Utilizacion de la cal como mejorador de adherencia en mezclas asfalticas.

1. USO DE CAL COMO MEJORADOR DE ADHERENCIA EN MEZCLAS ASFALTICAS.
ING. ANDRES RICARDO GARCIA MORALES
INFORME PARA ASIGNATURA DE TECNOLOGIA DEL ASFALTO
DOCENTE: ING. SARA DEL PILAR ALZATE M.Sc
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACION EN INGENIERIA DE PAVIMENTOS
BOGOTA
2015

2. RESUMEN DEL DOCUMENTO.
El propósito de este informe es exponer los principales aspectos referentes al uso de cal
como mejorador de adherencia en la elaboración de mezclas asfálticas, así como las
ventajas, desventajas, características principales de las mezclas elaboradas con cal,
especificaciones y demás temas relacionados.
De acuerdo con la literatura consultada para la elaboración del presente informe, las
bondades de la Cal en las mezclas asfálticas son bastante representativas como lo
veremos en el contenido del presente informe y además no representan un costo
significativo en la elaboración de estas.

3. CONTENIDO GENERAL DEL DOCUMENTO.
1. QUE ES LA CAL.
1.1 TIPOS DE CAL.
1.1.1. CAL VIVA
1.1.2. CAL APAGADA O HIDRATADA
2. USO DE CAL HIDRATADA COMO MEJORADOR DEL DESEMPEÑO DE LAS MEZCLAS
ASFALTICAS.
2.1 ASPECTOS GENERALES
2.2 IMPACTOS GENERADOS POR LA ADICION DE CAL A LAS MEZCLAS ASFALTICAS.
2.2.1 IMPACTOS RELACIONADOS CON EL MODULO DINAMICO.
2.2.2 IMPACTOS RELACIONADOS CON LOS DAÑOS POR PRESENCIA DE
HUMEDAD.
2.2.3 IMPACTOS RELACIONADOS CON EL DESEMPEÑO DEL PAVIMENTO A
LARGO PLAZO.
2.2.4 IMPACTOS RELACIONADOS CON EL ASPECTO ECONOMICO.
3. METODOS PARA LA ADICION DE CAL HIDRATADA A LAS MEZCLAS ASFALTICAS.
3.1. METODO EN SECO.
3.2 METODO DE ADICION EN HUMEDO.
3.3 METODO DE LECHADA.
4. ESPECIFICACIONES TECNICAS PARA LA ADICION DE CAL A LAS MEZCLAS
ASFALTICAS.
5. CONCEPTO TECNICO FRENTE A SU APLICABILIDAD EN COLOMBIA.
6. BIBLIOGRAFIA.

4. 1. QUE ES LA CAL
Es un material resultante de la calcinación de la piedra caliza. Compuesta por gránulos
blancos heterogéneos consistentes especialmente de Oxido de Calcio y en menor
proporción por pequeñas cantidades de otros Óxidos. La cal ha sido utilizada a través
de la historia como material cementante en la construcción de obras civiles.
1.1. TIPOS DE CAL:
Los principales tipos de cal son:
1.1.1 CAL VIVA: Es un material resultante de la calcinación de la piedra
Dolomítica (CaMg(CO3)2), gránulos blancos, heterogéneos, consistentes
especialmente de Óxido de Calcio y Magnesio, en asocio con pequeñas
cantidades de otros óxidos.
1.1.2 CAL APAGADA O HIDRATADA: O Hidróxido de Calcio, es un material
resultante de la humectación de la cal viva (óxido de calcio, CaO). Consiste
en un Polvo blanco, impalpable e inoloro.
El óxido de calcio (CaO) obtenido en la calcinación de la caliza reacciona
inmediatamente con el agua, transformándose en hidróxido de calcio
(Ca(OH)2). Este fenómeno se conoce como hidratación o apagado de la cal
viva (CaO).

