PAVIMENTOS ESPECIALES-SUPERPAVE

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - PUNO

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TRABAJO ENCARGADO DE: PAVIMENTOS SUPERPAVE “

“

CURSO: PAVIMENTOS ESPECIALES

PAVIMENTEOS ESPECIALES


INDICE GENERAL PAVIMENTOS SUPERPAVE 1.

INTRODUCCION

2.

SISTEMA SUPERPAVE

3.

NUEVOS CRITERIOS SUPERPAVE PARA LIGANTES ASFALTICOS

4.

METODOS DE ENSAYO SUPERPAVE PARA ASFALTOS

5.

6.

4.1.

Reómetro dinámico de cizalla

4.2.

Viscosímetro rotacional

4.3.

Reómetro de flexión sobre vigas

4.4.

Ensayo de tracción directa

4.5.

Ensayo en estufa de película fina y rotatoria (RTFO)

ESPECIFICACIONES DEL MÉTODO SUPERPAVE. 5.1.

Primer Nivel.

5.2.

Nivel Intermedio.

5.3.

Nivel Avanzado (Completo).

PRIMER NIVEL DE ANALISIS. 6.1.

7.

Algoritmo de Diseño de mezclas SUPERPAVE

ESTUDIO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES 7.1.

Asfaltos: Ensayos de Laboratorio

7.2.

Selección del Grado Asfáltico

7.3.

Agregados: Propiedades de Consenso y Propiedades de Origen

7.4.

Graduación de los Agregados PAVIMENTEOS ESPECIALES


8.

MEZCLA ASFÁLTICA 8.1.

Acondicionamiento de la Mezcla y Compactación en Laboratorio

8.2.

Diseño SUPERPAVE: Etapa de Prueba

8.3.

Diseño SUPERPAVE: Diseño Definitivo

9.

CONCLUSIONES

10.

BIBLIOGRAFIA



PAVIMENTOS SUPERPAVE 1. INTRODUCCION La presente monografía denominada Pavimentos Superpave es un trabajo resultado de la recopilación de información que se encontró en diversas investigaciones hechas en otros países. Se podrá entender la práctica actual de la Metodología Superpave y en ella el diseño de mezclas asfálticas y su importancia de lograr propiedades volumétricas adecuadas en las carpetas asfálticas terminadas, ya que de esto depende en gran medida el desempeño de la superficie de rodamiento en su vida de servicio. De ahí, la importancia de simular de manera adecuada en el laboratorio la densificación que ocurre en campo bajo la acción vehicular, y de esta forma llegar a fórmulas de trabajo que nos permitan dosificar mezclas que muestren un mejor comportamiento en condiciones específicas de tránsito y clima. Al realizarse el Programa Estratégico de Investigación de Carreteras, más conocido por sus siglas en inglés SHRP (Strategic Highway Research Program) se llegó a un resultado final en estas investigaciones, el cual es un nuevo sistema para la especificación de materiales asfálticos: el método SUPERPAVE (SUperir PERforming Asphalt PAVEments)



2. SISTEMA SUPERPAVE Con un presupuesto que alcanzó los 150 millones de dólares (fondos provenientes de Estados Unidos, Canadá, México y algunos países de Europa), se desarrolló entre octubre de 1987 y marzo de 1993 el Programa Estratégico de Investigación de Carreteras, más conocido por sus siglas en inglés SHRP (Strategic HighwayResearch Program). El resultado final de estas investigaciones es un nuevo sistema para la especificación de materiales asfálticos: el método SUPERPAVE (SUperir PERforming Asphalt PAVEments). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) El sistema SUPERPAVE entrega: · Nuevas especificaciones para asfaltos · Nuevas especificaciones para agregados · Nuevos métodos de diseño de mezclas asfálticas · Nuevos modelos de predicción del comportamiento Enfocado en producir una mezcla que se comporte adecuadamente, el primer paso del análisis SUPERPAVE involucra la selección cuidadosa de los materiales y el proporcionamiento volumétrico de los mismos (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) Los niveles superiores de análisis requieren la utilización de sofisticados ensayos gran parte de los cuales aún se encuentran siendo perfeccionados. Estos niveles apuntan a determinar con precisión el comportamiento futuro de la estructura de pavimento ante variables como el clima y el tráfico. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)



