UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA SARAI BETZABE ANDRADE TORRES DIRECTOR DR. SAUL CASTILLO AGUILAR Xalapa Enríquez Veracruz 2015 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE DEDICATORIA A Dios por haberme permitido disfrutar de esta eta tan fructífera en mi vida por darme las ganas de seguir esforzándome y alcanzar mis metas y objetivos; por darme salud, fortaleza y sabiduría para poder concluir mi carrera profesional; por acompañarme a cada momento y no dejarme vencer ante las situaciones difíciles; por ser mi guía. A mis padres por el apoyo incondicional que me han brindado, no sólo durante mis estudios profesionales, sino durante toda mi vida; por los esfuerzos y sacrificios que hicieron a lo largo de mi carrera para poderme preparar de la mejor manera, aprovechando al máximo cada momento y así convertirme en una joven exitosa; por dedicarme gran parte de su tiempo y por la paciencia que me han tenido a lo largo de todos estos años, cuidándome y aconsejándome para no darme por vencida en cualquier momento. Porque gracias a ustedes y al gran amor que me tienen, hoy he logrado alcanzar una de las metas más grandes de mi vida, fruto de la confianza que en mí depositaron y con lo cual he logrado terminar con triunfo mi carrera profesional, el regalo más grande que pudiera recibir de su parte y por lo cual les estaré eternamente agradecida. Gracias por ser los mejores padres y un gran ejemplo a seguir. “Las caídas y los fracasos son parte del camino a la realización de nuestras metas. No le temas a caerte, témele a no intentar nada nuevo.” Carlos Cruz ·3· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE AGRADECIMIENTOS A mi novio José Juan por todo su apoyo incondicional, por llenar mi vida de alegrías y amor cuando más lo he necesitado, por estar conmigo en las buenas y en las malas, por su paciencia pero sobre todo gracias porque nunca me dejaste caer ante las adversidades que tuve en todo este camino. Le agradezco al Dr. Saúl Castillo Aguilar por la confianza y la oportunidad de desarrollar esta tesis, por su apoyo para aprender de esta gran experiencia. A la Ingeniera Selene Burgos por ser una excelente maestra y compañera en esta investigación, por la paciencia pero sobre todo el motivarme a seguir adelante en los duros momentos vividos. A mi abuelita Elvira y mi tía Lupita por su apoyo y su ánimo desde que comencé este arduo camino. Gracias a mis amigos, compañeros y maestros que me enseñaron todas las cosas aprendidas en todo este camino, infinitamente gracias por sus consejos, sus enseñanzas pero sobre todo su ayuda y amistad. ·4· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE INDICE 1.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................... 10 CAPÍTULO I ............................................................................................................................................. 11 ANTECEDENTES ................................................................................................................................... 11 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .................................................................................................. 12 1.3 JUSTIFICACIÓN .............................................................................................................................. 12 1.4 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. ..................................................................................................... 13 1.5 OBJETIVO PARTICULAR ............................................................................................................... 13 1.6 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................... 14 1.7 HIPÓTESIS:....................................................................................................................................... 14 CAPITULO II ............................................................................................................................................ 15 MARCO TEÓRICO .................................................................................................................................. 15 2.1. MEZCLAS ASFÁLTICAS ................................................................................................................ 16 2.1.2 ¿QUÉ ES UN ASFALTO MODIFICADO? ............................................................................................... 16 2.1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS .................................................................................. 17 2.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS .................................................. 20 2.2.2 PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS ......................................... 20 2.2.2.1 Estabilidad o resistencia a las deformaciones plásticas ........................................ 20 2.2.2.2 Durabilidad .......................................................................................................................... 21 2.2.2.3 Flexibilidad .......................................................................................................................... 21 2.2.2.4Resistencia a la fatiga .............................................................................................................. 21 2.2.2.5 Resistencia al fracturamiento por baja temperatura ................................................ 22 2.2.2.6 Resistencia al daño por humedad o impermeabilidad ............................................ 22 2.2.2.7 Resistencia al deslizamiento .......................................................................................... 22 2.2.2.8 Trabajabilidad ..................................................................................................................... 22 2.3.1. DEFORMACIÓN PERMANENTE ........................................................................................................... 23 2.3.2 AGRIETAMIENTO POR FATIGA ............................................................................................................. 26 2.3.3. AGRIETAMIENTO POR BAJA TEMPERATURA. ..................................................................................... 27 .................................................................................................................................................................. 28 2.4. DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CONVENCIONALES ..................................................... 29 2.4.2MEZCLAS NO CONVENCIONALES........................................................................................................ 30 2.4.3MÉTODOS DE DISEÑO ......................................................................................................................... 30 2.5. PRODUCTOS ASFALTICOS EMPLEADOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS A BAJAS TEMPERATURAS ................................................................................................................................... 32 ·5· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.5.1. FIBRAS ACRÍLICAS Y CELULOSAS ............................................................................................... 32 2.5.2. FIBRAS DE CELULOSA GRANULADAS: EL MEJOR ADITIVO ESTABILIZANTE.... 33 2.5.2.1 Fibras sintéticas ................................................................................................................ 34 2.5.2.2 Fibras de origen natural (minerales y orgánicas). .................................................... 34 2.5.3 ADITIVOS Y POLIMEROS..................................................................................................... 36 2.5.4 PROPIEDADES DE LOS LIGANTES Y MEZCLAS ASFÁLTICAS ................................................................ 37 2.5.5 MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS .............................................................................. 37 2.6 ADITIVO REDUCTOR DE VISCOSIDADTB1 ......................................................................... 40 2.6.1Características físicas ................................................................................................................. 41 2.6.2 Recomendaciones de uso .................................................................................................. 41 CAPITULO III ........................................................................................................................................... 42 METODOLOGÍA ...................................................................................................................................... 42 METODOLOGÍA DE EXPERIMENTACIÓN ........................................................................................................ 43 ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LABORATORIO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TIBIAS ....................... 44 GRANULOMETRÍA DE MATERIALES PÉTREOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. ..................... 44 (M-MMP-4-04-002-02) .............................................................................................................................. 44 DESGASTE MEDIANTE LA PRUEBA DE LOS ÁNGELES DE MATERIALES PÉTREOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. ........................................................................................................................ 50 (M-MMP-4-04-006-02) .............................................................................................................................. 50 PRUEBA REALIZADA CON MATERIAL DEL BANCO KAISER. .......................................................................... 55 PARTÍCULAS ALARGADAS Y LAJEADAS DE MATERIALES PÉTREOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS (M-MMP-404-005/08) .................................................................................................................................................. 58 A) FABRICACIÓN DE PROBETAS TIPO MARSHALL .................................................................................... 71 ANÁLISIS Y FACTIBILIDAD DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA........................................................... 75 COMPARATIVA DE RESULTADOS ............................................................................................ 75 A1) Partículas alargadas y lajeadas para el material usado ................................................................. 75 A2) Pruebas a los materiales pétreos ..................................................................................................... 77 A3) Pruebas para los asfaltos ................................................................................................................. 78 A4) Prueba Cántabro............................................................................................................................ 79 A5) Prueba de Densidad de asfalto modificado ............................................................................... 84 Prueba de Densidad de asfalto virgen ............................................................................................... 85 B) ANÁLISIS DE RESULTADOS ....................................................................................................... 88 A) B.1 VENTAJAS DE USAR ASFALTOS MODIFICADOS: .................................................................. 88 B.2 DESVENTAJAS DE USAR ASFALTOS MODIFICADOS ............................................................ 89 CAPITULO IV .......................................................................................................................................... 90 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 90 CONCLUSIONES .................................................................................................................................... 92 ANEXO FOTOGRAFICO ........................................................................................................................ 94 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 103 ·6· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE INDICE DE TABLAS Tabla 1Mallas para Grava ............................................................................................................. 45 Tabla 2Mallas para arena ............................................................................................................. 45 Tabla 3Designación de Mallas ..................................................................................................... 53 Tabla 4 COMPOSICION DE LA PRUEBA Y CARGAS ABRASIVAS ......................................................... 53 Tabla 5 Condiciones para gravas ....................................................................................................... 55 Tabla 6 Diferencias permisibles entre los valores de penetración considerados para el cálculo de resultados. ......................................................................................................................................... 70 Tabla 7 Partículas alargadas y lajeadas para el material mediano................................................... 75 Tabla 8 Tabla 8 Partículas alargadas y lajeadas para el material grueso .......................................... 76 Tabla 9 Pruebas a los materiales pétreos ......................................................................................... 77 Tabla 10 Pruebas para los asfaltos .................................................................................................... 78 Tabla 11 ASFALTO VIRGEN ................................................................................................................ 