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• Jesús Cabrera Cabrera

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

MANTENIMIENTO Y REHABILITACION DE CARRETERAS

TRABAJO

: MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE

DOCENTE

: ING. CONDORCHOA ACULLE CEFERINO

ALUMNOS

:

GUERRA TACAS GUSTAVO ADOLFO ARONE TARDIO JOSE LUIS GARAYAR CORNEJO EDU PONCE GUERRA MARK LEON MELGAR JOSE GUTIERREZ SARMIENTO IVAN

CICLO- SECCION

:

X CICLO – “B”

2017-II

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INTRODUCCIÓN El uso de diseños de mezclas asfálticas en nuestros días tiene como objetivo el lograr propiedades volumétricas adecuadas en la carpeta asfáltica, ya que de esto depende en gran medida el desempeño de la superficie de rodamiento en si vida de servicio. De ahí, de ahí la importancia de simular de manera adecuada en el laboratorio lo que ocurre en campo, bajo la acción vehicular y de esta forma llegar a mezclas que muestre un mejor comportamiento en condiciones específicas de tránsito y clima. El diseño de una mezcla asfáltica, consiste en seleccionar la calidad de los agregados y granulometría de le mezcla a emplear, así como el tipo y cantidad de asfalto de acuerdo al clima y a las cargas que estarán presentes durante la vida útil del pavimento. La mezcla asfáltica en caliente está compuesto de agregado bien gradado y cemento asfáltico, los cuales son calentados y mezclados en proporciones exactas en una planta de mezclado en caliente. Después de que las partículas del agregado son revestidas uniformemente, la mezcla en caliente se lleva al lugar de la construcción, en donde el equipo de asfaltado la coloca sobre la base que ha sido previamente preparada. Antes de que la mezcla se enfríe, las compactadoras proceden a compactarla para lograr la densidad especificada. A medida que se enfría, el asfalto se endurece y recupera las propiedades ligantes que hacen de él un material vial eficaz capaz de soportar el tránsito. La dosificación o fórmula de la mezcla de concreto asfáltico (o simplemente mezcla asfáltica en caliente) así como los regímenes de temperatura de mezclado y de colocación que se pretenda utilizar, se presentan con cantidades o porcentajes definidos y únicos.

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MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE 1. DEFINICIÓN DE UNA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE Es el producto resultante de la mezcla en caliente de uno o más agregados pétreos y cemento asfáltico tradicional o modificado, el cual se esparce y compacta en caliente. Existen diferentes métodos de diseño:  

Método Marshall: Basado en estabilidad y contenido de vacíos. Método Superpave: Basado en el contenido de vacíos.

Tipos de Mezclas Asfálticas en Caliente Las mezclas asfálticas en caliente pueden ser utilizadas como capas nivelantes, bases o rodado. Pueden ser mezclas de graduación densa o graduación abierta. PARTES: Capa de Rodado: Es la capa expuesta al tránsito vehicular, compuesta de agregados y cementos asfálticos tradicionales o modificados, diseñada para resistir el desgaste y conservar las propiedades antideslizantes Dentro de esta categoría podemos distinguir: 

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Mezclas densas: Se utilizan áridos de granulometría continua, partiendo desde un tamaño máximo, de manera de tener un buen control del contenido de huecos, logrando de esta forma una alta estabilidad. Mezclas drenantes: Se utilizan áridos de granulometría discontinua con bajo contenido de finos, obteniéndose una mezcla con un alto porcentaje de huecos, lo que facilita el drenaje del agua, mejora la resistencia al deslizamiento y reduce el ruido. Mezclas SMA: Se utilizan áridos de granulometría discontinua con un bajo contenido de las fracciones intermedias y alto contenido de fracciones gruesas, obteniéndose una mezcla con un adecuado porcentaje de huecos y buena trabazón mecánica entre las piedras, lo que permite un mayor contenido de asfalto de alta viscosidad o modificado, que las mezclas densas. Este tipo de carpeta posee una alta estabilidad, resistencia a la fatiga y envejecimiento, buen drenaje lateral del agua, resistencia a los deslizamientos y reducción del ruido.

