Asfálticas 4.1 ANTE
Foto 4.3 Diferencia entre mezcla densa y SMA
4.8 MEZCLAS OPEN-GRADED
En los Estados Unidos, desde 1950, se emplean las mezclas OGFC para mejorar la resistencia friccionante, minimizar los encharcamientos (acumulaciones superficiales de agua), reducir las salpicaduras y emanaciones de vapor, mejorar la visibilidad nocturna y disminuir el ruido. En 1974 la
FHWA desarrolló un procedimiento de diseño de mezclas OGFC usado por
varios estados. Muchos departamentos de transportes reportaron un comportamiento aceptable.
Con un buen diseño de mezclas y buena práctica constructiva, las mezclas
OGFC no deben tener problemas de raveling o delaminación y deben mantener
su alta permeabilidad y macro textura. La NCAT investigó una nueva metodología de diseño de mezclas para OGFC y evaluó el tipo de fibra que se incorpora en estas mezclas para evitar el escurrimiento.
Las mezclas open-graded consisten de una gradación relativamente uniforme y ligante de cemento asfáltico o ligante modificado (Fig. 4.1b). Las mezclas open-
graded se diseñan para que sean permeables, mejorando las condiciones de
manejo al permitir el drenaje del agua a través de su estructura porosa. Además, minimiza el encharcamiento durante las lluvias.
Se tienen dos tipos de mezclas open-graded. La primera comprende mezclas con superficie gruesa para proporcionar drenaje libre en la superficie y prevenir los encharcamientos, reducir las salpicaduras de las llantas y los ruidos de las llantas; este tipo de mezcla frecuentemente se define como open-graded friction
course OGFC. El segundo tipo, denominado base permeable tratada con asfalto,
comprende una gradación uniforme de tamaño máximo nominal mayor que las usadas en OGFC -19 mm (0.75 pulg.) a 25 mm (1 pulg.)- y se usa para drenar el agua que entra a la estructura del pavimento desde la superficie o de la subrasante.
La producción de mezclas open-graded friction course, OCFG es similar a las mezclas HMA de gradación densa. La primera diferencia entre estos dos tipos de mezcla es la gradación de los agregados. Los asfaltos con caucho
incorporados o rubberized se usan con frecuencia en la producción de mezclas OGFC para mejorar la capacidad de adhesión del asfalto al agregado. Aunque el contenido de vacíos es alto, el espesor de la película de asfalto es típicamente mayor que para las mezclas HMA de gradación densa. El contenido de asfalto total para mezclas OGFC es similar o ligeramente mayor que las mezclas densas con el mismo tamaño máximo de agregados.
El procedimiento de diseño de mezclas OGFC consiste en seleccionar el contenido de asfalto necesario para un espesor de película de asfalto seleccionado. Una de las propiedades que generalmente se evalúan en el diseño de mezclas es su capacidad drenante a través de la matriz del agregado. La
FHWA recomendó las siguientes gradaciones OGFC:
Tamiz %pasa ½” (12.5 mm) 100 3/8” (9.5 mm) 95-100 no.4 (4.75 mm) 30-50 no.8 (2.36 mm) 5-15 no.200 (0.075 mm) 2-5
El contenido de asfalto se calcula con la capacidad superficial (Kc) del agregado retenido en el tamiz no.4 (4.75 mm). Kc se calcula con el porcentaje de aceite grado SAE no.10 retenido por el agregado que representa el efecto total del área superficial, las propiedades de absorción del agregado y rugosidad superficial.
La capacidad de vacíos del agregado grueso es determinada utilizando un equipo de compactación vibratorio. La cantidad óptima de agregado fino es la que llena los vacíos entre las partículas de agregado grueso. La mezcla de agregados debe proporcionar el suficiente espacio para el contenido de asfalto requerido e interconectar los vacíos para el drenaje. El procedimiento de la
FHWA establece temperaturas de mezcla óptima sobre la base de ensayos de
drenaje realizados a diferentes temperaturas. .
El empleo de asfaltos con caucho incorporados o rubberized con ligante resulta en temperaturas de mezcla generalmente mayores que las mezclas convencionales de asfalto. La temperatura de mezcla muy alta permite que el ligante drene a través del agregado, resultando en una alta variación del contenido de asfalto en la mezcla, formando manchas sobre el pavimento. Si la temperatura de mezcla es muy baja, el agregado no será completamente recubierto.
