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PAVIMENTOS

INTRODUCCIÓN

La presente investigación se refiere al estudio de mezclas asfálticas en frío y en caliente que

se emplean en la construcción de firmes, ya sea en capas de rodadura o en capas inferiores

y su función es proporcionar una superficie de rodamiento cómoda, segura y económica a

los usuarios de las vías de comunicación, facilitando la circulación de vehículos, aparte de

transmitir suficientemente las cargas debidas al tráfico a la explanada para que sean

soportadas por ésta.

Las mezclas asfálticas en frío se vuelven atractivas, como una alternativa en contraposición

con el uso de las mezclas asfálticas en caliente, debido a la creciente necesidad de

enmcontrar soluciones que representen una economía en las inversiones, y que al mismo

tiempo permitan un desarrollo sostenible.

Las mezclas asfálticas en caliente constituye el tipo más generalizado de mezcla asfáltica y

se define como mezcla asfáltica en caliente a la combinacion de un ligante hidrocarbonado,

agregados incluyendo el polvo mineral y, eventualmente aditivos, de manera que todas las

partículas del agregado queden muy bien recubiertas por una película homogénea de

ligante.

Como futuros profesionales es importante abordar estos temas de interés para nosotros ya

que es responsabilidad del ingeniero brindar una mejor calidad de vida para la comunidad.

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PAVIMENTOS

INDICEINTRODUCCION……………………………………………………………………………………….I

1. DEFINICIÓN…………………………………………………………………………………….…3

2. ASPECTOS GENERALES…………………………………………………………….…………4

2.1.OBJETIVOS………………………………………………………………………….………..4

2.2.OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………….…………4

2.3.MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE…………………………….…………………..11

3. DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS…………………………………………………………18

3.1.MÉTODO MARSHALL………………………………………………………………….…..18

4. DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CON LA METODOLOGÍA SUPERPAVE……..…..29

IMPACTO AMBIENTAL EN OBRAS VIALES……………………………………………………..47

1. IMPACTOS DIRECTOS DE LAS TECNOLOGÍAS DE CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS EN EL MEDIO AMBIENTE NATURAL……………………………………..47

2. IMPACTOS DIRECTOS DE LAS TECNOLOGÍAS DE CONSTRUCTIVAS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE NATURAL……………………………………………………………...….49

3. PRINCIPALES MEDIDAS PARA MINIMIZAR EL IMPACTO MEDIO-AMBIENTAL EN LA FASE DE EJECUCIÓN DE LAS VÍAS DE COMUNICACIÓN TERRESTRES……………..51

4. BIBLIOGRAFIA……...………………………………………………………………………...…55

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PAVIMENTOS

1. DEFINICIÓN

Una mezcla asfáltica en general es una combinación de asfalto y agregados minerales

pétreos en proporciones exactas que se utiliza para construir firmes. Las proporciones

relativas de estos minerales determinan las propiedades físicas de la mezcla y

eventualmente, el rendimiento de la misma como mezcla terminada para un determinado

uso.

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.

Las mezclas asfálticas se utilizan en la construcción de carreteras, aeropuertos,

pavimentos industriales, entre otros. Sin olvidar que se utilizan en las capas inferiores de

los firmes para tráficos pesados intensos.

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.

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PAVIMENTOS

2. ASPECTOS GENERALES

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

El objetivo principal de esta investigación es brindar información con los conceptos

teóricos de mezclas asfálticas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Definir las mezclas asfálticas en frío y las diferentes formas de clasificarlas.

Definir las mezclas asfálticas en caliente y sus aplicaciones

Exponer en clase de manera clara y ordenada todo sobre las mezclas asfálticas.

2.1 MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRIO

La mezcla asfáltica en frío es una mezcla de agregado mineral con o sin relleno

mineral, con asfalto emulsionado o rebajado, todo el proceso se lleva a cabo a

temperatura ambiente.

Son las mezclas fabricadas con emulsiones asfálticas, y su principal campo de

aplicación es en la construcción y en la conservación de carreteras secundarias.

Para retrasar el envejecimiento de las mezclas abiertas en frío se suele recomendar

el sellado por medio de lechadas asfálticas. Se caracterizan por su trabajabilidad

tras la fabricación incluso durante semanas.

En general, las mezclas en frío se clasifican dependiendo del ligante que se utilice,

la manera de mezclado, por su granulometría, si se utiliza material reciclado y

finalmente, por periodo de almacenamiento.

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PAVIMENTOS

Clasificación según el ligante utilizado

La mezcla asfáltica en frío con emulsión es producida con asfalto que ha sido

emulsionado en agua antes de mezclarlo con el agregado. En este estado de

emulsión el asfalto es menos viscoso y la mezcla es más fácil de trabajar y

compactar. Se utiliza comúnmente como material para bacheo en rutas de bajo

tránsito.

La mezcla con asfalto rebajado o diluido es producida con asfalto que ha sido

disuelto con keroseno u otra fracción más liviana del petróleo, antes de mezclarlo

con el agregado, es muy utilizado especialmente para el reciclado de pavimentos ya

oxidados.

Recomendación de uso de asfaltos emulsificados y rebajados.

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PAVIMENTOS

Clasificación según el método de mezclado

Las mezclas en frío se clasifican según el método de mezclado, en dos tipos:

mezclado en planta y mezclado en el sitio de pavimentación.