79 Tabla 12 ASFALTO MODIFICADO CON TB-1 ...................................................................................... 80 Tabla 13 COMPARACION DE ASFALTO VIRGEN Y ASFALTO MODIFICADO........................................ 81 Tabla 14 PRUEBA DE DENSIDAD DE ASFALTO MODIFICADO ............................................................ 84 Tabla 15 PRUEBA DE DENSIDAD DE ASFALTO VIRGEN...................................................................... 85 ·7· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE INDICE DE FIGURAS Figura 1 Mecanismo típico de deformación permanente en la trayectoria de la rueda externa ..... 23 Figura 2 Pavimento asfaltico que presenta agrietamiento por fatiga .............................................. 27 Figura 3 Pavimento asfáltico que presenta fracturamiento por baja temperatura ......................... 28 Figura 4 a) Fibra mineral b) Fibra de vidrio c) Fibra de celulosa ...................................................... 35 Figura5 Fibras de celulosa ................................................................................................................. 36 Figura 6 Muestra de mezcla asfáltica convencional.......................................................................... 38 Figura 7 Muestra de mezcla asfáltica modificada con polímeros. .................................................... 39 Figura 8 Relación tensión/fatiga entre asfaltos modificados y convencionales ............................... 40 Figura 9 Horno para secado de muestras ......................................................................................... 46 Figura 10Balanza de precisión........................................................................................................... 46 Figura 11Maquina agitadora para mallas (tamizador) ...................................................................... 47 Figura 12 Charolas metálicas............................................................................................................. 48 Figura 13 Maquina de los ángeles para materiales pétreos ............................................................. 50 Figura 14 Esquema descriptivo de la máquina de los ángeles .......................................................... 51 Figura 15 Carga Abrasiva para desgaste de los ángeles .................................................................... 51 Figura 16 Separación de agregados de acuerdo a su granulometría ................................................ 55 Figura 17 Material pétreo y esferas de Carga abrasiva..................................................................... 56 Figura 18 Carga abrasiva dentro de la Maquina de los ángeles........................................................ 56 Figura 19 Material después del proceso con carga abrasiva en máquina de los ángeles................. 57 Figura 20 Calibrador de espesores. Imagen obtenida de la Norma SCT M-MMP-4-04-005/08 Partículas Alargadas y Lajeadas de materiales pétreos para mezclas asfálticas............................... 58 Figura 21 Calibrador de longitudes. Imagen obtenida de la Norma SCT M-MMP-4-04-005/08 Partículas Alargadas y Lajeadas de materiales pétreos para mezclas asfálticas............................... 59 Figura 22 Clasificación de partículas alargadas y lajeadas ................................................................ 62 Figura 23 Agujas para el aparato de penetración o penetrómetro para asfaltos ............................. 64 Figura 24 Cápsula de penetración ..................................................................................................... 64 Figura 25 Baño de agua ..................................................................................................................... 65 Figura 26 Termómetro ...................................................................................................................... 65 Figura 27 Preparación de la muestra ................................................................................................ 66 Figura 28 Procedimiento de la prueba .............................................................................................. 67 Figura 29 Penetración de la muestra ................................................................................................ 68 Figura 30 Penetración de los tres puntos en la mezcla ................................................................... 69 ·8· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE INDICE DE GRAFICAS GRAFICA 1 de comportamiento de Asfalto Virgen AC20 sometida a prueba Cantabro ................... 82 GRAFICA 2 comportamiento de Asfalto Modificado con TB-1 sometida a prueba Cantabro.......... 82 GRAFICA 3 comparativa las pastillas sometidas a Cántabro de Asfalto Modificado con TB-1 y Asfalto Virgen AC20........................................................................................................................... 83 GRAFICA 4 comparativa de Asfalto Virgen AC20 y Asfalto Modificado con tb-1 sometidos a prueba Cantabro ............................................................................................................................................ 83 GRAFICA 5 pastillas sometidas a la Prueba de Densidad de Asfalto Virgen AC 20 ......................... 86 GRAFICA 6 pastillas sometidas a la Prueba de Densidad de Asfalto Modificado con TB-1 ............. 86 GRAFICA 7 comparativa entre las diferentes Densidades Promedio del Asfalto Virgen AC20 y Asfalto Modificado con TB-1 ............................................................................................................. 87 ·9· “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 1.1 INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación se realizó con el fin de evaluar las características físico-mecánicas de los asfaltos modificados con aditivos. Las mezclas asfálticas se emplean para la construcción de pavimentos en capas de rodadura, proporcionando una superficie de rodamiento cómoda, segura y económica a usuarios de las vías de comunicación, transmitiendo las cargas debidas al tráfico al conjunto de capas subyacentes. El comportamiento de las mezclas depende de las circunstancias externas, tales como el tiempo de la aplicación de la carga y la temperatura. Por tal motivo su caracterización y propiedades deben estar vinculadas a estos factores lo que implica la necesidad del conocimiento de la geología del material adecuado para su formación. La capa superior de un pavimento es la que debe proporcionar una superficie de rodadura segura, confortable y estética. Los materiales asfalticos proporcionan superficies cómodas para la rodadura de los vehículos, se debe establecer un balance entre la durabilidad, rugosidad, impermeabilidad y otras características útiles. Los asfaltos modificados con aditivos nacen de la intención de disminuir la energía requerida para la producción, almacenamiento y aplicación de cementos asfálticos en carreteras. · 10 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE CAPÍTULO I ANTECEDENTES · 11 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En la actualidad las mezclas asfálticas modificadas han tenido gran auge para la modernización de las mezclas convencionales ya conocidas por el ingeniero, teniendo de igual manera una gran inquietud de poder seguir experimentando con productos modernos adecuándolos a las mezclas ya existentes para así conseguir productos de mayor calidad al ser colocados en las carreteras de nuestro país teniendo como objetivo particular alcanzar los altos estándares de calidad para así comprobar que este tipo de mezclas con capaces de tener una gran funcionalidad al ser empleadas. 1.3 JUSTIFICACIÓN En México se tiene experiencia en la utilización de pavimentos asfálticos modificados, los cual es de gran consideración tomar en cuenta como una nueva alternativa el uso de este nuevo modificante para así poder tener nuevas alternativas en nuestras mezclas asfálticas a usar. Urge buscar alternativas modernas y eficientes para poder rehabilitar y reparar las principales arterias viales de la ciudad, buscando con esto tener mejor calidad en los pavimentos y que tengan una vida útil de servicio más larga que la que nos proporcionan los pavimentos actuales. Además de que la mezcla asfáltica convencional de asfalto se daña con relativa facilidad por lo que se pueden esperar fallas a corto plazo sobre todo cuando se presenta un tráfico moderado a alto. Es por eso que se propone utilizar asfaltos modificados con el Aditivo TB1.ya que en el pavimento se mejora la viscosidad del asfalto, permitiendo el empleo de menores temperaturas (comúnmente conocidas como mezclas tibias) durante la producción y en el tendido de la mezcla asfáltica, ayudando así a reducir la emisión de gases de efecto invernadero en beneficio de la ecología mundial. · 12 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Reduce la viscosidad del asfalto, permitiendo el empleo de menores temperaturas la producción y en el tendido de la mezcla asfáltica, ayudando así a reducir la emisión de gases de efecto invernadero en beneficio de la ecología mundial y reduce la formación de roderas y reduce significativamente los costos de mantenimiento. 1.4 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. En la realización de este trabajo de investigación principalmente hacemos referencia a los diseños existentes de mezclas asfálticas modificadas con polímeros y su utilización en algunas carreteras del país y las Normas SCT, además de manuales y especificaciones de la Asociación Mexicana del Asfalto, manuales de laboratorio de materiales y pavimentos, pruebas de laboratorio y de campo y libros especializados sobre el diseño de mezclas asfálticas. 1.5 OBJETIVO PARTICULAR Evaluar las características físico-mecánicas de asfaltos modificados con aditivos de acuerdo a las especificaciones aplicables. Presentar información sobre asfaltos modificados con aditivos reductores de viscosidad Utilizar las normas correspondientes para la construcción de pavimentos modificados Identificar ventajas y desventajas que tiene el asfalto modificado con aditivos reductores de viscosidad respecto al asfalto convencional. · 13 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 1.6 OBJETIVO GENERAL El objetivo que se persigue con la modificación de los asfaltos con aditivos reductores de viscosidad, es comparar que una mezcla asfáltica tibia tiene mejor resistencia al desgaste que una mezclas asfáltica convencional. 1.7 HIPÓTESIS: Obtener un diseño adecuado para mezclas asfálticas con un material sintético y los beneficios que traería a nuestras estructuras. · 14 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE CAPITULO II MARCO TEÓRICO · 15 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.1. MEZCLAS ASFÁLTICAS 2.1.1. Definición de mezcla asfáltica Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están formadas por una combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarbonato, de manera que aquellos quedan cubiertos por una película continua éste. Se fabrican en unas centrales fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se compactan. (Kraemer et al., 2004). Las proporciones relativas de estos materiales determinan las propiedades físicas de la mezcla y, eventualmente, el comportamiento funcional de la misma como pavimento. Las mezclas asfálticas están constituidas aproximadamente por un 90 % de agregados pétreos grueso y fino, un 5% de polvo mineral (filler) y otro 5% de ligante asfáltico. Los componentes mencionados anteriormente son de gran importancia para el correcto funcionamiento del pavimento y la falta de calidad en alguno de ellos afecta el conjunto. El ligante asfáltico y el polvo mineral son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total. 2.1.2 ¿Qué es un Asfalto Modificado? Los materiales asfalticos modificados son el producto de la disolución o incorporación en el asfalto, de un polímero o de hule molido de neumáticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambio de temperaturas, que se le añaden al material asfaltico para modificar sus propiedades físicas y reológicas, y disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación. Los modificadores producen una actividad superficial iónica, que incrementa en adherencia en la interface entre el material pétreo y el material asfaltico, · 16 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE conservándola aun en presencia del agua. También aumentan la resistencia a las mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo tanto la fatiga y reducen el agrietamiento, así como la susceptibilidad de las capas asfálticas a las variaciones de temperatura. Estos modificadores por lo general se aplican directamente al material asfáltico, antes de mezclarlo con el material pétreo. 2.1.3 Clasificación de las mezclas asfálticas Existen varios parámetros de clasificación para establecer las diferencias entre las distintas mezclas y las clasificaciones pueden ser diversas: a) Por Fracciones de agregado pétreo empleado. - Masilla asfáltica: Polvo mineral más ligante. - Mortero asfáltico: Agregado fino más masilla. - Concreto asfáltico: Agregado grueso más mortero. - Macadam asfáltico: Agregado grueso más ligante asfáltico. b) Por la Temperatura de puesta en obra. - Mezclas asfálticas en Caliente: Se fabrican con asfaltos a unas temperaturas elevadas, en el rango de los 150 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. 