Mezclas Asflticas

Octubre 2015

Luis Audencio Guzmn Velsquez201314436

Universidad de San Carlos de GuatemalaFacultad de IngenieraMateriales de construccin

Introduccin

Los materiales bituminosos son sustancias de color negro, slidas o viscosas, dctiles, que se ablandan por el calor y comprenden aquellos cuyo origen son los crudos petrolferos como tambin los obtenidos por la destilacin destructiva de sustancias de origen carbonoso.El asfalto, tambin denominado betn, es un material viscoso, pegajoso y de color negro. Se utiliza mezclado con arena o gravilla para pavimentar caminos y como revestimiento impermeabilizante de muros y tejados. En las mezclas asflticas es usado como aglomerante para la construccin de carreteras, autovas o autopistas. Est presente en el petrleo crudo y compuesto casi por completo de betn bitumen. El asfalto es una sustancia que constituye la fraccin ms pesada del petrleo crudo. Se encuentra a veces en grandes depsitos naturales, como en el lago Asfaltites o mar Muerto, lo que se llam betn de Judea. Su nombre recuerda el lago Asfaltites (el mar Muerto), en la cuenca del ro Jordn.Adems del sitio mencionado, se encuentra en estado natural formando una mezcla compleja de hidrocarburos slidos en lagunas de algunas cuencas petroleras, como sucede en el lago de asfalto de Guanoco, el lago de asfalto ms extenso del mundo (Estado Sucre, Venezuela), con 4 km de extensin y 75 millones de barriles de asfalto natural. Le sigue en extensin e importancia el lago de asfalto de La Brea, en la isla de Trinidad.A pesar de la fcil explotacin y excelente calidad del asfalto natural, no suele explotarse desde hace mucho tiempo ya que, al obtenerse en las refineras petroleras como subproducto slido en el craqueo o fragmentacin que se produce en las torres de destilacin, resulta mucho ms econmica su obtencin de este modo. Sucede algo parecido con la obtencin del gas, que tambin resulta un subproducto casi indeseable en el proceso de obtencin de gasolina y otros derivados del petrleo.Para pavimentar carreteras se utilizan asfaltos en calientes y asfaltos en frio normalizados para obtener calidades necesarias, un mezclado bien diseado produce calidad de carpetas asflticas.Las caractersticas fsicas y mecnicas del asfalto pueden ser estudiadas a continuacin

Objetivos

Objetivos Generales

Conocer propiedades de los asfaltos en caliente Conocer los mtodos ms importantes para el diseo de mezclas de asfaltos. Clasificar los tipos de asfaltos segn las normas nacionales e internacionales. Establecer parmetros de acarreo de material que permitan el mejor traslado para que el material no sufra daos.

Objetivos Especficos.

Conocer las caractersticas fsicas de una mezcla de asfalto por medio de los ensayos que se realizarn en el laboratorio de ingeniera USAC. Verificar los tipos de usos que se le puede dar a la mezcla que se est diseando en laboratorio. Utilizar el mtodo de SUPERPAVE para establecer un diseo de mezcla de asfalto mas resistente y durable.

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GlosarioBetn: Sustancia de origen natural compuesta principalmente de hidrgeno y carbono, que arde con llama produciendo un humo espeso y tiene un olor peculiar.Emulsin: Lquido de aspecto lcteo que contiene en suspensin pequeas partculas o gotas de otra sustancia insolubles en aquel.Bulk: Pequeos productos vendidos y transportados a granel.Punto de inflamacin. Punto en que el asfalto tiende a arder en llamasLa ductilidad es una medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes de que se rompa en dos.aninicas las partculas de asfalto se cargan negativamente consistencia de cualquier material asfltico cambia a medida que cambia la temperatura. El cambio de la consistencia de los diferentes materiales asflticos briquetasVFA, son el porcentaje de vacos intergranulares entre las partculas de agregado VMA, estn definidos por el espacio intergranular de vacos que se encuentran entre las partculas de agregado de la mezcla de pavimentacin compactada Software de Superpave es un programa de computacin que auxilia a los ingenieros en la seleccin de materiales asflticos y el diseo de la mezcla Susceptibilidad a la humedad: Ser frgil a las bajas temperaturas.

Tabla de Contenidos

1Introduccinii3Objetivosiii3.1Objetivos Generalesiii3.2Objetivos Especficos.iii4Glosario45Tabla de Contenidos56Mezclas Asflticas76.1PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ASFALTICOS76.1.1CONSISTENCIA:76.1.2DURABILIDAD:76.1.3VELOCIDAD DE CURACION:76.1.4RESISTENCIA DE AGUA:76.1.5EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL VOLUMEN DE LOS MATERIALES ASFALTICOS:77ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS77.1VISCOSIDAD:77.2PENETRACION:87.3PUNTO DE INFLAMACIN:87.4ENSAYO DE PELICULA DELGADA EN HORNO87.5ENSAYO DE PELICULA DELGADA RODANTE EN HORNO87.6DUCTILIDAD:107.7ENSAYO DE SOLUBILIDAD107.8PESO ESPECFICO:108Descripcin u usos de los cementantes rebajados118.1Tipos de ligantes asflticos para pavimentacin:118.1.1ASFALTOS REBAJADOS118.1.2118.1.3Asfaltos rebajados de fraguado rpido (FR):118.1.4Asfaltos rebajados de fraguado medio (FM):118.1.5Asfaltos rebajados de fraguado lento. (FL):118.2EMULSIONES128.2.1Emulsiones aninicas:128.2.2Emulsiones catinicas:138.3CEMENTOS ASFLTICOS138.3.1PROPIEDADES:138.3.2APLICACIONES:148.3.3Cementos asflticos por grados de penetracin:148.3.4Cementos asflticos por grados de viscosidad:148.3.5Cementos asflticos por grados de comportamiento:148.4ASFALTOS ESPECIALES148.4.1Asfaltos insuflados:148.4.2Propiedades de los materiales asflticos:158.5Asfaltos modificados:159Diseo de mezclas asfalticas169.1Definicin Marshall169.1.1Las probetas a usar 2.5 pulgadas de espesor y 4 pulgadas de dimetro elaboradas de la siguiente manera:169.1.2Existen tres procedimientos en el mtodo Marshall y estas son:169.1.3La estabilidad Marshall.169.1.4Densidad:1710PROCEDIMIENTO DEL MTODO MARSHALL (AASHTO T245, ASTM D1559)1710.1Seleccin de la muestras de material:1710.2Preparacin del Agregado1710.3Secado del Agregado1810.4Anlisis Granulomtrico por Va Hmeda1810.5Determinacin del Peso Especfico1810.6Preparacin de las Muestras de Ensayo1810.7Las mezclas se preparan de la siguiente manera:1910.8Procedimiento del Ensayo1910.9Determinacin del Peso Especfico Total (AASHTO T 166)1910.10Ensayos de Estabilidad y Fluencia1910.11Valor de Estabilidad Marshall2010.12Valor de Fluencia Marshall2010.13Anlisis de Densidad y Vacos2010.14Anlisis de Vacos2010.15Anlisis de Peso Unitarios2010.16Anlisis de VMA2110.17Anlisis VFA2110.17.1Relaciones y Observaciones de los Resultados de los Ensayos2110.18Determinacin del Contenido de Asfalto2111Descripcin del ensayo Marshall2111Descripcin del ensayo2111.1Gravedad especfica bulk de los agregados )2211.2Gravedad especfica teorica maxima de la mezcla compactada.2211.3Determinar los vacios de aire en la mezcla compactada con2311.4Determinar los vacos de aire en el agregado mineral con.2311.5Vacios llenos con asfalto:2311.6Volumen de asfalto absorbido2312DISEO SUPERPAVE2312.1Agregados Minerales2412.1.1Propiedades de consenso2412.1.2Propiedades de la fuente de origen2412.2Mezclas Asflticas superpave2512.3PROCEDIMIENTO DE DISEO SUPERPAVE2812.3.1Susceptibilidad a la humedad:3013Bibliografa31

