Mezclas asfálticas

Mezclas   asfálticas

Definición

    Se denomina mezcla asfáltica a la combinación de agregados inertes con un ligante bituminoso. Su uso se ha extendido mucho debido a que poseen excelentes propiedades mecánicas así como al desarrollo de equipos que facilitan su ejecución. A esto debemos agregar la disponibilidad de materiales bituminosos que se acomodan a todas las necesidades.  Su uso se extiende principalmente a la construcción de bases, capas de rodamiento y refuerzos de caminos antiguos.

Clasificación

Por su proceso de elaboración se dividen en:

1. Mezclas en frío: son elaboradas con asfaltos diluidos o emulsionados. Se utilizan muy poco     debido principalmente al elevado costo de dichos asfaltos.
2. Mezclas en caliente: se utiliza cemento asfáltico el que se deberá calentar a fin de reducir su viscosidad y permitir el proceso de mezclado con el agregado pétreo.  

Son de amplio uso en nuestro país por lo que de ahora en más nos referiremos exclusivamente a estas.

Este tipo de mezcla constituye un sistema granular cohesivo.                    

La fracción granular está constituida por una mezcla de agregados pétreos con  granulometría continua y debidamente encuadrada en un entorno fijado en el pliego particular de la obra. El medio cohesivo lo constituye la dispersión de filler en betún. El filler es un material muy fino (aproximadamente 90% pasa el tamiz N° 200) que como su nombre lo indica funciona como relleno. Es un relleno que disperso en el betún llena una parte de los vacíos  del esqueleto granular. Además modifica las propiedades del betún. Los materiales más usados como filler son: triturado calcáreo, cal hidratada y cemento Pórtland.

Estas mezclas en caliente se clasifican según su tamaño máximo en:

1. Concretos gruesos: tamaños máximos iguales a 19 mm o 25 mm. Se utilizan en pavimentos nuevos y reconstruidos en espesores de capa terminada mayores             a 50 mm.
2. Concretos finos: tamaños máximos iguales a 9 o  12 mm. Se utilizan en recapados de pavimentos en servicio construyéndose  capas de espesores menores a 50 mm., también denominadas “carpetines”.      
3. Arenas – asfaltos: tamaño máximo igual a 6 mm. Con estas también se construyen    “carpetines” aunque de menores espesores que con los concretos finos. Presentan el inconveniente de ser poco rugosas.

Estas dos últimas por ser capas delgadas admiten grandes deformaciones. Esta propiedad es muy útil cuando se trata de  rehabilitar provisoriamente rutas cuya capacidad estructural esta agotada por lo que presentan elevadas deformaciones bajo carga.

Características a reunir por las mezclas asfálticas

1. Estabilidad: puede definirse como la resistencia a la deformación plástica de la mezcla frente a la acción de esfuerzos normales y tangenciales que provoca el tránsito. Depende de la resistencia al corte que posea la mezcla y se determina mediante ensayo de compresión semi-confinada  en probetas preparadas y ensayadas en condiciones normalizadas.                            La mayor o menor estabilidad depende de: la forma, tamaño, textura superficial, dureza y cubicidad de los agregados; características del cemento asfáltico; porcentaje óptimo del mismo; grado de compactación y la relación filler-betún.

1. Flexibilidad: Es la capacidad de deformarse elásticamente que tiene la mezcla asfáltica  acompañando sin agrietamientos ni roturas las pequeñas deflexiones que sufre la base bajo cargas. Por otra parte debe tener cierto carácter plástico que le permita relajar las tensiones provocadas por diferencias de temperatura y adaptarse a los movimientos de las estructuras viales manteniendo contacto con las capas de apoyo no asfálticas. Esta propiedad está determinada por la rigidez del cemento asfáltico usado (penetración y susceptibilidad térmica),  por un adecuado porcentaje del mismo y por la relación filler-betún.