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. - 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. · 17 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE c) Por la proporción de Vacíos en la mezcla asfáltica. Este parámetro suele ser imprescindible para que no se produzcan deformaciones plásticas como consecuencia del paso de las cargas y de las variaciones térmicas. - Mezclas Cerradas o Densas: La proporción de vacíos no supera el 6 %. - Mezclas Semi–cerradas o Semi–densas: La proporción de vacíos está entre el 6% y el 10 %. - Mezclas Abiertas: La proporción de vacíos supera el 12 %. - Mezclas Porosas o Drenantes: La proporción de vacíos es superior al 20 %. d) Por el Tamaño máximo del agregado pétreo. - Mezclas Gruesas: Donde el tamaño máximo del agregado pétreo excede los 10 mm. - Mezclas Finas: También llamadas microaglomerados, pueden denominarse también morteros asfálticos, pues se trata de mezclas formadas básicamente por un árido fino incluyendo el polvo mineral y un ligante asfáltico. El tamaño máximo del agregado pétreo determina el espesor mínimo con el que ha de extenderse una mezcla que vendría a ser del doble al triple del tamaño máximo. e) Por la Estructura del agregado pétreo. - Mezclas con Esqueleto mineral: Poseen un esqueleto mineral resistente, su componente de resistencia debida al rozamiento interno de los agregados es notable. Ejemplo, las mezclas abiertas y los que genéricamente se · 18 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE denominan concretos asfálticos, aunque también una parte de la resistencia de estos últimos, se debe a la masilla. - Mezclas sin Esqueleto mineral: No poseen un esqueleto mineral resistente, la resistencia es debida exclusivamente a la cohesión de la masilla. Ejemplo, los diferentes tipos de masillas asfálticas. f) Por la Granulometría. - Mezclas Continuas: Una cantidad muy distribuida de diferentes tamaños de agregado pétreo en el uso granulométrico. - Mezclas Discontinuas: Una cantidad muy limitada de tamaños de agregado pétreo en el uso granulométrico. 2.2. TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Conforme las fracciones de agregado pétreo empleado en la elaboración de la mezcla, éstas se dividen en mastico asfáltico; mortero asfáltico; macadam asfáltico; y concreto asfáltico. Si la temperatura es considerada, se dividen en mezclas en frío y mezclas en caliente. Si el parámetro considerado es el porcentaje de vacíos de aire, las mezclas pueden ser densas o cerradas; semidensas o semicerradas; abiertas y porosas, dependiendo de si tienen menos del 6%, entre el 6 y el 12% de vacíos de aire, entre el 12 y el 18% o más del 20%, respectivamente. Otra clasificación se establece de acuerdo con la estructura de los agregados pétreos; así, se tienen mezclas con o sin esqueleto mineral. Si se considera la curva granulométrica, se clasifican en mezclas asfálticas continuas o mezclas discontinuas. · 19 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS 2.2.2 Propiedades consideradas en el diseño de mezclas asfálticas El diseño de una mezcla asfáltica consiste básicamente en la selección del tipo y granulometría del agregado a emplear, y de la selección del tipo y contenido de asfalto, de tal manera que se obtengan las propiedades deseadas en la mezcla y se satisfagan los requisitos específicos del proyecto. La selección apropiada de los materiales (con la calidad suficiente) que constituirán la mezcla y de sus proporciones correctas, requiere el conocimiento de las propiedades más significativas de las mezclas, y de su influencia en el comportamiento del pavimento. Para una aplicación específica e independientemente del procedimiento de diseño empleado, las propiedades relevantes en una mezcla asfáltica en caliente son: 2.2.2.1 Estabilidad o resistencia a las deformaciones plásticas Esta propiedad se refiere a la capacidad de la mezcla asfáltica para resistir la deformación y el desplazamiento, debidos a las cargas que resultan del tránsito vehicular. Un pavimento es estable cuando conserva su forma; y es inestable cuando desarrolla deformaciones permanentes, corrugaciones y otros signos de desplazamiento de la mezcla. La estabilidad depende sobre todo, de la fricción interna y la cohesión. La fricción interna depende de la textura superficial, forma de la partícula, y granulometría del agregado; así como de la densidad de la mezcla, y la cantidad y tipo de asfalto; mientras que la cohesión depende del contenido de asfalto. La cohesión se incrementa con el incremento del contenido de asfalto, hasta un punto óptimo, después del cual el aumento en el contenido de asfalto forma una película demasiado gruesa en las partículas de asfalto, lo que produce una perdida de fricción entre las partículas de agregado. · 20 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL 2.2.2.2 ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Durabilidad Es la propiedad de la mezcla asfáltica que describe su capacidad para resistir los efectos perjudiciales del aire, agua, temperatura y tránsito que pueden provocar envejecimiento del asfalto, desintegración del agregado y desprendimiento de la película de asfalto del agregado. Una buena mezcla asfáltica no debe sufrir envejecimiento excesivo durante la vida en servicio. Esta propiedad se relaciona con el espesor de la película de asfalto, y con los vacíos de aire. 2.2.2.3 Flexibilidad Es la capacidad de la mezcla asfáltica para amoldarse, sin sufrir agrietamiento o fisuración, a los asentamientos y movimientos graduales de la base y la subrasante. En ocasiones esta propiedad presenta conflictos con los requerimientos de estabilidad. 2.2.2.4Resistencia a la fatiga Es la capacidad de la mezcla asfáltica para resistir cargas repetidas causadas por el paso de los vehículos. El agrietamiento por fatiga está relacionado con el contenido y la rigidez del asfalto. Por su parte, los contenidos de asfalto muy altos harán que la mezcla tienda más a deformarse elásticamente (o a deformarse menos) que a fracturarse bajo carga repetida. Aunque también debe señalarse que la resistencia a la fatiga depende en gran medida de la relación entre el espesor estructural de la capa y la carga. · 21 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL 2.2.2.5 ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Resistencia al fracturamiento por baja temperatura Es la capacidad de la mezcla asfáltica para no agrietarse en condiciones de bajas temperaturas. Depende principalmente de la rigidez del asfalto a bajas temperaturas. 2.2.2.6 Resistencia al daño por humedad o impermeabilidad Es la resistencia al paso de agua y aire hacia el interior, o a través de la mezcla asfáltica. La resistencia al daño por humedad se relaciona con las propiedades químicas del agregado mineral y el contenido de vacíos de aire en la mezcla compactada, y por tanto con los procesos de oxidación del asfalto, su adherencia y el drenaje del pavimento. 2.2.2.7 Resistencia al deslizamiento Es la capacidad de la mezcla asfáltica para no perder adherencia entre el neumático y la superficie de rodamiento, en particular cuando está húmeda. Una resistencia al deslizamiento baja se relaciona generalmente con las características del agregado y el contenido de asfalto. 2.2.2.8 Trabajabilidad Es la propiedad relacionada con la facilidad con que la mezcla asfáltica es colocada y compactada. Una buena mezcla debe ser capaz de permitir su colocación y compactación, sin que se requiera un esfuerzo demasiado grande. Esta propiedad, generalmente depende de uno, o una combinación, de los siguientes facto res: características del agregado, la granulometría, el contenido, y la viscosidad del asfalto. · 22 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.3. Deterioros en mezclas asfálticas Cuando una mezcla asfáltica se incorpora a un pavimento como carpeta, está sujeta a múltiples acciones que afecta n su vida útil. Estas acciones se relacionan principalmente con el paso de los vehículos y el medio ambiente; y contribuyen en diferente medida al daño de la mezcla. Los principales deterioros en la mezcla asfáltica son: las deformaciones permanentes, el agrietamiento por fatiga, y el agrietamiento por baja temperatura. 2.3.1. Deformación permanente Este tipo de deformación es un canal longitudinal, o depresión, que se forma en las huellas debido a la compresión, movimiento lateral, o ambos, en una o más de las capas que forman el pavimento, como resultado de la aplicación de las cargas del tránsito. Figura 1 Mecanismo típico de deformación permanente en la trayectoria de la rueda externa · 23 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE La deformación permanente es una manifestación de diferentes mecanismos como lo son la densificación (cambio de volumen) y el de deformación cortante (se debe al flujo plástico sin cambio de volumen). En el proceso de densificación el material es empujado hacia abajo; mientras que la deformación cortante provoca que el material fluya lateralmente y hacia arriba, como se muestra en la Figura 1.1. La profundidad total de la rodera es la diferencia en elevación entre la cresta y la hondonada de la superficie. Como se muestra en dicha figura, los esfuerzos de tensión sobre la superficie y el lado exterior del área cargada pueden ocasionar grietas longitudinales en el concreto asfáltico Tipos de deformación permanente a) Deformación plástica Es una depresión cercana al centro de la carga aplicada, con ligeros montículos o protuberancias ubicados a los lados de la depresión. Este tipo de deformación longitudinal, generalmente se debe a un contenido insuficiente de vacíos de aire (menos del 4%) en la carpeta. Bajo estas condiciones, una sobrecompactación provoca que el asfalto rellene los vacíos de aire entre los agregados, lo que impide que estos se enlacen entre sí. b) Deformación por consolidación Como la anterior, es una depresión cercana a la aplicación de la carga, pero sin acompañamiento de protuberancias a los lados de la depresión. Este tipo de deformación longitudinal se debe al exceso de vacíos de aire (mayores al 8%) en la carpeta, después de la compactación. Esta condición provoca que la carpeta se consolide a lo largo de las huellas que dejan las ruedas de los vehículos, especialmente durante el primer verano. · 24 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE c) Deformación mecánica. Es resultado de un hundimiento en la base, subbase o terracerías, acompañada por un disturbio en el patrón de agrietamiento. Este tipo de falla puede ocurrir cuando la estructura de un pavimento no fue diseñada de manera apropiada para la dimensión de las cargas que soportará (FHWA, 1997). Causas de la deformación permanente en mezclas asfálticas Según el manual de pavimentos para mezclas en caliente del Departamento de Transporte y la Administración de Carreteras de los Estados Unidos (FHWA, 1997), las causas principales de deformación permanente o longitudinal de los pavimentos asfálticos, son las siguientes: a) Baja cantidad de vacíos de aire (menos del 4%) b) Exceso de vacíos de aire (más del 8%) c) Cemento asfáltico de baja viscosidad, principalmente por: Errores en el diseño de la mezcla, debido a que las propiedades del asfalto a 25ºC y 60ºC no son iguales a las propiedades del asfalto en servicio El asfalto no es envejecido, como en el proceso de producción, en planta Resistencia insuficiente en la carpeta debido a que se permitieron en el lugar grandes cargas de tránsito, antes de que el asfalto se hubiera enfriado lo suficiente para adherirse al agregado de manera adecuada d) Mayor consolidación de la base, subbase o terracería. · 25 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE e) El tipo y duración de la carga afecta la resistencia a la deformación longitudinal. Las mezclas bituminosas son más resistentes a las cargas de corta duración, como sucede en condiciones de tránsito a alta velocidad, y menos resistentes a cargas de larga duración. Esta es la razón por la que la deformación longitudinal es más frecuente en intersecciones y tramos ascendentes, que en los carriles de mayor velocidad. f) Factores de diseño de la mezcla, como altos contenidos de arena natural, poca cantidad de polvo mineral y agregados redondeados, los cuales proporcionan menor resistencia a la deformación. 