MEZCLAS EN FRÍO BAJO PROTOCOLO AMAAC CASO EN ESTUDIO. ING. JOSE JORGE LÓPEZ

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MEZCLAS EN FRÍO BAJO

PROTOCOLO AMAAC

CASO EN ESTUDIO

ING. JOSE JORGE LÓPEZ URTUSUÁSTEGUI

ingenierí[email protected]

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MEZCLA FRIA

• Se define como mezcla asfáltica en frío a la

combinación de agregados pétreos con

granulometría definida con una emulsión de asfalto, agua y ocasionalmente aditivos, cuyo proceso de fabricación no requiere de calentar los componentes

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Mezcla en frío de alto desempeño

Calidad de agregados similar a una mezcla en caliente Uso de emulsiones especiales

Diseño especializado Elaboración con planta

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PUNTOS A CONSIDERAR

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• Requisitos de calidad de materiales • Requisitos de calidad de la mezcla • Procedimiento de diseño • Construcción – Equipo – Producción de la mezcla – Tendido y compactación – Control de calidad

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Apegándose a las recomendaciones de

AMAAC la DGCC licitó el proyecto de

conservación consistente en

“Fresado de 5

cm de carpeta existente y colocación de 5

cm de carpeta de mezcla en frío diseñada

bajo lo establecido en el Protocolo AMAAC

de

Emulsiones” en la carretera Guadalajara

– Barra de Navidad, tramo Entronque

Acatlán de Juárez

– Autlán de Navarro del

Km 88+000 al Km. 100+000, en el Estado de

Jalisco.

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Beneficios de las Mezclas Asfálticas en Frio

• Las distancias de acarreo pueden ser mayores ya que no se

tienen inconvenientes relacionados con la temperatura de aplicación.

• Se reduce significativamente el riesgo de oxidación del asfalto gracias a que la mezcla se produce a temperatura cercanas al ambiente.

• Son almacenables a temperatura ambiente, para suso futuros.

• Presentan propiedades auto-reparables (Son muy flexibles). • Se disminuyen los riesgos para la seguridad del personal

durante la fabricación y tendido. • Son mas económicas.

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Material pétreo

Los materiales pétreos se evaluaron en sus propiedades físicas tales como: forma, porosidad, dureza y resistencia de los bancos “Calfina y “La Vega”, estos materiales cumplieron para las especificaciones relativas a la calidad de la fracción gruesa y fina.

Emulsión asfáltica

Se evaluaron diferentes formulaciones de emulsiones de rompimiento lento de valor agregado (ECL 65-90-VA). La emulsión seleccionada fue la que aportó la menor manejabilidad y cubrimiento y cumplió con los valores de TSR y módulo dinámico utilizando 0.5% de cemento portland y aditivo en el agua de premezclado.

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La metodología de diseño estuvo

basada en lo establecido en el

protocolo de emulsiones

Determinación de las Propiedades Físcias de los Agregados Pétreos. Realización de Propuestas granulométricas Evaluación de prediseños y seleccion de la emulsión. Determinación de las propiedades volumétricas Evaluación de la susceptibilidad a la humedad. (TSR) Evaluación del módulo dinámico

Figura 1. Diagrama de proceso del diseño de la mezcla asfáltica en frío.

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Requisitos de calidad para la Ejecución del proyecto

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Propiedad Criterio

Afinidad con el asfalto ASTM D3625, % de cubrimiento mínimo

90

Compactación usando el SGC (Compactador giratorio Superpave); ángulo 1.25°, 600kPa, giros.

Propiedades volumétricas:

Vacíos del agregado mineral (VAM), % mín. Vacios llenos de aire, %.

40

13 4 a 10

Retención de tensión indirecta, ASTM D 4867, mínimo. 80 %

Modulo dinámico @ 20°C, AASHTO TP 62-07, mínimo. 2,500 Mpa

Susceptibilidad a la humedad y a la deformación permanente en Rueda Cargada de Hamburgo @ 50°C, 10,000 pasadas, deformación máxima.

(AMAAC RA-01/2010)

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Estudio de referencia

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Producción de la mezcla

Se utilizó una planta de mezcla en frío Wirtgen KMA 220 que dosifica los pétreos mediante la apertura de las compuertas de las tolvas y pasan a una báscula donde dosifica la emulsión, cemento y el agua en base al peso registrado de la mezcla de los agregados.

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Tendido y compactación

• La mezcla producida fue almacenada hasta que la humedad disminuyó al 4% total (2 días)

• Inicialmente se utilizó un rodillo liso, sin embargo provocaba desplazamientos en la carpeta

• El proceso de compactación se modificó a sólo una pasada al inicio con rodillo liso para compactar con neumático y con una pasada de rodillo liso.