Capa Intermedia o binder: se ubica entre la base asfáltica y la capa de rodado. Esta mezcla actúa como capa estructural y se fabrica con áridos de mayor tamaño que los usados en la capa de rodado, pudiendo ser éstos de granulometría abierta o cerrada, dependiendo del diseño del pavimento. Base Asfáltica: Se ubica inmediatamente sobre la base granular imprimada, pudiendo ir sobre ella la capa intermedia o la capa de rodado, dependiendo del diseño del pavimento, actuando como capa de soporte. Se fabrica generalmente con áridos de granulometría abierta y de graduación gruesa MANTENIMIENTO Y REHABILITACION DE CARRETERAS

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2. EVOLUCIÓN DE LOS DISEÑOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE. A continuación se muestra la evolución de los métodos de diseños de mezclas asfálticas en caliente. a) The Hubbard-Field (1920´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, fue uno de los primeros métodos en evaluar contenidos de vacíos en la mezcla y en el agregado mineral. Usaba una estabilidad como prueba para medir la deformación. Funcionó adecuadamente para evaluar mezclas con agregado pequeño o granulometrías finas, pero no también para mezclas con granulometrías que contenían agregados grandes. b) Método Marshall (1930´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, desarrollado durante la 2da. Guerra Mundial y después fue adaptado para su uso en carreteras. Utiliza una estabilidad y porcentaje de vacíos como pruebas fundamentalmente. Excepto cambios en las especificaciones, el método no ha sufrido modificación desde los años 40´s. c) Método Hveem (1930´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, desarrollado casi en el mismo tiempo que el método Marshall. Evalua una estabilidad pseudotriaxial Método de la Western Association of State Highway on Transportation Officials. d) WASHTO (1984). Este método de diseño de mezclas recomendó cambios en los requerimientos del material y especificaciones de diseño de mezclas para mejorar la resistencia a las roderas. Con FHWA. e) Método de Asphalt Aggregate Mixture Analysis System. AAMAS (1987). La necesidad de cambios en el diseño de mezclas fue reconocida, tardaron 2 años para desarrollar un nuevo proyecto para el diseño de mezclas, que incluía un nuevo método de compactación en laboratorio y la evaluación de las propiedades volumétricas, desarrollo de pruebas para identificar las deformaciones permanentes, grietas de fatiga y resistencia a las grietas a baja temperatura. Con NCHRP. f) Método SUPERPAVE (1993) El método AAMAS, sirvió como punto de inicio del método SUPERPAVE, que contiene un nuevo diseño volumétrico completo de mezcla, con funcionamiento basado en predicción a través de modelos y métodos de ensayo en laboratorio, grietas por fatiga y grietas por baja temperatura. Los modelos de predicción de funcionamiento fueron completados satisfactoriamente hasta el año 2000. El diseño volumétrico de mezclas en el SUPERPAVE es actualmente implementado en varios estados de los EUA, debido a que ha sido reconocida una conexión entre las propiedades volumétricas de la mezcla asfáltica caliente y su correcto funcionamiento. Tiene su resultado, ahora la aceptación en el control de calidad ha sido cambiada a propiedades volumétricas. SUPERPAVE promete un funcionamiento basado en métodos o ensayos de laboratorio que pueden ser usados para identificar la resistencia a las deformaciones plásticas de los pavimentos.

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA 3. PRODUCCION DEL ASFALTO EN CALIENTE Existen dos diferentes procedimientos que se utilizan para el preparado de esta mezcla, que son mediante el uso de una planta de dosificación o una planta mezcladora de tambor. La diferencia es que con la primera planta el proceso es gradual y la combinación de elementos se realiza de manera dosificada, mientras que en la segunda la combinación es un proceso continuo. A pesar de sus diferencias, el procedimiento general para la preparación de la mezcla en ambos casos es muy similar. El primer paso es el almacenamiento y alimentación de agregado en frío. Esta parte del proceso se refiere a la incorporación de los materiales que forman parte de la mezcla, que siempre son por lo menos tres: un agregado pétreo, un ligante asfáltico y un polvo mineral llamado filler. Dependiendo del tipo de mezcla requerida, se pueden agregar otros aditivos. Este primer paso es de suma importancia y debe ser muy preciso en lo que se refiere a la proporción de cada material, pues de esto depende su consistencia, calidad, características y en consecuencia el uso que se le dará. Para facilitar el proceso, las plantas cuentan con sistemas de distribución e incorporación del material que se programan de manera que la proporción sea la ideal según las necesidades del productor. Prácticamente al mismo tiempo que se lleva a cabo la alimentación del agregado se realiza la etapa principal, que es el mezclado. Este proceso es mecánico y, dependiendo del tipo de planta, es dosificado o continuo. Si el proceso de alimentación fue correcto en proporciones, el mezclado será seguramente ideal. Después de este paso, los agregados se someten a un proceso de secado para retirar la humedad y es en este punto donde se aplica calor de manera controlada. Es importante que se aplique la temperatura adecuada, pues un nivel muy alto o bajo puede arruinar la mezcla o provocar que sus características no sean las ideales para su uso. El último paso del proceso es el almacenamiento de la mezcla, quizás el procedimiento más sencillo, pues las plantas tienen sus puntos de descarga, a través de los cuales se vierte la mezcla en un silo, que forma parte por lo general de un camión, que puede mantener el producto hasta 12 horas caliente, tomando en cuenta que su uso debe ser casi inmediato.