2.3.2 Agrietamiento por fatiga El agrietamiento por fatiga es llamado coloquialmente “piel de cocodrilo” debido a que el patrón de espaciamiento entre las grietas es muy similar a la forma exterior de la piel del cocodrilo (Figura 1.2). El agrietamiento por fatiga es resultado de la aplicación de un esfuerzo de tensión mayor a la resistencia a la tensión de la mezcla. Las fisuras longitudinales intermitentes a lo largo de la huella son un signo prematuro de agrietamiento por fatiga. Este tipo de falla, generalmente ocurre cuando el pavimento ha sido esforzado hasta el límite, por la repetición de aplicaciones de carga. El agrietamiento por fatiga es comúnmente asociado con las cargas, las cuales son mucho más pesadas para la estructura del pavimento, o a que el número de repeticiones de carga fue mayor a las consideradas en el diseño. El problema se hace más grave cuando existe un drenaje inadecuado en el pavimento, lo cual contribuye a que las capas inferiores lleguen a saturarse y pierdan resistencia. En estos casos la capa con la mezcla asfáltica experimenta deformaciones grandes, cuando las capas subyacentes son debilitadas por exceso de humedad, produciendo la falla prematura por fatiga. El agrietamiento por fatiga puede ser también causado por el paso repetido de camiones sobrecargados y/o · 26 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE espesores de pavimento inadecuados, debido a un control de calidad deficiente durante la construcción. El agrietamiento por fatiga puede conducir al desarrollo de baches cuando las piezas individuales de mezcla asfáltica se separan físicamente del material adyacente, y se desprenden de la superficie del pavimento por acción del tránsito. Los baches generalmente ocurren cuando el agrietamiento por fatiga se encuentra en etapas muy avanzadas, o cuando se han empleado espesores de carpeta asfáltica, relativamente delgados. En común, se considera que el agrietamiento por fatiga es más un problema estructural, que uno de materiales. Ya que es provocado por un número de factores que tienen que ocurrir simultáneamente: cargas pesadas repetidas, drenaje pobre de la subrasante, un diseño o construcción deficiente de las capas del pavimento, o que el número de cargas para el que se diseñó fue excedido (NCAT, 2001). Figura 2 Pavimento asfaltico que presenta agrietamiento por fatiga 2.3.3. Agrietamiento por baja temperatura. El fracturamiento por baja temperatura se atribuye a la deformación por tensión inducida en la mezcla asfáltica, a medida que la temperatura desciende hasta un nivel crítico. El agrietamiento por baja temperatura es un deterioro, debido más a condiciones adversas del medio ambiente que a las aplicaciones de carga. Se caracteriza por fisuras transversales intermitentes (perpendiculares a la dirección · 27 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE del flujo de tránsito) que se producen en un espaciamiento notablemente uniforme (Figura 1.3). Las fisuras por baja temperatura se forman por contracciones en la carpeta asfáltica, lo cual normalmente ocurre en lugares con clima frío. Cuando la carpeta se contrae, se originan deformaciones de tensión en su interior. En algún lugar, a lo largo del pavimento, los esfuerzos exceden la resistencia a la tensión, y la carpeta asfáltica se fisura. De esta manera, las fisuras por baja temperatura ocurren principalmente por efecto acumulativo de varios ciclos climáticos fríos. En este tipo de deterioro, el ligante asfáltico juega un rol significativo, por ejemplo, los duros son más propensos a la fisuración por baja temperatura que los blandos. También los ligantes asfálticos excesivamente oxidados, ya sea por ser muy propensos a la oxidación o por encontrarse en una mezcla asfáltica con muy alto porcentaje de vacíos, o por ambas causas, son más susceptibles al fisuramiento por baja temperatura (NCAT,2001). Figura 3 Pavimento asfáltico que presenta fracturamiento por baja temperatura · 28 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.4. DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CONVENCIONALES 2.4.1. Mezclas Asfálticas Convencionales Las Mezclas Asfálticas en caliente se componen principalmente de Materiales Pétreos y Ligante Asfáltico en proporciones tales que permitan configurar una estructura de pavimento resistente, utilizable en calles y pasajes urbanos, carreteras y autopistas interurbanas, estacionamientos, aeropuertos, patios de carga, ciclovías, etc. Carpeta Asfáltica 3/4" Mezcla Asfáltica procesada en caliente, de partículas tamaño máximo nominal de 3/4", diseñada para el tránsito pesado, utilizada principalmente en calles y carreteras. Carpeta Asfáltica 1/2" Mezcla Asfáltica procesada en caliente, de partículas tamaño máximo nominal de 1/2", diseñada para el tránsito liviano, utilizada generalmente en pasajes urbanos. Binder Mezcla Asfáltica procesada en caliente, diseñada para tránsito pesado, utilizada como capa complementaria bajo una carpeta de rodado, para mejorar la estructura de un pavimento. Base Asfáltica Mezcla Asfáltica procesada en caliente, diseñada para tránsito pesado, utilizada como capa complementaria bajo un Binder o una carpeta de rodado, para mejorar la estructura de un pavimento. · 29 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.4.2Mezclas No Convencionales Mezcla Asfáltica Elastomérica: Mezcla Asfáltica procesada en caliente, utilizada para condiciones especiales establecidas por diseño, tales como climas extremos, tránsitos pesados y/o lentos, condiciones agresivas de operación, etc. 2.4.3Métodos de diseño Evolución de los diseños de mezclas asfálticas A continuación se muestra la evolución de los métodos de diseños de mezclas asfálticas en caliente. 1. TheHubbard-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. 2. 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. 3. Método Hveem (1930´s). Método de diseño de mezclas asfálticas, desarrollado casi en el mismo tiempo que el método Marshall. Evalúa una estabilidad seudotriaxial 4. Método de la Western Association of State Highway on Transportation Officials. WASHTO (1984). Este método de diseño de mezclas recomendó cambios en los · 30 · requerimientos del material y “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE especificaciones de diseño de mezclas para mejorar la resistencia a las roderas. Con FHWA. 5. 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. 6. 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 volumétricas reconocida de la una mezcla conexión asfáltica entre caliente las y propiedades su correcto funcionamiento. Tiene su resultado, ahora la aceptación en el control de calidad ha sido cambiado 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. · 31 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.5. PRODUCTOS ASFALTICOS EMPLEADOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS A BAJAS TEMPERATURAS 2.5.1. Fibras acrílicas y celulosas Las fibras de celulosa vienen utilizándose desde hace décadas como estabilizante para prevenir el escurrimiento del asfalto y su reparto uniforme con el fin de conseguir la formación de una película gruesa y homogénea alrededor de los áridos en mezclas con dotaciones de ligante superiores a lo que la superficie específica de los mismos puede admitir. Son mezclas con granulometría discontinua, principalmente en los tamaños menores del árido grueso, y a la vez, contienen dotaciones de ligante muy superiores a las mezclas AC convencionales. Esto deriva en que la superficie específica del material mineral (áridos y filler) no sea suficiente para adsorber todo este ligante. Por ello, desde el principio, se integró en sus fórmulas el uso de fibras que evitasen el escurrimiento. El primer estabilizante empleado fue la fibra de amianto, pronto desechada por sus implicaciones en materia de seguridad e higiene. Desde entonces se han probado muchos otros productos (polímeros varios, materiales pulverulentos, multitud de fibras de diferentes naturalezas) resultando las fibras de celulosa los más utilizados por sus propiedades funcionales. · 32 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL 2.5.2. FIBRAS DE CELULOSA ANDRADE TORRES SARAI BETZABE GRANULADAS: EL MEJOR ADITIVO ESTABILIZANTE Como se ha mencionado anteriormente permiten evitar la pérdida del ligante en exceso respecto a la superficie específica de los áridos. Se pueden establecer tres categorías: Los polímeros como SBS y NBR en polvo para mejorar asfaltos Los aditivos pulverulentos Los aditivos fibrosos Los polímeros usados comúnmente para la producción de asfaltos modificados podrían ser una opción viable aunque presentan varios problemas importantes, entre ellos cabe citar que para evitar el escurrimiento se debe recurrir a modificadores de la viscosidad por lo que las mezclas resultantes suelen admitir poca dotación de asfalto, presentan un difícil reparto del mismo y tener peor trabajabilidad, por lo que precisan de más temperatura y energía de producción y ello dificulta las operaciones de extendido y compactación de la mezcla, sobre todo en trazados no rectos. Los aditivos pulverulentos son de naturaleza muy diversa. Se pueden mencionar el polvo de sílice, el carbonato cálcico o el polvo mineral. Se trata de productos formados por partículas muy pequeñas y aunque su precio es muy bajo comparado con otros productos, tienen el inconveniente de que no propician el reparto homogéneo del ligante sobre la superficie de los áridos. Estos productos tienden a acumularse en los huecos que quedan en la estructura del esqueleto mineral arrastrando consigo al asfalto que los rodea por lo que la mezcla resultante no presenta las ventajas asociadas a una película gruesa y uniforme sobre los áridos. · 33 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE El polvo de caucho procedente de neumáticos fuera de uso es un tipo de aditivo que está a caballo entre las dos categorías presentadas anteriormente. Por una parte, el caucho contribuye a mejorar las propiedades del asfalto, entre ellas su viscosidad. Por otra parte, la carga mineral empleada en la fabricación de los neumáticos, el negro de carbono, contribuye a aumentar la superficie específica capaz de retener el ligante. Este tercer grupo de productos de naturaleza fibrosa se puede subdividir en dos grandes subgrupos: 2.5.2.1 Fibras sintéticas Las fibras sintéticas suelen presentarse en forma de hilos largos y diámetros del orden de cientos de micrómetros. Se han empleado como refuerzo ante esfuerzos de tracción en las mezclas para mejorar la resistencia a la apertura de fisuras. El principal problema de estas fibras es que se cargan electroestáticamente lo que las lleva a pegarse a las palas de las amasadoras de forma que su distribución en la mezcla no es todo lo regular que se requiere. Asimismo, pueden dar lugar a bolas apelmazadas de fibra que una vez que son arrastradas por la mezcla, dan lugar a defectos en las capas por discontinuidad del aglomerado. Todo ello las hace desaconsejables para este uso. 2.5.2.2 Fibras de origen natural (minerales y orgánicas). Las fibras de origen natural, las de tipo mineral (por ejemplo, fibras de roca o fibras de vidrio) no suelen emplearse para la fabricación de mezclas ricas en ligante por dos razones fundamentales. La primera es que son productos muy susceptibles a los esfuerzos de cizalla que se generan durante el amasado de la mezcla, lo que conduce a una rotura elevada de las fibras, acortando sensiblemente su longitud, y consecuentemente, se requieren dosificaciones más elevadas para alcanzar las propiedades esperadas. La segunda es que la superficie de cada hebra suele ser muy lisa, lo que hace que sea más difícil la formación de una malla tridimensional. · 34 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 4 a) Fibra mineral b) Fibra de vidrio c) Fibra de celulosa Las fibras orgánicas, fundamentalmente las de celulosa. Las propiedades especiales de este producto permiten comprender el motivo por el que son las fibras de uso común. Las fibras de celulosa son un producto de origen vegetal y renovable. La principal fuente de celulosa es la madera, aunque también se obtiene de otras especies vegetales (paja, cereales, restos de podas, plantas herbáceas). Se trata de una sustancia con una superficie específica elevadísima y una densidad aparente muy pequeña (entre 30 y 300 gr/l, según su procesamiento). La molécula de celulosa presenta una inercia química muy alta, o sea, es poco propensa a reaccionar con otras sustancias, por lo que no altera las propiedades del asfalto. La compatibilidad con el asfalto es muy buena, por lo que en condiciones adecuadas la envuelta de las fibras por éste es fácil y completa. Por su estructura filamentosa ofrece una elevada flexibilidad y como tiene cierta elasticidad según el eje de la fibra, es un producto que resiste bien los enormes esfuerzos que se producen durante el amasado, lo que contribuye a que no se rompa excesivamente. Finalmente, hay que señalar que en el proceso productivo de las fibras de celulosa puede conseguirse una superficie irregular que aumenta la superficie específica y facilita el entrelazado de las hebras para la formación de una malla tridimensional. · 35 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura5 Fibras de celulosa 2.5.3 ADITIVOS Y POLIMEROS La modificación de asfalto es una nueva técnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la pavimentación de vías. Esta técnica consiste en la adición de polímeros a los asfaltos convencionales con el fin de mejorar sus características mecánicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatológicos y del tránsito (peso vehicular). Los objetivos que se persiguen con la modificación de los asfaltos con polímeros, es contar con ligantes más viscosos a temperaturas elevadas para reducir las deformaciones permanentes (ahuellamiento), de las mezclas que componen las capas de rodamiento, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por fatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente contar con un ligante de mejores características adhesivas. Una crítica generalizada es que se ha enfatizado mostrar las ventajas técnicas delos asfaltos modificados, pero se han realizado pocos estudios que tengan en cuenta la relación costo-beneficio. · 36 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 2.5.4 Propiedades de los ligantes y mezclas asfálticas Las propiedades de las mezclas con granulometría continua dependen del enclavamiento o trabazón de los áridos, mientras que las preparadas con altos contenidos de mortero asfáltico dependen más de la rigidez de la proporción de ligante, polvo mineral y arena. En este tipo de mezclas se tomara en cuenta la importancia de no tener temperaturas altas para evitar la deformación de la mezcla. En cambio si el ligante está expuesto a bajas temperaturas se vuelve relativamente rígido y va perdiendo poder de resistencia a las tensiones, volviéndose frágil y siendo susceptible de fisuraciones. El grado de susceptibilidad a la fisuración está relacionado con la dureza del asfalto y su capacidad para absorber las solicitaciones inducidas por el tráfico. Disminuyendo la dureza del asfalto, se minimizará el riesgo de fallo por fragilidad. 