NUEVOS CRITERIOS PARA CARPETAS ASFALTICAS Y CAPAS DE RODADURAJuan Pablo Valadez Castro Protocolo AMAAC 00/08 Mezclas Asfálticas en Caliente de Granulometría Densa Analisis Mecanistico – Empírico Clima Trafico Materiales Estructura Daño Tiempo Respuesta Acumulación de daños Daño Comportamiento del pavimento Diseño de la mezcla Diseño estructural Construcción Influencia del diseño de la mezcla en el diseño estructural Contenido de asfalto Tipo de asfalto % de vacíos Granulometría Dureza del agregado (Mineralogia) Forma del agregado Espesor de película Modulos Deformación de la capa inferior BUC Fatiga TDC Fatiga Fatiga TDC BUC .Aspectos constructivos que influyen en el comportamiento del paviemento Juntas longitudinales Densidad Segregación Delaminación Entrada de humedad Modulos. Como juntar todo ? Diseño de la mezcla Estructura Construcción Comportamiento . Como juntar todo ? Diseño de la mezcla Estructura Construcción Comportamiento Especificaciones! . considerando los mas recientes avances tecnológicos en la materia .Objetivo Proveer una nueva metodología para el Diseño. Fabricación. Colocación y Control de Calidad de mezclas asfálticas densas de alto desempeño. Mezcla de Alto Desempeño Resistente a las roderas Mayor resistencia a la fatiga Resistente a daños por humedad . ¿Cómo lograrlo? Selección de agregados Selección del asfalto Selección del tipo de mezcla Diseño de la mezcla Control de calidad de la mezcla Pruebas de desempeño . Control de calidad de la mezcla compactada con pruebas de desempeño . roderas y fatiga.Aportaciones importantes a la normativa actual de la SCT Uso del compactador giratorio Respuesta de la mezcla diseñada ante pruebas de susceptibilidad a la humedad. Propiedades de la mezcla en el diseño o revisión de los espesores de pavimentos. 4.PROCESO 1. . Diseño Fabricación Colocación Control de calidad 2. 3. Niveles de Diseño . 000.000.000 •Carreteras federales troncales •Autopistas de cuota importantes •Vialidades suburbanas en ciudades muy grandes Niveles de diseño en función del número de ejes equivalentes y/o el tipo de proyecto .000.000.Designación del nivel de tránsito Número de ejes equivalentes Tipo de carreteras usuales Ensayes recomendados Nivel I Tránsito bajo menor a 1.000 Nivel IV Tránsito muy alto más de 30.000.000 a 10.000 a 30.000 •Carreteras federales tipo D •Diseño volumétrico y •Carreteras alimentadoras susceptibilidad a la humedad •Carreteras estatales y municipales •Calles urbanas •Carreteras estatales •Carreteras federales tipo B yC •Vialidades urbanas •Carreteras federales tipo A •Autopistas de cuota •Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad •Susceptibilidad a la deformación permanente •Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad •Susceptibilidad a la deformación permanente •Módulo dinámico •Diseño volumétrico y susceptibilidad a la humedad •Susceptibilidad a la deformación permanente •Módulo dinámico •Fatiga Nivel II Tránsito medio de 1.000.000 Nivel III Tránsito alto de 10. 