Las mezclas en frío mezcladas en planta se producen en plantas estacionarias, que

permiten un control más estricto desde la producción de los materiales hasta el

proporcionamiento durante el mezclado. La colocación y la compactación se hacen

con los equipos convencionales de pavimentación.

Las mezclas en frío mezcladas en el sitio, se producen en el lugar de pavimentación

por medio de plantas móviles, niveladoras, o equipo especial de mezclado en sitio.

CLASIFICACION DE LA MEZCLA SEGÚN EL PORCENTAJE DE VACIOS.

Existen dos tipos de mezclas asfálticas en frío: cerradas (o densas) y abiertas.

Cerradas

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PAVIMENTOS

Su relación de vacíos es menor al 6% y se fabrican con emulsiones de rotura lenta

sin ningún tipo de fluidificante, no conviene ponerlas en obra si no son

suficientemente trabajables, tampoco pueden ponerse abrirse al tráfico hasta que

han alcanzado una resistencia suficiente.

Permite el empleo de granulometría de áridos análogas a las prescritas para las

mezclas densas en caliente. Por ello, el campo de utilización de las emulsiones se

amplía hacia todo tipo de pavimentos y soluciones.

Su campo de aplicación comprende en lo que respecta a mantenimiento (baches).

También pueden aplicarse para construir carpetas de rodadura de calles de bajo

tráfico debido a los tiempos de apertura.

USOS: Bases negras

Bases estabilizadas con emulsión

Reciclados en general

Carpetas de nivelación

Carpetas de rodadura

Estabilización de materiales marginales

Porcentajes en volumen 6% - 12%

AbiertasLas abiertas también se conceptualizan partiendo de su porcentaje de vacíos, el cual

debe ser mayor al 12%. Consiste en la combinación de un agregado pétreo

predominantemente grueso y de granulometría uniforme, con un ligante bituminoso,

constituyendo un producto que puede ser elaborado, extendido y compactado a

temperatura ambiente y que presenta un elevado contenido de vacíos con aire

siendo éstas las más empleadas. Se caracterizan por su trabajabilidad se basa en

que el ligante permanece con baja viscosidad, debido a que se emplean emulsiones

de betún fluidificado.

Puede ser colocada en obra inmediatamente después de su fabricación o tras un

período de almacenamiento más o menos largo.

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PAVIMENTOS

USOS: Bases negras

Carpetas de nivelación

Carpetas de rodadura

Mezclas de acopio

Porcentajes de volumen 3 – 8

Sus ventajas consisten en:

Mayor tiempo de vida útil

No se pierde si está lloviendo

Es más barata

Fácil aplicación

USOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Las mezclas asfálticas en frío se utilizan primordialmente para:

Bacheo

Carpetas

Capas intermedias de refuerzo

VIRTUDES DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS EN FRÍO

Se fabrican y colocan a temperatura ambiente

Se pueden almacenar a temperatura ambiente por períodos de hasta 5 ó 6

meses, dependiendo de las condiciones de almacenamiento.

Tiene más vida útil, pues no se calienta. El asfalto entre más se caliente,

menos vive

Es seguro para los operarios que lo aplican, pues minimizan los riesgos

operacionales.

No contaminan el medio ambiente, pues no emiten vapores al colocarlas

Ahorra combustible y nergóa, ya que se fabrica en frío completamente.

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PAVIMENTOS

2.3 MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE

Constituye el tipo más generalizado de mezcla asfáltica y se define como mezcla asfáltica

en caliente la combinación de un ligante hidrocarbonado, agregados incluyendo el polvo

mineral y, eventualmente, aditivos, de manera que todas las partículas del agregado

queden muy bien recubiertas por una película homogénea de ligante. Su proceso de

fabricación implica calentar el ligante y los agregados (excepto, eventualmente, el polvo

mineral de aportación) y su puesta en obra debe realizarse a una temperatura muy

superior a la ambiente.

Se emplean tanto en la construcción de carreteras, como de vías urbanas y aeropuertos,

y se utilizan tanto para capas de rodadura como para capas inferiores de los firmes.

Existen a su vez subtipos dentro de esta familia de mezclas con diferentes

características. Se fabrican con asfaltos aunque en ocasiones se recurre al empleo de

asfaltos modificados, las proporciones pueden variar desde el 3% al 6% de asfalto en

volumen de agregados pétreos.

CARACTERÍSTICAS

Una muestra de mezcla de pavimentación preparada en el laboratorio puede ser

analizada para determinar su posible desempeño en la estructura del pavimento. El

análisis está enfocado hacia cuatro características de la mezcla, y la influencia que estas

puedan tener en el comportamiento de la mezcla. Las cuatro características son:

Densidad de la mezcla

Vacíos de aire, o simplemente vacíos.

Vacíos en el agregado mineral.

Contenido de asfalto.

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PAVIMENTOS

DENSIDAD

La densidad de la mezcla compactada está definida como su peso unitario (el peso de un

volumen específico de la mezcla). La densidad es una característica muy importante

debido a que es esencial tener una alta densidad en el pavimento terminado para obtener

un rendimiento duradero.