2.5.5 MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS En mezclas para pavimentos que están sometidos a solicitaciones excesivas, ya sea por el tránsito o por otras causas como: temperaturas extremas, agentes atmosféricos, tipología del firme, etc. Si bien los polímeros modifican las propiedades reológicas de los asfaltos, estos deben mostrar ventajas en servicio; los campos de aplicación más frecuentes son: Mezclas drenantes: las mezclas drenantes tienen un porcentaje muy elevado de huecos en mezcla (superior al 20%) y una proporción de árido fino muy baja (inferior al 20%), por lo que el ligante debe tener una muy buena cohesión para evitar la disgregación de la mezcla. Además el ligante necesita una elevada viscosidad para proporcionar una película de ligante gruesa envolviendo los áridos y evitar los efectos perjudiciales del · 37 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE envejecimiento y de la acción del agua (dado a que este tipo de mezclas es muy abierta). Mezclas resistentes y rugosas para capas delgadas: La utilización de polímeros en este tipo de mezclas es para aumentar la durabilidad de las mezclas. Estos tipos de mezclas de pequeño espesor surgen dada a la rapidez de aplicación, lo que reduce al mínimo los tiempos de cortes de tráfico. Estas se utilizan para trabajos de conservación de rutas y vías urbanas, que exigen mezclas con alta resistencia y con una buena textura superficial. La resistencia de estas mezclas se consigue con áridos de buena calidad, elevado porcentaje de filler (8 a 10%) y un asfalto modificado con polímeros. La buena textura superficial para mejorar la adherencia de los vehículos se consigue mediante una granulometría discontinua (discontinuidad 2-6mm) En este tipo de mezclas es de vital importancia la adherencias con la capa subyacente (esta también influye en la durabilidad). Estas también deben ser resistentes, para soportar la acción del tránsito y el desprendimiento de los áridos. Estas mezclas son denominadas también micro aglomerados y tienen espesores menores a los 30 mm. Figura 6 Muestra de mezcla asfáltica convencional. · 38 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Mezclas densas: Para las aplicaciones en las cuales se deban soportar tráfico intenso la mezcla bituminosa debe ser resistente al ahuellamiento. Al mismo tiempo, el material debe poder ser mezclado, extendido y compactado a temperaturas normales y no se debe volver frágil cuando la temperatura del pavimento descienda. Figura 7 Muestra de mezcla asfáltica modificada con polímeros. Como puede observarse existe una gran diferencia entre los resultados obtenidos sobre una muestra de mezcla asfáltica convencional y otra con una mezcla asfáltica modificada con polímeros, la mezcla modificada puede hacer frente al ahuellamiento con una marcada diferencia sobre la otra muestra. En otras aplicaciones, el objetivo puede ser generar una mezcla flexible con el fin de reducir la posibilidad de rotura por fatiga. En estos casos, se necesitarán asfaltos modificados con polímeros, preferentemente de naturaleza elástica, para que la mezcla sea capaz de absorber las tensiones sin que se produzca la rotura. · 39 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 8 Relación tensión/fatiga entre asfaltos modificados y convencionales Se han realizados varios ensayos que han demostrado que los asfaltos modificados con aditivos son capaces de asimilar mayores tensiones iníciales que las mezclas realizadas con una mezcla convencional. 2.6 ADITIVO REDUCTOR DE VISCOSIDADTB1 Reduce la viscosidad del asfalto, permitiendo el empleo de menores temperaturas(comúnmente conocidas como mezclas tibias) durante la producción y en el tendido de la mezcla asfáltica, ayudando así a reducir la emisión de gases de efecto invernadero en beneficio de la ecología mundial. · 40 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE La Tecnología Mexicana patentada de Súrfax TB-1, desarrollada con el apoyo financiero de CONACYT, presenta varias ventajas: Reduce la emisión de gases de efecto invernadero, como el co2. Disminuye el consumo de combustible en la producción de mezcla asfáltica. La mezcla asfáltica ofrece mayor resistencia al ahuellamiento. Aumenta la adherencia entre el asfalto y el agregado. Facilita la manejabilidad de la mezcla asfáltica al reducir la viscosidad del Asfalto a temperaturas más bajas. No introduce agua en el proceso de fabricación de la mezcla. No es necesario cambiar ninguna de las características del diseño, granulometrías, contenido de asfalto, etc. Para la fabricación del asfalto con Tb1 sólo se requiere un tanque con buena agitación y no es necesario equipo especial para la fabricación de la mezcla tibia. 2.6.1Características físicas Es de aspecto solido estando a unos 25°C, de un color café oscuro con olor amoniacal. Se presenta en escamas envasado en sacos de 25 kg. Almacenar de preferencia a la sombra, libre de lluvia y humedad, mantener los sacos cerrados. No es necesario fundirlo antes de agregarlo al asfalto. 2.6.2 Recomendaciones de uso Se puede adicionar al asfalto en tanques de mezclado. Gracias a su punto de fusión se puede agregar al asfalto a partir de 130°c. El asfalto modificado con Súrfax tb-1 se envía directamente a la producción de mezcla en caliente sin la necesidad de equipos adicionales o equipos de nuevas tecnologías. · 41 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE CAPITULO III METODOLOGÍA · 42 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Metodología de experimentación Evaluación del material pétreo Evaluación del asfalto Experimentación Análisis de Resultados Conclusiones · 43 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LABORATORIO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS TIBIAS GRANULOMETRÍA DE MATERIALES PÉTREOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. (M-MMP-4-04-002-02) Esta prueba permite determinar la composición por tamaños (granulometría) de las partículas del material pétreo empleado en mezclas asfálticas, mediante su paso por una serie de mallas con aberturas determinadas. el paso del material se hace primero a través de las mallas con la abertura más grande, hasta llegar a las más cerradas, de tal forma que los tamaños mayores se van reteniendo, para así poder obtener la masa que se retiene en cada malla, calculando su porcentaje respecto al total y definir la masa que pasa. Juego de mallas El juego de mallas servirá para determinar el tipo de material que tenemos, consta de pasar nuestro material por las mallas correspondientes y así recuperar cada porción que es retenida en cada una de ellas de acuerdo con la abertura. Las mallas deben ser fabricadas con alambre de bronce o de acero inoxidable de diversos calibres, tejidos en forma de cuadricula, con abertura determinada conforme a lo indicado en la tabla 1 y tabla 2. · 44 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Tabla 1Mallas para Grava Tabla 2Mallas para arena El tejido estará sostenido mediante un bastidor circular metálico, de lámina de bronce o latón, de 206 2 mm de diámetro interior y 68 2 mm de altura, sujetando la malla rígida y firmemente mediante un sistema de engargolado de metales, a una distancia de 50mm del borde superior del bastidor. para cribar las gravas también se podrán utilizar mallas con marco de 400 mm o más por lado, a fin de facilitar la operación. · 45 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Equipo y materiales Horno Si el material a utilizar se encuentra húmedo se utiliza el horno para sacarlo completamente y así poder trabajar con una muestra, el horno puede ser, eléctrico o de gas, con capacidad mínima de 20 dm3, ventilado, con termostato capaz de mantener una temperatura constante de 110±5°c, como se muestra en la siguiente figura. Figura 9 Horno para secado de muestras Balanza Se ocupara la balanza para pesar el material retenido de cada malla así también como el total de la muestra, debe tener una capacidad de 2 kg o más y aproximación de 0,1 g. Figura 10Balanza de precisión · 46 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Maquina agitadora para las mallas (tamizador). Con esta máquina agitadora o tamizador nos ayudara a realizar más eficiente el cribado del material y optimizar el tiempo al realizar la prueba, la maquina es de acción mecánica, activada por un motor eléctrico o manivela de velocidad constante, mediante el cual se transmita un movimiento excéntrico controlado a un plato de soporte, sobre el que se sujeten las mallas en orden descendente. Figura 11Maquina agitadora para mallas (tamizador) Cucharón Con el cucharon en la prueba se ocupara para depositar el material en las mallas y no desperdiciar a la hora de colocarlo, el cucharon será de acero galvanizado de 20 cm de largo, 11 cm de ancho y 10 cm de altura, formando un cajón rectangular con cuatro caras, cuya cara menor tenga un mango metálico de sección circular de 13 cm de largo. · 47 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Charolas con las charolas se ocuparan en esta prueba para colocar la muestra con la cual se trabajara, colocándola en ella para no perder material a la hora de manejarla, las charolas deben de ser de lámina galvanizada, con forma rectangular aproximadamente 40 x 70 x 20 cm. Figura 12 Charolas metálicas Brocha, varilla metálica Se ocuparan para poder desprender el material que se adhiera a las malla y así no perder material a la hora de desprenderlo. Con las dimensiones y cerdas adecuadas para desprender el material que se adhiera al interior de las mallas. Pala Con la pala permitirá el acomodo del material al colectar la muestra que ocuparemos para nuestra prueba debe ser de acero, de forma cuadrada. · 48 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Análisis granulométrico por mallas para mezcla asfáltica A continuación se presenta el análisis granulométrico por mallas realizado de acuerdo al procedimiento M.MMP4-04-002-02 Granulometría de materiales pétreos para Mezclas Asfálticas. Procedimiento: La muestra se obtuvo del banco “Kaiser” ubicado en Santos Pérez Abascal No. 1211-4 Fracc. Pascual Ortiz Rubio Veracruz Ver., donde se tiene material conglomerado, realizando su trituración para clasificarlo por tamaños. Se llevó a cabo la obtención de la muestra con material de tamaño máximo de ¾ a finos. Posteriormente identificarlo con los datos de su localización, fecha, descripción etc. Se realizó la preparación de la muestra en el laboratorio, por medio del cuarteo de la muestra obteniendo una fracción reducida hasta la porción requerida para la granulometría. Una vez que se tiene la porción del material por medio del cuarteo, se hizo pasar el material por el conjunto de mallas en el orden siguiente: , ¾ “, ½ “, 3/8 “, ¼ “, no 4, No 10, No 20, No 40, No 60, No 100, No 200 y Filler. Para determinar la cantidad de finos, se utilizó el procedimiento de lavado por la malla no 200, obteniendo una porción de 200 gr. a la hora de cuartear y lavarla en dicha malla, introduciéndola en el horno para determinar la cantidad de finos en la muestra e incluirla en la granulometría. El material que se secó al horno después del lavado se introduce en las mallas no 10, no 20, no 40, no 60, no 100, no 200 y el fondo, para determinar la distribución granulométrica de los agregados que pasan la malla no 4. · 49 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE DESGASTE MEDIANTE LA PRUEBA DE LOS ÁNGELES DE MATERIALES PÉTREOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS. (M-MMP-4-04-006-02) El objetivo de la prueba es determinar la resistencia a la trituración de los materiales pétreos empleados en mezclas asfálticas. La prueba consiste en colocar una muestra del material con características granulométricas especificas dentro de un cilindro giratorio, en donde es sometida al impacto de esferas metálicas durante un tiempo determinado, midiendo la variación granulométrica de la muestra como la diferencia entre la masa que pasa la malla N°12 (1,7 mm de abertura), antes y después de haber sido sometida a este tratamiento. Equipo y materiales Máquina de los Ángeles. Debe estar en condiciones de operación, calibrado, limpio y completo en todas sus partes. Está constituida por un cilindro de acero, hueco y cerrado en ambos extremos, con diámetro interior de 710 ± 5mm, montado sobre 2 soportes ubicados al centro de sus caras paralelas para que pueda girar a una velocidad angular de 30 a 33 rpm. Figura 13 Maquina de los ángeles para materiales pétreos · 50 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 14 Esquema descriptivo de la máquina de los ángeles Cargar abrasiva Esferas de hierro o acero, con un diámetro promedio de 47mm y una masa entre 390 y 445grs. cada una. Figura 15 Carga Abrasiva para desgaste de los ángeles · 51 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Preparación de la muestra. La preparación de la muestra se realiza según el manual, M-MMP-4-04-001 y se realiza de la siguiente manera: Se cuartea el material hasta obtener una muestra de aproximadamente 40 kg, como se describe: Una vez que el material esta disgregado, se apila hasta formar un cono. Desde el eje del cono y hacia la periferia se extiende el material hasta formar un cono truncado de 15 a 20 cm de altura. Se divide al cono truncado en cuatro partes iguales, de las cuales se toman 2 cuartos opuestos para formar una muestra de aproximadamente 40 kg. La muestra resultante se lava mediante un chorro de agua para eliminar el polvo adherido y posteriormente se seca en el horno a una temperatura de 110°C. Considerando el siguiente arreglo de mallas se realiza el análisis granulométrico. · 52 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Tabla 3Designación de Mallas Procedimiento de la prueba. Una vez separado y clasificado el material de la muestra, de la siguiente tabla se elige el tipo de composición que se utilizará para integrar la muestra de prueba. Tabla 4 COMPOSICION DE LA PRUEBA Y CARGAS ABRASIVAS · 53 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Se integra la muestra de prueba con las proporciones correspondientes a cada rango de tamaños, de acuerdo con las cantidades indicadas en la tabla anterior, para nuestro materia entra en la clasificación tipo B. Se obtiene la masa de la muestra de prueba integrada, registrándola como Pi, y se introduce a la máquina de los Ángeles. Se define la cantidad de esferas dependiendo del tipo de composición, y se introducen a la máquina y se hace girar a una velocidad de 30 a 33 rpm. Durante 500 revoluciones. Se retira el material del interior de la maquina depositándola en una charola. Se desecha la fracción de la muestra de la prueba que pase la malla No. 12, después se lava la muestra de prueba que se retiene con un chorro de agua y se seca en el horno. Finalmente se deja enfriar la muestra a temperatura ambiente, para determinar su masa (Pf). Cálculos y resultados. El desgaste por trituración se calcula y se reporta con la siguiente expresión: Dónde: Pa= Desgaste por trituración los Ángeles. Pi= masa inicial de la muestra de prueba. Pf= masa final de la muestra de prueba. · 54 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Prueba realizada con material del banco Kaiser. 