5. 2. USO DE LA CAL COMO MEJORADOR DEL DESEMPEÑO DE MEZCLAS ASFLATICAS.
2.1. ASPECTOS GENERALES
En ocasiones, en las mezclas asfálticas se utiliza cal como mejorador de adherencia
entre agregados y material ligante (cemento asfaltico) debido a los resultados
positivos obtenidos producto de este tratamiento. La Cal hidratada es un agente
modificador de las mezclas asfálticas.
Durante más de 50 años, la Cal ha demostrado ser un excelente modificador del
asfalto evitando o mitigando los daños por humedad y como resultado de su uso
frecuente, se han identificado otras propiedades benéficas lo que ha llevado a
considerar la Cal como modificador multifuncional de las Mezclas asfálticas.
Otro aspecto importante es que al usar Cal como llenante mineral o “filler” dada su
naturaleza químicamente activa, elimina componentes indeseables y hace a la
mezcla más resistente a altas temperaturas, lo que implica más resistencia al
ahuellamiento.
De igual manera reduce el índice de envejecimiento retardando la oxidación del
ligante, debido a que la Cal reacciona con las moléculas altamente polares del
betún. Entiéndase moléculas polares como moléculas con un extremo de carga
positiva y el otro de carga negativa.
En resumen, los efectos de adicionar Cal a las mezclas asfálticas se ve reflejados en
el aumento de la resistencia a la humedad, reductor del envejecimiento por
oxidación, potenciador de las propiedades mecánicas y mejoras en la resistencia a
la fatiga y en el caso particular de experiencias de su uso en los estados unidos de
América, se logró incrementar la vida útil de los pavimentos hasta en un 38%
[National Lime Association, The benefits of hydrated Lime in hot mix Asphalt.
(2006)].

6. 2.2. IMPACTOS GENERADOS POR LA ADICION DE CAL A LAS MEZCLAS ASFALTICAS.
2.2.1 IMPACTOS RELACIONADOS CON EL MODULO DINAMICO.
Durante los últimos 30 años se ha venido implementando el ensayo para
determinar el módulo dinámico de pavimentos bajo condiciones normales,
pero muy pocas pruebas se han desarrollado para determinar este módulo en
mezclas asfálticas con adición de Cal.
Por esto la ASOCIACION NACIONAL DE LA CAL en los Estados Unidos de
América, patrocino un estudio para el desarrollo de un ensayo que pretende
medir el Modulo dinámico de mezclas asfálticas con contenido de Cal y así
determinar sus efectos sobre el Modulo dinámico.
La cantidad de cal adicionada en este ensayo comprende un 3% del peso total
de los agregados pétreos [National Lime Association, Using new pavement
design procedures for hot Asphalt nixes modified with Hydrated lime (2005)].
A pesar de que los resultados más favorables se obtienen al usar entre 1% y
1.5% [National Lime Association, Using new pavement design procedures for
hot Asphalt Mixes modifified with Hydrated Lime (2005)] del peso total de los
agregados pétreos, se usó un valor del 3%. Se empleo un mayor porcentaje de
cal con el propósito de evaluar el comportamiento de la mezcla con valores
superiores a los óptimos recomendados a través de las experiencias prácticas
y así tener un rango más amplio de información, aunque con porcentajes
superiores de Cal los resultados obtenidos en función del aumento del módulo
dinámico no fueron los mas favorables.
Los resultados obtenidos muestran que el Modulo Dinámico de las muestras de
mezclas con adición de cal, se incrementó en un promedio de 25% con base en
330 muestras ensayadas [National Lime Association, Using new pavement
design procedures for hot Asphalt Mixes modified with Hydrated Lime(2005)]

7. Como conclusión principal de este estudio se determinó que el efecto de
adicionar Cal hidratada a las mezclas asfálticas mejora su módulo dinámico el
cual es una propiedad fundamental usada en la evaluación del agrietamiento
por fatiga, ahuellamiento y fisuración por efectos térmicos, ya que caracteriza
de manera racional el comportamiento esfuerzo deformación de las mezclas.
Las mezclas con módulos dinámicos altos describen un mejor comportamiento
a las solicitaciones impuestas por el tráfico ya que soportan mayores
repeticiones de carga, deformación permanente y a la propagación de la carga
en la mezcla y en general en toda la estructura de pavimento.
Ya que el módulo Dinámico se define como la relación entre el esfuerzo
cortante y la deformación en función del tiempo, se puede afirmar que un
módulo dinámico alto evita la presencia de ahuellamiento a temperaturas
altas, y a temperaturas bajas debe ser bajo con el fin de evitar el fisuramiento
por contracción térmica.
2.2.2 IMPACTOS RELACIONADOS CON LOS DAÑOS POR PRESENCIA DE
HUMEDAD.
Los daños producidos por humedad en las Mezclas asfálticas, se presenta
cuando se debilita la fuerza de enlace entre los agregados y el ligante debido a
la presencia de humedad, lo que representa daños como descascaramiento y
baches entre otros.
Uno de los efectos importantes que se generan al adicionar Cal a las mezclas
asfálticas en términos de presencia de humedad, es que bloquea la formación
de jabones solubles y genera la formación de sales basadas en calcio insolubles
que no atraen el agua al sistema. Adicional a esto, la dispersión de las
pequeñas partículas de Cal hidratada a través de la mezcla reduce la
probabilidad de que la adherencia entre el cemento asfaltico y los agregados
sea rota mecánicamente debido a que la Cal suministra al cemento asfaltico