En las pruebas y el análisis del diseño de mezclas, la densidad de la mezcla compactada

se expresa, generalmente, en kilogramos por metro cúbico

VACIOS DE AIRE

Los vacíos de aire son espacios pequeños de aire, o bolsas de aire, que están presentes

entre los agregados revestidos en la mezcla final compactada. Es necesario que todas

las mezclas densamente graduadas contengan cierto porcentaje de vacíos para permitir

alguna compactación adicional bajo el tráfico, y proporcionar espacios adonde pueda fluir

el asfalto durante su compactación adicional.. El porcentaje permitido de vacíos (en

muestras de laboratorio) para capas de base y capas superficiales está entre 3 y 5 por

ciento, dependiendo del diseño específico.

La durabilidad de un pavimento asfáltico es función del contenido de vacíos. La razón de

esto es que entre menor sea la cantidad de vacíos, menor va a ser la permeabilidad de la

mezcla. Un contenido demasiado alto de vacíos proporciona pasajes, a través de la

mezcla, por los cuales puede entrar el agua y el aire, y causar deterioro. Por otro lado, un

contenido demasiado bajo de vacíos puede producir exudación de asfalto; una condición

en donde el exceso de asfalto es exprimido fuera de la mezcla hacia la superficie.

VACIOS EN EL AGREGADO MINERAL

Los vacíos en el agregado mineral (VMA) son los espacios de aire que existen entre las

partículas de agregado en una mezcla compactada de pavimentación, incluyendo los

espacios que están llenos de asfalto. El VMA representa el espacio disponible para

acomodar el volumen efectivo de asfalto y el volumen de vacíos necesario en la mezcla.

Cuando mayor sea el VMA más espacio habrá disponible para las películas de asfalto.

Existen valores mínimos para VMA los cuales están recomendados y especificados como

función del tamaño del agregado.

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PAVIMENTOS

PROPIEDADES CONSIDERADAS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS

Las buenas mezclas asfálticas en caliente trabajan bien debido a que son diseñadas,

producidas y colocadas de tal manera que se logra obtener las propiedades deseadas.

Hay varias propiedades que contribuyen a la buena calidad de pavimentos de mezclas en

caliente. Estas incluyen la estabilidad, la durabilidad, la impermeabilidad, la trabajabilidad,

la flexibilidad, la resistencia a la fatiga y la resistencia al deslizamiento.

El objetivo primordial del procedimiento de diseño de mezclar es el de garantizar que la

mezcla de pavimentación posea cada una de estas propiedades. Por lo tanto, hay que

saber que significa cada una de estas propiedades, cómo es evaluada, y que representa

en términos de rendimiento del pavimento.

ESTABILIDAD

La estabilidad de un asfalto es su capacidad de resistir desplazamientos y deformación

bajo las cargas del tránsito. Un pavimento estable es capaz de mantener su forma y lisura

bajo cargas repetidas, un pavimento inestable desarrolla ahuellamientos (canales),

ondulaciones (corrugación) y otras señas que indican cambios en la mezcla.

Los requisitos de estabilidad solo pueden establecerse después de un análisis completo

del tránsito, debido a que las especificaciones de estabilidad para un pavimento

dependen del tránsito esperado.

CAUSAS Y EFECTOS DE INESTABILIDAD EN EL PAVIMENTO

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PAVIMENTOS

DURABILIDAD

La durabilidad de un pavimento es su habilidad para resistir factores tales como la

desintegración del agregado, cambios en las propiedades de asfalto (polimerización y

oxidación), y separación de las películas de asfalto. Estos factores pueden ser el

resultado de la acción del clima, el tránsito, o una combinación de ambos.

Generalmente, la durabilidad de una mezcla puede ser mejorada en tres formas. Estas

son: usando la mayor cantidad posible de asfalto, usando una graduación densa de

agregado resistente a la separación, y diseñando y compactando la mezcla para obtener

la máxima impermeabilidad.

CAUSAS Y EFECTOS DE UNA POCA DURABILIDAD

IMPERMEABILIDAD

La impermeabilidad de un pavimento es la resistencia al paso de aire y agua hacia su

interior, o a través de él. Esta característica está relacionada con el contenido de vacíos

de la mezcla compactada, y es así como gran parte de las discusiones sobre vacíos en

las secciones de diseño de mezcla se relaciona con impermeabilidad. Aunque el

contenido de vacíos es una indicación del paso potencial de aire y agua a través de un

pavimento, la naturaleza de estos vacíos es muy importante que su cantidad.

El grado de impermeabilidad está determinado por el tamaño de los vacíos, sin importar

si están o no conectados, y por el acceso que tienen a la superficie del pavimento.

.INFORME MONOGRAFICO

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PAVIMENTOS

CAUSAS Y EFECTOS DE LA PERMEABILIDAD

TRABAJABILIDAD

La trabajabilidad está descrita por la facilidad con que una mezcla de pavimentación

puede ser colocada y compactada. Las mezclas que poseen buena trabajabilidad son

fáciles de colocar y compactar; aquellas con mala trabajabilidad son difíciles de colocar y

compactar. La trabajabilidad puede ser mejorada modificando los parámetros de la

mezcla, el tipo de agregado, y/o la granulometría.

Las mezclas gruesas (mezclas que contienen un alto porcentaje de agregado grueso)

tienen una tendencia a segregarse durante su manejo, y también pueden ser difíciles de

compactar.

