tabla 8. Resultados Sitio 1_Capa Superior.
Ensayo Resultado Fórmula de
Trabajo según diseño de
mezcla
Exigencia Especificación
Art.450-07 (Ministerio de Transporte e Instituto
Nacional de Vías, 2007) Estabilidad (Kg) 960 1335 Mínimo 900 kg
Flujo (mm) 4.6 3.1 2 – 3.5 % Vacíos con Aire 0.8 5.0 4 -6
% Vacíos Agregados Minerales
14.8 15.7 >15
% Vacíos Llenos de Asfalto 94.4 68 65 – 75 % Asfalto 6.0 5.4
Volumen de asfalto 13.98
Tabla 9. Resultados Sitio 1_Capa Inferior.
Ensayo Resultado Fórmula de
Trabajo según diseño de
mezcla
Exigencia Especificación
Art.450-07 (Ministerio de Transporte e
Instituto Nacional de Vías, 2007)
Estabilidad (Kg) 975 1335 Mínimo 900 kg Flujo (mm) 4.6 3.1 2 – 3.5
% Vacíos con Aire 3.5 5.0 4 -6 % Vacíos Agregados
Minerales 13.9 15.7 >15
% Vacíos Llenos de Asfalto 74.8 68 65 – 75 % Asfalto 5.0 5.4
Volumen de asfalto 10.43 Tabla 10. Tracción Indirecta Resistencia Conservada Sitio 1_Capa Inferior
Resistencia Seca (KPa)
Resistencia Húmeda (KPa)
% Resistencia Conservad
a 1248.21 920.27 73.7
En la figura 23 y en la figura 24 se presenta de manera gráfica la curva
granulométrica obtenida para la capa superior (capa 1) y para la capa inferior (capa 2),
respectivamente.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 36
Figura 23. Granulometría Sitio 1_ Capa Superior
Figura 24. Granulometría Sitio 1_Capa Inferior
6.4.2 Sitio 2
En las tablas 11 y 12 se presentan los resultados obtenidos sobre las muestras
ensayadas, para la capa superior y para la capa inferior de refuerzo, respectivamente.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 37
Tabla 11. Resultados Sitio 2_Capa Superior.
Ensayo ResultadoFórmula de
Trabajo según diseño de
mezcla
Exigencia Especificación
Art.450-07 (Ministerio de Transporte e Instituto
Nacional de Vías, 2007) Estabilidad (Kg) 895 1335 Mínimo 900kg
Flujo (mm) 4.6 3.1 2 – 3.5 % Vacíos con Aire 0.1 5.0 4 -6
% Vacíos Agregados Minerales
15 15.7 > 15
% Vacíos Llenos de Asfalto 99.2 68 65 – 75 % Asfalto 6.5 5.4
Volumen de asfalto 14.88 Tabla 12. Resultados Sitio 2_Capa Inferior
Ensayo Resultado
Fórmula de Trabajo según
diseño de mezcla
Exigencia Especificación Art.450-07 (Ministerio de
Transporte e Instituto Nacional de Vías, 2007)
Estabilidad (Kg) 1051 1335 Mínimo 900kg Flujo (mm) 3.9 3.1 2 – 3.5
% Vacíos con Aire 1.0 5.0 4 -6 % Vacíos Agregados
Minerales 14.6 15.7 > 15
% Vacíos Llenos de Asfalto 93.4 68 65 – 75 % Asfalto 5.9 5.4
Volumen de asfalto 13.64
En la figura 25 y en la figura 26 se presenta de manera gráfica la curva
granulométrica obtenida para la capa superior y para la capa inferior de refuerzo,
respectivamente.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 38
Figura 25. Granulometría Sitio 2_Capa _Superior
Figura 26. Granulometría Sitio 2_Capa Inferior
6.4.3 Sitio 3
En las Tablas 13 y 14 se presentan los resultados obtenidos sobre las muestras
ensayadas, para la capa superior y para la capa inferior de refuerzo, respectivamente.
En la tabla 15 se presentan los resultados obtenidos en el ensayo de tracción indirecta
realizado sobre las muestras de la capa inferior.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 39
En la figura 27 y en la figura 28 se presenta de manera gráfica la curva
granulométrica obtenida para la capa superior y para la capa inferior, respectivamente.
Tabla 13. Resultados Sitio 3_Capa Superior.