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COMPACTACION

Tramos evaluados variando tren de compactación.

• Dos pasadas rodillo liso 8 ton.

• Una pasada rodillo liso 3.5 Ton.

• Cierre con compactador neumático.

• Dos pasadas rodillo liso 3.5 Ton.

• Una pasada con rodillo liso 8 Ton.

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Con la finalidad de conjuntar las variables más importantes de la obra se definieron dos etapas de construcción.

Primera etapa

• Entre los kms. 94+000 al Km. 100+000

• Se considero el uso de 60% grava y 40% arena.

• 1% cemento portland.

• 9.9% de emulsión asfáltica.

• Vacios de 8.8%.

• Valor de módulo dinámico hasta 3,300 Mpa.

• Tiempo de reposo antes de la compactación: 30 min. a 2 horas.

• Se presentó disgregamiento durante la primera noche posterior al tendido. En la noche se presentaban severos descensos de temperatura con formación de neblina y rocío.

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Figura 5. Desgranamientos y calavereos en zonas aisladas en la primera fase del proyecto.

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Acuerdos en visita de obra por parte del

comité de emulsiones de AMAAC

• Determinación de granulometría más fina 60% arena 40% grava.

• Incrementar el contenido de cemento portland al 1.5%

• Uso de aditivo en el agua del premezclado para mejorar el cubrimiento de la parte gruesa.

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Propuesta de Diseño

1* 2* 3* 4* 5**

Banco Grava Calfina La Vega Calfina La Vega

50% Mat. Recuperado+50% Mat.

Almacenado

Banco Arena La Vega La Vega La Vega La Vega

Tipo de Emulsión 50%ECL60-90-002DTQ/50% ECL6090-001DO 50%ECL60-90-002DTQ/50%

ECL6090-001DO ECL6090-001DO ECL6090-001DO

50%ECL60-90-002DTQ/50%

ECL6090-001DO

% Emulsión 8.3 8.3 8.3 8.3 3.0

% Humedad 5.0 5.0 5.0 5.0 3.0

Aditivo en el Agua 0.5% KE804R 0.5% KE804R 0.5% KE804R 0.5% KE804R 0.5% KE804R

% Cemento 1.5 1.5 1.5 1.5 **

Gmm 2.510 2.523 2.514 2.532 2.451

Gmb (TSR) 2.133 2.111 2.104 2.169 2.134

% Va (TSR) 15.0% 16.3% 16.3% 14.3% 12.9%

Carga Máxima en seco, KPa 258.2 258.7 232.5 338.4 392.4

Carga Máxica en húmedo, KPa 163.2 188.5 181.4 206.4 296.5

TSR, % 63.2% 72.9% 78.0% 61.0% 75.6%

Gmb (Mód Din) 2.31 2.295 2.299 2.277 2.18

% Va (Mód Din) 8.0% 9.0% 8.6% 10.1% 11.1%

Módulo Dinámico, Mpa 3753 2768 3934 3331 2570

*Las propuestas granulométricas del 1-4 consideran la proporción 60% Arena - 40% Grava. **Corresponde a la propuesta de reactivación de la mezcla producida.

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Segunda etapa

• Cambio de granulometría a una más fina.

• Considerando en general el uso de 60% de arena y 40% de grava.

• 1.5% de cemento portland

• 8.5% de emulsión asfáltica. (5.1% de asfalto).

• Tensión indirecta de 85%.

• vacíos del 8.6%

• Valor de módulo dinámico de 3,047MPa cumpliendo

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Durante la producción de la mezcla se

llevó a cabo un control de calidad

rutinario:

• Fecha de producción.

• Combinación de materiales pétreos utilizada.

• Dosificaciones de mezclado.

• Contenido de asfalto.

• Humedad de premezclado

• Humedad de compactación

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Tramo recién tendido Tendido y compactación

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Tramo 24 h. después de barrido Tramo 24 h. después

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Conclusiones y acciones por realizar:

• Necesidad de revisar en el protocolo los rangos de vacíos (actualmente especificados del 4 al 10%).

• Lineamientos de humedad requerida para compactar.

• El valor más restrictivo para el Módulo Dinámico fueron los vacios de aire.

• Las mezclas en frío, (como cualquier tipo de mezcla) requieren un control de calidad estricto.

• Consideración de proteger estas capas con algún

tratamiento superficial como riego de sello.

• Se sugiere revisar la especificación del Módulo Dinámico mínimo de 2500 MPa de valor inicial y revisar el rango de vacios.

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Ing. José Jorge López Urtusuástegui DIRECTOR GENERAL

TRA SENDA INGENIERIA, S.A. DE C.V. @jjlopezu

www.trasenda.com.mx