CAUSAS Y EFECTOS DE PROBLEMAS EN LA TRABAJABILDAD

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PAVIMENTOS

FLEXIBILIDAD

Flexibilidad es la capacidad de un pavimento asfáltico para acomodarse, sin que se

agriete, a movimientos y asentamientos graduales de la subrasante. La flexibilidad es una

característica deseable en todo pavimento asfáltico debido a que virtualmente todas las

subrasantes se asientan (bajo cargas) o se expanden (por expansión del suelo).

Una mezcla de granulometría abierta con alto contenido de asfalto es, generalmente, más

flexible que una mezcla densamente graduada e bajo contenido de asfalto.

RESISTENCIA A LA FATIGA

La resistencia a la fatiga de un pavimento es la resistencia a la flexión repetida bajo las

cargas de tránsito. Se ha demostrado, por medio de la investigación, que los vacíos

(relacionados con el contenido de asfalto) y la viscosidad del asfalto tienen un efecto

considerable sobre la resistencia a la fatiga. A medida que el porcentaje de vacíos en un

pavimento aumenta, ya sea por diseño o por falta de compactación, la resistencia a la

fatiga del pavimento. (El periodo de tiempo durante el cual un pavimento en servicio es

adecuadamente resistente a la fatiga) disminuye. Así mismo, un pavimento que contiene

asfalto que se ha envejecido y endurecido considerablemente tiene menor resistencia a la

fatiga.

CAUSAS Y EFECTOS DE UNA MALA RESISTENCIA A LA FATIGAINFORME MONOGRAFICO

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PAVIMENTOS

RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

Resistencia al deslizamiento es la habilidad de una superficie de pavimento de minimizar

el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando

la superficie este mojada. Para obtener buena resistencia al deslizamiento, el neumático

debe ser capaz de mantener contacto con las partículas de agregado en vez de rodar

sobre una película de agua en la superficie del pavimento (hidroplaneo). La resistencia al

deslizamiento se mide en terreno con una rueda normalizada bajo condiciones

controladas de humedad en la superficie del pavimento, y a una velocidad de 65 km/hr

(40 mi/hr).

Una superficie áspera y rugosa de pavimento tendrá mayor resistencia al deslizamiento

que una superficie lisa.

CAUSAS Y EFECTOS DE POCA RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO

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PAVIMENTOS

3. DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS 3.1 MÉTODO MARSHALL

A continuación se presenta una descripción general de los procedimientos seguidos en el

Diseño Marshall de Mezclas.

PREPARACIÓN PARA EFECTUAR LOS PROCEDIMIENTOS MARSHALL

El primer paso en el método de diseño, entonces, es determinar las cualidades (estabilidad,

durabilidad, trabajabilidad, resistencia al deslizamiento, etc.) que debe tener la mezcla de

pavimentación y seleccionar un tipo de agregado y un tipo compatible de asfalto que puedan

combinarse para producir esas cualidades. Una vez hecho esto, se puede empezar con la

preparación de los ensayos.

Es uno de los métodos de diseño de mezclas mas usado en la actualidad. Diseñada por

Bruce Marshall. ´ Este método es un experimento de laboratorio dirigido al diseño de una

adecuada mezcla asfáltica por medio de análisis de su estabilidad, fluencia, densidad y

vacios.

Este análisis garantiza que las importantes proporciones volumétricas de los componentes

de la mezcla estén dentro de los rangos adecuados para asegurar una mezcla durable. ´

Desafortunadamente una de sus grandes desventajas es el método de compactación de

laboratorio por impacto el cual no simula la densificación de la mezcla que ocurre bajo

tránsito en un pavimento real.

OBJETIVO:

Conocer el porcentaje óptimo de asfalto que requiere una carpeta de asfalto (asfalto y

combinación específica de agregados) para tener la resistencia, flexibilidad y durabilidad

adecuada, sin sufrir deformaciones, basados principalmente en 5 gráficos que se obtendrán

de la prueba.

GRÁFICOS:

Peso volumétrico

Estabilidad

Flujo

Porcentaje de vacíos en la mezcla

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PAVIMENTOS

Porcentaje de vacíos en agregado mineral

EQUIPO:

Tres moldes con base y extensión con diámetro de 103 mm y altura de 64 mm.

Pisón deslizante con una altura de caída de 45cm y un peso de 4.5kg.

Una base de madera para compactar

Mallas (3/4µ, ½µ, 3/8µ, ¼µ, N°4, N°10, N°20, N°40, N°60, N°100, N°200)

Papel Filtro ´ Tres charolas redondas de 30cm de diámetro

Cuchara

Un baño de agua

Picnómetro

Balanzas

Máquina para aplicar presión

Mordazas ´ Probeta

Tres muestras de 1100 gr de material pétreo cada una con la granulometría

indicada (25.0 mm o menos)

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PAVIMENTOS

PROCEDIMIENTO DE REALIZACIÓN

PASO 1: ´ Realizar el cribado de las muestras (todas a la vez) y calcular el peso retenido en las mallas.

Ejemplo:

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PAVIMENTOS

PASO 2:

Calentar el material pétreo a una temperatura de entre 120° - 140° C para que pierda

humedad.

PASO 3:

Calentar el cemento asfaltico a una temperatura de entre 110° -130° C hasta que el

cemento este fluido.

PASO 4:

- Colocar el material pétreo sobre una balanza y se le adiciona el porcentaje de

asfalto mencionado (5%, 6%, 7%) con respecto del peso del material pétreo.