Ensayo Resultado Fórmula de
Trabajo según diseño de
mezcla
Exigencia Especificación Art.450-07 (Ministerio de
Transporte e Instituto Nacional de Vías, 2007)
Estabilidad (Kg) 787 1335 Mínimo 900kg Flujo (mm) 4.8 3.1 2 – 3.5
% Vacíos con Aire 2.0 5.0 4 -6 % Vacíos Agregados Minerales 13.2 15.7 > 15
% Vacíos Llenos de Asfalto 85.2 68 65 – 75 % Asfalto 5.2 5.4
Volumen de asfalto 11.23 Tabla 14. Resultados Sitio 3_Capa Inferior
Ensayo Resultado
Fórmula de Trabajo según
diseño de mezcla
Exigencia Especificación Art.450-07 (a)
Estabilidad (Kg) 912 1335 Mínimo 900kg Flujo (mm) 4.3 3.1 2 – 3.5
% Vacíos con Aire 2.4 5.0 4 -6 % Vacíos Agregados Minerales 14.3 15.7 >15
% Vacíos Llenos de Asfalto 83.1 68 65 – 75 % Asfalto 5.4 5.4
Volumen de asfalto 11.86 Fuente: Datos del Ministerio de Transporte e Instituto Nacional de Vías, 2007 Tabla 15. Tracción Indirecta Resistencia Conservada Sitio 3_Capa Inferior
Resistencia Seca (kPa) Resistencia Húmeda (kPa) % Resistencia Conservada
1111.5 807.13 72.6
6.4.4 Determinación del contenido de vacíos en agregados finos no compactados
Dado que por observación visual (forma e impresión al tacto) del agregado fino
producto de la extracción, se presume un contenido importante de arena natural en la
mezcla, se procedió a realizar el ensayo de “Determinación del Contenido de Vacíos en
agregados Finos No Compactados” INVE-239-07 (Ministerio de Transporte e Instituto
Nacional de Vías, 2007), el cual provee una indicación de la angularidad del agregado
fino, su esfericidad y textura de la superficie. El resultado del ensayo, tiene un valor
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 40
mínimo de 45% exigido en las Especificaciones Generales de Construcción Artículo
400-07.
El resultado obtenido se muestra en la Tabla 16 y en el de presente documento.
En la Tabla 16 también se presenta el valor reportado por el laboratorio de Gaico para
este ensayo sobre los materiales con que se produjo la mezcla asfáltica colocada y el
valor mínimo exigido por la especificación aplicable.
Figura 27. Granulometría_Sitio 3_Capa 1 o Superior.
Figura 28. Granulometría_Sitio 3_Capa 2 o Inferior.
Tabla 16. Contenido de Vacíos Agregado Fino
Resultado de Contenido de Vacíos en Agregados Finos No Compactados
Exigencia EspecificaciónArt.450-07 (a)
43.2 % > 45%
Fuente. (Ministerio De Transporte e Instituto Nacional De Vías, 2007)
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 41
6.4.5 Inventario de daños
El 18 de noviembre de 2014, se realizó el recorrido de campo del sector objeto del
presente estudio (PR8+500 – PR15+660), con el fin de contrastar los resultados de los
ensayos de laboratorio obtenidos con el estado de la mezcla asfáltica y realizar el
respectivo inventario de daños. En la tabla 14 se presenta el inventario de daños
consolidado.
A lo largo del sector se evidenció de manera generalizada la heterogeneidad de la
mezcla asfáltica de refuerzo colocada y en extensas áreas la presencia de venas de
exudación, sin manifestación de deformación o con deformación muy leve, sectores
que al no tener deformación manifiesta, no se listaron para intervención; sin embargo
no se descarta que en los mismos la exudación puede evolucionar a ahuellamiento,
deformación o abultamiento de mezcla, por lo que se recomienda continuar con
auscultación y seguimiento.
Tabla 17. Inventario de daños.
Desde Hasta Tipo de Daño Carril Afectado
Longitud afectada (m)
Ancho Afectado (m)
Área de Intervención
(m2) PR8+700 PR9+000 Defomación Ambos 300 7.3 2,190 PR9+010 PR9+110 Defomación Derecho 100 3.65 365 PR9+200 PR9+400 Defomación Ambos 200 7.3 1,460 PR9+700 PR10+000 Defomación Ambos 300 7.3 2,190 PR10+250 PR10+600 Defomación Ambos 350 7.3 2,555 PR10+700 PR10+800 Defomación Derecho 100 3.65 365 PR11+100 PR11+500 Ahuellamiento Ambos 400 7.3 2,920 PR11+950 PR12+200 Defomación Derecho 250 3.65 913 PR12+530 PR12+800 Defomación Derecho 270 3.65 986 PR12+890 PR12+920 Defomación Izquierdo 30 3.65 110 PR13+300 PR13+600 Defomación Ambos 300 7.3 2,190 PR13+750 PR13+800 Defomación Izquierdo 50 3.65 183 PR13+900 PR14+000 Defomación Ambos 100 7.3 730 PR15+150 PR15+250 Defomación Derecho 100 3.65 365 PR15+300 PR15+400 Defomación Izquierdo 100 3.65 365 PR15+450 PR15+550 Defomación Derecho 100 3.65 365 PR15+550 PR15+650 Defomación Izquierdo 100 3.65 365
Total m2 Afectados _ Prioridad 1 Intervención 18,615
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 42
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los resultados obtenidos durante el desarrollo del presente estudio, se analizaron
a la luz de los siguientes aspectos:
• Según el estado del pavimento, observado durante la ejecución del inventario de
daños.