Mezclas AsflticasPROPIEDADES DE LOS MATERIALES ASFALTICOSCONSISTENCIA:El asfalto es un material negro, cementante que vara ampliamente en consistencia, entre slido y semislido a temperaturas ambientales normales. Cuando se caliente lo suficiente el asfalto se ablanda y se vuelve lquido, lo cual le permite cubrir partculas de agregado durante la produccin de mezcla caliente. El pavimento de concreto asfaltico realizado adecuadamente es impermeable y resistente, este cambia cuando es calentado y/o envejecido tiende a volverse duro y frgil.DURABILIDAD:La durabilidad comprende todas las caractersticas que permiten una mayor vida de servicio del concreto asfltico.Resistencia del asfalto a endurecerse durante la operacin de mezcla, Resistencia al efecto abrasivo del trnsito, Resistencia a la accin destructiva de los agentes atmosfricos (aire, agua, cambios de temperatura), Flexibilidad suficiente para resistir roturas por la aplicacin repetida de las cargas.Tambin algunos factores que influyen en el deterioro por intemperie son:Oxidacin, la volatizacion, rea superficial expuesta.VELOCIDAD DE CURACION:El curado se define como el proceso mediante el cual aumenta la consistencia un material asfaltico, a medida que se pierde el disolvente por evaporacin, la velocidad tambin se afecta por factores inherentes como por factores externos.Para los materiales rebajados depende del destilado utilizado en el proceso de rebajado. Para cualquier tipo de solvente dado, entre menor sea la cantidad utilizada es menor el tiempo que se requiere para que se evapore, y por lo tanto el material asfaltico va a curar ms rpido.RESISTENCIA DE AGUA:Cuando se usan materiales asfalticos en la construccin de pavimentos, es importante que el asfalto contine adherido a los agregados incluso en la presencia del agua, si esta liga entre asfalto y agregado se pierde el asfalto se ve despojado de los agregados lo cual resulta del deterioro.Para el concreto asfaltico que se mezcla en caliente y se coloca en caliente, donde los agregados se secan meticulosamente ante lo mezclado, sin embargo cuando se aade agua a un concreto asfaltico de mezcla en caliente y que se coloca en frio y generalmente se aade aditivos comerciales para mejorar la capacidad de adherencia y que el agua no interfiera.EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL VOLUMEN DE LOS MATERIALES ASFALTICOS:El volumen de asfalto se ve afectado por cambios en la temperatura de manera significativa, el volumen se incrementa con un aumento de la temperatura y disminuye con la disminucin de su temperatura.La tasa del cambio del volumen como el coeficiente de expansin que es el cambio de volumen de un material por un cambio unitario de temperatura, debido a esta variacin de volumen con la temperatura, los volmenes de materiales de asfalto por lo general se dan para temeraturas de 60 F.ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS CEMENTOS ASFALTICOSVISCOSIDAD:Permite conocer los valores de la resistencia del asfalto a fluir. Este ensayo se puede realizar a temperaturas de 60C o 135C se efecta la viscosidad absoluta y se utiliza un viscosmetro capilar, el cual se coloca en un bao de aceite a temperatura constante. Se incorpora el asfalto precalentado hasta que llegue a la marca del llenadoPENETRACION:La prueba de penetracin da una medicin emprica de la consistencia de un material, en trminos de la distancia que se hunde una aguja estndar en el material, para una carga y un intervalo de tiempo prescrito, la penetracin de un asfalto procesado es baja, con un aumento de la temperatura o vaco en la torre de fraccionamiento, el asfalto procesado se denomina cemento asfaltico de petrleo y se clasifica segn su penetracin. La penetracin consiste, como primera medida a estabilizar una muestra de cemento asfaltico a temperatura de 25C en un bao de agua con temperatura controlada, seguidamente una aguja de dimensiones prescritas se coloca sobre la superficie de muestra bajo una carga de 100 gr. Y por 5 segundos, la distancia que la aguja penetra en el cemento asfaltico es registrada en unidades de 0.1 mm llamada penetracin de muestra. PUNTO DE INFLAMACIN:Cuando se calienta un asfalto, libera vapores que son combustibles. El punto de inflamacin, es la temperatura a la cual puede ser calentado con seguridad un asfalto, sin que se produzca la inflamacin instantnea de los vapores liberados, en presencia de una llama libre. Esta temperatura, sin embargo, est bastante por debajo, en general, de la que el material entra en combustin permanente. Se la denomina punto de combustin (fire point), y es muy raro que se use en especificaciones para asfalto.El ensayo ms usado para medir el punto de inflamacin del cemento asfltico es el de vaso abierto Cleveland (COC), que consiste en llenar un vaso de bronce con un determinado volumen de asfalto, y calentarlo con un aumento de temperatura normalizado. Se pasa una pequea llama sobre la superficie del asfalto a intervalos de tiempo estipulados. El punto de inflamacin es la temperatura a la cual se han desprendido suficientes voltiles como para provocar una inflamacin instantnea.ENSAYO DE PELICULA DELGADA EN HORNO

Este no es en realidad un ensayo, sino un procedimiento destinado a someter a una muestra de asfalto a condiciones de endurecimiento aproximadas a aquellas que ocurren durante las operaciones normales de una planta de mezclado en caliente. Para medir la resistencia al endurecimiento del material bajo estas condiciones, se hacen al asfalto ensayos de penetracin o de viscosidad antes y despus del ensayo.Se coloca una muestra de 50 ml de cemento asfltico en un recipiente cilndrico de fondo plano de 140 mm (5,5 pulgadas) de dimetro interno y 10 mm (3/8 pulgada) de profundidad. El espesor de la capa de asfalto es de 3 mm (1/8 pulgada) aproximadamente. El recipiente conteniendo a la muestra se coloca en un plato que gira alrededor de 5 a 6 revoluciones por minuto durante 5 horas dentro de un horno ventilado mantenido a 163C ( 325F). Luego se vuelca el cemento asfltico en un recipiente normalizado para hacerle el ensayo de viscosidad o de penetracin.ENSAYO DE PELICULA DELGADA RODANTE EN HORNO

Este ensayo es una variante del anterior, desarrollado por agencias del oeste de los Estados Unidos. El propsito es el mismo pero cambian los equipos y procedimientos de ensayo.El horno usado para el ensayo de pelcula delgada rodante y tambin el frasco de diseo especial para contener la muestra. Se vuelca en el frasco una determinada cantidad de cemento asfltico y se lo coloca en un soporte que rota con cierta velocidad alrededor de un eje horizontal, con el horno mantenido a una temperatura constante de 163C (325F). Al rotar el frasco, el cemento asfltico es expuesto constantemente en pelculas nuevas. En cada rotacin, el orificio del frasco de la muestra pasa por un chorro de aire caliente que barre los vapores acumulados en el recipiente.En este horno, se puede acomodar un mayor nmero de muestras que en el horno del ensayo de pelcula delgada. El tiempo requerido para alcanzar determinadas condiciones de endurecimiento en la muestra es tambin menor para este ensayo.