PASO 5:

-Homogenizar la mezcla en la estufa.

 PASO 6:

-Se tendrán en el baño de agua a 90° C el molde, la base, la extensión y el pisón.

PASO 7:

-Se coloca el molde, la base y la extensión sobre la base para compactar, en el fondo

se pone una hoja de papel filtro, se vacía la muestra en el molde, se acomoda con la

cuchara y se coloca otra hoja de papel filtro en la parte superior del cilindro esta

teniendo un diámetro un poco menor que el molde. Se compacta aplicándole 75

golpes en la cara superior, se voltea y se aplica la misma cantidad en la cara inferior.

 PASO 8:

-Se deja fraguar en el molde durante 24 horas se extrae, se pesa, se mide su altura

compacta, se cubre con estearato de zinc para impermeabilizarla y se sumerge en un

picnómetro que estará lleno hasta el borde con agua, frente a la nariz del picnómetro

se coloca una probeta la cual medirá el agua desplazada por la mezcla y con esto

tendremos la primer grafica de peso volumétrico.

PASO 9:

-Antes de poner en el equipo de compresión, las pastillas tendrán que pasar por un

baño a una temperatura de 60° C y montar las mordazas en la tina para

posteriormente practicarles la presión.

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PAVIMENTOS

NORMA

OBTENCIÓN DE GRAFICAS DE CALIDAD: N-MCT-4-05-003108

1.- Grafica de pesos volumétricos PESO VOLUMETRICO [kg/m3]

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2.- Gráfica de estabilidad

3.- Gráfica de flujo FLUJO

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4.- Gráfica de porcentajes de vacíos en la mezcla

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5.- Gráfica de porcentaje de vacíos en agregado mineral

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

RESULTADO: INFORME MONOGRAFICO

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Para obtener el resultado del porcentaje óptimo de asfalto, bastara con obtener el promedio de los porcentajes óptimos de cada una de las gráficas.

MÉTODO HVEEM

Con el procedimiento propuesto por F.N. HVEEM se puede realizar el proyecto y verificación

de mezclas elaboradas con materiales pétreos de hasta 25 milímetros y cemento asfáltico en

caliente o emulsiones asfálticas. ´ El objetivo del método de Hveem es el determinar el

contenido óptimo de asfalto para una combinación específica de agregados. El método

también provee información sobre las propiedades de la mezcla asfáltica final.

Es el método más usado y surgió de investigaciones realizadas en california, este método

abarca la determinación de un contenido aproximado de asfalto y luego del sometimiento de

probetas con este contenido de asfalto (y con contenidos mayores y menores ) a un ensayo

de estabilidad, y también se efectúa un ensayo de expansión sobre una probeta que ha sido

expuesta al agua ´ Consiste en preparar dos series de especímenes con variaciones

similares en sus contenidos de producto asfáltico, utilizando el compactador de HVEEM, que

somete a la muestra a ciertas presiones repetidas, aplicadas en forma gradual mediante un

pisón.

PROCEDIMIENTO

El Procedimiento se basa en 4 pruebas: Exudación Expansión Estabilidad cohesión

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PAVIMENTOS

1.-Se Preparan las probetas con el contenido aproximado de asfalto (y con contenidos mayores y menores) Esto mediante el compactador de HVEEM

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

3.- Ensayo de estab ilidad: para evaluar la resistencia a la deformación.

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EXPANSIÓMETRO

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PAVIMENTOS

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

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

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ESTABILÓMETRO

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

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4.- Diseño de mezclas asfálticas con la metodología Superpave

1.- INTRODUCCIÓN

En 1987 se inicia el desarrollo de un nuevo sistema para especificar materiales asfálticos, el producto final del programa es un nuevo sistema llamado Superpave (Superior Performing Asphalt Pavement). Representa una tecnología provista de tal manera que pueda especificar cemento asfáltico y agregado mineral, desarrollar diseños de mezclas asfálticas; analizar y establecer predicciones del desempeño del pavimento. Este método evalúa los componentes de la mezcla asfáltica en forma individual (agregado mineral y asfaltos) y su interacción cuando están mezclados. Esto debido a que el desempeño de la mezcla es afectado tanto por las propiedades individuales de los componentes, como su reacción combinada en el sistema. El cemento asfáltico actúa como un agente ligante que aglutina las partículas de agregado convirtiéndola en una masa densa e impermeable al agua. Cuando los materiales son ligados, el agregado mineral actúa como un marco de piedra que imparte fuerza y resistencia al sistema.

2.-PRUEBAS A LOS MATERIALES

Los métodos de diseño de laboratorio usualmente utilizados Marshall y Hveem, no incorporaban criterios sobre agregados en sus procedimientos, a la inversa, el criterio de agregados está directamente incorporado dentro del procedimiento Superpave.

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Pruebas al agregado mineral

Las pruebas a los agregados están clasificadas en dos grupos: de consenso y de origen

De consenso

Angularidad del agregado grueso

Angularidad del agregado fino (AASHTO TP 33)

Partículas alargadas y aplanadas (ASTM D4791)

Equivalente de arena (ASTM D2419)

De origen

La prueba de desgaste de Los Ángeles (ASTM C131)

Intemperismo acelerado (ASTM C88)

Materiales deletéreos (AASHTO T 11)

Pruebas al ligante asfáltico

Existe una amplia gama de equipo y pruebas para evaluar a los ligantes asfálticos, para el caso del diseño volumétrico en laboratorio (Nivel 1), solamente se necesitará realizar pruebas en el viscosímetro rotacional para determinar las temperaturas de mezclado y compactación, por medio de la elaboración de la carta de viscosidad.