5 4.5 (1/2’’) 100 – 100 90 – 100 – 90 28 – 58 2 .Tamaño nominal del material pétreo mm (pulg) Designaci ón 2” 1 ½” 1” ¾” 1/2” 3/8” 4 8 16 30 50 100 200 Abertura mm 50 37.100 90 – 100 .30 0.60 0.15 0.36 1.5 9.075 37.5 (3/8’’) 100 – 100 90 – 100 – 90 32 – 67 2 .10 9.75 2.90 15 – 41 0-6 25 (1’’) 100 – 100 90 – 100 – 90 19 – 45 1-7 19 (3/4’’) 100 – 100 90 – 100 – 90 23 – 49 2-8 12.5 (1-1/2’’) 100 .18 0.10 Porcentaje que pasa Requisitos de granulometría del material pétreo para carpetas asfálticas de granulometría densa (puntos de control) .5 25 19 12. 0 50.0 70.36 4.18 2.0 0.00 25.0 80.Granulometría para mezclas con Tamaño Máximo Nominal 19.50 12.0 30.0 90.0 Puntos de control % que pasa 60.0 10. .30 .50 mm (3/4") 100.0 40.50 19.75 9.60 1.00 Abertura de la malla en mm Recomendaciones generales para la selección del tipo de granulometría requerida por el proyecto.0 Línea de Máxima densidad 20.075 .0 . MEZCLAS DENSAS GRUESAS Y FINAS Tipo de Mezcla 37.5 < 40% Pasando Malla de 4.36 < 47% Pasando Malla de 2.36 > 47% Pasando Malla de 2.5 > 40% Pasando Malla de 4.75 > 47% Pasando Malla de 4.0 mm 19.36 Graduación Fina > 47% Pasando Malla de 9.75 mm (Malla número 4) Graduación Gruesa < 47% Pasando Malla de 9.75 > 39% Pasando Malla de 2.0 mm 12.75 < 47% Pasando Malla de 4.5 mm 4.36 N/A (Granulometría no estándar) .5 mm 9.5 mm 25.75 < 39% Pasando Malla de 2. Rango mínimo de espesor para mezclas de graduación densa . USOS DE LAS MEZCLAS DENSAS . 3 : 1 %. % Adherencia con el asfalto. % de cubrimiento AASHTO T 104 ASTM D 5821 ASTM D 4 791 ASTM D 4791 Recomend. (capas estructurales) 15 máx. % Partículas lajeadas. para sulfato de magnesio 90 mín. % Caras fracturadas. % Norma ASTM C131 AASHTO TP 58-99 Especificación 30 máx. % Desgaste Microdeval. 15 máx. 15 máx. % (2 ó mas caras) Partículas alargadas. AMAAC RA-08/2008 .CARACTERISTICAS DE LA FRACCION GRUESA Característica Desgaste Los Ángeles. para sulfato de sodio 20 máx. (capas estructurales) 25 máx. Intemperismo acelerado. 3 : 1 %. (capas de rodadura) 15 máx. (capas de rodadura) 18 máx. 90 mín. CARACTERISTICAS DE LA FRACCION FINA Característica Equivalente de arena.% Angularidad. mg/g Norma ASTM D 2419 Especificación 50 min. % Azul de metileno. 15 máx. (capas estructurales) 55 min. (capas de rodadura) 40 mín. (capas estructurales) 12 máx. (capas de rodadura) AASHTO T 304 Recomendación AMAAC RA-05/2008 . 64-10 76-10 76-04 70-04 98% DE SEGURIDAD CAPA SUPERFICIAL DEL PAVIMENTO 70-22 70-10 70-22 SELECCIÓN DEL ASFALTO 70-10 70-10 64-16 70-04 64-16 64-10 70-04 76-10 76-04 70-16 64-22 76-04 64+02 70-16 70-16 64-16 70-04 70-10 70-10 70-10 70+02 64-10 N 70-04 64+02 70+02 64+02 64-10 64-10 64+02 70+02 64-04 64-04 70-04 70-04 70+08 64-10 64-04 64-04 64+08 64+08 58+02 70+08 64+08 70-10 64-10 70-16 64-10 70-04 76-10 58-10 58-10 64-04 64-04 70-04 64-10 58-16 58-10 70+02 70+02 70+08 64+08 70-04 64+02 64-04 64-04 64-10 58-16 64-10 64+02 64-10 64-10 64-04 70+08 70+02 70-10 64-04 70+02 64+08 70+08 64-04 64+02 58-10 58-04 70+02 64+02 64+08 70+02 64-16 70-10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PG 58+02 PG 58-04 PG 58-10 PG 58-16 PG 64+08 PG 64+02 PG 64-04 PG 64-10 PG 64-16 10 11 12 13 14 15 16 17 18 PG 64-22 PG 70+08 PG 70+02 PG 70-04 PG 70-10 PG 70-16 PG 70-22 PG 76-04 70+02 64+02 64+02 64-04 64+08 PG 76-10 . Clasificación del Asfalto Modificado . Defina necesidades de Asfalto Modificado . Necesidades de Asfalto Modificado . 