• Desde los principios básicos del desempeño de las mezclas asfálticas.
• Desde la génesis del diseño Marshall y la importancia de las relaciones
volumétricas en mezclas asfálticas.
• A la luz del cumplimiento de la fórmula de trabajo definida a partir del diseño
Marshall.
• A la luz del cumplimiento de las Especificaciones Generales de Construcción de
Instituto Nacional de Vías, aplicables al proyecto.
Los análisis realizados se consolidan en los siguientes apartes.
7.1 Análisis de resultados de ensayos de laboratorios
La estabilidad Marshall obtenida sobre las muestras ensayadas (930 kg en
promedio) es muy inferior a la Estabilidad de la fórmula de trabajo (1,335 kg), siendo
esta última la que debería obtenerse (+/- 10%) cuando se replica cabalmente el diseño
Marshall en la mezcla asfáltica producida. Lo anterior permite concluir en primera
instancia, que la mezcla asfáltica colocada en las capas de refuerzo, superior e inferior,
no cumple con la fórmula de trabajo establecida.
Más allá de la conclusión anterior, es importante reflexionar en cuanto a los
valores de estabilidad obtenidos (960 kg, 975 kg, 895 kg, 1051kg, 787 kg, 912 kg), ya
que no basta con encontrar que los mismos son inferiores al que según la fórmula de
trabajo debería obtenerse (1335 kg), sino que además en mezclas asfálticas en
servicio, se espera que el valor de estabilidad aumente con el tiempo, dado que están
sometidas a la acción del tráfico y expuestas a los agentes ambientales, con el
consecuente envejecimiento y rigidización del ligante asfáltico, por lo que obtener,
después de un año de servicio, un valor de estabilidad que resulta inferior al de la
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 43
fórmula de trabajo, constituye una demostración de problemas de calidad de la mezcla
asfáltica colocada, lo cual para el estado de la capa superior es evidente, pero para la
capa inferior, se pudo concluir mediante el estudio realizado.
La estabilidad de la mezcla asfáltica y el flujo, son los parámetros que se asocian
directamente con la resistencia de la mezcla asfáltica a la deformación plástica, por lo
que, para el tipo de daño observado en sector objeto del estudio (deformación o
abultamiento de la mezcla), lo valores obtenidos de flujo para ambas capas de refuerzo
(3.9mm, 4.3mm, 4.6mm y 4.8mm), básicamente representan el comportamiento que la
mezcla está presentando actualmente frente a la acción de las cargas, es decir, la
susceptibilidad que presenta a deformarse.
La baja estabilidad y el elevado flujo de la mezcla asfáltica, después de los
análisis realizados, se concluye son generados por dos importantes aspectos en el
diseño y desempeño de una mezcla y que se relacionan entre sí, como son los Vacíos
en la mezcla y el Contenido de asfalto, componentes de la mezcla asfáltica que
además afectan otras variables de comportamiento.
En lo que se refiere a los valores obtenidos de porcentaje de vacíos con aire
(%Va) en la mezcla (0.8%, 3.5%, 0.1%, 1.0%, 2.0% y 2.4%), los mismos no sólo
resultan inferiores a los de la fórmula de trabajo (5.0%), sino que claramente son
valores demasiado bajos, que representan una mezcla asfáltica inestable con
susceptibilidad al flujo plástico, lo cual es evidente en el sector objeto de estudio. Los
valores obtenidos de porcentaje de vacíos con aire en la mezcla, son atribuibles a la
reorientación de las partículas de agregado por la acción del tráfico, lo cual a su vez es
causado por la falta de trabazón y adhesión entre agregados y/o por elevados
contenidos de asfalto.
En esta instancia vale la pena anotar que los vacíos en el agregado mineral
(VAM) obtenidos, los cuales en todos los casos son inferiores al valor mínimo según las
especificaciones y al valor proyectado según la fórmula de trabajo, muestran que no
hay suficiente espacio para el asfalto, de modo que no se produce una adhesión
adecuada para ligar las partículas de agregado cuando la temperatura de trabajo de la
mezcla se incrementa y el asfalto se expande.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 44
En lo que se refiere al contenido de asfalto, aunque se obtuvieron tres (3) valores
que cumplen con la fórmula de trabajo, también se obtuvieron tres (3) valores que
muestran el exceso del mismo, así: Sitio 1 - Capa Superior: 6.0%, Sitio 2 - Capa
Superior: 6.5% y Sitio 2 - Capa Inferior: 5.9%. Es claro que los contenidos de asfalto
superiores a los requeridos no solo disminuyen los vacíos en agregados minerales
(VAM), sino que el asfalto en esta condición tiende a expandirse inadecuadamente, con
la consecuente deformación plástica de la mezcla.