3.- PARÁMETROS VOLUMÉTRICOS

Las propiedades volumétricas de la mezcla asfáltica compactada forman parte fundamental en la selección del contenido óptimo de asfalto. Los parámetros más importantes son; los vacíos de aire (Va), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos llenados con asfalto (VFA), y contenido de asfalto efectivo (Pbe), e s t o s proporcionan una indicación del probable funcionamiento de la mezcla asfáltica.

Proporcionan una indicación del probable funcionamiento de la mezcla asfáltica.

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PAVIMENTOS

En la Figura 1 se presenta un diagrama de componentes de una mezcla asfáltica compactada.

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4 SELECCIÓN DE LA GRANULOMETRÍA

Para especificar la granulometría, Superpave ha modificado el enfoque de la granulometría Marshall. Emplea el exponente 0.45 en la carta de granulometría (gráfica de Fuller). Esta carta usa una técnica gráfica única para juzgar la distribución de tamaños acumulados de partículas de una mezcla de agregados. Las ordenadas de la carta son los porcentajes que pasan; las abcisas, en escala aritmética, representan las aberturas de los tamices en mm, elevadas a la potencia 0.45. Un rango importante de esta carta es la línea de máxima densidad; corresponde a una línea recta extendida desde la abcisa de tamaño máximo de agregado y ordenada 100% hasta el origen (0 %, 0 mm).

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5.- DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE ASFALTO INICIAL

Después de haber determinado las propiedades del agregado y la granulometría de diseño, se calcula el porcentaje de asfalto inicial mediante las fórmulas siguientes

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PAVIMENTOS

Como se pudo observar en las fórmulas anteriores, los Parámetros de mayor influencia en la selección del contenido inicial de asfalto, son las densidades del agregado (Gsb, Gsa y Gse) y los porcentaje de asfalto y de agregado mineral utilizados. En La Figura 3 se exhibe una representación de estos valores en la mezcla asfáltica compactada.

6.- DEFINIR EL ESFUERZO DE COMPACTACIÓN

Una de las grandes diferencias del Superpave con respecto a las metodologías antiguas (Marshall) es el tipo de compactación. El compactador giratorio es posiblemente la mayor aportación del Superpave, este equipo simula de mejor forma las densidades y acomodo de partículas de la mezcla asfáltica encontradas en el campo. Los parámetros de compactación son la presión vertical (600 kPa), ángulo de giro (1,25 °), la velocidad de rotación (30 rev/min) y el número de giros. En la Figura 4 se puede observar una representación de la compactación giratoria.

El esfuerzo de compactación esta en función de los ejes equivalentes (ESALs). Los ESALs de diseño es el nivel de tránsito esperado para el carril de diseño en un periodo de 20 años.

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PAVIMENTOS

Se debe determinar los ESALs de diseño a los 20 años para seleccionar un valor correcto de Ndiseño. la Tabla 1 se presentan los diferentes rangos de esfuerzos de compactación

Se pueden observar que para un ESALs de diseño existen tres valores de compactación

Ninicial = es el número de giros que produce la mínima compactación que se debe presentar en el campo

Ndiseño = es el número de giros que se necesitan para producir la compactación de diseño en campo

Nmáximo = es el número de giros que produce la máxima compactación que se debe presentar en el campo.

Los requerimientos que debe cumplir cada valor de N, se pueden observar en la Tabla 2.

7.- PROCEDIMIENTO

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PAVIMENTOS

Se deberán elaborar 12 probetas, cuatro porcentajes de asfalto (Pbi 0,5% +1,0%) con tres réplicas.

La densificación de la mezcla asfáltica se deberá realizar de acuerdo con el número de giros establecidos en el Ndiseño para el ESALs determinado. Los parámetros de compactador giratorio son: Presión vertical – 600 kPa; ángulo de giro-1,25;

Velocidad de rotación-30rev/min.

De acuerdo con la gráfica de viscosidad-temperatura, se determinarán las temperaturas de mezclado y compactación, que correspondan a los rangos de viscosidades de 0,28 0,03 Pa.s y 0,17 0,02 Pa.s, respectivamente.

Se deberán realizar dos pruebas a la mezcla asfáltica con el fin de conocer sus propiedades volumétricas:

Gravedad específica teórica máxima, esta prueba se realiza en la mezcla asfáltica en forma suelta, mediante la Norma ASTM D2041

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PAVIMENTOS

Se deberá calcular los parámetros volumétricos; vacíos en el agregado mineral (VAM), vacíos llenos de asfalto (VFA) y vacíos de aire (Va), a continuación se presentan las fórmulas de cada parámetro volumétrico y la especificación de cada parámetro.