19 0.15 a 0. Pa.25 a 0.31 Rangos de viscosidades para seleccionar las temperaturas de mezclado y compactación entre el agregado pétreo y cemento asfáltico convencional NOTA: Para asfaltos modificados estas temperaturas las debe proporcionar el proveedor .s 0.TEMPERATURAS DE MEZCLADO Y COMPACTACION Característica Temperatura de mezclado Temperatura de compactación Rango de Viscosidad. VMA Tamaño nominal (mm) 25 19 12.0 Ndis Nmax 37.5 ≤ 90.5 9.78 65 .Parámetros volumétricos para el diseño óptimo Requerimientos para el Diseño Volumétrico de la Mezcla Densidad requerida (% de la Gravedad específica teórica máxima – Gmm) Nivel de compactación Giratoria Nini I Bajo ≤ 91.75 0.5 Vacíos de agregado mineral mínimo en % .5 ≤ 89 96 ≤ 98 11.0 14.0 15.6 – 1.5 70 .5 ≤ 90.2 Vacíos llenos de asfalto (%) Relación filler asfalto Nivel de tránsito II Medio III Alto IV Muy alto Nini – Número de giros iniciales Ndis – Número de giros de diseño Nmax – Número de giros al final de la vida útil Nota: El contenido de asfalto óptimo es con el que se obtengan 4% de vacíos. además de los requerimientos de la tabla .0 13.0 12.80 65 .78 65 . el mínimo es 80 % de resistencia conservada .SUSCEPTIBILIDAD A LA HUMEDAD INDUCIDA Para todos los niveles de diseño. Roderas . 000 PG 64 o inferior PG 70 PG 76 o superior Average PG 76-22 Average AC-20 .000 20. de ciclos 0 0 2 4 Deformación. mm 6 8 10 12 14 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 HAMBURG WHEEL TRACK Punto de Inflexion Pendiente de Cambio Gradual Grado PG superior del Pendiente de asfalto Desgranamiento Mínimo de pasadas para la deformación máxima de 10 mm 10. Rueda Cargada de Hamburgo (HWT) No.000 15.SUSCEPTIBILIDAD A LA DEFORMACION PERMANENTE Y DAÑOS POR HUMEDAD 1. 5 mm 3.0 mm 5.0 mm . 7.SUSCEPTIBILIDAD A LA DEFORMACION PERMANENTE 2.5 mm 3. Analizador de Pavimentos Asfálticos Nivel de tránsito Bajo Medio Alto Muy alto Rodera máxima. se debe tomar la especificación definida para la Zona 3. en caso de no tener bien definida la región geográfica en la cual se encuentra el proyecto. Velocidad máxima de deformación en mm/min para el intervalo de 105 a 120 minutos .SUSCEPTIBILIDAD A LA DEFORMACION PERMANENTE 3. Rueda Cargada Española (Máquina de pista) Categoría de tránsito Región geográfica1 para ∑L≤106 20 20 20 15 15 12 para 106<∑L<107 para ∑L>107 15 Zona 1 Zona 2 Zona 3 1 La región geográfica se determina conforme a lo especificado en la norma de la SCT N·CMT·4·05·004. Low Temperature Cracking . IDT AASHTO T-322 . t σ0 | E* |= ε0 φ = ωt i AASHTO TP-62 . ε ε0 Time.Compressive Dynamic Modulus (|E*|) and Phase Angle (φ) σosinωt σ0 εosin(ωt-φ) φ/ω σ. Agrietamiento por fatiga . Grietas por fatiga (BUC) Tensión Horizontal en el extremo inferior de AC Las grietas se propagan hacia arriba Up compression tension . AASHTO T-321 Beam Fatigue . Intercapa PG 76-28 HMA (PMAC) PG 64-22 HMA 0 6.000 100.FALLA A LA FATIGA Especific.000 20000 