8. una carga eléctrica que es opuesta a la carga eléctrica de la superficie del
agregado por lo tanto se atraen.
2.2.3 IMPACTOS RELACIONADOS CON EL DESEMPEÑO DEL PAVIMENTO A
LARGO PLAZO.
El efecto de la Cal hidratada sobre las mezclas asfálticas desde el punto de vista
de su desempeño a largo plazo, se representa en la reducción del índice de
envejecimiento retardando la oxidación del ligante asfaltico. Por lo tanto el
pavimento conserva su flexibilidad a través del tiempo y se protege del
agrietamiento por más tiempo.
2.2.4. IMPACTOS RELACIONADOS CON EL ASPECTO ECONOMICO.
De acuerdo con estudios realizados por la Universidad de Nevada EE.UU por
encargo de la Asociación Nacional de la Cal EE.UU, el impacto de la adición de
cal hidratada a las mezclas asfálticas en el costo del ciclo de vida, arroja los
siguientes resultados:
- Disminuciones en el costo hasta en un 45%
- El uso de cal hidratada siempre va a mejorar el rendimiento del pavimento
a una magnitud que siempre es mucho mayor que su costo.
- Las mejoras introducidas por la cal en los diferentes componentes de las
mezclas aumenta la vida útil del pavimento, lo cual siempre se va a ver
representado en disminuciones de los costos del ciclo de vida.
- De acuerdo a los resultados de recientes investigaciones y desarrollo de
modelos computarizados como el LCCA (LIFE CYCLE COST ANALYSIS) el cual
compara los costos del ciclo de vida de los pavimentos con o sin adición de
Cal, se ha demostrado que la reducción de costos del ciclo de vida puede
alcanzar hasta un 38%.

9. De acuerdo con lo anterior la variada gama de beneficios de la adición de Cal
Hidratada a las mezclas asfálticas, trabajan y se desarrollan de manera
sinérgica para producir mezclas de alta calidad.
3. METODOS PARA LA ADICION DE CAL HIDRATADA A LAS MEZCLAS ASFALTICAS.
Existen 3 métodos básicos para adicionar Cal hidratada a las mezclas asfálticas.
Como sigue:
3.1.METODO EN SECO O DE ADICION AL TAMBOR:
Consiste en adicionar la cal hidratada en directamente al tambor de mezcla con el
propósito de que se adhiera directamente a los agregados. Dependiendo de la
manera como se produzcan las mezclas asfálticas, la cal se añade al tambor junto
con los llenantes minerales, o se mezcla con otros finos en el grupo de
tratamiento.
3.2. METODO DEL ARIDO HUMEDO.
Consiste en adicionar la Cal hidratada a través de una banda transportadora en frio
y lo que se pretende es que la cal hidratada se adhiera de manera uniforme a los
agregados húmedos.
3.3. METODO DE LA LECHADA DE CAL.
Este método aplica una lechada de cal y agua a los agregados en un porcentaje
conocido y medido. La lechada asegura una mayor cobertura de Cal sobre los
agregados áridos. Luego se descarga sobre una banda transportadora con el
propósito de secar el material y continuar con el proceso de mezclado.

