Diseno de-mezclas-asfalticas

DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS
Integrantes Grupo 7CV4:
Campos Guerrero Milton I
Morales Gallegos Luis Miguel
Rosas San Agustín Juan Carlos

DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS
´ Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de
aglomerados, están formadas por una combinación de
agregados pétreos y un ligante hidrocarburo. Se
fabrican en unas plantas fijas o móviles, se transportan
después a la obra y allí se extienden y se compactan.
‡ OBJETIVO: CUBRIR COMPLETAMENTE LAS PARTICULAS DE
AGREGADOS CON UNA CANTIDAD MINIMA DE PRODUCTO
ASFALTICO
‡ SON USADAS PARA PAVIMENTOS ASFALTICOS
´ su función es proporcionar una superficie de
rodamiento cómoda, segura y económica a los usuarios
de las vías de comunicación.
´ transmitir suficientemente las cargas debidas al tráfico
a la explanada para que sean soportadas por ésta.

DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
´ Propiedades:
El comportamiento de la mezcla depende de
circunstancias externas a ellas mismas, tales
como son el tiempo de aplicación de la carga y
de la temperatura. Por esta causa sus
propiedades tienen que estar vinculadas a estos
factores, temperatura y
duración de la carga, lo que implica la necesidad
del conocimiento de la reología del material.

´ Actualmente la reología de las mezclas está bien
estudiada tanto desde el punto de vista
experimental como del teórico, con una
consecuencia práctica inmediata: la mejor
adaptación de las fórmulas de trabajo y de los
materiales a las condiciones reales de cada
pavimento.
´ Por ejemplo, son fácilmente asequibles estos
ajustes, según la región climática o las
condiciones de velocidad de los vehículos, en los
métodos de diseño de pavimentos.

´ Propiedades de una Mezcla Asfáltica
ESTABILIDAD
DURABILIDAD
RESISTENCIA A LA FATIGA
RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
PERMEABILIDAD

Tipos:
´ Mezclas asfálticas en Frío: El ligante suele ser una
emulsión asfáltica (debido a que se sigue utilizando en
algunos lugares los asfaltos fluidificados), y la puesta en
obra se realiza a temperatura ambiente.
´ Mezclas asfálticas en Caliente: Se fabrican con asfaltos
a unas temperaturas elevadas, en el rango de los150°C
según la viscosidad del ligante, se calientan también los
agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en
contacto con ellos. La puesta en obra se realiza a
temperaturas muy superiores a la ambiente, pues en
caso contrario, estos materiales no pueden extenderse y
menos aún compactarse adecuadamente.

´ Selección del Diseño de una Mezcla:
a) Análisis de las condiciones en las que va a trabajar la
mezcla
b) Determinación de las propiedades de la mezcla
c) Materiales disponibles, elección de los agregados
pétreos
d) Elección del tipo de ligante
e) Dosificación o determinación del contenido óptimo de
asfalto ligante
Otros factores a tener en cuenta en el diseño y selección de
una mezcla asfáltica son los siguientes: Exigencias de
seguridad vial, Estructura del Pavimento, Técnicas de Diseño
y Ejecución, Sitio de construcción del pavimento (topografía,
temperatura, terreno, periodo de lluvias trazado de la vía,
entre otros), Condiciones de drenaje y Consideraciones
económicas.

CONTENIDO MÍNIMO DE ASFALTO EN
MATERIALES GRADUADOS QUE
CONTIENE FINOS
´ Este método se basa en la estimación
aproximada de la superficie total de
agregado pétreo en función de su
granulometría. Conocida el área total para la
muestra de material se multiplica dicho
valor por el índice asfaltico y se obtiene el
contenido minimo de asfalto.

PRA= porción en residuos asfalticos en peso
que corresponde a una mescla preliminar.
F= proporción expresada en porciento en peso
K= constante del área superficial de las
partículas de material pétreo estimada.
I= índice asfaltico de la fracción considerada
en la cual se selecciona de la tabla IV.13

EJEMPLO:
´ Una mezcla de roca triturada de baja absorción
con arena de rio para proporcionar los tamaños
finos. Para simplificar el calculo podemos
considerar el área que constituye todo el
material k pasa la malla no. 4.75 y los gruesos
están constituidos en su totalidad por el
material triturado

´ El peso volumétrico suelto y seco
del material es de 1450kgrs/m3.
el producto asfaltico recomendado
es una emulsión de tipo RM-65
con 65% de peso de residuo
asfaltico y densidad media de
0.94
‡ El contenido
mínimo del
asfalto, expresado
como cemento
asfaltico es de
0.032 es decir
3.2% en peso de
cemento asfaltico

Para obtener el contenido asfalto en
volumen, para un metro cubico tenemos:

CONTENIDO MÍNIMO DE ASFALTO EN
MATERIALES GRADUADOS QUE
CONTIENEN POCOS FINOS
´ Se aplica cuando la curva granulométrica
se ubica cerca del limite inferior de la curva
aceptada por las normas.