1. PREPARACION DE LA MUESTRA. Después de haber visitado el banco de material del palmar, ya en el laboratorio se procedió a preparar nuestro tamaño de muestra por medio del cuarteo. 2. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA. Después de haber separado el material con las mallas especificadas en la tabla 1. se procede a elegir el tipo de composición para la muestra. Figura 16 Separación de agregados de acuerdo a su granulometría El cual, al resultar tamaños máximos de agregados de ¾ in, es de tipo “B”, según la Tabla no. 5 siguiente. Con las siguientes condiciones. Tabla 5 Condiciones para gravas · 55 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Por tanto, el tamaño total de la muestra usada para la prueba de desgaste fue de 5 kg (2.5 kg retenido en la malla 1/2” y 2.4 kg retenido en la malla 3/8”). Con un total de esferas de 11 con un peso aprox. De 4.584 kg. Figura 17 Material pétreo y esferas de Carga abrasiva Después se colocó el material de muestra dentro de las máquina de los Ángeles, al igual que se hizo con las 11 esferas. Figura 18 Carga abrasiva dentro de la Maquina de los ángeles · 56 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Se hizo giras la máquina de los Ángeles durante 16 min. (31 rpm aprox.) Para alcanzar las 500 rpm que se marca en la norma. Una vez pasado dicho tiempo se detuvo la máquina y se dejó reposar el material para evitar perdida de finos. Figura 19 Material después del proceso con carga abrasiva en máquina de los ángeles Acto seguido se depositó el material en una charola, para después cribarlo y separarlo de lo que pasó la malla #12 con lo que retuvo. La parte retenida en la malla #12 fue sometido a un lavado para después de estar seco totalmente Algunas recomendaciones para evitar errores en los resultados. Realizar la prueba en un lugar cerrado, ventilación indirecta y limpia para evitar la contaminación de la muestra. Verificar que el secado de la muestra sea el adecuado antes del cribado. Que todo el equipo este limpio y sea funcional. Verificar que las esferas cumplan con las dimensiones y pesos indicados anteriormente. Verificar que la balanza este limpia y bien calibrada. · 57 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Cuidar que la muestra de prueba este integrada con forme a alguna de las composiciones indicadas. Partículas alargadas y lajeadas de materiales pétreos para mezclas asfálticas (M-MMP-4-04-005/08) La prueba consiste en determinar la cantidad de partículas alargadas y lajeadas presentes en los materiales pétreos que se utilizarán en una mezcla asfáltica. La prueba consiste en separar en retenido en la malla No.4 de una muestra de materiales pétreos para poder determinar la forma de cada partícula, empleando calibradores de espesor y de longitud (Referencia SCT, 2008) Figura 20 Calibrador de espesores. Imagen obtenida de la Norma SCT M-MMP-4-04005/08 Partículas Alargadas y Lajeadas de materiales pétreos para mezclas asfálticas. · 58 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Calibrador de longitudes Con la forma y dimensiones que se muestran en la siguiente figura. Figura 21 Calibrador de longitudes. Imagen obtenida de la Norma SCT M-MMP-4-04005/08 Partículas Alargadas y Lajeadas de materiales pétreos para mezclas asfálticas. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA: Selección del material para la prueba 1. Tener material que se encuentre en condiciones de contenido de agua constante o en condición de saturado y superficialmente seco, para posteriormente disgregar de forma manual aquel material que presente grumos, procurando no fragmentarlo por la presión que se le aplica. Posteriormente, se cuartea hasta obtener una muestra de 25 kg aproximadamente. 2. Una vez que el material está disgregado, saturado y superficialmente seco, se aplica hasta que se forme un cono. 3. Desde el eje del cono y hacia la periferia se extiende el material hasta que se forme un cono truncado de 15 a 20 cm de altura. · 59 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE 4. Se divide el cono truncado en cuatro partes iguales, de las cuales se toman dos partes opuestas para formar una muestra de aproximadamente 25 kg. En caso de exceder esta masa, se procede a reducir la cantidad de material mediante cuarteos sucesivos. 5. Una vez separados los 25 kg se criba la muestra a través de la malla No. 4 (4.75 mm) ya sea con equipo mecánico o en forma manual. OBTENCION DE LAS MUESTRAS DE PRUEBA Esta prueba se realiza por duplicado, por lo cual es necesario contar con dos muestras. Para la obtención de cada una de las muestras se aplicarán cuartos sucesivos se mencionó anteriormente. No se admite el ajuste de la masa requerida mediante la inclusión o exclusión de tamaños para obtener la masa determinada. Se considera lo siguiente para la obtención de la muestra: Se selecciona una porción del material retenido en la Malla No.4 que : 1. Contenga más de 200 piezas, la cual se somete a un proceso de cribado considerando el arreglo de mallas mencionado en la Tabla 1 de esta prueba. El cribado se realizará de acuerdo a los métodos descritos en el Manual M-MMP-4-04-002, Granulometría de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas de la normativa SCT. 1. Se registra el número de partículas retenido en cada malla verificando que al final, el total de partículas retenidas por todas las mallas sea de 200 piezas como mínimo. En caso que la suma total sea menor a 200 partículas, se repetirá el procedimiento indicado aumentando el tamaño de la muestra hasta obtener el número de piezas mencionado. 2. La masa total de cada una de las dos muestras obtenidas será designado como M1 y M2, respectivamente, en g. · 60 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA 1. a. PARA LAS PARTICULAS DE FORMA ALARGADA Para cada porción clasificada de cada una de las dos muestras de prueba, es decir, del número de partículas retenido en cada malla, se verifica que cada una de las piezas pase por la ranura correspondiente del calibrador de espesores, buscando la posición más adecuada. b. Se reúnen todas las partículas que no hayan pasado por las ranuras del calibrador de longitudes y se determina su masa, designándola como ma en g. 2. PARA LAS PARTICULAS CON FORMA DE LAJA (APLANADA) a. Para cada porción clasificada de cada una de las dos muestras, es decir, del número de partículas retenido en cada malla, se verifica que cada pieza pase por la ranura correspondiente del calibrador de espesores, buscando la posición más adecuada. b. Se reúnen todas las partículas que hayan pasado por las ranuras del calibrador de espesores y se determina su masa, designándola como me en g. Cálculos y resultados a. Se calcula el porcentaje de las partículas con forma alargada y lajeadas, con relación a la masa de la muestra de prueba utilizada, utilizando las siguientes expresiones: · 61 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 22 Clasificación de partículas alargadas y lajeadas b. En caso de presentarse una variación entre los cálculos del contenido de partículas con forma alargada (Ca) igual al 20% o mayor entre una muestra y otra, se considerará para el cálculo del resultado de la prueba el promedio de ambas, en caso contrario, se considerará el valor que resulte mayor, lo mismo se hará para el contenido de partículas en forma de laja (Cp). c. Se reportan los contenidos de las partículas alargadas (Ca) y lajeadas (Cp), considerando lo indicado anteriormente. Asimismo, se reporta como resultado de la prueba, el por ciento en masa de partículas alargadas y lajeadas, como la suma de Ca más Cp. · 62 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE MÉTODOS DE MUESTREO Y PRUEBAS DE MATERIALES MATERIALES PARA PAVIMENTOS MATERIALES ASFALTICOS, ADITIVOS Y MEZCLAS Penetración en cementos y residuos asfálticos (m-mmp-4-05-006-00) Esta prueba permite determinar la consistencia de los cementos asfalticos, así como de los residuos por destilación de las emulsiones y asfaltos rebajados, mediante la penetración vertical de una aguja en una muestra de prueba de dichos materiales bajo condiciones establecidas de masa, tiempo y temperatura. El equipo para la ejecución de la prueba debe estar en condiciones óptimas para su uso, calibrado, limpio, completo en todas sus partes y sin desgaste . Aparato de penetración o penetrómetro para asfaltos Este aparato será capaz de sujetar una aguja como las referidas en el siguiente inciso, y provisto de un dispositivo para medir la profundidad de penetración de la aguja, en décimos de milímetro. También contará con un mecanismo que permita aproximar la aguja a la muestra de prueba y con pesas o lastres de 50 y 100 gramos. Agujas De acero inoxidable, totalmente endurecidas y perfectamente pulidas, con la forma y dimensiones correspondientes, que se acoplen al penetrómetro mediante un casquillo de bronce o de acero inoxidable, sobresaliendo de este último entre 40 y 45 mm. · 63 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 23 Agujas para el aparato de penetración o penetrómetro para asfaltos Cápsula de penetración De metal o de vidrio refractario, de forma cilíndrica y con el fondo plano; con diámetro interior de 55mm y altura inferior de 35mm, para penetraciones menores de 200 x 10-1 mm; o diámetro interior de 70mm y altura interior de 45mm para penetraciones entre 200 y 350 x 10-1 mm. Figura 24 Cápsula de penetración Con temperatura controlable hasta 50°C y aproximación de 0.1°C, con dimensiones y características tales que le permitan una capacidad mínima de 10 litros. Estará provisto de un entrepaño con perforaciones, colocado a no menos de 5 cm del fondo del baño y a no menos de 10 cm de la superficie libre del líquido. · 64 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 25 Baño de agua Termómetro Con rango de 0 a 50°C y aproximación de 1°C. Figura 26 Termómetro Cronómetro Con el cronómetro se medirá el tiempo de ejecución de cada penetración que se realice. El cronómetro debe ser con aproximación de 0.2 segundos. Recipiente de manejo De metal, plástico o vidrio, de forma cilíndrica adecuada para manejar y mantener sumergida la cápsula de penetración que contenga la muestra de prueba; de 350cm3 de capacidad y con relieves en el fondo para evitar que la muestra que contiene se mueva durante el proceso de ensaye. · 65 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Preparación de la muestra La muestra de prueba se prepara como se indica a continuación: Muestra de cemento asfáltico De la muestra de cemento asfáltico, obtenida según se establece en el Manual MMMP-4-05-001, Muestreo de Materiales Asfálticos, se toma una porción de volumen ligeramente mayor al de la cápsula de penetración y se calienta en un recipiente apropiado, agitándola en forma continua con el objeto de distribuir la temperatura uniformemente, hasta que adquiera la fluidez suficiente para facilitar su vaciado en dicha cápsula, cuidando que durante su calentamiento no se formen burbujas de aire, que la temperatura alcanzada no exceda de 130°C y que esta operación se realice en un lapso menor de 30 min. Hecho esto, inmediatamente se llena la cápsula con la muestra de prueba, se cubre adecuadamente para protegerla del polvo y se deja enfriar hasta que alcance la temperatura ambiente. Figura 27 Preparación de la muestra · 66 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 28 Procedimiento de la prueba La prueba se realiza en la forma siguiente: 1.- Se coloca la cápsula de penetración que contiene la muestra de prueba dentro del recipiente de manejo, para introducirlos posteriormente en el baño de agua, cuando éste mantenga una temperatura de 25°C o la que se especifique para la prueba. Se sumerge dicho recipiente completamente y se mantiene así por espacio de 2 hrs., con objeto de que el producto asfáltico adquiera esa temperatura. 2.- Se coloca el penetrómetro sobre una superficie plana, firme y sensiblemente horizontal, se le acopla la aguja y se lastra para que el elemento que se desplaza tenga una masa de 100 ±0.1gr o la masa que se especifique para la prueba y finalmente se nivela perfectamente el penetrómetro. 3.- Se saca del baño de agua el recipiente de manejo, el cual contiene la muestra de prueba en su cápsula de penetración, cuidando que tenga agua suficiente para cubrir completamente la cápsula. Se colocan el recipiente y · 67 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE la cápsula sobre la base del penetrómetro, de tal manera que la muestra quede bajo la aguja. Se ajusta la altura de la aguja hasta que haga contacto con la superficie de la muestra, lo que se logra haciendo coincidir la punta de la aguja con la de su imagen reflejada en la superficie de la muestra. Figura 29 Penetración de la muestra 4.- Se hace coincidir la manecilla del penetrómetro con el cero de su carátula, hecho esto se oprime el sujetador para liberar la aguja únicamente durante 5s ó durante el tiempo que se especifique para la prueba, después de lo cual se toma la lectura registrándola en décimos de milímetro. 5.