Vale la pena mencionar que a lo largo del sector en estudio, se evidenciaron
extensos sectores, con áreas de la mezcla asfáltica que presentan venas de exudación
(ver figura 29 y figura 30), lo cual, aunque no fue verificado con más ensayos, es un
claro indicativo de exceso de asfalto generalizado en la mezcla.
Figura 29. Venas de exudación_1.
Figura 30. Venas de exudación_2.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 45
Lo referente a trabazón o contacto entre agregados, conllevó al siguiente
razonamiento, el resultado obtenido de contenido de vacíos en agregados finos no
compactados (angularidad), permite concluir la presencia de contenido importante de
arena natural, ya que este criterio no la exigencia de las especificaciones, entonces
teniendo en cuenta que en el diseño de la mezcla asfáltica MDC-2, se reportó arena de
trituración en un 35% y arenas “semilavada” en un 40% (ver Tabla 5), en la planta de
producción de mezclas, se debe revisar exhaustivamente las características de la
arena denominada bajo dicho nombre, ya que la angularidad de las arenas, dado el
contenido importante que las mezclas asfálticas tienen de las mismas, prima para la
estabilidad de la mezcla; en términos de resistencia mecánica los materiales granulares
constituyen el esqueleto de la mezcla, es decir el más importante aporte de resistencia,
dejando en este sentido, en una segunda instancia el aporte de ligante, por eso al ser
las partículas de agregado las que por fricción interna aportan estabilidad a la mezcla
asfáltica, no se puede pretender lograr este objetivo cuando se usan partículas de
forma esférica, típico de las arenas naturales.
Las curvas granulométricas obtenidas muestran mala distribución del agregado
grueso, en dichas curvas se observa que, en general, para las muestras obtenidas, los
tamaños de agregado grueso entre el tamiz ¾” y el No.4, se salen de la franja de
diseño y de las curvas según la especificación para mezclas asfálticas tipo MDC-2. Lo
anterior en concordancia con lo descrito anteriormente y con lo observado durante la
vista de campo, permite concluir la variabilidad en el proceso de producción de la
mezcla y la heterogeneidad de la mezcla asfáltica a lo largo del sector objeto del
presente estudio.
En cuenta a los resultados del ensayo de Evaluación de la Susceptibilidad al Agua
de las Mezclas Asfálticas Compactadas Utilizando la Prueba de Tracción Indirecta –
TSR – (INV E -725-07), realizado sobre muestras correspondientes a la capa de
mezcla asfáltica inferior, como se mostró en la tabla 10 y en la tabla 14, los valores de
resistencia conservada obtenidos (73.7% y 72.6%) evidencian el incumplimiento del
valor mínimo exigido en las Especificaciones Generales de Construcción (80%) y la
necesidad de evaluar el uso de aditivo mejorador de adherencia en la mezcla asfáltica,
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 46
tal como la especificación aplicable (artículo 450-07 INV) lo establece frente al
incumplimiento de este parámetro.
7.2 Definición de la profundidad de intervención requerida
Con base en los resultados de laboratorio obtenidos y los análisis realizados
sobre los mismos, expuestos en el aparte anterior, se concluye que la mezcla asfáltica
colocada como refuerzo en el sector objeto del presente estudio, en dos capas, de 0.07
m de espesor cada una, para un espesor total de 0.14 m, debe ser retirada en la
totalidad de dicho espesor.
7.3 Sitios y área de intervención
Con base en lo mostrado en la tabla 15 se concluye que el área total afectada que
requiere intervención inmediata en función del estado del pavimento (deformación
manifiesta), conforme con lo registrado en el inventario de daños, corresponde a
18,615 m2. Lo anterior, para el requerimiento de retiro del espesor de refuerzo
colocado en ambas capas (0.14 m en total), permite concluir que se requieren 2606.1
m3 de mezcla asfáltica para la corrección de la patología que presenta el pavimento.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 47
8. DEFINICIÓN Y DISEÑO DE LA INTERVENCIÓN
Relacionado en los capítulos anteriores lo referente a la evaluación del estado de
la mezcla asfáltica y la profundidad requerida de intervención, con lo cual se da alcance
a la parte del objeto general del estudio, se limita entonces el presente capítulo a la
definición del tipo de la intervención requerida y al diseño de la misma.
Cuando una mezcla asfáltica se deforma, por las razones ya descritas en los
capítulos anteriores, se concluye finalmente que su resistencia mecánica no fue
suficiente para evitar los movimientos hacia abajo y laterales, que genera:
• la acción de la carga (intensidad y peso),
• la temperatura de trabajo de la mezcla asfáltica (> 30°C),
• las condiciones adversas de la geometría (numerosas curvas cerradas con cambio
de pendiente),
• la baja velocidad a la que circulan de los vehículos pesados (<30km/h) y
• las zonas de frenado brusco.
Siendo lo anterior, las condiciones particulares de servicio de la mezcla asfáltica
en el sector objeto del presente estudio.
