Trabajo 6 - Concreto Asfáltico (Hormigón Asfáltico)

Trabajo realizado por
Charlie Betances

ÍNDICE

PARTE I .- CONCRETO ASFÁLTICO

Tratamiento Superficial
Riegos (Imprimación-Adherencia)
Rociado de Emulsión Asfáltica --- Imprimación
Pavimento de Arena Asfalto --- Lechada Asfáltica --- Mezclas densamente gradadas
Mezclas Asfálticas en Caliente
1.-Materiales: Agregado
2.-Materiales Asfálticos
3.-Mezcla Asfáltica


PARTE II.- METODOLOGÍA DE ELABORACIÓN DE CONCRETOS ASFÁLTICOS EN FRÍO
Diseño de la mezcla
Diseño de la mezcla (continuación: Contenidos de la mezcla)
Diseño de la mezcla (continuación: Especificaciones agregados y filler)
Diseño de la mezcla (continuación: características emulsión)
Metodología de elaboración (1 foto)
Metodología de elaboración (continuación, 2 fotos)
Puesta en Obra (2 fotos)
Puesta en Obra (continuación) -- Controles posteriores (2 fotos)

Concreto Asfáltico
Parte I

INTRODUCCIÓN
Los concretos asfálticos constituyen la clase superior de los pavimentos bituminosos.

El concreto asfáltico mezclado en vía, consiste en una o varias capas compactadas de una mezcla de agregados minerales, asfalto líquido, producido en la vía por medio de plantas viajeras, motoniveladoras, arados agrícolas o cualquier otro tipo capaz de mezclar agregados y asfalto sobre la superficie de la vía. Este tipo de concreto asfáltico se emplea se puede emplear como capa de rodamiento para tráfico liviano y mediano, como base de pavimentos flexibles para tráficos mediano y pesado o como capa intermedia.

Uso:

El concreto asfáltico mezclado en planta y colocado en frío se usa por lo general para reparaciones y obras pequeñas, en las cuales no se justifica la operación de una planta de mezcla en caliente, consiste en una combinación de áridos y materiales asfálticos producida en una planta sin calentamiento previo de los materiales y cuya colocación en la vía y la consiguiente compactación se hacen a la temperatura ambiente.

El concreto asfáltico mezclado en planta y compactado en caliente es el pavimento asfáltico de mejor calidad y se compone de una mezcla de agregados gradados y asfalto, realizada a una temperatura aproximada de 150°C colocada y compactada en caliente. Las plantas para la producción de mezclas en caliente se construyen de tal manera que, después de calentar y secar los agregados, los separa en diferentes grupos de tamaños, los recombina en las proporciones adecuadas, los mezcla con la cantidad debida de asfalto caliente y finalmente los entrega a los vehículos transportados, que a su vez la colocan en la máquina pavimentadora para que esta la deposite sobre la vía con un espesor uniforme, después de lo cual se compacta mediante rodillos mientras la temperatura se conserva alta.

Para la construcción de este tipo de pavimento se usan cementos asfálticos de penetración 60-70 (AC-20), y 85-100 (AC-10), que son los más comercializados en nuestro país.

Se dividen en dos grupos mezclas de granulometría densa y abierta que son especificadas en las Normas COVENIN 200-87

Tratamiento Superficial:

Los tratamientos superficiales con asfalto pueden utilizarse para cumplir las siguiente funciones:

• Proveer una superficie de bajo costo para toda condición del tiempo atmosférico, en caminos de categoría ligera y mediana.
• Sellar una superficie de rodamiento existente.
• Ayudar a un revestimiento sobrepuesto a adherirse al revestimiento previo.
• Proveer una superficie resistente al deslizamiento.
• Rejuvenecer las superficies existentes deterioradas por el intemperismo.
• Proveer una cubierta temporal para una nueva base granular que no va a recibir su cubierta final por un amplio período.
• Cubrir los pavimentos existentes y proveer cierto aumento en resistencia.
• Servir como paliativo para el polvo.
• Guiar el tráfico y mejorar la visibilidad en la noche; por ejemplo, a través de agregados con contraste en colores.

Los tipos de tratamientos para superficies con asfalto incluyen los siguientes: tratamientos de superficie simple, que consiste en una aplicación de material asfáltico cubierta con una capa de agregado, estos tratamientos asfálticos también llamados en monocapa se usan como capas de protección sobre bases flexibles o semirígidas para tráfico liviano o como pavimento provisional sobre bases destinadas a soportar tráfico pesado mientras se construye la carpeta asfáltica definitiva, y también existe el tratamiento superficial múltiple que resulta de repetir dos o más veces el procedimiento constructivo de los tratamientos de una capa. Generalmente se disminuye el tamaño del agregado a medida que la capa se construye es más superficial. El tipo más empleado es el de las dos capas, que se conoce también como tratamiento superficial de doble riego y tiene su aplicación más frecuente como pavimento provisional en carreteras para tráfico mediano o pesado que se construye por etapas.

Las guías más detalladas para el uso y aplicación de varios tratamientos para superficie con asfalto, están dadas en Asphalt Surface, The Asphalt Institute Manual MS-13.