- Se deben hacer por lo menos tres penetraciones sobre puntos diferentes de la superficie de la muestra de prueba, separados entre sí y de la pared de la cápsula de penetración 10mm como mínimo. se limpiará cuidadosamente la aguja después de cada penetración sin desmontarla y, de ser necesario, para ajustar la temperatura a 25°c o a la especificada para la prueba, se regresará el recipiente de manejo con la muestra al baño de agua. para la limpieza de la aguja se utilizará un paño humedecido con tricloroetileno o (glicerina), y después un paño seco y limpio. · 68 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Figura 30 Penetración de los tres puntos en la mezcla 6.- Para materiales asfálticos suaves, con penetraciones mayores de 225 x 10-1 mm, se tienen que emplear por lo menos tres agujas, las que se deben ir dejando introducidas en la muestra de prueba al hacer las penetraciones. Cálculos y resultados Se reporta como resultado de la prueba, el promedio de las profundidades a las que haya entrado la aguja en por lo menos tres penetraciones, expresadas en décimos de milímetro y con aproximación a la unidad, valor conocido también como grado de penetración. Las penetraciones utilizadas para el cálculo del promedio, deben estar dentro de las diferencias permisibles mostradas en la Tabla 6, de lo contrario la prueba se repetirá. En el reporte quedarán asentados la temperatura, la masa y el tiempo de penetración con los que se realice la prueba. · 69 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Tabla 6 Diferencias permisibles entre los valores de penetración considerados para el cálculo de resultados. Método Marshall Uno de los métodos de diseño de mezclas más usados en la actualidad es el Método Marshall. Esta técnica de diseño fue desarrollada por Bruce Marshall siendo US Army Corp of Engeineers quien depuró y adicionó ciertos aspectos a las propuestas de Marshall al punto que el ensayo fue normalizado como ASTMD 1559. El método Marshall es un experimento de laboratorio dirigido al diseño de una adecuada mezcla asfáltica por medio del análisis de su estabilidad, fluencia, densidad y vacíos. Una de sus virtudes es la importancia que se asigna a las propiedades densidad/vacíos del material asfáltico. Este análisis garantiza que las proporciones volumétricas de los componentes de la mezcla estén dentro de 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 tránsito en un pavimento real. El Propósito del método Marshall es determinar el contenido óptimo de Asfalto para una combinación específica de agregado. El método también provee · 70 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE información sobre propiedades de la mezcla asfáltica en caliente, y establece densidades y contenidos óptimos de vacío que deben ser cumplidos durante la construcción del pavimento. El método Marshall, solo se aplica a mezclas asfálticas en caliente que usan cemento asfáltico clasificado con viscosidad o penetración y que contienen agregados con tamaños máximos de 25.0 mm o menos. A) Fabricación de probetas tipo Marshall Elaboración de pastillas Marshall en materiales asfálticos NLT-159/00 Procedimiento Preparación de las probetas. En general, el número mínimo de probetas para fabricar es de tres por cada mezcla. Preparación de los agregados Las distintas fracciones de agregados de que se disponga para la composición de la mezcla se secan en estufa a 105-110°C hasta masa constante y se separan a continuación por tamizado en seco en el número de fracciones necesarias. Temperaturas de mezcla y compactación En el caso de que el ligante sea un cemento asfáltico, las temperaturas de mezcla y compactación serán las necesarias para que su viscosidad sea de (170 ± 20) mm2/s en el proceso de mezcla y de (280 ± 30) mm2/s en el de compactación. · 71 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Preparación de las mezclas Las probetas se fabrican individualmente, pesando sucesivamente en un recipiente de tara conocida las cantidades necesarias de cada fracción, salvo el polvo mineral (filler), para obtener una probeta compactada de (63.5 ± 2) mm de altura. Puesto que ha caído en desuso la realización de la probeta de prueba para las correcciones de altura, se recomiendan para cada probeta las siguientes cantidades, en función del tipo de mezcla. Se coloca a continuación el recipiente en una estufa o placa de calefacción y se calienta la mezcla de agregados a una temperatura que sea, como máximo, unos 30°C superior a la especificada para el mezclado. La cantidad de ligante necesaria para la fabricación de las probetas se calienta en un cazo pequeño tapado, en una estufa y a la temperatura de mezcla prescrita, evitando un calentamiento inicial fuerte. El ligante no debe estar más de una hora a esta temperatura. El material sobrante se desecha. A continuación se transfieren los agregados al recipiente para el mezclado, se efectúa con ellos una mezcla ligera en seco, se forma un cráter en su centro y se añade por pesada la cantidad exacta de ligante calculada para la mezcla. Es conveniente “manchar” previamente la mezcladora con un amasado inicial, que se desecha. En este momento la temperatura de ambos materiales debe estar dentro de los límites especificados para el proceso de mezcla. Se hace un primer mezclado y, después que los agregados gruesos y finos estén totalmente envueltos por el ligante, se añade el polvo mineral si lo hubiera, y se continúa el proceso de mezclado hasta que la mezcla quede homogéneamente cubierta, teniendo cuidado de evitar pérdidas de material, principalmente finos, durante todo el proceso. Es preferible realizar la operación de mezclado en una mezcladora mecánica, a efectos de homogeneidad y uniformidad de las mezclas, aunque · 72 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE también puede realizarse manualmente. En cualquier caso, el tiempo de mezclado debe ser lo más breve posible para conseguir un completo y homogéneo cubrimiento de todas las partículas minerales. No existe una normativa clara acerca del tiempo de mezclado, ya que éstos dependen en gran parte de las características tanto de la propia mezcla como de la amasadora, y también es probable que los tiempos de mezcla tengan que ser mayores con contenidos más bajos de ligante. De todas formas, se puede recomendar un tiempo de mezclado de dos a tres minutos, con mezcladoras mecánicas. Compactación de las probetas Previamente a la preparación de las mezclas, el conjunto del collar, molde y placa de base, así como la base de la maza de compactación, se limpian bien y calientan a una temperatura entre 95 y 150°C. Se monta el conjunto de compactación en la base de compactación y se sujeta firmemente mediante el soporte de fijación. Se coloca un papel de filtro circular, del diámetro del molde en su fondo y se vierte sobre él el total de la mezcla recién fabricada, evitando las segregaciones de material; se distribuye bien la mezcla con una espátula apropiada y caliente, por medio de 15 golpes efectuados es su periferia y 10 en su interior; finalmente se alisa la superficie de la mezcla dándole una forma ligeramente convexa. La temperatura de la mezcla inmediatamente antes de la compactación deberá estar comprendida dentro de los límites establecidos para este proceso. A continuación se le aplican con la maza el número de golpes que se especifique, sobre una cara de la probeta, e inmediatamente se desmonta el collar, se invierte el molde y, fijado de nuevo el conjunto de compactación, se aplica igual número de golpes sobre la cara de la probeta. · 73 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Aunque actualmente está muy extendido el empleo de la compactación mecánica, la compactación manual es igualmente adecuada siempre que la maza se mantenga en posición vertical, se controle cuidadosamente su altura de caída y se evita su rebote sobre la probeta. Una vez compactada la probeta, se debe esperar un tiempo mínimo de 4 horas antes de desmoldarla. Para esta operación, se sustituye la placa de base por el disco extractor y se fuerza suavemente la probeta para que pase desde el molde al collar, con ayuda del mecanismo de extracción. Una vez extraída, se quitan los papeles de filtro y se coloca la probeta cuidadosamente sobre una superficie plana, limpia y en un lugar fresco, hasta el momento del ensayo; en obra, se esperará un tiempo mínimo de 6 horas y en el laboratorio uno máximo de 24 horas desde su fabricación. Como mecanismo de extracción se puede utilizar un bastidor al que se le acopla convenientemente, un gato hidráulico. En obra, se puede emplear la propia prensa. Las mezclas que necesiten de un periodo de curado adicional se mantendrán dentro del molde hasta que adquieran la cohesión suficiente para poderlas desmoldar. Cuando las probetas se fabriquen en obra con mezcla procedente de una planta asfáltica, la temperatura de compactación debe ser la misma que se especifica para el tipo de ligante empleado. Si se va a realizar el ensayo con mezclas ya fabricadas y frías, se comenzará calentando en estufa, a una temperatura unos 30°C inferior a la especificada para el tipo de ligante, la cantidad necesaria para obtener por cuarteo las porciones precisas, de unos 1,200 g, para fabricar cada probeta. Estas porciones se calientan entonces a la temperatura de compactación durante una hora, realizándose seguidamente esta operación en la forma referida. No se debe emplear una mezcla que haya sido ya calentada. · 74 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE ANÁLISIS Y FACTIBILIDAD DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA A) COMPARATIVA DE RESULTADOS A1) Partículas alargadas y lajeadas para el material usado Tabla 7 Partículas alargadas y lajeadas para el material mediano Material Mediano Partículas ajeadas muestra no. 1 No. De malla 3/8´´ 3/4´´ Total Si pasa 35 19 54.00 15.11% No pasa 63.3 240 303.3 84.87% Partículas alargadas muestra no. 1 No. De malla 3/8´´ 3/4´´ Total Porcentaje de partículas : Si pasa 91.8 223.4 315.20 87.43% 27.67% · 75 · muestra no. 2 No pasa 63.3 240 45.3 12.56% muestra no. 2 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Tabla 8 Tabla 8 Partículas alargadas y lajeadas para el material grueso Material Grueso Partículas lajeadas muestra no. 1 No. De malla Si pasa 3/4´´ 1/2´´ 3/8´´ 1/4´´ Total 105.5 69.2 32.3 206.9 19.26% muestra no. 2 No pasa 25.5 494.5 189.9 157.7 867.7 Partículas alargadas muestra no. 1 No. De malla 3/4´´ 1/2´´ 3/8´´ 1/4´´ Total Porcentaje de partículas : Si pasa 25.5 551.2 224.8 171.7 973.2 28.70% · 76 · muestra no. 2 No pasa 48.8 34.2 18.4 101.4 9.44% “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE A2) Pruebas a los materiales pétreos Agregado Grueso Tabla 9 Pruebas a los materiales pétreos TIPO DE PRUEBA Densidad relativa Absorción, % Partículas alargadas y lajeadas, % Desgaste mediante la prueba de los Ángeles, % NORMA RESULTADO ESPECIFICACIÓN M-MMP-4-04003/02 ASTM C128-04 2.566 2.4 mínimo 1.9 - M-MMP-4-04005/08 M-MMP-4-04006/02 28.7 35 máximo 11 30 máximo AGREGADO FINO TIPO DE PRUEBA NORMA RESULTADO ESPECIFICACIÓN Densidad relativa M-MMP-4-04-003/02 2.516 2.4 mínimo Absorción, % ASTM C128-04 2.9 - Equivalente de arena, % M-MMP-4-04-004/02 73.68 50 mínimo · 77 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE A3) Pruebas para los asfaltos Asfalto virgen Tabla 10 Pruebas para los asfaltos TIPO DE PRUEBA NORMA RESULTADOS ESPECIFICACIÓN 4-05-001/06 Penetración a 25 °C 100gr 5 seg (1/10 mm) M-MMP-4-05006/00 SCT 66 60 mínimo Punto de Inflamación Cleveland M-MMP-4-05007/00 SCT 324 232 mínimo Viscosidad Brookfield a 135°C SC4-27 12 rpm (cP) M-MMP-4-05005/02 SCT 413 N.A. Ductilidad a 25°C 5 cm/min M-MMP-4-05011/00 SCT 56 50 mínimo N-CMT- ASFALTO MODIFICADO CON TB-1 TIPO DE PRUEBA NORMA RESULTADOS ESPECIFICACIÓN NCMT-4-05-001/06 Penetración a 25 °C 100gr 5 seg (1/10 mm) M-MMP-4-05006/00 SCT 69 60 mínimo Punto de Inflamación Cleveland M-MMP-4-05007/00 SCT >300 232 mínimo Viscosidad Brookfield a 135°C SC4-27 12 rpm (cP) M-MMP-4-05005/02 SCT 301 N.A. Ductilidad a 25°C 5 cm/min M-MMP-4-05011/00 SCT >80 50 mínimo · 78 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE A4) Prueba Cántabro Tabla 11 ASFALTO VIRGEN TARA NOMENCLATURA Masa de la probeta antes de ensaye M1 1 ASVCA140-01 1146.5 Masa de la probeta después de ensaye M2 1099.5 2 ASVCA140-02 1142.5 1091.5 3 ASVCA140-03 1167.5 1125.5 4 ASVCA130-01 1166 1110.5 5 ASVCA130-02 1143 1089.5 6 ASVCA130-03 1144.5 1096.5 7 ASVCA120-01 1161.5 1107.5 8 ASVCA120-02 1161.5 1132 9 ASVCA120-03 1131.5 1075 10 ASVCA110-01 1152.5 1117.5 11 ASVCA110-02 1160.5 1127.5 12 ASVCA110-03 1142.6 1095.4 13 ASVCA100-01 1162.6 1118.4 14 ASVCA100-02 1152.5 1116.2 15 ASVCA100-03 1131 1091.4 · 79 · Desgaste (%) Promedio 4.10 4.46 4.054 3.60 4.76 4.68 4.545 4.19 4.65 3.54 4.306 4.73 3.25 3.10 3.494 4.13 3.80 3.15 3.50 3.484 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Tabla 12 ASFALTO MODIFICADO CON TB-1 TARA NOMENCLATURA Masa de la probeta antes de ensaye M1 Masa de la probeta después de ensaye M2 1 AMCA140-01 1161.5 1119 2 AMCA140-02 1166.5 1133.5 3 AMCA140-03 1148 1093 4 AMCA130-01 1186.5 1139.5 5 AMCA130-02 1194.5 1141 6 AMCA130-03 1139.5 1092.5 7 AMCA120-01 1150.5 1115.5 8 AMCA120-02 1160 1117 9 AMCA120-03 1171 1124.5 10 AMCA110-01 1155 1126 11 AMCA110-02 1159 1106.5 12 AMCA110-03 1162 1119.5 13 AMCA100-01 1172.5 1117.5 14 AMCA100-02 1163 1111 15 AMCA100-03 1160.5 1125.6 · 80 · Desgaste (%) Promedio 3.66 2.83 3.713 4.65 3.96 4.48 4.188 4.12 3.04 3.71 3.573 3.97 2.84 4.53 3.676 3.66 4.69 4.47 3.01 4.056 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Tabla 13 COMPARACION DE ASFALTO VIRGEN Y ASFALTO MODIFICADO ASFALTO VIRGEN Promedio de Asfalto Virgen 4.10 4.46 4.054 3.60 4.76 4.68 4.545 4.19 4.65 3.54 4.306 4.73 3.25 3.10 3.494 4.13 3.80 3.15 3.50 3.484 TARA NOMENCLATURA 1 AMCA140-01 2 AMCA140-02 