PRUEBAS ESPECIALES EN MEZCLAS ASFÁLTICAS. Dr. Pedro Limón Covarrubias 10 de Abril de 2015 Gobierno del Estado de México

Transcripción

1 PRUEBAS ESPECIALES EN MEZCLAS ASFÁLTICAS Dr. Pedro Limón Covarrubias 10 de Abril de 2015 Gobierno del Estado de México

2 ÍNDICE 1. Introducción 2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de mezcla 3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes tipos de fallas 4. Conclusiones

3 1. Introducción Las mezclas asfálticas utilizadas en la construcción de carreteras son elaboradas con agregados pétreos y asfalto, respetando ciertas normas y dosificaciones determinadas con el objeto de conseguir determinadas características estructurales y funcionales.

4 Para conseguir las exigencias estructurales y funcionales una mezcla asfáltica debe contar con diversas propiedades. a) Estabilidad b) Resistencia a las deformaciones plásticas c) Resistencia a la fatiga d) Impermeabilidad e) Entre otras

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7 ÍNDICE 1. Introducción 2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de mezcla 3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes tipos de fallas 4. Conclusiones

8 2. Pruebas especificas de acuerdo al tipo de mezcla 2.1 MEZCLAS DENSAS PROTOCOLO AMAAC 2.2 MEZCLAS ABIERTAS 2.3 MEZCLAS TIPO SMA

9 2.1 MEZCLAS DENSAS - Diseñadas mediante compactador de impactos (Marshall) - Verificar propiedades volumétricas: Vacíos, VAM, VFA - Verificar propiedades Marshall: Estabilidad, Flujo y Rigidez o Módulo Marshall

10 Dens. (kg%m3) Flujo (mm) Estabilidad (lbf) En el diseño Marshall la finalidad es obtener un porcentaje óptimo de asfalto mediante propiedades volumétricas, estabilidad y flujo Marshall. %Asfalto-Estabilidad 5700, , ,00 6,0 7,0 8,0 9,0 %Asfalto %Asfalto-Densidad %Asfalto-Flujo , ,500 2, ,0 7,0 8,0 9,0 %Asfalto 1,500 6,0 7,0 8,0 9,0 %Asfalto

11 2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

12 2.1.1 PROTOCOLO AMAAC

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15 - Nivel 1 Se establecen nuevos ensayos en agregados pétreos y asfaltos, valores de aceptación más rígidos y granulometrías específicas.

16 Propiedades volumétricas:

17 Requerimientos para el diseño volumétrico

18 TSR= 80%MÍN

19 - NIVEL 2: NIVEL 1 + DEFORMACIÓN PERMANENTE A) RUEDA DE HAMBURGO Grado PG superior del asfalto PG 64 o inferior PG 70 PG 76 o superior Ciclos mínimos para la deformación máxima de 10 mm

20 B) ANALIZADOR DE PAVIMENTOS (APA) Nivel de tránsito Rodera máxima, Bajo 7,0 mm Medio 5,5 mm Alto 4,0 mm Muy alto 3,0 mm

21 C) RUEDA ESPAÑOLA Grado PG superior del asfalto Categoría de tránsito Bajo Medio Alto Muy alto PG 64 o inferior PG PG 76 o superior

22 Deformación (mm) Deformaciones Permanentes en Máquina de Pista a 60º C AC-20 ELVALOY SBS EVA OXIDADO Tiempo (min)

23 - NIVEL 3: NIVEL 2 + MÓDULO DINÁMICO A) MÓDULO DINÁMICO

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31 - NIVEL 4: NIVEL 3 + ENSAYO DE FATIGA A) ENSAYO DE FATIGA (A 4 PUNTOS)

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38 En el nivel 4 de diseño se recomienda que una vez determinada la fórmula de trabajo, se debe determinar la resistencia a la fatiga de la mezcla asfáltica, empleando la viga de flexión de 4 puntos, conforme al procedimiento especificado en el método AASHTO T-321 bajo las siguientes condiciones: Ciclos a la falla = 2000 microstrain ( ), Frecuencia = 10 Hz, Volumen de vacíos de las probetas = 4±1,0% Temperatura de prueba = 20 C Método de prueba = AASHTO T-321 Dependiendo del tipo de asfalto usado, las especificaciones son diferentes.

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44 Primeras obras que se realizaron con Protocolo AMAAC: Año 2009 (Santa Rosa La Barca y Linares Nuevo León)

45 2.2 MEZCLAS ABIERTAS - Diseñadas mediante compactador de impactos (Marshall) - Verificar propiedades volumétricas: Vacíos - Verificar propiedades Cohesión: Método Cantabro

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47 2.3 MEZCLAS SMA Es una mezcla asfáltica en caliente que se caracteriza por ser impermeable, estable, durable y resistente a la formación de roderas.