´ CMA= contenido mínimo de asfalto
´ a= % retenido en la malla num.2.0
´ b=% de material que pasa la malla num.2.0
´ c= % que pasa la malla num. 0.075
´ d=coeficiente asfaltico que varia con las
características del material
Cuando se utilice cemento asfaltico en la
elaboración de la mezcla el valor CMA deberá
incrementar en un 25%

CONTENIDO OPTIMO APROXIMADO DE
ASFALTO, EN PESO
´ Para conocer el residuo asfaltico que se
requiere agregar al material petreo para
elaborar la mezcla se aplica la siguiente
formula

PRUEBA MARSHALL
DISEÑO DE MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE

INTRODUCCION:
´ Es uno de los métodos de diseño de mezclas
mas usado en la actualidad. Diseñada por
Bruce Marshall.
´ Este método es un experimento de laboratorio
dirigido al diseño de una adecuada mezcla
asfáltica por medio de análisis de su
estabilidad, fluencia, densidad y vacios.

´ Este análisis garantiza que las importantes
proporciones volumétricas de los componentes
de la mezcla estén dentro de los rangos
adecuados para asegurar una mezcla durable.
´ Desafortunadamente una de sus grandes
desventajas es el método de compactación de
laboratorio por impacto el cual no simula la
densificación de la mezcla que ocurre bajo
transito en un pavimento real.

OBJETIVO:
´ Conocer el porcentaje optimo de asfalto que
requiere una carpeta de asfalto (asfalto y
combinación especifica de agregados)para
tener la resistencia, flexibilidad y durabilidad
adecuada, sin sufrir deformaciones, basados
principalmente en 5 gráficos que se obtendrán
de la prueba.

GRÁFICOS:
´ Peso volumétrico
´ Estabilidad
´ Flujo
´ Porcentaje de vacios en la mezcla
´ Porcentaje de vacios en agregado mineral

EQUIPO:
´ Tres moldes con base y extensión con diámetro de 103 mm y altura de 64 mm.
´ Pisón deslizante con una altura de caída de 45cm y un peso de 4.5kg.
´ Una base de madera para compactar
´ Mallas (3/4µ, ½µ, 3/8µ, ¼µ, N°4, N°10, N°20, N°40, N°60, N°100, N°200)
´ Papel Filtro
´ Tres charolas redondas de 30cm de diámetro
´ Cuchara
´ Un baño de agua
´ Picnómetro
´ Balanzas
´ Maquina para aplicar presión
´ Mordazas
´ Probeta
´ Tres muestras de 1100 gr de material pétreo cada una con la granulometría
indicada (25.0 mm o menos)

PROCEDIMIENTO
REALIZACIÓN DE LA PRECTICA

PASO 1:
´ Realizar el cribado del las muestras (todas a
la vez) y calcular el peso retenido en las
mallas.
Ejemplo:
MALLA PESO
RETENIDO
% RETENIDO % PASA
¾µ 90-100
½µ 72-90
3/8µ 60-76
¼µ 44-57
N°4 37-48
N°10 20-29
N°20 12-19
N°40 8-14
N°60 6-11
N°100 4-8
N°200 2-5

MALLA PESO
RETENIDO
[gr]
% RETENIDO
[%]
% PASA
¾µ 0 0 90-100
½µ 330 10 72-90
3/8µ 462 14 60-76
¼µ 627 19 44-57
N°4 297 9 37-48
N°10 627 19 20-29
N°20 330 10 12-19
N°40 165 5 8-14
N°60 99 3 6-11
N°100 99 3 4-8
N°200 99 3 2-5
SUMATORIA 3300 100
100*% __
total
mallaenret
W
W
RET !

PASO 2:
´ Calentar el material pétreo a una temperatura
de entre 120° - 140° C para que pierda
humedad.
PASO 3:
‡ Calentar el cemento asfaltico a una
temperatura de entre 110° -130° C hasta que
el cemento este fluido.

PASO 4:
‡ Colocar el material pétreo sobre una balanza y se le
adiciona el porcentaje de asfalto mencionado (5%,
6%, 7%) con respecto del peso del material pétreo.
PASO 5:
‡ Homogenizar la mezcla en la estufa.

PASO 6:
‡ Se tendrán en el baño de agua a 90° C el
molde, la base, la extensión y el pisón.

PASO 7:
´ Se coloca el molde, la base y la extensión sobre
la base para compactar, en el fondo se pone
una hoja de papel filtro, se vacía la muestra en
el molde, se acomoda con la cuchara y se
coloca otra hoja de papel filtro en la parte
superior del cilindro esta teniendo un diámetro
un poco menor que el molde. Se compacta
aplicándole 75 golpes en la cara superior, se
voltea y se aplica la misma cantidad en la cara
inferior.