1. Durabilidad: La mezcla debe ser resistente a los agentes climáticos, particularmente a la acción desintegrante del agua y al alto efecto abrasivo del tránsito. Depende de la utilización de agregados pétreos sanos y duros, de un  adecuado contenido de cemento asfáltico, de la compactación relativa de la mezcla, del contenido de vacíos y de que el material que pasa el tamiz N° 40 de la mezcla no tenga plasticidad.

1. Resistencia al deslizamiento: Es necesario contar con un porcentaje óptimo de cemento asfáltico y con un porcentaje de vacíos  adecuado. Un exceso de cemento asfáltico en la capa de rodamiento es la causa más común de deslizamiento; un bajo contenido de cemento asfáltico y agregados que se pulan con el tránsito, originan una falta de fricción entre los neumáticos y el pavimento durante la acción del frenado, sobre todo en períodos de lluvia  o alta humedad. Es necesario contar con un % de vacíos suficiente, como para que la sobre-compactación  de la mezcla por la reiteración de cargas no sea motivo de afloración del cemento asfáltico.

1. Compactabilidad: La mezcla debe permitir una fácil distribución y una correcta densificación. Depende fundamentalmente de la textura y rugosidad del agregado pétreo. Un adecuado porcentaje de arena natural redondeada asegura una buena trabajabilidad.

Características mas importantes de los agregados minerales a usar en los concretos asfálticos convencionales

a)  Resistencia: Los agregados minerales deben ser resistentes a la rotura o degradación por efecto de las causas que se mencionan:

-acción del clima

-calentamiento en el proceso de elaboración

-proceso de compactación

-efectos del tránsito

      Los ensayos que deben realizarse en los agregados para aprobar su utilización son:

                  -análisis del estado de conservación  (norma VN-E 66-82)

                  -desgaste “Los Ángeles”

 b)  Limpieza: Cuando las partículas de los agregados están cubiertas de polvo adherido se detecta   por:

 -índice de plasticidad de las fracciones que pasan los tamices N° 40 y N° 200

 -análisis granulométrico por vía seca y por lavado

 -equivalente arena

c)  Forma de la partícula y textura superficial:

     Se prefieren las partículas angulosas que se asemejen a formas cúbicas o tetraédricas y cuya textura superficial sea rugosa. La forma de las partículas queda determinada por el ensayo de cubicidad. Cuando los agregados se componen de partículas lisas y redondeadas es difícil lograr altas estabilidades. En el otro extremo el uso exclusivo de materiales triturados hace que sea mala la compactabilidad de la mezcla.

d) Graduación del agregado y tamaño máximo

                                                                    La determinación de la granulometría de los agregados debe hacerse por vía seca y por lavado, utilizándose la primera para conformar las muestras representativas de los agregados pétreos y la segunda para el cálculo de la dosificación de áridos. La diferencia de ambas granulometrías se manifiesta claramente por debajo de las fracciones libradas por el tamiz N° 40.

Para determinar la granulometría por lavado se conforma una muestra representativa del agregado sobre la base de la granulometría determinada por vía seca

La graduación del agregado influye sobre los vacíos en el agregado mineral (VAM), los vacíos de aire, estabilidad y densidad de las mezclas.

Tamaños máximos mayores se utilizan en las capas de base. Cuanto mayor es el tamaño máximo de las partículas del concreto asfáltico, menor es el porcentaje en peso de cemento asfáltico a utilizar.                                                                    

e) Peso específico

El comportamiento de las capas asfálticas está regulado en gran parte por la proporción de los agregados en volumen, pero para su preparación deben utilizarse necesariamente la composición en peso. 

Si no se tiene en cuenta la diferencia de peso específico de los agregados a usar se originan inconvenientes en el comportamiento de las mezclas.

La representación en los gráficos semilogaritmicos de las curvas granulométricas se hace sobre la base de pesos de partículas obtenidas por tamizado. En consecuencia si el peso específico de uno o más agregados es diferente en mas de 0,200 gr/cm3 a la de los restantes habrá deficiencia o exceso de los agregados entre sí. En este caso la graduación en peso debe ser ajustada a los porcentajes equivalentes en volumen.

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