Riegos (Imprimación –Adherencia):

Capa de Adherencia: una capa de adherencia es una aplicación muy ligera asfáltica diluida. Es utilizada para asegurar la adherencia entre la superficie pavimentada y la nueva carpeta ó capa. Puesto que la emulsión (se supone) no debe penetrar el pavimento, la cantidad aplicada debe ser bien limitada. Aunque otros asfaltos líquidos pueden ser utilizados como capa de adherencia (RC-70, RC-250), las emulsiones diluidas dan los mejores resultados. Esto se debe a que pueden diluirse para dejar luego un cubrimiento ligero y uniforme de asfalto residual.

En la mayoría de los casos es necesaria una capa de pega, tal vez la única excepción sería cuando se coloca una capa adicional dentro de los dos o tres días, sobre una carpeta recién hecha. En este caso se puede producir una buena adherencia entre las dos capas sin la necesidad de poner la capa de pega.

Los tipos de emulsiones más conocidas son las emulsiones diluidas, SS-1, SS-1h, CSS-1 YCSS-1h. La emulsión es diluida agregando una cantidad igual de agua. El material diluido se aplica en las cantidades de 0.25 a 0.70 litros/m². No se debe regar más de la longitud de adherencia que pueda ser cubierta en un día de trabajo.

El objetivo es obtener una película de asfalto residual delgada y uniforme cuando la emulsión rompa. Una capa de adherencia en exceso puede crear un plano de deslizamiento entre las dos capas de pavimento ya que el asfalto actúa más bien como un lubricante en lugar de un adherente. Puede crear en la superficie del nuevo pavimento áreas blandas o de "sangrado", condiciones que no solamente son invisibles sino que producen pavimentos peligrosamente estabilizados.

La compactación con rodillo de neumático de las áreas irregulares de la capa de adherencia, facilitará la distribución de asfalto para un mejor cubrimiento. También ayudará a reducir la probabilidad de áreas blandas.

Luego de riego de adherencia, se debe permitir el tiempo suficiente para que la emulsión rompa totalmente antes de colocar la capa siguiente. El tráfico se debe mantener fuera del área regada. Si esto no es posible, los vehículos deben de controlar su velocidad a 30 Km/h.

El área recién regada del pavimento es muy resbaladiza y no se puede tener un manejo seguro si se permiten velocidades elevadas, especialmente antes de que la emulsión rompa.

Una capa de pega o adherencia también es una parte esencial de una buena operación de bacheo. En primer lugar el área del bacheo debe ser completamente limpiada y todo material suelto removido. Luego se coloca un riego denso de emulsión asfáltica, o pintada, sobre el área total del parche, incluyendo los bordes (lados verticales). El riego ayuda a mantener el parche en sitio y da un sello impermeable entre el parche y el pavimento circundante.

Rociado de emulsión asfáltica:

En este sistema la emulsión asfáltica es regada directamente sobre el área sembrada., formando como cubierta una membrana delgada. La delgada película de asfalto tiene tres efectos beneficiosos:

• La cubierta de asfalto fija en sitio las semillas y evita su pérdida por las fuerzas de erosión del viento y agua.
• Debido a su color negro, el asfalto absorbe y mantiene el calor solar durante el período de germinación.
• La membrana de asfalto tiende a mantener humedad en el suelo, y de allí produciendo un crecimiento más rápido de las plantas.

A medida que las pequeñas emergen del suelo pueden fácilmente romper la fina cubierta de asfalto. La membrana eventualmente se desintegra a medida que las plantas crecen y cubren el área del suelo. Las emulsiones comúnmente utilizadas en esta operación SS-1, SS-1h; CSS-1; ó CSS-1h. Normalmente se aplica una cantidad de 0.70 a 1.35 litros/m². La cantidad exacta se determina por la naturaleza del suelo, y la pendiente del área tratada. Se debe tener especial cuidado para aplicar la cantidad óptima de emulsión asfáltica. Una cantidad pequeña puede que no controle la erosión del suelo por el viento y el agua. Demasiada emulsión puede dejar una membrana muy gruesa que puede demorar el crecimiento. El área que vaya a recibir el riego de emulsión debe ser razonable suave de tal forma que se pueda aplicar un cubrimiento uniforme.
 

Imprimación:

Una capa de imprimación es una aplicación de asfalto de baja viscosidad a una base granular que se prepara para la colocación de una capa asfáltica. La capa de imprimación está diseñada para cumplir varias funciones:

• Cubrir y darle adherencia a las partículas sueltas de la superficie de la base.
• Endurecer la superficie.
• Impermeabilizar la superficie de la base.
• Sellar los vacíos capilares.
• Proveer adherencia entre la base y la capa siguiente.

Con el fin de que la imprimación satisfaga éstos criterios, éste debe de penetrar poco en la base.

En un tiempo se creía que el uso de la capa de imprimación era un elemento esencial de la buena construcción de pavimentos flexibles. Sin embargo, en los años recientes algunos ingenieros han eliminado el uso de la imprimación.