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PAVIMENTOS

Susceptibilidad a la humedad:

Se deberá realizar la prueba de susceptibilidad a la humedad de la mezcla asfáltica,

mediante la Norma AASHTO T283, Susceptibilidad a la humedad por mediodel ensayo

de tensión indirecta (TSR). Esta prueba tiene como finalidad determinar la pérdida de

resistencia que sufre la mezcla asfáltica después de ser acondicionada en un baño

María a 60 °C durante 24 h. La susceptibilidad a la humedad es la relación entre el

promedio de las probetas acondicionadas entre el promedio de las probetas

de control (sin acondicionamiento), se debe tener una relación mínima de 80 %. Las

probetas deberán tener un porcentaje de vacíos aire de 7%.

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PAVIMENTOS

IMPACTO AMBIENTAL EN OBRAS VIALES

1.- Impactos Directos de las Tecnologías de Construcción de Carreteras en el Medio Ambiente Natural

Ante el creciente y preocupante incremento del impacto al medio ambiente por al accionar de la

humanidad, se hace indispensable la realización de construcciones civiles sustentables para

garantizar el desarrollo social y económico de los países.

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PAVIMENTOS

Los movimientos de tierras y en particular la construcción de explanaciones (terraplenes,

explanadas o plataformas), la pavimentación de las carreteras y la construcción de las obras de

fábrica mayores y menores (puentes y alcantarillas) necesarias para ejecutar las carreteras y

otras vías de comunicación terrestres, impactan negativamente y en gran magnitud el medio

ambiente natural, por tales razones los ingenieros civiles deben conocer tanto en la fase de

definición del proyecto como en la de su ejecución los factores del MA (Medio Ambiente) que

usualmente se afectan, cuáles son las principales acciones impactantes que se originan a

ejecutar estos trabajos con las maquinarias de movimiento de tierras, los efectos fundamentales

de dichos impactos y aquellas medidas que pueden adoptarse para minimizar los impactos

medio ambientales, incidiendo en la elevación de la sustentabilidad de tales obras.

Los impactos positivos que generan los proyectos de obras viales son principalmente en

comunicar pueblos, otorgándoles vías de comunicación (pistas y veredas) el cual aumenta en

gran medida la calidad de vida de las personas.

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PAVIMENTOS

2.- Impactos Directos de las Tecnologías de Constructivas sobre el Medio Ambiente Natural.

Factores del Medio ambiente afectados

Acciones impactantes Impactos directos

1. Suelos

-Movimiento de tierras-Usos de equipos pesados de construcción-Toma de muestras para las investigaciones Ingeniero-Geológicas.-Apertura y explotación de préstamos o canteras.-Empleo de las Plantas de Asfalto.

-Destrucción de la capa vegetal-Compactación de los suelos naturales.-Contaminación del suelo por el polvo, derrame de combustibles y lubricantes, etc.-Erosión de suelos.-Creación de barraras físicas que entorpecen el drenaje, dividen propiedades, los cultivos, etc.-Ocupación de grandes áreas de terreno.

2. Vegetación

-Movimiento de tierras-Uso de los equipos pesados de movimiento de tierras y de pavimentación.-Explotación de plantas de asfalto.-Explotación de préstamos o canteras.

-Destrucción de árboles y de la vegetación.-Afectaciones a las especies de plantas endémicas y protegidas.-Contaminación y daño a la biodiversidad en las zonas aledañas a las plantas de asfalto, las canteras, etc.

3. Agua

-Rellenos, desvíos y otras afectaciones a los acuíferos.-Modificaciones al drenaje natural.-Vertido de sustancias nocivas y aguas albañales a lagunas, ríos, etc.-Creación de barreras físicas (diques,canales,etc)

-Destrucción de acuíferos.-Contaminación de las aguas superficiales y subterráneas.-Inundaciones perjudiciales.-Disminución del nivel de la napa freática.-Desvíos o disminución de las corrientes de aguas superficiales y/o subterráneas.

4. Paisaje

- Apertura de préstamos o canteras-Construcción de explanaciones.-Construcción de fábrica menores y mayores (alcantarillas y puentes)

-Afectaciones al paisaje natural y la vida silvestre.-Afectaciones al patrimonio natural y cultural.-Cambios negativos en al estructura paisajística de la zona

-Uso de las máquinas de movimientos de tierras.

-Contaminación por gases, polvo y ruido.

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PAVIMENTOS

5. Atmósfera-Construcción de explanaciones, pavimentos y obras de fábrica.--Apertura y explotación de préstamos o canteras-Realización de voladuras

-Modificación del microclima de la zona-Alteración de la dinámica eólica de las costas-Afectación al bienestar y la salud humana.

6. Socio-Culturales

-Construcción de carreteras y aeropistas en zonas donde se afectan el hábitat de los pobladores y sitios de interés histórico.-Creación del efecto barrera-Uso y aplicación de modelos de desarrollo inadecuados.

-Alteración y pérdida de la identidad cultural, de las costumbres y modos de vida tradicionales de los pobladores de la zona.-Modificaciones en la accesibilidad a determinadas áreas o zonas.-Efectos negativos sobre el patrimonio cultural construido.

Como puede apreciarse, la construcción de carreteras y otras vías de comunicación terrestres,

tienen un significativo impacto medio ambiental, ya que:

1- Crean el efecto barrera (dividen propiedades, varían la permeabilidad del suelo, afectan al drenaje

natural, el modo de vida de los pobladores, etc.)

2- Ocupan un área considerable de terrenos (toda el área que ocupa la faja de la vía, la que ocupan

los préstamos o canteras, la que ocupan las explanadas o plataformas, las Plantas de Asfalto, etc.).

