A S P H A L T I N S T I T U T E

MANUAL SERIES No 22

(MS 22)

DISEO DE MEZCLAS ASFALTICAS

DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS

El factor mas importante en el diseo de mezclas estconstituido por la relacin: bitumen-agregados, ya que deesta relacin dependen la estabilidad y la durabilidad de lamezcla.

Los mtodos de diseo varan desde la frmulasempricas, que se utilizan para mezclas con cutbackshasta los diseos de mezclas para concretos asflticos.

Las cantidades que se obtienen mediante las frmulasempricas, el mtodo Californiano o el del C.K.E., puedenusarse en mezclas que emplean asfaltos diluidos.

Para mezclas en caliente, las cifras obtenidas sirven pararealizar las mezclas de pruebas de los ensayos Marshall,Hubbard- Field o Triaxial.

DETERMINACIN DEL LIGANTE

Para la determinacin del ligante se calcula por frmulas empricas procedimientos delaboratorio, el mismo que se expresa por porcentaje en peso en relacin al peso total delagregado. Se conocen los siguientes mtodos:

1) RECOMENDACIONES DEL INSTITUTO DEL ASFALTO DE EE. UU: Frmula de MacKenson y Frickstad.

Calcula el porcentaje de asfalto a utilizarse en una mezcla asfltica. Propone la siguienterelacin emprica:

P = 0.035 a + 0.045 b + Xc + F

0.15c, cuando 11 15% pasa Tamiz N 200

Xc = 0.18c, cuando 6 10% pasa Tamiz N 200

0.20c, cuando 5% pasa Tamiz N 200 Donde:

P = porcentaje de asfalto del total de la mezcla.

a = porcentaje del agregado retenido en el tamiz N 8.

b = porcentaje del agregado que pasa el Tamiz N 8 y queda retenido en el N 200.

c = porcentaje del agregado que pasa por el Tamiz N 200.

F = Factor de correccin por absorcin.

Esta frmula se basa en los pesos especficos del

agregado, comprendidos entre 2.60 y 2.70.

El valor de F vara de 0.0% a 1.5% y ocasionalmente llega a

2.0%, cuando el agregado es muy poroso. Generalmente el

valor F , est comprendido entre 0.7 a 1.0%.

Este mtodo emprico se recomienda tan solo si no se tiene

un equipo de laboratorio disponible.

2.0) METODO HVEEN O AREA SUPERFICIAL.-

Corresponde al principio que, el asfalto recubre la superficie

del agregado.

Se fundamenta en que cada partcula del agregado que

debe ser cubierta por el asfalto, tiene una superficie

determinada, la cual depende del tamao de la partcula y

su forma.

Para determinar el rea superficial del agregado, hay que

tener su granulometra.

En la prctica se obtiene de tablas, en lo que se denomina

Constante de Area Superficial Equivalente.

Se determina la cantidad de asfalto por unidad de

superficie, y se conoce como Indice Asfltico que seobtiene de las curvas.

2.0) METODO HVEEN O AREA SUPERFICIAL.-

2.1) ELECCION EL TAMIZADO.-

Est en funcin del nmero de mallas utilizadas las que

determinan el Factor do reas Superficiales (F.A.S), segn

la tabulacin establecida. Son Constantes de Area tambin

representadas por "K" en pie2/Iib. agregado, siendo mayor

en el material fino . Normalmente se utilizan mximo 10

mallas, obteniendo 10 constantes. El agregado se

descompone en grupos cada vez mas pequeos con

granulometras de tamao mximo y mnimo se pueden

tomar variados tipos de mallas obteniendo constantes

diferentes. CALCULO DEL AREA SUPERFICIAL EQUIVALENTE DE LA MEZCLA (AS)

Se multiplica el porcentaje retenido en cada dimensin demalla por el K, luego se suman los productos obtenidos yel total representar el rea superficial equivalente de lamuestra en pie2/libra de agregado (N)

CALCULO DEL INDICE ASFALTICO (I.A.)

Se Introduce el concepto de ndice le Asfalto (I.A.) que da la cantidad deasfalto en libras que requiere cada pie cuadrado de superficie deagregado.

Cada pie cuadrado de rea superficial del agregado, tiene un pesodeterminado de asfalto que vara entre: 0.001 y 0.003 libra de asfaltopor pie cuadrado de superficie de agregado.

Se ha elaborado el grfico con las curvas 1 a 5, segn la naturaleza delagregado.

CALCULO DEL INDICE ASFALTICO (I.A.)

I.A = 0.0008 - 0.0030: lb. Asfalto/pie2 de superficie de Agregado

Se obtiene de ABACOS entrando con el rea superficial obtenida hastacortar la curva de agregado, encontrando en las ordenadas el valor delndice asfltico en libra asfalto/ pie2 agregado.

Si no se tiene el grfico, se puede usar un Indice de 0.0015 lb deasfalto/ p2.

Agregados Lisos, Duros

Agregados Porosos , Suaves

(Pie2/Lib.Agreg)

S= A.S

0.0010

I.A (N)

N

0.0030

(LIB.ASF/PIE2.AG) I.A

OBTENCION DEL INDICE ASFALTICO CON ABACO

CURVAS QUE DAN EL INDICE ASFALTICO POR UNIDAD DE AREA SUPERFICIAL

0,005

0,006

0,007

0,008

0,0090,01

0,011

0,012

0,013

0,014

0,015

0,016

0,0170,018

0,019

0,02

0,021

0,022

0,023

0,024

0,0250,026

0,027

0,028

0,029

0,03

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

AREA SUPERFICIAL DE AGREGADO COMBINADO

IND

ICE

AS

FA

LT

ICO

GRAFICO DE INDICE ASFALTICOHalle el rea superficial de la muestra como se ha obtenido en las tablas en la lnea inferior de este grfico. Siga hacia

arriba hasta encontrar la curva. De aqu siga hacia la izquierda en la lnea de este extremo se encuentra el ndice

asfltico. Multiplique el rea superficial por el ndice asfltico: el resultado dara el nmero de libras de asfalto por libra

de agregado. Empleese las curvas de la manera siguiente.

Para agregados duros y de superficie lisa : curva : 1 2

Para partculas speras irregulares : curva : 4 5

Para agregados de tipo ordinario : curva : 3

32

14

5

UTILIZACIN DEL MTODO.

1. Se encuentra la granulometra del agregado, para poder utilizar unade las tablas de constantes de superficie que se tengan.

2. Se toma el peso especfico del agregado.

3. Se busca el Indice Asfltico utilizando el grfico.

4. Se aplica la frmula, la que nos dar la cantidad de asfalto.

PROCESO PARA EL DISEO DE UNA MEZCLA EN FRIO

1. Se escoge el tipo de agregados con los que se va a obtener la mezcla.Para ello puede tomarse cualquiera de los cinco tipos degranulometra, recomendados por el Instituto del Asfalto.

2. Se calcula la cantidad de bitumen que va a emplearse en la mezcla,utilizando una de las frmulas empricas o el mtodo de las reassuperficiales.

3. Se determina el tipo de asfalto diluido que se va a usar.

4. Se calcula la cantidad del asfalto escogido . Los asfaltos diluidoscontienen solo una parte de bitumen y otra de solvente.

CALCULO DEL PORCENTAJE DE ASFALTO (% Asf)

p = % en peso de asfalto en relacin al peso total del agregado

Nota.- Es necesario tener en cuenta los pesos especficos correspondientes.

egadoficodelAgrPesoEspec

lticoxIndiceAsfKtedeAreaxConsp

)(tan65.2

% de asfalto lquido =100 / 100- % solvente o agua