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA 4. COMPOSICIÓN DE LA MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE: Es la combinación de un ligante hidrocarbonado, agregados incluyendo el polvo mineral y, eventualmente, aditivos, de manera que todas las partículas del agregado queden muy bien recubiertas por una película homogénea de ligante. Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 160 grados centígrados, según la viscosidad del ligante, se calientan también los agregados, para que el asfalto no se enfríe al entrar en contacto con ellos. Las cantidades relativas de ligante y áridos determinan las propiedades físicas de la mezcla. El proceso de fabricación implica calentar el agregado pétreo y el ligante a alta temperatura, muy superior a la ambiental. Enseguida esta mezcla es colocada en la obra. 5. COLOCACIÓN EN OBRA Deberán transportarse a los lugares de colocación en camiones tolva convenientemente preparados para ese objetivo, cubiertos con carpa térmica y distribuirse mediante una terminadora autopropulsada. La superficie sobre la cual se colocará la mezcla deberá estar seca. En ningún caso se pavimentará sobre superficies congeladas o con tiempo brumoso o lluvioso, o cuando la temperatura atmosférica sea inferior a 6ºC. Cuando la temperatura ambiente descienda de 10ºC o existan vientos fuertes deberá tomarse precauciones especiales para mantener la temperatura de compactación. No se aceptará camiones que lleguen a obra con temperatura de la mezcla inferior a 150º C. La temperatura de la mezcla al inicio del proceso de compactación no podrá ser inferior a 135º C. Una vez esparcidas, enrasadas y alisadas las irregularidades de la superficie, la mezcla deberá compactarse hasta que alcance una densidad no inferior al 97% ni superior al 102 % de la densidad Marshall. Para su compactado la superficie a cubrir deberá estar limpia, seca y libre de materiales extraños Se recomienda que la compactación se realice entre las temperaturas de 110º C y 140º C. La superficie terminada no deberá presentar segregación de material (nidos), fisuras, grietas, ahuellamientos, deformaciones, exudaciones ni otros defectos. 6. EQUIPO MINIMO PARA COLOCACION    

Terminadora autopropulsada. Rodillo vibratorio liso con frecuencia, ruedas y peso adecuado al espesor de la capa a compactar. Rodillo neumático, con control automático de la presión de inflado. Equipos menores, medidor manual de espesor, rastrillos, palas, termómetros y otros.

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CONCLUSIONES 

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La estabilidad y fluencia que las mezclas asfálticas elaboradas con asfaltos modificados posee un mejor comportamiento que las mezclas elaboradas con asfalto convencional, ya que la finalidad de modificar los asfaltos es mejorar sus propiedades. El ensayo de compresión de probetas no es determinante para el análisis comparativo, debido a que en ambos asfaltos la compresión se produce cuando los áridos se comprimen. Ya que una de las principales cualidades del asfalto es que es un pavimento flexible. La carga máxima que soporta el asfalto se mide en el ensayo Marshall, específicamente en la estabilidad. Los asfaltos modificados, tienden a volver a su posición original una vez que se retira el esfuerzo de tensión a que habían sido sometidos. Los asfaltos modificados, tienen una mayor capacidad de mantener su forma bajo las presiones a los cuales son sometidos.

RECOMENDACIONES A continuación se citan algunas recomendaciones a las que se ha llegado después de realizar el trabajo: 

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Tener presente la importancia de manera adecuada en el laboratorio lo que ocurre en campo bajo la acción vehicular y de esta manera llegar a mezclas que muestren un mejor comportamiento en condiciones específicas de tránsito y climas. Granulometrías continuas, que logren componer una mezcla asfáltica densa, la cual pueda mitigar los efectos de roderas en las capas de pavimento asfáltico. Estos concretos asfálticos al momento de su colocación deben de ser adecuadamente compactados y se debe diseñar con un bajo porcentaje de vacíos, para aumentar los puntos de contacto entre las partículas que componen la mezcla asfáltica y disminuir la propensión a que la mezcla se densifique por causas de solicitación de tráfico. La textura de los agregados es importante y una textura rugosa es requerida, particularmente en capas gruesas de asfalto en climas calientes. Las mezclas asfálticas se deben hacer con agregados angulares obtenidos principalmente de trituración, para hacer que la mezcla asfáltica sea más estable que las hechas con materiales de canto rodado. La temperatura tiene un efecto muy significativo en la formación de las roderas y por consiguiente las temperaturas empleadas en los ensayos son relativamente altas para reproducir las condiciones más desfavorables a las que estará sometido el pavimento.

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