40000 60000 80000 100000 120000 Ciclos a la Falla .000 2. Nf 1000000 10000000 .1000 Establishing a Mix Fatigue Curve Microstrains ⎛1 N f = K1 ⎜ ⎜ε ⎝ t ⎞ ⎛1⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝E⎠ k2 k3 Six Tests – Six Strain Levels – One Curve 100 10000 100000 Number of Reps to Failure. Curva de resistencia a la fatiga Esfuerzo de tensión ⎛1 N f = K1 ⎜ ⎜ε ⎝ t ⎞ ⎛1⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎜ ⎠ ⎝E⎠ k2 k3 Mas vida Nf . Agrietamiento por fatiga (TDC) Tensión Horizontal de arriba .abajo Desde la presión de inflado Las grietas inician a propagarse de arriba hacia abajo Relacionado con la energy de fracture Influye el envejecimienro y el gradiente de temperatura . DC(T) ASTM D 7313 .Disk-shaped Compact Tension Test. 5000 0.0000 0 5 10 CMOD (mm) 15 20 25 .5000 Prueba de Energia de Fractura Load (kN) 2.0000 0.Gf = Area Th x Length 3.5000 1.0000 2.0000 1.5000 3. Gruesos • . Agg. Fino Microdeval Agg. Grueso Gravedad y Abs.Relación de Nuevos Métodos propuestos • • • • • • • • • MEZCLA Desempeño en Hamburgo Desempeño en APA Desempeño en Rueda Española Compactación giratoria Desempeño en fatiga Modulo Dinámico Gravedad Máxima de la Mezcla Gmm Determinación del % de vacios en mezclas compactadas Determinación del % de asfalto en horno de ignición • • • • • • • • AGREGADOS Azul de Metileno Adeherencia (Australiano) Gravedad y Abs. Agg. Fino Particulas Trituradas ( Caras fracturadas) Alargadas y lajeadas grueso Angularidad del Agg. rechazo o corrección del trabajo .CONTROL DE CALIDAD Conjunto de actividades para evaluar las propiedades de los materiales y compararlas con el diseño. para decidir la aceptación. así como las características de los equipos de ejecución. Fracción gruesa Granulometría Partículas alargadas Partículas laminares Granulometría Equivalente de arena Azul de Metileno 2.A. Fracción fina . PRODUCCION Verificar calidad del agregado Que corresponda a la de diseño. dentro de los límites establecidos Pruebas de campo para el agregado 1. Punto de reblandecimiento Recuperación elástica por torsión Viscosidad rotacional tipo Haake 2.A. . PRODUCCION Pruebas de campo para el asfalto 1. 3. 0.3% respecto al peso de la mezcla) Para niveles III y IV: 80% del valor del Modulo dinámico de diseño Prueba Contenido de asfalto Granulometría Propiedades Volumétricas Tensión indirecta (TSR) Deformación permanente Modulo dinámico Fatiga 800 t 800 t 24.000 t 24.000 t 24.IV .a. PRODUCCION Periodicidad de las pruebas (c. +.000 t Nivel de diseño Periodicidad I-II-III-IV I-II-III-IV I-II-III-IV I-II-III-IV I-II-III-IV III-IV III .000 t 24.A.000 t 24. y granulometría Remover partes defectuosas Rechazo: Materiales diferentes a los de diseño Calidades deficientes Granulometría y C.B. COLOCACION Tres muestras por lote para C.A.A. fuera de tolerancia Si TSR < 80% . COLOCACION Tramo de prueba de 100 m: Densidad compactada al 97% Deformación permanente Susceptibilidad a la humedad Para la aceptación o rechazo se utilizarán las pruebas de: HWT (Hamburgo) APA (Analizador de Pavimentos Asfálticos) Rueda de Pista Española .B. Preguntas ??? .