10. 4. ESPECIFICACIONES PARA LA ADICION DE CAL A LAS MEZCLAS ASFALTICAS.
Para el caso de nuestro país no existe una especificación puntual referente a los
lineamientos a seguir para la adición de Cal a las mezclas asfálticas desde el punto
de vista de cantidades o porcentajes de Cal a agregar.
Pero dentro de las Normas del Instituto Nacional de vías INVIAS existe la norma
ART. 412 capítulo 4, articulo 412-13 SUMINISTRO DE ADITIVO MEJORADOR DE
ADHERENCIA, donde se exponen aspectos como materiales, equipo de transporte
del aditivo, depósitos de almacenamiento, ejecución de los trabajos y controles
específicos para el recibo de los trabajos. Aquí es importante destacar que se
deberá comprobar que con la cantidad de aditivo adicionada a la mezcla, se
cumplen se cumplen los requisitos de adhesividad exigidos.
En general, las proporciones de Cal para la adición a mezclas asfálticas deben ser
establecidas con base en la elaboración de muestras con varios porcentajes de cal
adicionada para luego someterlas a ensayos que determinen las propiedades
mecánicas y demás de las mezclas modificadas. Pero de acuerdo con la
experiencia, estos valores están entre el 1% y el 1.5% de cal [National Lime
Association, Using new Pavement design procedures for hot Asphalt Mixes
modified with Hydrated Lime (2005)], porcentaje expresado en función del peso
total de los agregados (áridos). Para el caso de otros países como Los Estados
Unidos de América, la adición de Cal a las mezclas asfálticas esta puntualmente
estipulada en la norma AASHTO M303 “Standard Specification for Lime for
Asphalt Mixtures” (Especificación estándar de Cal para mezclas Asfálticas).

11. 5. CONCEPTO TECNICO FRENTE A SU APLICABILIDAD EN COLOMBIA.
RECOMENDACIONES.
1. En primera instancia, los resultados obtenidos a través de la experiencia, de
adicionar Cal a las Mezclas Asfálticas, demuestran que no solo actúa como
mejorador de adherencia entre el par agregado-asfalto sino que también modifica
de manera muy positiva los demás aspectos mecánicos y de desempeño de los
pavimentos Asfalticos.
2. A pesar que las recomendaciones realizadas en estudios previos referentes a los
porcentajes de Cal a adicionar a las mezclas Asfálticas muestran resultados
positivos para porcentajes entre 1.0% y 1.5%, para el caso Colombiano deben
realizarse estudios previos de (caracterización de materiales, asfaltos, elaboración
y análisis de briquetas, determinación de módulos dinámicos etc.) que permitan
corroborar y determinar los porcentajes de adición de Cal óptimos bajo las
condiciones propias de nuestro País.
3. Es absolutamente necesario desarrollar modelos que permitan hacer comparativos
desde el punto de vista económico para determinar qué tan rentable es para los
proyectos desarrollados en nuestro país, la adición de aditivos mejoradores de
adherencia; en este caso Cal Hidratada.
4. Para el desarrollo de proyectos viales a nivel macro en nuestro en país, usando Cal
como mejorador de adherencia; es conveniente desarrollar tramos de prueba con
el propósito de evaluar las condiciones reales de desempeño de las mezclas
asfálticas con contenido de Cal, dada la diversidad de climas presentes en el
territorio Colombiano.

12. 6. BIBLIOGRAFIA.
STATE OF NEBRASKA, Department of Roads. Adendum No 2 project no. dps-35-3(108).
Hydrated lime for asphalt mixtures.
UNIVERSITY OF NEVADA – RENO. Evaluating the impact of lime on pavement
performance. www.lime.org/documents/publications/free_downloads/report-6-9-
10.pdf
NATIONAL LIME ASSOCIATION. The Benefits of the Hydrated Lime in Hot Mix Asfalt.
www.graymont.com/sites/default/files/benefits_hydrated_lime_hot_mix_asphalt.pdf
ASOCIACION NACIONAL DE PRODUCTORES DE CALES Y DERIVADOS DE ESPAÑA. Cal
Hidratada, un aditivo probado para la durabilidad de los pavimentos asfalticos.
www.eula.eu/sites/default/files/EULA_Asphalt_ES_web.pdf
NATIONAL LIME ASSOCIATION. Hydrated Lime, a solution for high performance Hot Mix
Asphalt.
www.anfacal.org/media/Biblioteca_Digital/Construccion/Asfaltos/La_Cal_una_solucion_p
ara_el_asfalto.pdf
MONTEJO FONSECA, Alfonso. Ingeniería de Pavimentos. Universidad Católica de
Colombia. Bogotá.