El problema del drenaje de asfalto depende del tiempo de almacenamiento del
OGFC. Un largo periodo de almacenamiento resulta en excesivo drenaje de
asfalto a través de la mezcla. Cuando la mezcla tipo OGFC es almacenada en un silo por corto periodo de tiempo, el drenaje no ocurre.
El asfalto puede tender a drenar a través del agregado durante el transporte, desde la zona de mezclado hasta la obra. Si esto ocurre, el asfalto puede salirse del camión que lo transporta o puede formar un charco en la base del camión y causar una gran mancha debajo en el fondo de la mezcla cuando se descarga. Así, el asfalto del fondo resulta en una mancha sobre la superficie del pavimento.
Cuando el OGFC llega al lugar de colocación, tiende a verse abundante debido al mayor espesor de película y la escasez de material fino. Esto es normal. Por lo general el espesor de OGFC colocado en obra es de ¾” (19 mm) usando gradación de tamaño máximo ½” (12.5 mm).
Las mezclas OGFC no se usan sobre superficies de pavimentos desniveladas. El pavimento deberá ser nivelado con una mezcla de gradación densa. Otro problema que ocurre cuando se recapea pavimentos desnivelados es el daño sobre mezclas de espesor menor de ¾ pulg. ó 19mm.
El OGFC no se coloca en climas fríos. Severas fallas se atribuyen a la pérdida de vínculo entre el OGFC y la superficie existente porque se colocó en climas fríos. Muchos estados especifican temperatura mínima de aire entre 60 y 70ºF (16 a 21ºC) para la colocación de mezclas OGFC.
No se especifica densidades para mezclas OGFC. El procedimiento normal de compactación es 2 a 3 pasadas sobre la superficie con rodillo con llanta de acero. No se deben utilizar rodillos compactadores vibratorios o neumáticos. El rodillo vibratorio degrada el agregado y el rodillo neumático tiende a levantar el asfalto, especialmente cuando se usa asfalto rubberized. Otro problema con el rodillo neumático es que cierra excesivamente los vacíos debido a la acción de las llantas. Los valores bajos de vacíos no permiten un buen drenaje del agua a través de la superficie.
El control de calidad de mezclas OGFC es similar a las mezclas HMA de gradación densa. La primera diferencia es que no requieren controles de compactación de campo o laboratorio. Los ensayos generalmente realizados son: contenido de asfalto, granulometría, espesor y lisura. Estos ensayos se realizan rutinariamente para asegurar una mezcla satisfactoria.
El proceso de control de calidad de campo debe ser realizada por un supervisor con experiencia en este tipo de mezclas. Las fallas más frecuentes que pueden ocurrir son: drenaje de asfalto, levantamiento de la mezcla detrás de la pavimentadora y el procedimiento inapropiado de compactación.
La superficie del OGFC debe mostrar una adecuada resistencia al patinaje, sobre todo en climas lluviosos. Existen muchos estudios que indican problemas de stripping en la capa donde reposa el OGFC. Para salvar este problema, se usan agentes antistripping en las capas inferiores.
Se usan temperaturas de mezcla menores para prevenir el escurrimiento. Recientemente se están empleando polímeros y fibras en mezclas open-graded
friction course, OGFC para reducir el draindown y mejorar la durabilidad de la
mezcla.
La diferencia de las mezclas open-graded con las mezclas densas y SMA, es que estas mezclas usan solamente piedra chancada o, en algunos casos grava chancada con pequeño porcentaje de arena chancada. Se recomienda el uso de asfaltos modificados y fibras. Esto incrementa la cantidad de asfalto que puede ser usado con estas mezclas, mejorando su durabilidad y comportamiento.
Materiales
La Tabla 4.8 proporciona una guía general de los materiales usados en mezclas open-graded.
Tabla 4.8 Materiales de Mezclas Open-graded
Capa Material Tráfico medio Tráfico alto
Agregado Piedra chancada, Grava chancada y Arena chancada Ligante
asfáltico Asfalto modificado OGFC
Otros Fibras y agentes antistripping
Espesores Mínimos
La Fig. 4.7 muestra el rango mínimo recomendado de espesores para diferentes mezclas open-graded.
Fig. 4.7 Espesores Mínimos de mezclas open-graded
La Tabla 4.8 presenta el tipo de mezcla apropiada para diferentes capas y el propósito para el que se usan.
Tabla 4.8 Aplicación de tipos de mezclas open-graded
Propósito Tamaño máximo
nominal del agregado 9.5 mm 12.5 mm 19 mm
Capa superficial Desgaste superficial Fricción Reducción de ruidos Reducción de salpicaduras No