3 AMCA140-03 4 AMCA130-01 5 AMCA130-02 6 AMCA130-03 7 AMCA120-01 8 AMCA120-02 9 AMCA120-03 10 AMCA110-01 11 AMCA110-02 12 AMCA110-03 13 AMCA100-01 14 AMCA100-02 15 AMCA100-03 · 81 · ASFALTO MODIFICADO Promedio de Asfalto Modificado 3.66 2.83 3.713 4.65 3.96 4.48 4.188 4.12 3.04 3.71 3.573 3.97 2.84 4.53 3.676 3.66 4.69 4.47 3.01 4.056 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE GRAFICA 1 de comportamiento de Asfalto Virgen AC20 sometida a prueba cántabro ASFALTO VIRGEN ASFALTO VIRGEN 4.10 4.76 4.68 4.46 4.73 4.65 4.19 4.13 3.60 3.54 3.25 3.10 3.80 3.50 3.15 GRAFICA 2 comportamiento de Asfalto Modificado con TB-1 sometida a prueba Cántabro ASFALTO MODIFICADO ASFALTO MODIFICADO 4.65 3.96 3.66 2.83 4.48 4.69 4.47 4.53 4.12 3.71 3.97 3.04 · 82 · 3.66 2.84 3.01 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE GRAFICA 3 comparativa las pastillas sometidas a Cántabro de Asfalto Modificado con TB-1 y Asfalto Virgen AC20 CANTABRO % DE DESGASTE 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ESPECIMENES REALIZADOS ASFALTO VIRGEN ASFALTO MODIFICADO GRAFICA 4 comparativa de Asfalto Virgen AC20 y Asfalto Modificado con tb-1 sometidos a prueba cántabro 5.000 4.500 % PROMEDIO DE DESGASTE 4.000 3.500 3.000 2.500 Promedio de Asfalto Virgen 2.000 Promedio de Asfalto Mdodificado 1.500 1.000 0.500 0.000 1 140 2 130 3 120 4 110 5 100 TEMPERATURAS °C · 83 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE A5) Prueba de Densidad de asfalto modificado Tabla 14 PRUEBA DE DENSIDAD DE ASFALTO MODIFICADO ASFALTO MODIFICADO TARA NOMENCLATURA PESO SECO ASFALTO MODIFICADO PESO SUPERFICIALMENTE SECO-HUMEDO Densidad de Asfalto Modificado 1 AMCA140-01 1160.7 650.10 1163 2.263 2 AMCA140-02 1163.6 653.70 1168.3 2.261 3 AMCA140-03 1143.8 644.50 1149.4 2.265 4 AMCA130-01 1185.2 665.80 1187.6 2.271 5 AMCA130-02 1193.4 673.30 1196.3 2.282 6 AMCA130-03 1136.7 634.00 1140.8 2.243 7 AMCA120-01 1152.3 644.70 1153.2 2.266 8 AMCA120-02 1158.6 650.70 1164.3 2.256 9 AMCA120-03 1164.6 656.40 1167.8 2.277 10 AMCA110-01 1176.4 659.80 1178.7 2.267 11 AMCA110-02 1166.5 655.40 1169.8 2.268 12 AMCA110-03 1167.4 654.60 1170.6 2.262 13 AMCA100-01 1171 655.50 1174.4 2.257 14 AMCA100-02 1156.4 658.50 1162.4 2.295 15 AMCA100-03 1148.5 653.30 1164.3 2.248 · 84 · Promedio de Densidades Asfalto Modificado 2.263 2.265 2.266 2.266 2.266 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Prueba de Densidad de asfalto virgen Tabla 15 PRUEBA DE DENSIDAD DE ASFALTO VIRGEN ASFALTO VIRGEN TARA NOMENCLATURA PESO SECO ASFALTO VIGEN PESO SUPERFICIALMENTE SECO-HUMEDO Densidad de Asfalto Virgen 1 ASVCA140-01 1142.8 643.9 1148.1 2.267 2 ASVCA140-02 1138.8 636.9 1144.4 2.244 3 ASVCA140-03 1166 658.2 1169.2 2.282 4 ASVCA130-01 1163.7 656.2 1167.3 2.277 5 ASVCA130-02 1138.9 636.6 1142.7 2.250 6 ASVCA130-03 1142.5 640.4 1145 2.264 7 ASVCA120-01 1159.4 654 1162.9 2.278 8 ASVCA120-02 1160.4 652.8 1163.1 2.274 9 ASVCA120-03 1127.1 632.3 1133.7 2.248 10 ASVCA110-01 1142.5 653.9 1155.2 2.279 11 ASVCA110-02 1157.4 654.4 1162 2.280 12 ASVCA110-03 1141.3 636.4 1146.4 2.238 13 ASVCA100-01 1157.4 652.5 1150.7 2.323 14 ASVCA100-02 1146.2 636.1 1145.2 2.251 15 ASVCA100-03 1121.3 634.8 1139.4 2.222 · 85 · Promedio de Densidades Asfalto Virgen 2.264 2.264 2.267 2.266 2.266 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE GRAFICA 5 pastillas sometidas a la Prueba de Densidad de Asfalto Virgen AC 20 2.300 2.290 2.280 2.270 2.260 2.250 2.240 2.230 2.220 2.210 2.200 2.190 Densidad de Asfalto Virgen ASVCA140-01 ASVCA140-02 ASVCA140-03 ASVCA130-01 ASVCA130-02 ASVCA130-03 ASVCA120-01 ASVCA120-02 ASVCA120-03 ASVCA110-01 ASVCA110-02 ASVCA110-03 ASVCA100-01 ASVCA100-02 ASVCA100-03 % DENSIDAD (Gmm) Densidad de Asfalto Virgen GRAFICA 6 pastillas sometidas a la Prueba de Densidad de Asfalto Modificado con TB-1 2.272 2.270 2.268 2.266 2.264 2.262 2.260 2.258 2.256 2.254 2.252 Densidad de Asfalto Modificado AMCA140-01 AMCA140-02 AMCA140-03 AMCA130-01 AMCA130-02 AMCA130-03 AMCA120-01 AMCA120-02 AMCA120-03 AMCA110-01 AMCA110-02 AMCA110-03 AMCA100-01 AMCA100-02 AMCA100-03 % DENSIDAD (Gmm) Densidad de Asfalto Modificado · 86 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE GRAFICA 7 comparativa entre las diferentes Densidades Promedio del Asfalto Virgen AC20 y Asfalto Modificado con TB-1 DENSIDADES PROMEDIO % DE DENSIDADES PROMEDIO 2.267 2.266 2.265 2.264 Promedio de Densidades Asfalto Virgen 2.263 Promedio de Densidades Asfalto Modificado 2.262 2.261 1 140 1302 1203 4 110 TEMPERATURAS °C · 87 · 5 100 “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE B) ANÁLISIS DE RESULTADOS Partículas alargadas y lajeadas; Según la norma M-MMP-4-04-005/08 se tiene como aceptación hasta un 35% por lo cual es aceptable el material del banco seleccionado. Al observar la Graficas de Densidad y Prueba de Resistencia al Desgaste se tienen en cuenta que el asfalto modificado con TB-1 tiene un mejor comportamiento en cuanto a la resistencia al que es sometido, teniendo en cuenta que estas pruebas se realizan por su temperatura de fabricación se consideran temperaturas tibias de 100°-140° C. Se sabe que los asfaltos convencionales en comparación con los asfaltos modificados convenciones son más propensos tener una falla por fatiga y esto nos lleva a que en un futuro por las diversas condiciones climatológicas y al paso de los usuarios se tenga que tener reparación a corto plazo significando esto una mayor inversión y mas emisiones de contaminantes al medio ambiente. B.1 Ventajas de usar asfaltos modificados: Reducción de emisiones: al reducir la temperatura se reduce de manera exponencial las emisiones de gases contaminantes. Reducción de combustible: La reducción de la temperatura reduce también en gran medida el consumo energético de las plantas Beneficios prestacionales: este tipo de tecnología permite trabajar a temperaturas ambientes más bajas, mayores distancias planta-extendido, y con energías de compactación menores. Reducción de la exposición de los trabajadores: se reduce significativamente las emisiones de humos e hidrocarburos aromáticos al que los trabajadores están expuestos Disminuyen la susceptibilidad a los tiempos de aplicación de carga. Aumentan la resistencia a la deformación permanente y a la rotura en un rango más amplio de temperaturas, tensiones y tiempo de carga. Tienen · 88 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE una elevada resistencia mecánica, gran resistencia a la tracción, buen poder humectante y adhesión los agregados. Se obtienen mezclas más flexibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el fisuramiento. Disminuyen la susceptibilidad térmica. Disminuyen la fragilidad en climas y aumentan la cohesión en tiempos de calor. Varía su comportamiento de acuerdo a la temperatura en que se encuentren. Mayor intervalo de plasticidad. Mayor cohesión Mayor resistencia a la acción del agua. Mejorar la adherencia a los agregados. B.2 Desventajas de usar asfaltos modificados Alto costo del aditivo Dificultades del mezclado Deben extremarse los cuidados en el momento de la elaboración de la mezcla. Los agregados no deben estar húmedos ni sucios. · 89 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE CAPITULO IV RECOMENDACIONES · 90 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Son productos que requieren un proceso diferente y más complicado esto requiere más cuidado en el manejo de los materiales pero también se debe considerar los riesgos a la salud y a la seguridad del personal. Riesgos físicos: Se almacenan y manejan normalmente por encima de los 100ºC por lo que el contacto con agua puede producir una expansión violenta, peligro de salpicaduras y desbordamiento por ebullición. Aunque no están clasificados como inflamables, los asfaltos son materiales hidrocarbonados y pueden arder. TOXICOLÓGICOS Inhalación: Cuando son calentados, los asfaltos producen humos. Aunque no se piensa que éstos produzcan daño significativo para la salud, la prudencia aconseja que se debe minimizar la exposición, observando buenas prácticas de trabajo y asegurando buena ventilación en las áreas de trabajo. El sulfuro de hidrógeno puede acumularse en el espacio de cabeza de los tanques de almacenamiento y potencialmente puede alcanzar concentraciones peligrosas. Ingestión: No es probable. Contacto piel/ojos: Los asfaltos se manejan normalmente a alta temperatura lo que puede causar quemaduras térmicas. Efectos tóxicos generales: El problema principal puede provenir por quemaduras de piel y por exposiciones prolongadas a vapores. · 91 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Precauciones general: Cuando se manipula asfalto en lugares cerrados, debe existir una buena ventilación local. Conclusiones Los principales problemas encontrados en este tipo de modificaciones corresponden a la dificultad para obtener soluciones coloidales estables de asfáltenos, máltenos y el aditivo. Puesto que entre sí existen fuerzas que tienden a separar estos compuestos formando superficies incompatibles que resultan en una falla del material. Sin embargo, la modificación con aditivos es ecológicamente favorable, principalmente al disminuir el uso de energía requerida para el proceso de asfaltos. Los asfaltos modificados se deben aplicar en aquellos casos específicos en los que las propiedades de los ligantes tradicionales son insuficientes para cumplir con éxito la función para la cual fueron diseñados, es decir, en mezclas para pavimentos que están sometidos a solicitaciones excesivas, ya sea por el tránsito o por otras causas como: temperaturas extremas, agentes atmosféricos, tipología del firme, etc. Los campos de aplicación más frecuentes de los pavimentos asfálticos modificados con polímeros son: Mezclas drenantes, mezclas resistentes y rugosas para capas delgadas, mezclas densas, tratamientos superficiales mediante el riego con gravilla, membrana absorbente de tensiones, etc. Los asfaltos modificados con aditivos se utilizan en: autopistas, carreteras, caminos y calles, estacionamientos, pisos industriales, andadores, terraplenes, bordes de caminos, mezclas con agregados y reciclados en frío. · 92 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE El asfalto fabricado con TB-1 en las pruebas que se le realizaron se observó que al adicionar este modificante no se modifican significativamente las propiedades geológicas del asfalto convencional a las temperaturas que establece la norma y se tiene en cuenta que se usaron temperaturas de mezclas asfálticas tibias que son muy favorables al constructor por las distancias de la obra o algunos factores externos a esta, las cuales en la vida real se ha observado son factores que influyen en su realización. En las pruebas de adherencia en cuanto al asfalto- agregado se observa una mejor adición con el polímero que con el asfalto convencional. Se puede comprobar claramente que en la compactación no influye solamente la viscosidad, sino también la lubricidad el asfalto que se mejora con TB-1. El comportamiento de las pastillas fabricadas a diferentes temperaturas con TB-1 son más favorables al desgaste que se tiene en comparación con que las fueron fabricadas con asfalto convencional a AC-20 teniendo el riesgo que a menores temperaturas la adherencia a los agregados era menor y esto lleva que tenga una mayor fatiga haciendo que se tenga menor durabilidad. · 93 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE ANEXO FOTOGRAFICO · 94 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Clasificación del material en banco de agregados · 95 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Clasificación del material en el laboratorio · 96 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Pruebas a los agregados · 97 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Asfalto usado para la fabricación de probetas Fabricación y ensayo de probetas · 98 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Simulación de envejecimiento del asfalto al trasladarlo de la palta al medio usado · 99 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Verificación y control de temperatura de compactación · 100 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Pastillas Marshall fabricadas a diferentes temperaturas con TB-1 y AC20 · 101 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE Ensayo de pastillas Marshall · 102 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE BIBLIOGRAFÍA Reunión Nacional de Vías Terrestres. Situación actual y futura de la infraestructura del transporte en México. Proyección al siglo XXI. Memoria, Tomo I. Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A. C. (AMIVT). Manual de diseño de mezclas asfálticas. Asociación Mexicana del Asfalto (AMAC). NORMATIVA SCT: M-MMP-4-04-002-02 Granulometría de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas M-MMP-4-04-005/02 Partículas Alargadas y Lajeadas de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas M-MMP-4-04-006/02 Desgaste Mediante la Prueba de Los Ángeles de Materiales Pétreos para Mezclas Asfálticas M-MMP-4-05-006/00 Penetración en Cementos y Residuos Asfálticos Normas mexicanas para el mantenimiento de pavimentos asfálticos para carreteras · 103 · “ESTUDIO PARA CONOCER LA RESISTENCIA AL DESGASTE DE UNA MEZCLA ASFALTICA TIBIA EMPLEANDO ADITIVO TB1. “ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ANDRADE TORRES SARAI BETZABE NORMAS DEL LABORATORIO DEL TRANSPORTE (NLT) ESPAÑA: NLT-346/90 Resistencia a Compresión Diametral (ensayo brasileño) de Mezclas Bituminosas NLT-352/00 Caracterización de las Mezclas Bituminosas Abiertas por Medio del Ensayo Cántabro de Pérdida por Desgaste. NLT-159/00 Resistencia a la deformación plástica de mezclas bituminosas empleando el aparato Marshall. Normas mexicanas para el mantenimiento de pavimentos asfálticos para carreteras · 104 ·
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