DUCTILIDAD:La ductilidad es una medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes de que se rompa en dos, la ductilidad es medida mediante una prueba de extensin en donde una probeta de cemento asfaltico es extendida o estirada a una velocidad y una temperatura especifica de 25C.El estiramiento continua hasta que el hilo de cemento asfaltico se rompa, la longitud del hilo de material en el momento del corte se mide en cm y se denomina ductilidad de la muestra.ENSAYO DE SOLUBILIDAD

El ensayo de solubilidad es una medida de la pureza del cemento asfltico. La parte del mismo soluble en bisulfuro de carbono representa los constituyentes activos de cementacin. Solo la materia inerte, como sales, carbn libre, o contaminantes inorgnicos, no son solubles.En este ensayo se usa generalmente tricloroetileno, que es menos peligroso que el bisulfuro de carbono y otros solventes. La mayora de los cementos asflticos son igualmente solubles en cualquiera de ellos.El proceso para determinar la solubilidad es muy simple. Se disuelven aproximadamente 2 grs. de asfalto en 100 ml de solvente y se filtra la solucin a travs de una plancha de asbesto colocada en un crisol de porcelana (Gooch). Se pesa el material retenido por el filtro y se lo expresa como porcentaje de la muestra original, obtenindose el porcentaje soluble en bisulfuro de carbono.PESO ESPECFICO:Es la proporcin del peso de cualquier al volumen igual al del agua, ambos a una temperatura determinada, el peso especfico de un cemento asfaltico no se indica, normalmente en las especificaciones de una obra, de todas maneras las dos razones importantes por la cual se debe de conocer el peso especfico son:Si el asfalto se expande cuando es calentado y se contrae cuando es enfriado significa el volumen dado en cierta cantidad de cemento asfaltico ser mayor a altas temperaturas, las medidas de peso proveen un patrn para efectura correciones de temperatura del volumen.Es esencial en la determinacin del porcentaje de vacos de un pavimento compactado.

Descripcin u usos de los cementantes rebajadosTipos de ligantes asflticos para pavimentacin:

ASFALTOS REBAJADOSSe producen otros asfaltos directamente de los cementos asflticos, disolvindolos en destilados voltiles; esos productos se llaman asfaltos rebajados y cuando contienen solventes tipo nafta o gasolina dan lugar a asfaltos lquidos de curado rpido y aquellos que contienen kerosena como solvente darn asfaltos de curado medio. En el caso de una carpeta de rodamiento, construida por el procedimiento de mezcla en el lugar, el solvente debe separarse de la mezcla asfltica, dejando cemento asfltico como cementante y como medio impermeabilizante. Mientras ms dura sea la base asfltica ms solvente se necesitar para producir un grado determinado de fluidez. La rapidez con la cual los asfaltos rebajados pueden invertir su estado para convertirse en cementos asflticos, depende de la cantidad, carcter del solvente y las condiciones empleadas de uso.

Asfaltos rebajados de fraguado rpido (FR):Los asfaltos rebajados de fraguado rpido son cementos asflticos diluidos con un destilado de petrleo tal como la gasolina, que se evapora rpidamente. Los productos de curado rpido se emplean cuando se desea un cambio rpido del estado lquido de aplicacin al cemento asfltico original. Los tipos de asfalto de fraguado rpido varan de FR-0 a FR-4, las consistencias, temperaturas de aplicacin, porcentajes de disolventes y penetraciones del cemento asfaltico original son casi similares a las de las designaciones comparables de la serie FM. La penetracin del residuo despus de la destilacin se aproxima a la del asfalto original. Asfaltos rebajados de fraguado medio (FM):Son cementos asflticos rebajados o diluidos a una mayor fluidez mezclndolos con destilados del tipo kerosena o el aceite disel ligero que se evaporan a una velocidad relativamente baja. Los productos de fraguado medio tienen buenas propiedades humectantes que permiten el revestimiento satisfactorio de los agregados en forma de polvos de graduacin fina. La consistencia de los asfaltos de fraguado medio vara desde lquidos ligeros (FM-0) hasta casi semislidos (FM-4). La fluidez de las diversas cualidades est controlada por la cantidad de disolvente; el FM-0 puede contener tanto diluyente como 50% en volumen y el FM-4 tanto como el 22%.La consistencia del aglutinante despus de que el disolvente se evapora depende del cemento asfltico originalmente seleccionado, que es generalmente de 85-100 grados de penetracin. La penetracin del residuo de la destilacin que es una medida de la dureza del asfalto en servicio, es algo superior, entre 120 y 300 grados de penetracin.

Asfaltos rebajados de fraguado lento. (FL):Los asfaltos de fraguado lentos son destilados de petrleo con las fracciones voltiles ligeras separadas en gran medida. Los asfaltos de fraguado lento se endurecen o fraguan muy lentamente y se emplean cuando se desea una consistencia casi igual a la del aglutinante mismo, tanto en el momento del tratamiento como despus del periodo de curacin. La consistencia de los asfaltos de fraguado lento a las temperaturas normales varan desde lquidos ligeros (FL-0), hasta semislidos (FL-4)EMULSIONESUna emulsin se forma por la dispersin homognea de un lquido en forma de gotas de pequeas dimensiones dentro de otro que no es miscible con el primero.El conjunto de estas pequeas gotas constituye la llamadafase dispersa o discontinua, mientras que el medio en el cual estn dispersas aqullas se denominafase continua o dispersante.Las emulsiones bituminosas son dispersiones coloidales de betn asfltico puro o algo fluidificado en agua.Las emulsiones pueden dividirse, dependiendo de la polaridad que el emulsionante proporcione a las partculas de bettn, en dos grupos: Emulsiones aninicas o bsicas(conpH > 7) Emulsiones catinicas o cidas(conpH < 7).

Emulsiones aninicas:En las emulsiones aninicas las partculas de asfalto se cargan negativamente presentando afinidad por los cuerpos con carga positiva. Los emulsionantes que permiten esta polaridad son generalmente olalos o resnalos de sosa o de potasa, u otros jabones similares. El estearato sdico es muy usado con este fin: en agua, se ioniza dando un anin soluble en betn de manera que cada glbulo de betn se rodea de una pelcula de iones de estearato cargados negativamente con lo cual los glbulos tienden a repelerse evitndose la coagulacin de las mismas.La cantidad de emulsionante depende de la estabilidad que se desee en la emulsin, aunque como mximo est en un 2% del peso de la emulsin.

Emulsiones catinicas:En las emulsiones catinicas las partculas de asfalto se cargan positivamente presentando por tanto afinidad por los cuerpos de carga negativa. Los emulsionantes que las producen son sales cuaternarias de amonio como elbromuro de cetil Irimetril amonioel cual forma unanin de bromoy uncatin que es el radical cetil trimetrilamoniocargado positivamente que rodea a las partculas de betn y se adhiere con gran facilidad a los ridosque presentan carga dbil negativa.Esta carga atrae a las partculas de betn generando en parte la rotura de la emulsin que contina su rotura por evaporacin del agua.La proporcin de emulsionante va del 2% al 3% en peso de emulsin, en funcin de la estabilidad que se desee conferir al sistema.Las propiedades de estas emulsiones son diferentes pero ambas poseen una gran adhesividad frente a los ridos.1. Cuando una emulsin est sometida a temperaturas inferiores a cero grados el agua de la misma se congela.2. Al descongelarse, la emulsin se rompe total o parcialmente quedando inutilizada para su uso. A veces a temperaturas bajas, por encima de los cero grados, se producen alteraciones de los jabones empleados como emulsionantes, especialmente en los sdicos.

