Agregado

Figura 9. Esquema del análisis químico del asfalto: saturados, aromáticos, resinas y

asfaltenos (SARA)

Fuente: (Shell, 2015)

La mayoría de las mezclas asfálticas se elaboran con agregados naturales de roca triturada, aunque la tendencia es utilizar cada vez más agregados reciclados en sustitución de los naturales, normalmente por razones económicas o medioambientales. (Shell, 2015)

2.2.5.1 Tipos de agregados

Según Bariani et al. (2010) los agregados utilizados en la pavimentación pueden clasificarse en tres grandes grupos, según su: naturaleza, tamaño y gradación.

 Según su gradación: la distribución del tamaño de las partículas de los agregados es una de sus fundamentales características e influye eficazmente en el comportamiento de las mezclas asfálticas. Se puede dividir en los más importantes: gradación densa, gradación abierta, gradación uniforme y gradación discontinua. (Bariani et al., 2010) - Agregado de gradación densa o bien graduado: es el que presenta una distribución

granulométrica continua, cercana a la de la densidad máxima.

- Agregado de gradación abierta: es el que presenta una distribución granulométrica continua, pero con material fino insuficiente (menos de 0,075 mm) para rellenar los vacíos entre las partículas más grandes, lo que da lugar a un mayor volumen de vacíos.

- Agregado de gradación uniforme: es aquel que presenta la mayoría de sus partículas con tamaños en un rango muy estrecho.

- Agregado de gradación discontinua: es aquel que presenta un pequeño porcentaje de agregados con tamaños intermedios, formando una meseta en la curva granulométrica correspondiente a las fracciones intermedias.

Figura 11. Gradaciones típicas de los agregados

Fuente: (Bariani et al., 2010)

2.2.5.2 Propiedades de los agregados

Según NCHRP (2011) debido a que aproximadamente el 85% del volumen de HMA de gradación densa está compuesto por agregados, su desempeño está muy influenciado por las características de los agregados. Esto hace que la calidad del agregado utilizado sea un factor importante en el desempeño del pavimento.

 Distribución del tamaño de las partículas: quizás la propiedad de los agregados más especificada es la distribución del tamaño de las partículas. El control de la distribución granulométrica, es fundamental para desarrollar un diseño de mezcla.

(NCHRP, 2011)

Es preciso comprender cómo se mide el tamaño y la gradación de las partículas para determinar si cumplen con las especificaciones.

- Tamaño máximo de partícula: se debe determinar el tamaño de partícula de las partículas más grandes en la muestra, ya que la especificación se refiere al tamaño máximo de partícula para cada agregado que se utilizará. Hay dos formas de especificar el tamaño máximo. (Asphalt Institute, 1982)

o El tamaño máximo nominal, como el tamiz más grande que el primer tamiz que retiene más del 10% en peso.

o El tamaño máximo, es el tamiz más pequeño a través del cual pasa el 100%

del total de partículas en la muestra.

- Granulometría: la distribución del tamaño de partículas de los agregados suele determinarse y especificarse realizando un análisis granulométrico. En este ensayo, se hace pasar un agregado por una pila de tamices de tamaño decreciente.

Se pesa la cantidad de agregado en cada tamiz y se calcula el porcentaje que pasa por cada tamaño de tamiz como porcentaje en peso. Normalmente se expresa como el porcentaje del material que pasa un determinado tamiz con respecto al peso total de la muestra. (NCHRP, 2011)

La gradación del agregado normalmente se presenta en forma gráfica. El porcentaje que pasa por un tamiz se representa en el eje “y” en una escala aritmética y el tamaño de partícula se representa en eje “x” en una escala logarítmica.

Figura 12. Ejemplo de la representación de un análisis granulométrico

Fuente: (NCHRP, 2011)

 Gravedad específica: definida como la relación entre el peso de un material y el peso de un volumen igual de agua a la misma temperatura. También es posible definir como la relación entre la densidad de un material y la densidad del agua. Los valores de densidad son iguales a los valores de gravedad específica. Sin embargo, la gravedad específica no tiene dimensiones. (Mallick & El-Korchi, 2018)

𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 (𝐺𝑠) = 𝑃𝑒𝑠𝑜

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑥 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝐺𝑠 𝑥 Ƴ𝑤

Hay tres gravedades específicas diferentes y se deben a la acción de los poros del agregado y la absorción. (Mallick & El-Korchi, 2018)

- Gravedad específica seca bulk: es la relación entre el peso del agregado seco y el peso del agua que tiene un volumen igual al volumen del agregado, incluidos los poros permeables e impermeables.

𝐺_𝑠𝑏= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 + 𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 𝐺_𝑠𝑏 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 (𝑠𝑒𝑐𝑜)

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑆𝑆𝑆 − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜

- Gravedad específica seca aparente: es la relación entre el peso del agregado seco

y el peso del agua que tiene un volumen igual al volumen del agregado, excluyendo sus poros permeables.

𝐺_𝑠𝑎= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝐺_𝑠𝑎= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 (𝑠𝑒𝑐𝑜)

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜

- Gravedad específica efectiva: es la relación entre el peso de agregado seco con respecto al peso de un volumen igual de agua (excluyendo los vacíos permeables al asfalto).

𝐺_𝑠𝑏, 𝑠𝑠𝑑 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 + 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑦 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜

La condición de SSS es importante en el diseño de la mezcla HMA porque esto representa aproximadamente la condición del agregado en las mezclas de HMA, excepto que los vacíos permeables están ahora llenos de asfalto en lugar de agua.

 Absorción: la absorción es la cantidad de agua absorbida en los vacíos permeables del agregado. Cuando el agregado se mezcla con el asfalto para producir HMA, el asfalto se absorberá en los vacíos permeables de la misma manera que el agua. Sin embargo, la cantidad absorbida no será en general tan grande como la absorción de agua. (NCHRP, 2011)

Se calcula utilizando la siguiente ecuación:

𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐴 − 𝐵

𝐵 𝑥 100%

Donde:

A: peso de agregado saturado, superficialmente seco en aire, gr.

B: peso del agregado seco (seco al aire o al horno), gr.