Ellos colocan la primera capa sin imprimación. Solo cuando la base es dejada por un período largo (como en los meses de invierno), o cuando se someten a las fuerzas abrasivas del tráfico es cuando se utiliza.

Por otra parte la mayoría de los ingenieros creen que la relación costo / beneficio de una capa de imprimación esta sujeta a serios cuestionamientos. En todo caso esta decisión se debe de resumir diciendo, "en caso de duda, use imprimación".

La mayoría de las imprimaciones se hacían con asfaltos cutbacks. El uso de las emulsiones para este propósito es relativamente nuevo. Se deben de tomar precauciones especiales cuando se utilicen emulsiones. Debemos de recodar que en una emulsión partículas pequeñísimas de cemento asfáltico se encuentran suspendidas en agua. Para que estas partículas sean efectivas deben de penetrar los vacíos de la superficie de la base granular. Si estos vacíos de la superficie son muy pequeños va a servir como filtros y atrapar las partículas de asfalto en la superficie. Se ha determinado que humedeciendo la superficie con agua que contenga agente emulsificante en pequeña cantidad, incrementará la efectividad de la emulsión con imprimación.

La cantidad a ser usada depende de la naturaleza de la base granular y de las condiciones del tiempo. La granulometría del agregado, el tamaño de los vacíos, y la absorción del agregado todos los afectan. En general se utiliza de 0.45 a 1.35 litros/m²de emulsión: SS-1, SS-1h, CSS-1h. Si una vez rota la emulsiones encuentra un exceso de está en la superficie se puede regar un poco de polvo de arena para absorber el material sobrante.

Pavimento de Arena-Asfalto:
Son pavimentos compuestos de agregado sin picar y cemento asfáltico, mezclados en planta, en caliente. Los materiales asfálticos que se deben utilizar para la construcción de este tipo de pavimento son cementos asfálticos de penetración 60-70 y 80-100.
 
 
Lechada Asfáltica:
Son sellos que se utilizan para tratamientos superficiales, sirven para proteger contra la infiltración del agua superficial si está agrietada o porosa, proporcionar un revestimientos antideslizante al pavimento antiguo u obtener una superficie de un color determinado. En todos los casos el proceso constructivo es el mismo y consiste en regar sobre la superficie existente una pequeña cantidad de material asfáltico de acuerdo con dosificaciones establecidas previamente.

Mezclas densamente gradadas:
Son mezclas que contienen cantidades de agregados en proporciones adecuadas de todos los tamaños, de grueso a fino, incluyendo filler, proporcionados de tal forma de obtener un mezcla densa con pocos vacíos. Las mezclas densamente gradadas tienen un gran número de puntos de contacto entre las partículas, que pueden dar una alta resistencia friccional y reducir la posibilidad de trituración de las partículas en los puntos de contacto. Como el contenido de vacíos es bajo son poco permeables. En las mezclas asfálticas en caliente, deben preferirse agregados con granulometría densa, o muy cercana a la densa.

Mezclas Asfálticas en Caliente: 

Definición: Pavimento compuesto de agregado sin triturar y cemento asfáltico, mezclados en planta, en caliente.

Materiales:

1.-Agregado:

Debe ser grava sin picar o combinaciones de grava sin picar y arena, debe proceder de rocas duras y resistentes, no debe tener arcilla en terrones ni como película adherida a los granos; y debe estar libre de todo material orgánico.

1.1. El agregado grueso es la fracción del agregado que queda retenida en el cedazo n°8 y no debe tener más de 5%, de su peso, de trozos alargados o planos, el porcentaje de desgaste (Ensayo de los Ángeles), no debe ser mayor de 50%.

1.2. El agregado fino es la fracción que pasa el cedazo n°8 y queda retenido en el cedazo n°200. Debe estar constituido por arena o residuos de grava, en forma de granos limpios y duros.

1.3. El polvo mineral es la fracción del agregado que pasa el cedazo n°200.

1.4. El agregado llenante debe estar constituido por polvillo calcáreo o cemento Pórtland, o cualquier otro polvillo, no plástico.
 
 

% en peso, de material que pasa por los cedazos.

2-. Materiales Asfálticos:
Son cementos asfálticos de penetración 60-70 y 85-100.
 

3-. Mezcla Asfáltica:

Esta debe satisfacer los siguientes requisitos:

Además los materiales en el momento de ser mezclado deben satisfacer:

• El agregado debe presentar un valor equivalente de arena igual a o mayor de 35%.
• La adherencia entre el agregado y el material asfáltico debe ser regular.

Como la presente granulometría no cumple con las especificaciones para un Concreto Asfáltico tipo III, debemos de proceder a la combinación de los agregados, la arena, la piedra picada, el arrocillo y el polvillo. Este método consiste en aproximaciones, que realizamos hasta obtener los resultados satisfactorios que cumplieran las especificaciones para la dosificación de un concreto asfáltico tipo III, luego de realizados varios tanteos se determino que la mejor proporción de material era un 20% de arena, 30 % polvillo, 23% arrocillo y 27 piedra picada. Los resultados se pueden observar en la curva granulométrica, que se encuentra dentro de las especificaciones antes mencionada.