El tiempo de rotura es un factor decisivo en la aplicacin en obra de cada tipo de tratamiento,segn la resistencia que se desee obtener en las primeras horas, con vistas a la apertura al trfico, la compactacin, la resistencia a la lluvia, etc.

CEMENTOS ASFLTICOSLos Cementos Asflticos se presentan como una masa negra y brillante, cuya consistencia vara con la temperatura. Se clasifica segn su Viscosidad Absoluta medida a 60C y expresada en poise. Provienen de la fraccin pesada de la destilacin del petrleo crudo. Es tambin elemento base para la fabricacin de asfaltos cortados y emulsiones. PROPIEDADES: El Cemento Asfltico es un ligante flexible, impermeable y duradero. Mediante la aplicacin de calor disminuye su viscosidad, permitiendo mezclarse con agregados ptreos, obtenindose as una mezcla cuyas excelentes caractersticas han permitido un alto desarrollo tecnolgico de su utilizacin en la ingeniera vial.

APLICACIONES: Es un ligante y/o aglomerante de excelentes caractersticas, de aplicacin en caliente con agregados ptreos. Esta mezcla se utiliza normalmente en pavimentos de alta calidad. Se puede utilizar adems como relleno de junturas de dilatacin o grietas de pavimentos de hormign, o como sello de grietas en pavimentos de asfalto.Cementos asflticos por grados de penetracin:Se basa en el resultado del ensayo de penetracin, es cual describe la consistencia a una temperatura de 25 C. El Instituto Nacional de Vas ha adoptado dos grados de cemento asfltico para pavimentacin, con penetraciones comprendidas dentro de los rangos 60-70 y 80-100.

Cementos asflticos por grados de viscosidad:Se basa en la determinacin de la viscosidad absoluta del producto a 60 C Tambin se especifica generalmente una viscosidad mnima a 135C (275F).Cuando las pruebas se realizan sobre el asfalto original se designan como AC-2.5; AC-5; AC-10; AC-20 y AC-40 y se designan como AR 1000, AR 2000, AR 4000, AR 8000 y AR 1600, cuando se efectan sobre muestras de asfaltos sometidos a un ensayo de envejecimiento acelerado.En el primer caso, el nmero de identificacin es la centsima parte de la viscosidad deseada a 60C, en Poises, y en el segundo caso es la viscosidad deseada a la misma temperatura, en Poises.Cementos asflticos por grados de comportamiento:Se basa en el desempeo previsto del ligante y lo especifica en funcin de las condiciones climticas extremas en que presenta propiedades fsicas adecuadas. Se designan con el acrnimo PG, acompaado de dos nmeros que indican las temperaturas mximas y mnimas de diseo (Ejemplo: PG 64-28).Hay 21 clases de asfaltos clasificados por grados de comportamiento. Independientemente del sistema de clasificacin elegido, el grado por escoger depende de las condiciones ambientales. El sistema de grados de comportamiento (PG) define los lmites de temperatura dentro de los cuales es previsible el buen comportamiento del cemento asfltico

ASFALTOS ESPECIALES

Asfaltos insuflados:Se obtiene insuflando aire a travs del residuo semislido obtenido durante las ltimas etapas del proceso de destilacin. El asfalto insuflado no se usa generalmente como material de pavimentacin, sin embargo es muy til como material para techumbre.

Propiedades de los materiales asflticos: Las propiedades de los materiales asflticos relevantes para la construccin de los pavimentos, pueden clasificarse en cuatro categoras principales: Consistencia: La consistencia de cualquier material asfltico cambia a medida que cambia la temperatura. El cambio de la consistencia de los diferentes materiales asflticos puede diferir considerablemente an para la misma magnitud de cambio de temperatura. Durabilidad: Cuando los materiales asflticos se exponen a los elementos del medio ambiente, tiene lugar gradualmente un deterioro natural, y finalmente los materiales pierden su plasticidad y se hacen frgiles. Velocidad de curacin: la velocidad de curacin de cualquier material asfltico, depende del destilado que se use en el proceso de rebajado. Resistencia a la accin del agua: Es importante que el asfalto contine adherido a los agregados aun en presencia de agua. Si se pierde esta liga entre el asfalto y los agregados, el asfalto va a quedar despojado de los agregados, lo que conduce al deterioro del pavimento.

Asfaltos modificados:Los materiales asflticos modificados son el producto de la disolucin o incorporacin en el asfalto, de un polmero o de hule molido de neumticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura, que se le aaden al material asfltico para modificar sus propiedades fsicas y reolgicas, y disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, as como a la oxidacin.Los modificadores producen una actividad superficial inica, que incrementa la adherencia en la interfase entre el material ptreo y el material asfltico, conservndola an en presencia del agua. Tambin aumentan la resistencia de las mesclas asflticas a la deformacin y a los esfuerzos de tensin repetidos y por lo tanto a la fatiga y reducen el agrietamiento, as como la susceptibilidad de las capas asflticas a las variaciones de temperatura. Estos modificadores por lo general se aplican directamente al material asfltico, antes de mezclarlo con el material ptreo.

Diseo de mezclas asfalticasDefinicin MarshallEl mtodo de Marshall segn sistema usado tradicionalmente en los proyectos de pavimentacin en Guatemala para definir las propiedades del concreto asfltico y los procedimientos para el diseo de mezclas de concreto asfltico.SUPERPAVE (SUperior PERforming Asphalt PAVEment). Sistema para definir y medir las propiedades del asfalto y de los procedimientos para el diseo de mezclas de concreto asfltico y su desempeo, desarrollada por el SHRP (Strategic Highway Research Program) de la FHWA (Federal Highway Administration).El propsito del mtodo es determinar el contenido ptimo de asfalto para una combinacin especifica de agregados, este mtodo solo se aplica en caliente que usan el cemento asfaltico clasificado en viscosidad o tamao mximo de agregados.Para disear por el mtodo de Marshall primero debe determinarse las cualidades (estabilidad, durabilidad, y trabajabilidad) que debe tener la mezcla, seleccionar el tipo de agregado y el tipo de asfalto para llegar a obtener esas cualidades.Las probetas a usar 2.5 pulgadas de espesor y 4 pulgadas de dimetro elaboradas de la siguiente manera: Asfalto y agregados calentados y mezclados. El asfalto caliente se coloca en moldes precalentados Marshall y luego se compacta con el martillo Marshall el cual tambin se calienta para que no enfre la mezcla al golpearla. Las briquetas son compactadas con 35, 50 y 75 golpes por cara dependiendo de la capacidad de transito para la cual la mezcla est siendo diseada. Se deja enfriar y se extraen los moldes.

Existen tres procedimientos en el mtodo Marshall y estas son: Determinacin del peso especifico total. Medicin de la estabilidad y la fluencia. Anlisis de la densidad y el contenido de vacios de la probeta.