Una forma de asegurar que el ligante asfáltico aporte una aceptable resistencia al
corte es utilizar un ligante asfáltico, no solo de menor penetración al convencional (60 –
70) sino de comportamiento cercano a un sólido elástico a altas temperaturas,
condiciones que logran los asfaltos modificados.
Teniendo en cuenta, que en el proyecto ya se ha aplicado, con buenos resultados,
mezcla asfáltica de alto módulo (MAM_Artículo 450-07 INV), se considera que la
intervención posterior al retiro de los daños que actualmente presentan el pavimento,
correponde al uso de este tipo de mezcla, cuyo ligante constitutivo es el asfalto
modificado tipo V y cuyas propiedas de alta consistencia hacen de esta mezcla
asfáltica una mezcla con alta resistencia a la deformación plástica.
El asfalto modificado tipo V, ofrece las ventajas que se enuncian a continuación,
las cuales son las específicamente requeridas para las condiciones de servicio
partículares del proyecto:
• Disminuye la susceptibilidad térmica.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 48
• Mejora la resistencia al ahuellamiento y al desplazamiento lateral.
• Aumenta la adhesividad árido-ligante
Conforme con lo descrito en los capítulos anteriores, el espesor requerido de
retiro de la carpeta asfáltica colocada corresponde a 0.14 m, por lo cual para el diseño
de la intervención requerida, se consideraran los espesores existentes (año 2013),
previo a la colocación del refuerzo.
8.1 Diseño método AASHTO – 93
El método AASHTO-93 para el diseño de pavimentos asfálticos está basado en un
modelo de comportamiento que ha sido formulado empíricamente, el cual permite
determinar la capacidad requerida para proteger la capa de apoyo de las cargas de
tránsito del proyecto, en condiciones preestablecidas de nivel final de servicio admisible
para una determinada confiabilidad.
La capacidad del pavimento se expresa en términos del número estructural (SN),
el cual combina la capacidad aportada por las diferentes capas del pavimento, a partir
de su espesor y de su resistencia relativa, expresada ésta última por medio de los
coeficientes estructurales correspondientes a los materiales de construcción y, en el
caso de las capas granulares, correspondientes también con las condiciones de
drenaje.
La capacidad requerida por el pavimento para soportar las condiciones futuras del
proyecto (SNReq), se determina mediante el algoritmo básico de diseño de la
AASHTO-93, el cual corresponde a la siguiente expresión (American Association of
State Highway and Transportation Officials, 1993):
En dicha expresión las variables se refieren a:
W18: Número acumulado de ejes equivalentes de 80 kN (18 kip), en el período de
diseño en el carril de diseño.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 49
ZR: Valor de la variable de la distribución normal de frecuencias, correspondiente
a una determinada confiabilidad R (50% - 95%).
So: Desviación estándar de los parámetros de cálculo.
ΔPSI: Pérdida de índice de servicio.
Mr: Módulo Resiliente de la subrasante.
Una vez calculada la capacidad estructural requerida (SNReq), se procede con la
definición de los espesores de las diferentes capas del pavimento, de manera que se
obtenga el conjunto estructural que satisface dicha capacidad total requerida. La
capacidad del conjunto de capas del pavimento se calcula mediante la siguiente
expresión (American Association of State Highway and Transportation Officials, 1993):
SN = a1D1 + a2D2m1 + a3D3m2 Dónde:
a1, a2, a3: Coeficientes estructurales de las capas de pavimento.
D2 y D3: Espesores de las capas del pavimento.
m1, m2: Coeficientes de drenaje de las capas granulares del pavimento.
Para el caso del presente estudio, los valores de los parámetros AASHTO-93
aplicables a las condiciones particulares del proyecto, se presentan en la tabla 18.
Tabla 18. Parámetros de diseño AASHTO-93.
Parámetro Valor Aplicado Descripción ZR
Confiabilidad 95%
- 1.645 Autopista principal o vía primaria
ΔPSI 2.0 Serviciabilidad incial:4.2 Serviciabilidad Final:2.2
So 0.49 Aplicable a diseños de Rehabilitación.
MR Srte Según sector homogéneo de diseño. Ver Tabla
Tránsito de diseño (NEE8.2ton) 34.5 x 106 EE8.2ton Ver aparte 0 Coeficiente estructural Mezcla
Asfáltica de Alto Módulo (MAM)
0.37 a1=0.40*Log(Ec.a./435ksi)+0.44 EDin= 2100MPa ≈149ksi
Coeficiente estructural carpeta mezcla asfáltica convencional. a=0.30 En función de la temperatura media del
ambiente de la zona del proyecto. Coeficiente estructural
Carpeta asfáltica existente a=0.25 Documento de diseño de pavimentos de la referencia
Coeficiente estructural Materiales granulares a=0.10
Asignado en función de las características geotécnicas de los mismos según
documento de diseño de pavimentos de la referencia
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 50
8.1.1 Número Estructural Requerido (SNReq)
Ingresando los parámetros de diseño a la ecuación fundamental AASHTO-93, se
obtuvo por sector, el Número Estructural requerido (SNReq), lo cual se presenta en la
tabla 19.