3. NUEVOS CRITERIOS SUPERPAVE PARA LIGANTES ASFALTICOS El sistema SUPERPAVE se apoya en los principios básicos de comportamiento de los asfaltos, reconociendo que este depende de la temperatura y tiempo de carga. A altas temperaturas (climas cálidos) o bajo cargas sostenidas (camiones a baja velocidad) el asfalto se comporta como un líquido viscoso y fluye quedando expuesto a deformación permanente. A bajas temperaturas (próximas a la congelación) o corto tiempo de aplicación de carga (camiones a alta velocidad) el asfalto se comporta como un sólido elástico y por lo tanto propenso a agrietamientos. (Montejo, 2002) Para predecir el comportamiento de los pavimentos, SUPERPAVE concentró su investigación en tres problemas específicos que presentan los pavimentos: (Montejo, 2002) 

Deformación permanente



Agrietamiento por fatiga



Agrietamiento a baja temperatura

Estos problemas están directamente relacionados con el comportamiento del ligante asfáltico bajo diferentes condiciones de temperatura, presión y carga, que cambian su estructura tanto física como química. Para el estudio de este comportamiento SUPERPAVE evaluó tres aspectos en particular: 1. Definir una estructura química de los asfaltos que muestre una relación con su comportamiento. 2. Modificar el ligante asfáltico para mejorar sus propiedades. 3. Especificaciones basadas en su comportamiento. (Montejo, 2002) PAVIMENTEOS ESPECIALES


4. METODOS DE ENSAYO SUPERPAVE PARA ASFALTOS 4.1. Reómetro dinámico de cizalla (DSR = Dynamic Shear Rheometer) Que se emplea para caracterizar las propiedades viscoelasticas del asfalto. Mide el modulo complejo en corte (G*) y el ángulo de fase (delta), sometiendo a la muestra de asfalto a tensiones de corte oscilante. (Asphalt Machineries and Equipment, 2007) Norma de Ensayo: I.N.V E-750-07

Figura N°04: Aspectos básicos del reómetro dinámico de corte. Fuente: Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. (2, Ed.) Colombia: Stella Valbuena de Fierro.



4.2.Viscosímetro rotacional Viscosimetro rotacional (RV = Rotational Viscometer) caracteriza el módulo de rigidez del asfalto a 135 °C, temperatura a la cual actúa casi enteramente como un fluido. Consiste en un cilindro coaxial rotacional, que mide la viscosidad por medio del torque requerido para rotar un eje, sumergido en una muestra de asfalto caliente, a una velocidad constante. (Asphalt Machineries and Equipment, 2007)

Figura N°05: Viscosímetro rotacional. Fuente: Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. (2, Ed.) Colombia: Stella Valbuena de Fierro.



4.3.Reómetro de flexión sobre vigas El reómetro de flexión (BBR = Bending Beam Rheometer) se usa para caracterizar las propiedades del módulo de rigidez del asfalto a bajas temperaturas, que es cuando el asfalto se comporta como un sólido elástico. El ensayo consiste en someter a una probeta en forma de viga a una carga constante midiendo la deformación en el centro de la viga durante el tiempo que dura el ensayo. La carga simula las acciones térmicas que gradualmente se forman en el pavimento cuando descienden las temperaturas determinando la temperatura mínima a la cual el asfalto puede ser utilizado. (Asphalt Machineries and Equipment, 2007).

Figura N°05: Principio del ensayo de flexión sobre viga. Fuente: Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. (2, Ed.) Colombia: Stella Valbuena de Fierro.



4.4.

Ensayo de tracción directa

Ensayo de tracción directa (DDT = Direct Tension Test) mide la deformación especifica de falla en tracción sobre una muestra en forma de viga de 50.8 x 50.8 x 254 mm que es estirada a bajas temperaturas hasta que se corta. Este ensayo permite conocer la máxima resistencia del asfalto al fisura miento para una baja temperatura. El SUPERPAVE emplea modelos de predicción del comportamiento cuyos datos de entrada son los resultados de dos procedimientos de ensayo: El ensayo de corte Superpave (SST = Superpave Shear Tester) y el Ensayo de Tracción Indirecta (IDT =Indirect Tensile Tester). (Asphalt Machineries and Equipment, 2007)

Figura N°06: Esquema del ensayo de tracción directa. Fuente: Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. (2, Ed.) Colombia: Stella Valbuena de Fierro.



4.5.