3- Producen ruidos indeseables o dañinos durante su construcción y después durante la explotación

de la obra, afectando la biodiversidad de la zona.

4- Pueden destruirse o afectarse sitios de interés histórico, propiciar cambios climáticos, afectar

costumbres de pobladores, etc.

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PAVIMENTOS

3.- Principales medidas para minimizar el Impacto Medio-Ambiental en la Fase de Ejecución de las Vías de Comunicación Terrestres

Las medidas para reducir en la mayor medida posible el impacto MA en cada uno de los factores

componentes del Medio Ambiente son las siguientes:

1- Suelos:

Realizar el descortezado solo de la base de las explanaciones, para evitar la eliminación

innecesaria de la capa vegetal y minimizar los volúmenes de tierra a descortezar.

Distribuir racionalmente las masas de los suelos a mover, es decir, asegurando el máximo de

compensación de tierras posible, así como ubicando convenientemente el material sobrante de

los tramos o zonas en corte o excavación: "a caballero" y cuando no sea posible en vertederos.

Emplear únicamente el área de la faja de emplazamiento establecida en el proyecto ejecutivo

de la obra

Minimizar la construcción de los desvíos en la obra y los caminos provisionales hasta la obra

y hasta los préstamos.

Evitar la construcción de explanaciones sobre las dunas y en especial en las dunas litorales.

Usar racionalmente el suelo vegetal extraído para recubrir y proteger los taludes, para la

construcción de las áreas verdes, etc.

2- Vegetación:

Realizar el desmonte o tala de árboles y el desbroce de la vegetación imprescindible, solo

dentro de los límites de la faja o el área de emplazamiento establecida en el proyecto ejecutivo de

la obra.

Minimizar la apertura de trochas o caminos de acceso provisionales hasta la obra y hacia los

préstamos.

Recubrir siempre que sea factible los taludes de las explanaciones con capa vegetal para que

la hierba los proteja de la erosión pluvial.

Hacer un racional acarreo, disposición de los árboles talados.

Propiciar el empleo de los árboles maderables talados.

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PAVIMENTOS3- Agua:

Evitar la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas mediante la explotación de

las maquinarias de movimiento de tierras y de pavimentación.

Construir correctamente los dispositivos del sistema de drenaje proyectados y mejorarlo

siempre que sea posible durante su construcción.

Evitar la destrucción y desvíos de los acuíferos mediante la ejecución de los trabajos de

movimiento de tierras.

4- Paisaje:

Ubicar correctamente los préstamos laterales, no tan cercanos que afecten el entorno y el

paisaje de manera evidente y a la vez no tan distante de la obra para no elevar los costos de

transportación y construcción.

Explotar correctamente los préstamos laterales y cuando se concluya hacerle los arreglos

necesarios para minimizar la afectación ambiental

Adoptar cuanta medida contribuye al cuidado del paisaje durante la fase constructiva.

5- Atmósfera:

Usar las técnicas de voladuras de tierra y/o roca solo en casos que sean estrictamente

necesarias.

Mantener un buen estado técnico de funcionamiento el parque de máquinas disponible para

ejecutar los diferentes trabajos, para reducir así en la mayor medida posible el escape de gases,

derrame de combustibles y lubricantes, así como la generación de ruidos innecesarios.

Evitar o disminuir el mínimo de creación de nubes de polvo (polvaredas) al construir

explanaciones, mediante riego de agua, riegos asfálticos u otras medidas, en evitación

de accidentes y de afectaciones a la salud humana.

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PAVIMENTOS

IMPORTANCIA DE LA LEY 28611

Esta ley tiene como objetivo al mejoramiento continuo de la calidad de vida de las

personas, mediante la protección y recuperación del ambiente y el aprovechamiento

sostenible del os recursos naturales, garantizando la existencia de ecosistemas viables y

funcionales en el largo plazo

La finalidad de esta ley es garantizar el cuidado del ambiente, regular el uso de los

recursos naturales, al igual que supervisar la producción, extracción, empleo y disposición

final de diferentes sustancias y productos.

En el Perú existen áreas naturales protegidas gracias a reglamentos específicos que

regulan las actividades productivas y cuentan con un programa de manejo que orientan a

los habitantes para establecer sistemas de producción y responsables.

De esta manera preservar el equilibrio ecológico para facilitar el acceso de la

sustentabilidad y agilizar la transferencia de tecnologías racionalmente ecológicas.

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LINCOGRAFIA

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/caceres_m_ca/capitulo1.pdf

http://www.asamblea.go.cr/Lanamme%20UCR/Informes%202009/2009/LM-AT-41- 09%20Evaluacion%20dise%C3%B1os%20de%20MAC/ANEXOS/LM-AT-41-09%20Evaluacion%20dise%C3%B1os%20de%20MAC%20Anexo%20C.pdf

http://es.slideshare.net/EDUARDOFRANCO13/diseno-demezclasasfalticas

http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_130_181_83_1181.pdf

http://www.asfalca.com/joom02/images/pdfproductos/mezclaenfrio.pdf

http://165.98.12.83/518/1/UCANI3500.PDF

http://www.lanamme.ucr.ac.cr/banco-de-informacion-digital-on-line/07-02- 13/2009/mezclas-asfalticas-en-frio-en-costa-rica.pdf

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