Tabla 19. Número Estructural Requerido (SNReq) AASHTO-93.
Sector Homogéneo de Diseño
Desde Hasta Longitud (m) NEE8.2ton
Mr SRTE
(kg/cm2)R
(%) So ZR Po Pt SN requerido
1 K8+535 K10+900 2365 34,500,000 1,000 95 0.49 -1.645 4.2 2.2 4.9 2 K10+900 K11+500 600 34,500,000 1,250 95 0.49 -1.645 4.2 2.2 4.6 3 K11+500 K14+050 2550 34,500,000 1,360 95 0.49 -1.645 4.2 2.2 4.5 4 K14+050 K15+600 1550 34,500,000 1,760 95 0.49 -1.645 4.2 2.2 4.1
8.1.2 Espesores de Diseño AASHTO-93
Una vez determinado el Número Estructural requerido (SNReq), se procedió con
la determinación del espesor de refuerzo que satisface las condiciones particulares y
futuras del proyecto, lo cual se presenta en la tabla 20.
Tabla 20. Espesores de Diseño AASHTO-93.
Sector Homogéne
o de Diseño
Mr SRTE (kg/cm2)
SN requerid
o
SN Efectiv
o a1
Espesor Requerid
o de Refuerzo
MAM (cm)
a2
Espesor de
Carpeta Asfáltica Existent
e (cm)
a3 m1
Espesor de
Material Granular Existente
(cm)
1 1,000 4.9 4.9 0.37 6.0 0.20 26 0.10 1.0 49 2 1,250 4.6 4.6 0.37 4.0 0.20 26 0.10 1.0 49 3 1,360 4.5 4.5 0.37 9.0 0.20 24 0.10 1.0 33 4 1,760 4.1 4.1 0.37 6.0 0.20 24 0.10 1.0 33
Con base en lo anterior se concluye que las estructuras de pavimento, después
del retiro del espesor de 0.14 m, tienen la capacidad estructural de soportar las
condiciones de tráfico futuras con espesores mínimos de carpeta asfáltica de alto
módulo, espesor que para las condiciones particulares de presente proyecto y teniendo
en cuenta el resultado obtenido para el sector homogéneo de diseño 3, se concluye
como 0.09 m.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 51
8.2 Metodología mecanicista
La metodología mecanicista considera el pavimento como un sistema multicapa,
linealmente elástico, bajo la acción de las cargas del tránsito, en el que los materiales
se caracterizan por el Módulo de Young (E), y su relación de Poisson (μ), el tránsito (N)
se expresa en términos de ejes equivalentes, de 8.2 toneladas por eje sencillo, que se
presentan en el carril de diseño para el periodo de diseño.
El método de diseño consiste en elegir espesores y características de los
materiales, módulos y relaciones de poisson (E y μ) de las diversas capas del
pavimento, de tal forma que la deformación por tracción (εt) y la deformación por
compresión (εz), permanezcan dentro de los límites admisibles durante el periodo de
diseño del pavimento.
• Deformación permanente: limita la deformación por compresión en la subrasante
(εz) y el esfuerzo máximo de compresión sobre ésta (σz).
• Fatiga de las capas asfálticas: limita el grado de deformación por tensión en la base
de la capa de concreto asfáltico (εt).
Una vez se conocen o asignan los módulos de las capas que conforman el
pavimento, se procede con la determinación de las deformaciones y esfuerzos
actuantes en dicha estructura, para lo cual se emplea un software de cálculo, en el
caso del presente estudio, correspondió al software de uso gratuito WinDepav.
Aplicando las ecuaciones de control de deformación y esfuerzo definidas por la
Shell, se realizó la evaluación elástica de las estructuras de pavimento obtenidas por la
metodología AASHTO-93.
8.3 Criterio de agrietamiento por fatiga SHELL
El cálculo de la deformación admisible se realizó aplicando la ley de fatiga de la
Shell, la cual está dada por la siguiente expresión:
Donde:
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 52
εt: Deformación máxima a compresión bajo las capas asfálticas
Vb: Volumen de asfalto de la mezcla (%)
E1: Modulo dinámico de la mezcla asfáltica (N/m2)
Ndis: Ejes equivalentes de 8.2 ton para el periodo de diseño
K Coeficiente de Callage (10)
De la expresión anterior, se despeja el valor de los ejes equivalentes de 8.2 ton
que admite la estructura de pavimento diseñada, para la deformación por tracción
actuante en la fibra inferior de la capa asfáltica. Dicho número de ejes que admite la
estructura, se comparará con el número de ejes equivalentes de 8.2 ton proyectados
para el periodo de diseño en el carril de diseño. Mediante dicha comparación se
determinará el porcentaje de consumo de vida a la fatiga, el cual deberá ser inferior al
100%, para concluir que la estructura modelada puede soportar el número de
repeticiones esperadas.