La estabilidad Marshall.Es la mxima resistencia a la carga en libras que puede soportar la muestra a 60 C.El valor de fluencia es la deformacin total en unidades de una pulgada, la carga se aplica con una velocidad de 2 pulgadas por minuto hasta que la muestra falle, la estabilidad se obtienen en base a la durabilidad.

Densidad:El propsito es determinar el porcentaje de vacios en la mezcla compactada, los vacios son las pequeas bolsas de aire que se encuentran entre las partculas de agregados revestida de asfaltos, el porcentaje de vacios se calcula a partir del peso especfico total de cada probeta compactada y el peso especifico terico de la mezcla.PROCEDIMIENTO DEL MTODO MARSHALL (AASHTO T245, ASTM D1559)

Diferentes agregados y asfaltos presentan diferentes caractersticas. Estas caractersticas tienen un impacto directo sobre la naturaleza misma del pavimento. El primer paso en el mtodo de diseo, entonces, es determinar las cualidades (estabilidad, durabilidad, trabajabilidad, resistencia al deslizamiento, etc.) que debe tener la mezcla de pavimentacin, y seleccionar un tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan combinarse para producir esas cualidades. Una vez efectuado lo anterior, se procede con la preparacin de los ensayos.

Seleccin de la muestras de material:La primera preparacin para los ensayos consta de reunir muestras del asfalto y del agregado que van a ser usados en la mezcla de pavimentacin. Es importante que las muestras de asfalto tengan caractersticas idnticas a las del asfalto que va a ser usado en la mezcla final. Lo mismo debe ocurrir con las muestras de agregado. La razn es simple: los datos extrados de los procedimientos de diseo de mezclas determinan la frmula para la mezcla de pavimentacin. La receta ser exacta solamente si los ingredientes ensayados en el laboratorio tienen caractersticas idnticas a los ingredientes usados en el producto final.Una amplia variedad de problemas graves, que van desde una mala trabajabilidad de la mezcla hasta una falla prematura del pavimento, son el resultado histrico de variaciones ocurridas entre los materiales ensayados en el laboratorio y los materiales usados en la realidad.Preparacin del AgregadoLa relacin viscosidad-temperatura del cemento asfltico que va a ser usado debe ser ya conocida para poder establecer las temperaturas del mezclado y compactacin en el laboratorio. En consecuencia, los procedimientos preliminares se enfocan hacia el agregado, con el propsito de identificar exactamente sus caractersticas. Estos procedimientos incluyen secar el agregado, determinar su peso especfico, y efectuar un anlisis granulomtrico por lavado.

Secado del Agregado

El Mtodo Marshall requiere que los agregados ensayados estn libres de humedad, tan prctico como sea posible. Esto evita que la humedad afecte los resultados de los ensayos. Una muestra de cada agregado a ser ensayado se coloca en una bandeja, por separado, y se calienta en un horno a temperatura de 110 C (230 F). Despus de cierto tiempo, la muestra caliente se pesa, y se registra su valor. La muestra se calienta por segunda vez, y se vuelve a pesar y a registrar su valor. Este procedimiento se repite hasta que el peso de la muestra permanezca constante despus de dos calentamientos consecutivos, lo cual indica que la mayor cantidad posible de humedad se ha evaporado de la muestra.Anlisis Granulomtrico por Va Hmeda

El anlisis granulomtrico por va hmeda es un procedimiento usado para identificar las proporciones de partculas de tamao diferente en las muestras del agregado. Esta informacin es importante porque las especificaciones de la mezcla deben estipular las proporciones necesarias de partculas de agregado de tamao diferente, para producir una mezcla en caliente final con las caractersticas deseadas.El anlisis granulomtrico por va hmeda consta de los siguientes pasos:1) Cada muestra de agregado es secada y pesada.2) Luego cada muestra es lavada a travs de un tamiz de 0.075mm (No. 200), para remover cualquier polvo mineral que este cubriendo el agregado.3) Las muestras lavadas son secadas siguiendo el procedimiento de calentado y pesado descrito anteriormente.4) El peso seco de cada muestra es registrada. La cantidad de polvo mineral puede ser determinada si se comparan los pesos registrados de las muestras antes y despus del lavado.

Determinacin del Peso Especfico

El peso especfico de una sustancia es la proporcin peso-volumen de una unidad de esta sustancia comparada con la proporcin peso-volumen de una unidad igual de agua. El peso especfico de una muestra de agregado es determinado al comparar el peso de un volumen dado de agregado con el peso de un volumen igual de agua, a la misma temperatura. El peso especfico del agregado se expresa en mltiplos peso especfico del agua (la cual siempre tiene un valor de 1). Por ejemplo una muestra de agregado que pese dos y media veces ms que un volumen igual de agua tiene un peso especfico de 2.5.El clculo del peso especfico de la muestra seca de agregado establece un punto de referencia para medir los pesos especficos necesarios en la determinacin de las proporciones agregadas, asfalto, y vacos que van a usarse en los mtodos de diseo.

Preparacin de las Muestras de EnsayoLas probetas de ensayo de las posibles mezclas de pavimentacin son preparadas haciendo que cada una contenga una ligera cantidad diferente de asfalto. El margen de contenido de asfalto usado en las briquetas de ensayo est determinado con base en experiencia previa con los agregados de la mezcla. Este margen le da al laboratorio un punto de partida para determinar el contenido exacto de asfalto en la mezcla final. La proporcin de agregado en las mezclas est formulada por los resultados del anlisis granulomtrico.Las mezclas se preparan de la siguiente manera:1) El asfalto y el agregado se calientan y mezclan completamente hasta que todas las partculas de agregado estn revestidas. Esto simula los procesos de calentamiento y mezclado que ocurren en la planta.2) Las mezclas asflticas calientes se colocan en moldes pre-calentados Marshall como preparacin para la compactacin, en donde se usa el martillo Marshall de compactacin, el cual tambin es calentado para que no enfre la superficie de mezcla al golpearla.3) Las briquetas son compactadas mediante golpes del martillo Marshall de compactacin. El nmero de golpes del martillo (35, 50, 75) depende de la cantidad de trnsito para la cual la mezcla est siendo diseada. Ambas caras de cada briqueta reciben el mismo nmero de golpes. As, una probeta Marshall de 35 golpes recibe, realmente, un total de 70 golpes. Una probeta de 50 golpes recibe 100 impactos. Despus de completar la compactacin las probetas son enfriadas y extradas de los moldes.

Procedimiento del EnsayoExisten tres procedimientos en el mtodo del ensayo Marshall. Estos son: determinacin del peso especfico total, medicin de la estabilidad y la fluencia Marshall, y anlisis de la densidad y el contenido de vacos de las probetas.Determinacin del Peso Especfico Total (AASHTO T 166)El peso especfico total de cada probeta se determina tan pronto como las probetas recin compactadas se hayan enfriado a la temperatura ambiente. Esta medicin de peso especfico es esencial para un anlisis preciso de densidad-vacos.Ensayos de Estabilidad y FluenciaEl ensayo de estabilidad est dirigido a medir la resistencia a la deformacin de mezcla. La fluencia mide la deformacin, bajo carga, que ocurre en la mezcla. El procedimiento de los ensayos es el siguiente:

1) Las probetas son calentadas en un bao de agua a 60 C (140 F). Esta temperatura representa, normalmente, la temperatura ms caliente que un pavimento en servicio va a experimentar.2) La probeta es removida del bao, secada, y colocada rpidamente en el aparato Marshall. El aparato consiste en un dispositivo que aplica una carga sobre la probeta, y de unos medidores de carga y deformacin (fluencia).3) La carga del ensayo es aplicada a la probeta a una velocidad constante de 51 mm (2 in) por minuto hasta que la muestra falle. La falla est definida como la carga mxima que la briqueta pueda resistir.4) La carga falla se registra como el valor de estabilidad Marshall y la lectura del medidor de fluencia se registra como la fluencia.