PASO 8:
´ Se deja fraguar en el molde durante 24 horas
se extrae, se pesa, se mide su altura
compacta, se cubre con estearato de zinc para
impermeabilizarla y se sumerge en un
picnómetro que estará lleno hasta el borde con
agua, frente a la nariz del picnómetro se coloca
una probeta la cual medirá el agua desplazada
por la mezcla y con esto tendremos la primer
grafica de peso volumétrico.

PASO 9:
´ Antes de poner en el equipo de compresión, las
pastillas tendrán que pasar por un baño a una
temperatura de 60° C y montar las mordazas
en la tina para posteriormente practicarles el
presión.

NORMA:
RANGOS ESTABLECIDOS POR LA NORMA
PORCENTAJE DE VACIOS (%) 3-5 [%]
V.A.M (%) 14 [%] mínimo
ESTABILIDAD 700 [kg] mínimo
FLUJO 2-4 [mm]

OBTENCIÓN DE GRAFICAS DE CALIDAD:
N-MCT-4-05-003108
´ 1.- Grafica de pesos volumétricos
PESO
VOLUMETRICO
[kg/m3]
% ASFALTO% ASFALTO ÓPTIMO

´ 2.- Gráfica de estabilidad
ESTABILIDAD
[kg]

´ 3.- Gráfica de flujo
FLUJO
[mm]
% C.A CON RESPECTO AL
AGREGADO
% ASFALTO ÓPTIMO

´ 4.- Gráfica de porcentajes de vacios en la
mezcla
VACIOS
[%]

´ DONDE:
´ V.M.C.- Porcentaje de vacios en mezcla [%]
´ ƪdc.- Peso volumétrico de la mezcla asfáltica [kg/cm3]
´ ƪtm.-Peso especifico teórico máximo de la mezcla
asfáltica [kg/cm3]
´ 1000 factor de conversión para hacer homogéneo los
valores de los pesos ƪdc y ƪtm.
´ A.- Porción de peso de carpeta asfáltica con relación al
de la mezcla [%]
´ P.- Porción en peso de material pétreo con relación con
relación al de la mezcla [%]
´ Sca.- Densidad de cemento asfaltico
´ Sp.- Densidad aparente del material pétreo, por
inmersión en cemento asfaltico
´ Ƣ .- Peso especifico del agua 1 gr/cm3

´ 5.- Gráfica de porcentaje de vacios en
agregado mineral
% V.M-A
[%]
% C.A CON RESPECTO AL
AGREGADO MINERAL
% ASFALTO ÓPTIMO

´ DONDE:
´ V.A.M .- Proporción de vacios del agregado
mineral

RESULTADO:
´ Para obtener el resultado del porcentaje
optimo de asfalto, bastara con obtener el
promedio de los porcentajes óptimos de cada
una de las graficas.

MÉTODO HVEEM
´ Con el procedimiento propuesto por F.N.
HVEEM se puede realizar el proyecto y
verificación de mezclas elaboradas con
materiales pétreos de hasta 25 milímetros y
cemento asfáltico en caliente o emulsiones
asfálticas.
´ El objetivo del método de Hveem es el
determinar el contenido optimo de asfalto para
una combinación especifica de agregados. El
método también provee información sobre las
propiedades de la mezcla asfáltica final.

MÉTODO HVEEM
´ Es el método mas usado y surgió de investigaciones
realizadas en california, este método abarca la
determinación de un contenido aproximado de asfalto y
luego del sometimiento de probetas con este contenido
de asfalto (y con contenidos mayores y menores ) a un
ensayo de estabilidad, y también se efectúa un ensayo
de expansión sobre una probeta que ha sido expuesta al
agua
´ Consiste en preparar dos series de especímenes con
variaciones similares en sus contenidos de producto
asfáltico, utilizando el compactador de HVEEM, que
somete a la muestra a ciertas presiones repetidas,
aplicadas en forma gradual mediante un pisón.

MÉTODO HVEEM
´ El Procedimiento se basa en 4 pruebas:
exudación, expansión, estabilidad y cohesión
1.-Se Preparan las probetas con el contenido
aproximado de asfalto (y con contenidos mayores
y menores)
Esto mediante el compactador de HVEEM

MÉTODO HVEEM
2.- Con los especímenes elaborados, se realiza la
prueba de expansión
Expansiómetro

MÉTODO HVEEM
´ 3.- Ensayo de estabilidad: para evaluar la
resistencia a la deformación.
´ Estabilómetro

MÉTODO HVEEM
´ Mediante los datos obtenidos con el
estabilómetro, obtenemos el valor de
resistencia R

MÉTODO DE HVEEM
´ 4.-El valor de la cohesión también es necesario
para determinar espesores y se hace mediante:
´ Cohesiómetro de Hveem

MÉTODO DE HVEEM
De los resultados de proyecto obtenidos
mediante el Método de Hveem se gráfica:
´ Peso Volumétrico
´ % Vacíos de la Mezcla
´ Valor del Cohesiometro
´ Estabilidad Relativa
´ % de Vacíos en Agregados

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