8.3.1 Criterio de deformación permanente sobre la subrasante
El ahuellamiento está relacionado con la capacidad de la estructura para soportar
los esfuerzos y deformaciones generadas en el suelo de subrasante por las cargas del
tránsito; al controlar el ahuellamiento, se evita la falla estructural por acumulación de
deformaciones.
8.3.2 Deformación Vertical por Compresión
La deformación y el esfuerzo a compresión sobre la subrasante, obtenidos para la
estructura modelada, se emplean para determinar el cumplimiento de la misma frente a
esta solicitación.
De acuerdo con Shell, la relación entre la deformación por compresión y las
repeticiones, está dada por la siguiente expresión:
Donde:
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 53
Εz : deformación unitaria vertical en la superficie de la subrasante, strain
N : número de ejes equivalentes de 8.2 t
8.3.3 Esfuerzo por Compresión
Se evaluó adicionalmente el ahuellamiento (subrasante) teniendo en cuenta el
esfuerzo vertical de compresión sobre la subrasante para lo cual se propuso la
utilización del criterio de Dormon – Kerhoven, quienes lo expresan de la siguiente
manera:
Donde:
σz: Esfuerzo máximo de compresión sobre la subrasante, MPa
ESBR: Módulo de la subrasante, Mpa
8.4 Espesores de Diseño Metodología Mecanicista
Sobre la estructura existente (después del retiro del espesor de 0.14 m) mas el
espesor de refuerzo requerido con mezcla de alto módulo (MAM), para soportar las
solicitaciones futuras, 0.09 m, se realizó la evaluación elástica, conforme se describió
en el anterior aparte. Los resultados obtenidos se presentan en la tabla 21.
Tabla 21. Verificación Espesores de Diseño AASHTO-93 por Metodología Mecanicista.
CARPETA ASFÁLTICA
DE REFUERZO
µ=0.35
CARPETA ASFÁLTICA EXISTENTE
µ=0.35
MATERIAL GRANULAR
µ=0.40
SRTEµ=0.40
CARPETA ASFÁLTICA
DE REFUERZO
CARPETA ASFÁLTICA EXISTENTE
MATERIAL GRANULAR εt εz
Deformación a Tracción Admisible
C.A.
CUMPLE
Deformación vertical
Admisible SRTE
Conf.95%
CUMPLE
Esfuerzo por Compresión Admisible
SRTE (Mpa)
CUMPLE
1 21,000 10,500 1,700 1,000 9.0 26 49 1.21E-04 1.28E-04 1.26E-02 3.18E-04 SI 2.34E-04 SI 0.11 SI2 21,000 14,000 1,800 1,250 9.0 26 49 1.02E-04 1.05E-04 1.32E-02 2.87E-04 SI 2.34E-04 SI 0.14 SI3 21,000 10,500 1,800 1,360 9.0 24 33 1.37E-04 1.49E-04 2.04E-02 3.18E-04 SI 2.34E-04 SI 0.15 SI4 21,000 10,500 2,000 1,760 9.0 24 33 1.20E-04 1.27E-04 2.25E-02 3.18E-04 SI 2.34E-04 SI 0.20 SI
Deformaciones Modelo Actual Esfuerzo por
Compresión Actuante
σz(MPa)
Consumos SHELLEsfuerzo por
Compresión SRTE
Sector
Módulos de Capas Kg/cm2) Espesores (ccm)
Con base en los resultados obtenidos de la evaluación elástica realizada, se
concluye que el espesor de refuerzo de 0.09 m satisface los criterios de tensión en las
capas asfálticas y de compresión en la subrasante.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 54
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Mediante la ejecución del presente trabajo de grado se obtuvieron las siguientes
conclusiones:
• Es evidente que existe una problemática en las mezclas asfálticas colocadas por el
constructor. Esta problemática se manifestó con importantes deformaciones de la
mezcla, con los consiguientes perjuicios para los usuarios de la vía.
• La temperatura promedio de la zona, la distribución vehicular y el número de ejes
equivalente a 8.2 ton, que se tienen para diseño de pavimentos, permiten concluir,
la importante exigencia a la que se encuentra sometida la mezcla asfáltica del sector
estudiado.
• Los valores de estabilidad Marshall obtenidos en ambas capas de refuerzo, en los
tres sitios evaluados, permiten concluir que la mezcla asfáltica colocada en las capas
de refuerzo, superior e inferior, no cumplió durante producción con la fórmula de
trabajo establecida.
• Dado que las mezclas asfálticas están sometidas a la acción del tráfico y expuestas
a los agentes ambientales, con el consecuente envejecimiento y rigidización del
ligante asfáltico, es de esperarse que los valores de estabilidad Marshall de mezclas
en servicio aumenten con respecto a los obtenidos durante la fase de producción y
colocación, por lo que los valores obtenidos durante este estudio, constituyen una
demostración de los problemas de calidad de la mezcla asfáltica colocada, lo cual
para la capa superior es indiscutible, pero para la capa inferior, se logró evidenciar a
partir de los resultados obtenidos.