Valor de Estabilidad MarshallEl valor de estabilidad Marshall es una medida de la carga bajo la cual una probeta cede o falla totalmente. Durante un ensayo, cuando la carga es aplicada lentamente, los cabezales superior e inferior del aparato se acercan, y la carga sobre la briqueta aumenta al igual que la lectura en el indicador de cuadrante. Luego se suspende la carga una vez que se obtiene la carga mxima. La carga mxima indicada por el medidor es el Valor de Estabilidad Marshall.Debido a que la estabilidad Marshall indica la resistencia de una mezcla a la deformacin, existe una tendencia a pensar que si un valor de estabilidad es bueno, entonces un valor ms alto ser mucho mejor. Para muchos materiales de ingeniera, la resistencia del material es, frecuentemente, una medida de su calidad; sin embargo, este no es necesariamente el caso de las mezclas asflticas en caliente. Las estabilidades extremadamente altas se obtienen a costa de durabilidad.Valor de Fluencia MarshallLa fluencia Marshall, medida en centsimas de pulgada, representa la deformacin de la briqueta. La deformacin est indicada por la disminucin en el dimetro vertical de la briqueta. Las mezclas que tienen valores bajos de fluencia y valores muy altos de estabilidad Marshall son consideradas demasiado frgiles y rgidas para un pavimento en servicio. Aquellas que tienen valores altos de fluencia son consideradas demasiado plsticas, y tienen tendencia a deformarse fcilmente bajo las cargas del trnsito.Anlisis de Densidad y VacosUna vez que se completan los ensayos de estabilidad y fluencia, se procede a efectuar un anlisis de densidad y vacos para cada serie de probetas de prueba. El propsito del anlisis es el de determinar el porcentaje de vacos en la mezcla compactada.Anlisis de VacosLos vacos son las pequeas bolsas de aire que encuentran entre las partculas de agregado revestidas de asfalto. El porcentaje de vacos se calcula a partir del peso especfico total de cada probeta compactada y del peso especfico terico de la mezcla de pavimentacin (sin vacos). Este ltimo puede ser calculado a partir de los pesos especficos del asfalto y el agregado de la mezcla, con un margen apropiado para tener en cuenta la cantidad de asfalto absorbido por el agregado; o directamente mediante un ensayo normalizado (AASHTO T 209) efectuado sobre la muestra de mezcla sin compactar. El peso especfico total de las probetas compactadas se determina pesando las probetas en aire y agua.Anlisis de Peso UnitariosEl peso unitario promedio para cada muestra se determina multiplicando el peso especfico total de la mezcla por 100 kg/m3 (62.4 lb/ft3).

Anlisis de VMALos vacos en el agregado mineral, VMA, estn definidos por el espacio intergranular de vacos que se encuentran entre las partculas de agregado de la mezcla de pavimentacin compactada, incluyendo los vacos de aire y el contenido efectivo del asfalto, y se expresan como un porcentaje del volumen total de la mezcla. El VMA es calculado con base en el peso especfico total del agregado y se expresa como un porcentaje del volumen total de la mezcla compactada. Por lo tanto, el VMA puede ser calculado al restar el volumen de agregado (determinado mediante el peso especfico total del agregado) del volumen total de la mezcla compactada.

Anlisis VFALos vacos llenos de asfalto, VFA, son el porcentaje de vacos intergranulares entre las partculas de agregado (VMA) que se encuentran llenos de asfalto. El VMA abarca asfalto y aire, y por lo tanto, el VFA se calcula al restar los vacos de aire del VMA, y luego dividiendo por el VMA, y expresando el valor final como un porcentaje.Relaciones y Observaciones de los Resultados de los EnsayosCuando los resultados de los ensayos se trazan en grficas, usualmente revelan ciertas tendencias en las relaciones entre el contenido de asfalto y las propiedades de la mezcla. A continuacin se enuncian ciertas tendencias que pueden observarse al estudiar las grficas: El porcentaje de vacos disminuye a medida que aumenta el contenido de asfalto. El porcentaje de vacos en el agregado mineral (VMA) generalmente disminuye hasta un valor mnimo, y luego aumenta con aumentos en el contenido de asfalto. El porcentaje de vacos llenos de asfalto (VFA) aumenta con aumentos en el contenido de asfalto. La curva para el peso unitario (densidad) de la mezcla es similar a la curva de estabilidad, excepto que el peso unitario mximo se presenta a un contenido de asfalto ligeramente mayor que el que determina la mxima estabilidad. Hasta cierto punto, los valores de estabilidad aumenta a medida que el contenido de asfalto aumenta. Ms all de este punto, la estabilidad disminuye con cualquier aumento en el contenido de asfalto. Los valores de fluencia aumentan con aumentos en el contenido de asfalto.

Determinacin del Contenido de AsfaltoEl contenido de diseo de asfalto en la mezcla final de pavimentacin se determina a partir de los resultados descritos anteriormente. Primero, determine el contenido de asfalto para el cual el contenido de vacos es de 4%. Luego, evale todas las propiedades calculadas y medidas para este contenido de asfalto, y comprelas con los criterios de diseo. Si se cumplen todos los criterios, es el contenido de diseo de asfalto. Si no se cumplen todos los criterios ser necesario hacer algunos ajustes o volver a disear la mezcla.Descripcin del ensayo Marshall 1. Descripcin del ensayoDiseo de mezclas mtodo de Marshall.Normas ASTM D 1559Porcentaje optimo de contenido de asfaltoPeso especfico de cemento asfaltoPara ste mtodo se utilizan 3 tolvas, pero el ensayo puede realizarse con 2 hasta 4 tolvas.Tolva #1, material que pasa en el tamiz y es retenido en el tamiz 200Tolva #2, material que pasa en el tamiz 3/8 y es retenido en el tamiz 200Tolva #3, material que pasa en el tamiz y es retenido en el tamiz 200Como casi nunca es posible obtener un agregado que cumpla con los requisitos granulomtricos exigidos se debe hacer un ajuste a estos datos, los porcentajes de agregados escogidos para que cumpla con las especificaciones son 30%

3/820%

Arena50% (ajustndose a la franja de diseo

Gravedad especfica bulk de los agregados )

= Peso Seco= Peso con superficie saturada superficialmente seca.= Peso sumergido en Agua

Gravedad especfica teorica maxima de la mezcla compactada. O = Peso del Agregado= Peso de la mezcla asfltica = Volumen efectivo del agregado= Volumen de la mezcla asfltica.= Gravedad especifica de la mezcla asfltica.= Gravedad especifica efectiva del agregado= Porcentaje de asfalto contenido en la mezcla.Gravedad especifica efectiva de los agregados ( = Sumatoria de los porcentajes de mezclas (100%) = Gravedad especfica terica mxima (RICE) = Peso especfico del asfalto = Porcentaje de asfalto contenido en la mezcla.

