Asfálticas 4.1 ANTE
Foto 4.1 Núcleo de muestra de 25.0 mm de mezcla densa
Foto 4.2 Muestras de 12.5 mm (izquierda) y 9.5 mm (derecha) de mezcla densas diseñadas con Superpave
Espesores recomendados
La Fig. 4.5 muestra el rango mínimo recomendado de espesores para diferentes mezclas densas.
Fig. 4.5 Espesores mínimos recomendados para mezclas densas 4.7 STONE MASTIC ASPHALT (SMA)
Las mezclas tipo SMA introducido en los EE.UU. en los años noventa y últimamente en Canadá. Las mezclas SMA cada vez tiene mayor aceptabilidad, sobre todo en lugares de climas fríos y para niveles de tránsito pesado. El SMA es de origen alemán de los años sesenta y su propagación en Europa ha sido vertiginosa. El tipo de mezcla par americano viene a ser el gap-graded.
La función de las mezclas gap-graded es similar a la mezclas de gradación densa porque también proporcionan capas densas impermeables cuando la compactación es apropiada. Las mezclas gap-graded convencionales se vienen usando por muchos años en los EE.UU. El rango de los agregados va desde gruesos hasta finos, con poca presencia de tamaños intermedios; un tipo de mezcla gap-
graded se muestra en la Fig. 4.1c.
El segundo tipo de mezclas gap-graded es stone mastic aspahlt, SMA. Una representación ilustrativa de este tipo de mezcla se muestra en la Fig. 4.1c. La producción de mezclas SMA requiere la incorporación de significativas cantidades de filler mineral de tal manera que alcance del 8 al 10% de material que pasa el tamiz 0.075 mm (No. 200). Al igual que en las mezclas open- graded, la temperatura de descarga de la mezcla debe ser controlada para prevenir el draindown del ligante durante el almacenamiento o transporte. Las fibras y/o polímeros son normalmente usados con mezclas SMA para prevenir el draindown.
SMA es una mezcla asfáltica en caliente tipo gap-graded que maximiza la
resistencia a las deformaciones permanentes y durabilidad con un estable esqueleto de piedra-piedra junto con una mezcla rica en cemento asfáltico, filler y agentes estabilizadores como fibras y/o asfaltos modificadores. SMA es un pavimento desarrollado en Europa, específicamente en Alemania, para incrementar la resistencia a las deformaciones permanentes y evitar el desgaste de llantas con cadenas en climas gélidos.
Las mezclas SMA tiene un alto costo inicial debido al mayor porcentaje de asfalto y el uso de agregados más resistente. Sin embargo, este mayor costo inicial puede ser más que compensado con el incremento de la resistencia a las deformaciones permanentes bajo cargas de tráfico medio a alto. Además, se incrementa la durabilidad y se evita el agrietamiento por fatiga. Algunos reportes incluyen disminución del ruido al paso de las llantas y mejor resistencia friccionante por su textura superficial gruesa. El agrietamiento reflejado en las mezclas SMA con frecuencia no es severo como en las mezclas densas porque el agrietamiento tiene menor tendencia a esparcirse.
Función
Como se mencionó líneas arriba, el principal propósito de las mezclas SMA es mejorar su comportamiento ante las deformaciones permanentes e
incrementar su durabilidad. Además, estas mezclas son exclusivamente usadas por su superficie gruesa bajo tráfico alto. En casos especiales como tráfico lento de vehículos y carga pesada, las mezclas SMA pueden emplearse en las capas intermedias. El estado de Georgia, usa frecuentemente mezclas de SMA con open-graded friction courses, OGFC como superficie de desgaste.
Materiales
SMA es una mezcla de alta calidad de sus materiales. Agregados cúbicos, baja abrasión, piedra chancada y arena preparada porque la mezcla se beneficia más del desarrollo de la resistencia del esqueleto de agregado piedra-piedra. El 100% de los agregados deben tener una o más caras fracturadas. No se permite el uso de arenas naturales. Los agregados deben tener alto valor al pulimento para tener buena resistencia al patinaje.
La matriz de arena, asfalto, filler mineral, y aditivos también es importante en su comportamiento. Las arenas chancadas, filler mineral, y aditivos (fibras y/o polímeros) rigidizan la matriz que es una importante propiedad en este tipo de mezclas. El filler mineral y aditivos también reducen la cantidad de asfalto que drena hacia abajo en la mezcla durante la construcción, incrementando la cantidad de asfalto usado en la mezcla, mejorando así su durabilidad.
En la Tabla 4.5 se da una guía general de los materiales usados en las mezclas SMA.
Tabla 4.5 Materiales para Mezclas SMA
Capa Material Tráfico medio Tráfico alto
Agregado Grava chancada Piedra chancada Arena chancada Filler mineral Ligante
asfáltico Asfalto modificado El asfalto no modificado puede ser usado para tráfico bajo. Asfalto modificado Asfaltos no modificados dependiendo de la experiencia local. Superficial e intermedia /ligante Otros Fibras
Antistrip en la cantidad definida en laboratorio
En la tabla 4.6 se presenta un rango típico de granulometría SMA, presentado en el Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction.
Tabla 4.6 Granulometría Típica para Mezclas Tipo SMA
Tamiz de Diseño Porcentaje que Pasa
19.0 mm 100 12.5 mm 85-95 9.5 mm Máx. 75 4.75 mm 20-28 2.36 mm 16-24 0.60 mm 12-16 0.30 mm 12-15 0.075 mm 8-10 0.020 mm Menos que 3 Diseño de Mezclas
El procedimiento de compactación Marshall y Superpave pueden ser usados para el diseño de mezclas SMA.
Espesores Mínimos
La Fig. 4.6 muestra el rango mínimo recomendado para las mezclas SMA de acuerdo al tamaño máximo nominal de partículas.
Fig. 4.6 Espesores mínimos recomendados para mezclas SMA
La Tabla 4.7 presenta que mezclas tipo SMA son apropiadas para diferentes capas y el propósitos por el que se usan.
Tabla 4.7 Aplicaciones de Mezclas Tipos SMA
Mezcla propuesta
Tamaño máximo
nominal del agregado 9.5 mm 12.5 mm 19 mm
Capa superficial
Desgaste superficial Fricción
Estructura Lisura
Capa intermedia No No Estructura
La foto 4.3 ilustra la diferencia en la estructura de agregados entre mezclas densas diseñado con el Superpave y una mezcla SMA.