• Los altos resultados de flujo obtenidos para ambas capas de refuerzo, muestran la
susceptibilidad que presenta la mezcla a deformarse. Esto es evidente para la capa
superior y para la capa inferior se concluyó a partir de los resultados obtenidos de
laboratorio.
• Los valores de porcentaje de vacíos con aire en la mezcla asfáltica (%Va) obtenidos,
son tan bajos, que son una clara representación de la inestabilidad de la mezcla y de
su susceptibilidad al flujo plástico, lo cual es evidente en el sector objeto de estudio.
Los valores obtenidos de porcentaje de vacíos con aire en la mezcla, son producto,
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 55
de la reorientación de las partículas de agregado, falta de trabazón entre agregados
y exceso de asfalto en la mezcla.
• Los vacíos en el agregado mineral (VAM) obtenidos son inferiores al valor mínimo
admisible según las especificaciones y al valor proyectado según la fórmula de
trabajo, lo cual lleva a que no exista suficiente espacio para permitir la presencia de
aire y asfalto.
• Los valores de contenido de asfalto obtenidos (con valores hasta de 6.5%), muestran
las deficiencias en las que se incurrió durante la producción de la mezcla. Aunque
durante el desarrollo del presente estudio, se auscultaron solo tres (3) sitios, vale la
pena agregar que durante el recorrido de campo realizado se evidenciaron extensas
áreas con venas de exudación en superficie, lo cual muestra que el exceso de
asfalto fue característico durante la producción de la mezcla asfáltica colocada en el
sector de estudio.
• El valor obtenido de contenido de vacíos en agregados finos no compactados, es un
indicativo de la presencia de un porcentaje importante de arena natural (esférica,
redondeada) en la mezcla asfáltica, lo cual, dado el estado que presenta la misma,
constituye uno de los agentes generadores de falla por deformación plástica, de
mayor peso dentro de los ya expuestos.
• Las curvas granulométricas obtenidas muestran mala distribución del agregado
grueso y con ello las variabilidad del proceso de producción de la mezcla asfáltica.
Vale la pena agregar que durante el recorrido de campo realizado también se
observó la heterogeneidad de la mezcla asfáltica a lo largo del sector objeto del
presente estudio.
• Con base en los elementos estudiados y expuestos se concluyó que la mezcla
asfáltica colocada como refuerzo en el sector objeto del presente estudio, en dos
capas, de 0.07 m de espesor cada una, para un espesor total de 0.14 m, debe ser
retirada en la totalidad de dicho espesor.
• Con base en los registros del recorrido de campo realizado se concluyó que el área
total afectada que requiere intervención inmediata en función del estado del
pavimento corresponde a 18,615 m2.
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 56
• Dadas las condiciones geométricas del proyecto, la temperatura de trabajo de la
mezcla asfáltica, el volumen de tráfico pesado que circula y la velocidad de
operación del mismo, se concluye que para lograr un aporte una aceptable
resistencia al corte en la mezcla asfáltica del proyecto, se requiere del uso de
ligantes asfálticos de menor penetración al convencional (60 – 70) y cuyo
comportamiento sea cercano a un sólido elástico a altas temperaturas, es decir
asfaltos modificados.
• Dado que en el proyecto se ha aplicado con buenos resultados mezcla asfáltica de
alto módulo (MAM_Artículo 450-07 INV) y dadas las propiedades del ligante
constitutivo de la mezcla MAM (asfalto modificado tipo V - alta resistencia a la
deformación plástica) se concluye que este tipo de mezcla resulta adecuada para la
intervención del sector en estudio.
• Realizado el diseño de la intervención del pavimento, bajo la aplicación de la
metodología AASHTO-93 y posterior evaluación elástica por método Mecanicista, se
concluye que las estructuras de pavimento, después del retiro del espesor de 0.14
m, tienen la capacidad estructural de soportar las condiciones de tráfico futuras con
espesores mínimos de carpeta asfáltica de alto módulo, espesor que para las
condiciones particulares de presente proyecto corresponde 0.09 m
ESTADO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN UN PAVIMENTO REHABILITADO 57
REFERENCIAS
American Association of State Highway and Transportation Officials. (1993). AASHTO
Guide for Design of Pavement Structures. Washington.
Fonseca, A. M. (2002). Ingenieria de Pavimentos Tomo I. Bogotá: Universidad Católica
de Colombia Ediciones y Publicaciones.
Instituto del asfalto. (1992). Principios de Construcción de Pavimentos de Mezcla
Asfáltica en Caliente. Lexington.
Ministerio de Transporte e Instituto Nacional de Vías. (2007). Especificaciones
Generales de Construcción de Carreteras. Bogotá.
Ministerio de Transporte e Instituto Nacional de Vías. (2007). Normas de Ensayo de
Materiales para Carreteras. Bogotá.