Con el valor de pueden ser calculados los dems valores del RICE para cualquier otro contenido de cemento asfaltico ya que la absorcin del asfalto no varia apreciablemente con variaciones del contenido del asfalto

= Sumatoria de los porcentajes de mezclas (100%) = Porcentaje de asfalto contenido en la mezcla. = Porcentaje de agregados contenidos en la mezcla = Gravedad especifica efectiva del agregado = Gravedad especifica de la mezcla asfltica.

Determinar los vacios de aire en la mezcla compactada con

, o tambin se puede utilizar = Volumen de vacios con aire = Volumen total del espcimen compactado. = Gravedad especifica bulk de la mezcla compactada = Gravedad especifica terica mxima de la mezcla.Determinar los vacos de aire en el agregado mineral con. . = Volumen total del espcimen compactado.= Volumen efectivo de la mezcla asfltica.= Gravedad especfica bulk del agregado.= Porcentaje de asfalto contenido en la mezcla.= Gravedad especifica bulk de la mezcla compactada= Porcentaje de agregados contenidos en la mezcla

Vacios llenos con asfalto: = Volumen de vacios con aire= Volumen total del espcimen compactado.= Volumen efectivo de la mezcla asfltica.VMA= Vacos de aire en el agregado mineralPorcentajes de vacios con aire.Volumen de asfalto absorbido

= Peso de asfalto absorbido por la muestra= Peso del Agregado

DISEO SUPERPAVEEn 1987, el Strategic Highway Research Program (SHRP) fue establecido por el Congreso de los Estados Unidos con un presupuesto de 150 millones de dlares en programas de investigacin, a fin de mejorar el desempeo y duracin de las carreteras volvindolas ms seguras tanto para automovilistas como para los trabajadores de las mismas. Un tercio de este presupuesto se emple en el desarrollo de especificaciones de desempeos basados en asfalto, directamente relacionados con anlisis de laboratorio y con aplicaciones en campo. Iniciando el desarrollo de un nuevo sistema para especificar materiales asflticos, el producto final del programa es un nuevo sistema llamado Superpave (Superior Performing Asphalt Pavement). Representa una tecnologa provista de tal manera que pueda especificar cemento asfltico y agregado mineral; desarrollar diseos de mezclas asflticas; analizar y establecer predicciones del desempeo del pavimento. Este mtodo evala los componentes de la mezcla asfltica en forma individual (agregado mineral y asfalto), y su interaccin cuando estn mezclados.El software de Superpave es un programa de computacin que auxilia a los ingenieros en la seleccin de materiales asflticos y el diseo de la mezcla. No obstante, Superpave es ms que un programa de computacin. Fundamentalmente, representa un sistema ms avanzado de especificacin de los materiales componentes, diseo de mezclas asflticas y su anlisis, y la prediccin del performance de los pavimentos, incluyendo equipos de ensayo, mtodos de ensayo y criterios.El sistema Superpave proporciona un medio completo y muy amplio para disear mezclas con base en los requerimientos especficos de comportamiento definidos por el trnsito, el clima y la seccin estructural del pavimento en una cierta localizacin. Se facilita con este sistema, la seleccin y combinacin de asfalto agregado y, de ser necesario, de un aditivo, para alcanzar el nivel requerido de comportamiento en el pavimento. El sistema es aplicable tanto para mezclas densas en caliente vrgenes o recicladas.Los mtodos de diseo de laboratorio usualmente utilizados como el Marshall y Hveem, no incorporaban criterios sobre agregados en sus procedimientos, a la inversa, el criterio de agregados est directamente incorporado dentro del procedimiento Superpave.Agregados MineralesEl agregado mineral juega un rol clave en el desempeo de la mezcla. Existendos tipos de propiedades de los agregados que se especifican en el sistemaSuperpave: propiedades de consenso y propiedades de origen del agregado.Propiedades de consensoLas propiedades de consenso son aquellas consideradas por los investigadores de SHRP crticas para alcanzar una elevada performance de la HMA. Estas propiedades deben satisfacerse en varias escalas, dependiendo del nivel del trnsito y de la posicin en el paquete estructural del pavimento. Altos niveles de trnsito y mezclas para la carpeta de rodamiento (posicin superior en el paquete estructural del pavimento) requieren valores ms estrictos para las propiedades de consenso. Estas propiedades son: Angularidad del agregado grueso Angularidad del agregado fino (AASHTO TP 33) Partculas alargadas y aplanadas (ASTM D4791) Equivalente de arena (ASTM D2419)

Especificando la angularidad de los gruesos y finos lo que se busca lograr es una HMA con un alto ngulo de friccin interna y as, una alta resistencia al corte y por ende una alta resistencia al ahuellamiento.Limitando las partculas alargadas se asegura que los agregados de la HMA (hot mix asphalt) sern menos susceptibles a fractura durante el manipuleo, construccin y bajo trnsito. Limitando la cantidad de arcilla en el agregado, la unin entre el ligante asfltico y el agregado es fortalecida y mejorada.Propiedades de la fuente de origen Adems de las propiedades de consenso, los expertos viales pensaron que haba otras caractersticas crticas del agregado. Aun cuando stas son relevantes en el proceso de diseo de la mezcla, podran tambin usarse como un control de aceptacin de la fuente de origen.Las propiedades de origen del agregado son aquellas utilizadas frecuentemente por las agencias para calificar las fuentes locales de agregados. Los investigadores de la SHRP creyeron que el cumplimiento de estas propiedades era importante, pero no especificaron valores crticos ya que ellas son muy especficas de la fuente de origen, es decir el lugar donde se construir el proyecto. Las propiedades de origen del agregado son: Tenacidad, medida con la prueba de desgaste de Los ngeles. (ASTM C131) Durabilidad, medida con la prueba de intemperismo acelerado. (ASTM C88) Materiales deletreos, que se mide con la prueba AASHTO T 11.