48 Cómo se alcanzan estas características? A través de la formación de una estructura granular con contacto entre partículas gruesas, rellena con un mástico rico en ligante y estabilizado con fibras.

49 - Diseñadas mediante compactador Giratorio - Verificar propiedades volumétricas: Vacíos, VAM, VFA y contacto piedra contra piedra - Verificar TSR: AASHTO T Verificar Escurrimiento: Ensayo Schellemberg

50 Gráficamente Esqueleto Pétreo Estructura Granular + Mastic Filler Arena Asfalto Fibras de Celulosa S TONE M ASTIC A SPHALT

51 SMA Mezcla Dense Graded densa

52 Beneficios del SMA Elevado índice de fricción/seguridad Disminución de ruido Disminución de proyección de agua Mejor drenaje superficial Impermeabilidad Mayor durabilidad Bajo mantenimiento

53 Propiedades de los áridos gruesos M-MMP Abrasión LA, % 25 máx. Caras fracturadas, % 100 Partículas lajeadas, % 25 máx. Intemperismo 5 ciclos, % 20 máx. Absorción de agua, % 2 máx.

54 Propiedades de los áridos finos Índice de plasticidad Equivalente de arena Azul de metileno No plástico 55 mín. 12 máx.

55 % QUE PASA Límites granulométricos Grava 1/2" 1/2" Grava 3/4" 3/4" ZONA DE ESPECIFICACIONES 1 2 GRANULOMETRICAS, 3 ABERTURA 4 5 EN mm BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO /2 1/ % /4 3/ % 1/ / % 1/ % No No % No No % No % No. No No. No % pasa % TOTAL % 0% 0% /8" 3/8" 1/2" 1/2" 3/4" 3/4" 1" 1" 1" 11/2" 11/2" MALLAS MALLAS

56 % QUE PASA Granulometrías de ensayo 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Grava 1/2" Grava 3/4" ZONA DE ESPECIFICACIONES GRANULOMETRICAS, ABERTURA EN mm BANCO 1 BANCO 2 BANCO 3 BANCO 4 BANCO 5 1ª opción 1 1/ / / ª opción / / G mb No Vacíos G mm 3ª opción No No G mb No VAM P s G sb No No No VAM Vacíos VFA pasa VAM TOTAL VCA VCA DRC MIX 0% /8" 1/2" 3/4" 1" 11/2" MALLAS

57 Parámetros de diseño volumétrico Compactación SGC 100 giros Compactación Marshall 75 golpes c/cara Contenido de Asfalto, % 6.5 mín. Fibras de celulosa, % 0.3 mín. Vacíos en la mezcla, % 2 a 4 VMA, % 17 mín. VFA, % 75 a 82 VCADRC > VCAMIX Escurrimiento, % <0.3 Resistencia conservada 80% mín.

58 Existen algunos ensayos complementarios para el diseño de mezclas abiertas, en los cuales se verifican algunas propiedades importantes: Escurrimiento (AASHTO T305 y Schellenberg) Susceptibilidad al agua (AASHTO T-283)

59 Escurrimiento (AASHTO T 305) Drenaje A C B 100 A Peso final del plato (con escurrimie nto) B Peso inicial del plato (limpio) C Peso inicial de la muestra

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61 ÍNDICE 1. Introducción 2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de mezcla 3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes tipos de fallas 4. Conclusiones

62 3. Pruebas especiales para evaluar las diferentes tipos de fallas 3.1 DEFORMACIÓN PERMANENTE (RUTTING) 3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA 3.3 AGRIETAMIENTO TÉRMICO 3.4 RIGIDEZ DE MEZCLA (MÓDULO) 3.5 PRUEBAS DE SIMULACIÓN

63 3.1 DEFORMACIÓN PERMANENTE (RUTTING)

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65 3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA

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68 3.3 AGRIETAMIENTO TÉRMICO

69 3.4 RIGIDEZ DE LA MEZCLA (MODULO)

70 Módulo resiliente (MPa) Tipo de Betún Módulo Resiliente PG-58 PG-64 PG-70 PG-76 PG-82 Tipo de betún

71 3.5 PRUEBAS DE SIMULACIÓN

72 ÍNDICE 1. Introducción 2. Pruebas específicas de acuerdo al tipo de mezcla 3. Pruebas especiales para evaluar los diferentes tipos de fallas 4. Conclusiones

73 4. CONCLUSIONES 1.- Cada tipo de mezcla debe ser evaluada con su ensayo correspondiente. 2.- Todos los ensayos nos dan una idea del comportamiento que tendrá la mezcla en campo. 3.- Existen ensayos para evaluar cada una de las fallas que existen en las mezclas asfálticas. 4.- Los ensayos en las mezclas asfálticas siguen en aumento, pero lo más importante es lograr ensayos prácticos y confiables.

74 MUCHAS GRACIAS!!!!!!! Diseñar y evaluar bien una mezcla asfáltica es el comienzo de un buen pavimento