Para especificar la gradacin del agregado, los investigadores de la SHRP depuraron una propuesta ya en amplio uso por muchas agencias: exponente 0.45 en el grfico de granulometra, con lmites de control y una zona restringida. Con estos elementos, se desarrolla un diseo de estructura del agregado.El diseo de la estructura del agregado del Superpave debe pasar entre los puntos de control evitando la zona restringida. La graduacin de mxima densidad se dibuja desde el pasante 100% del tamao mximo del agregado de origen.El tamao mximo nominal se define como un tamao mayor que el correspondiente a la medida del primer tamiz que retiene ms del 10%. El tamao mximo del agregado se define como un tamao mayor que el tamao del agregado mximo nominal.La zona restringida es usada por SHRP Superpave para evitar mezclas con alta proporcin de arenas finas en relacin al total de arena, y para evitar graduaciones que siguen la linea del exponente 0.45, las cuales normalmente carecen de una adecuada cantidad de vacos del agregado mineral (VAM o VMA en ingls). En muchos casos, la zona restringida desalentar el uso de arenas finas naturales en una mezcla de agregados. Esto alentar el uso de arenas limpias procesadas. La estructura de agregados diseada asegura que el agregado desarrollar un esqueleto granular fuerte-mejorando la resistencia a la deformacin permanente a la vez que permite un suficiente volumen de vacos para garantizar la durabilidad de la mezcla.Mezclas Asflticas superpaveLas pruebas Superpave para cementos asflticos miden propiedades fsicas que pueden estar directamente relacionadas con el desempeo en campo a travs de principios ingenieriles. Las pruebas Superpave para cemento asfltico, tambin son llevadas a temperaturas a las que se encuentran los pavimentos en servicio. El tema central de las especificaciones Superpave es la confianza sobre las pruebas del cemento asfltico en condiciones que simulan las tres etapas crticas durante la vida del asfalto. Ya que el diseo de mezclas Superpave y su anlisis es ms complejo que los mtodos en uso, el alcance de su uso depende del nivel del trnsito o de la clasificacin funcional del pavimento para el cual se hace el diseo. En consecuencia, 3 niveles de diseo de mezclas del Superpave fueron desarrollados. El diseo volumtrico, nico requerimiento para diseo de mezclas del Nivel 1, implica la fabricacin de los especmenes de ensayo usando el SGC y la seleccin del contenido de asfalto basado en los vacos de aire, vacos del agregado mineral ( VAM o VMA) , vacos llenados con asfalto (VFA), y la relacin polvo llenante (filler) / contenido de asfalto efectivo. Las propiedades de consenso y las propiedades de fuente de origen deben ser cumplidas.El nivel 2 de diseo de mezclas parte del diseo volumtrico. Una batera de ensayos SST e IDT es realizada para arribar a una serie de predicciones de performance se acepta / no se acepta.El nivel 3 de diseo de mezcla abarca muchas de las facetas de los niveles 1 y 2. Ensayos adicionales de SST e IDT se realizan en una amplia variedad de temperaturas. El diseo del Nivel 3 es el nico protocolo que realiza el ensayo de SST con muestras confinadas. Debido a que abarca un gran rango de ensayos y resultados, el diseo del Nivel 3 ofrece un detallado y seguro nivel de prediccin de la performance. El Superpave utiliza un sistema completamente nuevo de ensayos, especificaciones, y seleccin de ligantes asflticos. Si bien no se desarrollaron nuevos ensayos para agregados, los mtodos de seleccin y especificaciones para agregados fueron refinados e incorporados en el sistema de diseo de mezclas Superpave. Los requerimientos para mezclas asflticas del Superpave fueron establecidos a partir de criterios actualmente en uso.

Las pruebas realizadas en el asfalto original, representan la primera etapa: transportacin, almacenamiento, y manejo. La segunda etapa representa el asfalto durante la produccin, mezcla y construccin; es simulada por las especificaciones mediante el envejecimiento del asfalto en el Horno Rotatorio de Pelcula Delgada (RTFO). Este procedimiento expone una pelcula delgada de asfalto a calor y aire para aproximar el envejecimiento que sufre el asfalto durante su mezcla y construccin. La tercera etapa ocurre cuando envejece el cemento asfltico desde que se coloca en la mezcla asfltica, y carpeta asfltica, hasta el fin de su vida de diseo para la cual fue planeado. Esta etapa se simula en la vasija de envejecimiento a presin (PAV), mediante la exposicin de muestras de asfalto a calor y presin, para representar el envejecimiento del pavimento a lo largo de los aos de servicio.

Las propiedades volumtricas de la mezcla asfltica compactada forman parte fundamental en la seleccin del contenido ptimo de asfalto. Los parmetros ms importantes son; los vacos de aire (Va), vacos en el agregado mineral (VMA), vacos llenados con asfalto (VFA), y contenido de asfalto efectivo (Pbe), estos proporcionan una indicacin del probable funcionamiento de la mezcla asfltica. En la siguiente figura se presenta un diagrama de componentes de una mezcla asfltica compactada.

Despus de haber determinado las propiedades del agregado y la granulometra de diseo, se calcula el porcentaje de asfalto inicial mediante las frmulas siguientes

En las frmulas anteriores, los parmetros de mayor influencia en la seleccin del contenido inicial de asfalto, son las densidades del agregado (Gsb, Gsa y Gse) y los porcentaje de asfalto y de agregado mineral utilizados.

Una de las grandes diferencias del Superpave con respecto a las metodologas antiguas (Marshall) es el tipo de compactacin. El compactador giratorio es posiblemente la mayor aportacin del Superpave, este equipo simula de mejor forma las densidades y acomodo de partculas de la mezcla asfltica encontradas en el campo. Los parmetros de compactacin son la presin vertical (600 kPa), ngulo de giro (1,25 ), la velocidad de rotacin (30 rev/min) y el nmero de giros.El esfuerzo de compactacin est en funcin de los ejes equivalentes (ESALs). Los ESALs de diseo es el nivel de trnsito esperado para el carril de diseo en un periodo de 20 aos. Se debe determinar los ESALs de diseo a los 20 aos para seleccionar un valor correcto de Ndiseo.

Se pueden observar que para un ESALs de diseo existen tres valores de compactacin.N inicial = es el nmero de giros que produce la mnima compactacin que se debe presentar en el campoN diseo = es el nmero de giros que se necesitan para producir la compactacin de diseo en campoN mximo = es el nmero de giros que produce la mxima compactacin que se debe presentar en el campo.

PROCEDIMIENTO DE DISEO SUPERPAVE Se debern elaborar 12 probetas, cuatro porcentajes de asfalto (Pbi 0,5% +1,0%) con tres rplicas. La densificacin de la mezcla asfltica se deber realizar de acuerdo con el nmero de giros establecidos en el NDISEO para el ESALs determinado. Los parmetros de compactador giratorio son: Presin vertical 600 kPa; Angulo de giro-1,25; velocidad de rotacin-30rev/min. De acuerdo con la grfica de viscosidad-temperatura, se determinarn las temperaturas de mezclado y compactacin, que correspondan a los rangos de viscosidades de 0,28 0,03 Pa.s y 0,17 0,02 Pa.s, respectivamente.

Se debern realizar dos pruebas a la mezcla asfltica con el fin de conocer sus propiedades volumtricas:

Se deber calcular los parmetros volumtricos; vacos en el agregado mineral (VAM), vacos llenos de asfalto (VFA) y vacos de aire (Va), a continuacin se presentan las frmulas de cada parmetro volumtrico y la especificacin de cada parmetro.

Susceptibilidad a la humedad: Se deber realizar la prueba de susceptibilidad a la humedad de la mezcla asfltica, mediante la Norma AASHTO T283, Susceptibilidad a la humedad por medio del ensayo de tensin indirecta (TSR). Esta prueba tiene como finalidad determinar la prdida de resistencia que sufre la mezcla asfltica despus de ser acondicionada en un bao Mara a 60 C durante 24 h. La susceptibilidad a la humedad es la relacin entre el promedio de las probetas acondicionadas entre el promedio de las probetas de control (sin acondicionamiento), se debe tener una relacin mnima de 80 %. Las probetas debern tener un porcentaje de vacos aire de 7%.

BibliografaAylln Acosta, J. (2004). Guia para el diseop de pavimentos asfalticos. Cochabamba Bolivia.Caminos, D. G. (2000). ESPECIFICACIONES GENERALES (Libro Azul de Caminos). Guatemala: s/e.Fajardo, J. L. (1996). Mezclas Asfaltos en Caliente. Guatemala: Tesis Ingenieria Universidad de San Carlos de Guatemala.Hernandez, J. M. (1997). Consideraciones generales para los diferentes tipos dde pavimento. Guatemala: Facultad de ingeniera USAC.Martnez, P. R. (2011). Cantidad de cemente en concreto asfaltico. Guatemala: Facultad de Ingenieria USAC.NOGUEIRA BAPTISTA, C. (1981). Pavimentao Tomo III - Revestimentos pavimentos rigidos. Brasil: Globo POrto Alegre.