Ensayo en estufa de película fina y rotatoria (RTFO)

Este ensayo persigue dos objetivos. Uno es el de proporcionar un asfalto envejecido que puede utilizarse después para otros ensayos de las propiedades físicas. El segundo es el de determinar la pérdida de volátiles durante el ensayo. La pérdida de volátiles indica el grado de envejecimiento que puede producirse en el asfalto en el proceso de mezclado y puesta en obra. Algunos asfaltos pueden incluso ganar masa durante el ensayo RTFO debido a los productos formados durante la oxidación.

Figura N°07: Estufa de película fina rotatoria. Fuente: Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. (2, Ed.) Colombia: Stella Valbuena de Fierro.



5. ESPECIFICACIONES DEL MÉTODO SUPERPAVE. El método SUPERPAVE está compuesto por tres niveles. Debido a que el análisis y el diseño de una mezcla en el sistema SUPERPAVE son complejos, la extensión del uso de esta metodología (según los investigadores del SHRP) depende del nivel de tránsito y de la función de la mezcla en el pavimento. La Tabla 4 especifica los distintos niveles considerados para el análisis y diseño de las mezclas asfálticas en caliente mediante la metodología SUPERPAVE. (Chimborazo, 2012). TABLA N°01: Niveles de Análisis Método SUPERPAVE

Fuente: Departamento de Gestión y Calidad . (2005). Metodología Superpave para el Diseño de Mezclas Asfálticas. “BITUMIX CVV.

Especialidades Asfalticas". ESAL: Ejes Equivalentes (Equivalent Single Axle Load).

5.1. Primer Nivel. Este nivel requiere el diseño volumétrico, el cual involucra los siguientes aspectos: 

Selección del tipo de asfalto.



Selección de las propiedades de los agregados.



Preparación de especímenes de ensayo. PAVIMENTEOS ESPECIALES




Selección del contenido de asfalto.

Esta actividad se basa en la estimación de las propiedades volumétricas de la mezcla: contenido de vacíos de la mezcla (VA), vacíos en el agregado mineral (VMA) y vacíos llenos de asfalto (VFA). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)

5.2.Nivel Intermedio. Este nivel utiliza como punto inicial el análisis volumétrico del nivel anterior. Los ensayos establecidos para el nivel intermedio de análisis son: •

Ensayo de corte (SST, SUPERPAVE shear test).

•

Ensayo de tensión indirecta (IDT, indirect tensile test).

Utilizando equipos IDT y SST, son realizados varios ensayos para lograr de esta manera una serie de predicciones del comportamiento de la mezcla. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005).

5.3.Nivel Avanzado (Completo). Incluye la totalidad de los pasos realizados en los niveles anteriores, pero se realizan pruebas adicionales IDT y SST, a una amplia gama de temperaturas. Un completo análisis de la mezcla utiliza especímenes confinados SST y ofrece un mayor y más confiable nivel de predicción del comportamiento de la misma. Utilizando la metodología SUPERPAVE, los resultados de los ensayos de comportamiento de las mezclas asfálticas permiten estimar con gran precisión el comportamiento del pavimento durante el transcurso de su vida útil, en términos de ejes equivalentes (ESALs). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) PAVIMENTEOS ESPECIALES


De la misma manera, permite estimar la cantidad de ejes equivalentes para alcanzar cierto nivel de resistencia al desplazamiento, a grietas por fatiga o a grietas por bajas temperaturas.

6. PRIMER NIVEL DE ANALISIS. 6.1.

Algoritmo de Diseño de mezclas SUPERPAVE

El algoritmo de diseño para mezclas SUPERPAVE es el presentado en la Figura 7 adjunta. El diseño, como se aprecia en la figura, se enfoca inicialmente en la selección del ligante asfáltico y del agregado.

Figura N°01: Algoritmo de diseño SUPERPAVE Fuente: (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)



7. ESTUDIO Y SELECCIÓN DE LOS MATERIALES 7.1.

Asfaltos: Ensayos de Laboratorio

Las especificaciones SUPERPAVE se enfocan en simular por medio de ensayos de laboratorio los 3 estados críticos a los cuales se ve expuesto el asfalto durante su vida útil: • Primer estado: asfalto original, estado que se da durante el transporte, almacenamiento

y manejo del ligante asfáltico • Segundo estado: envejecimiento producido luego de la fabricación y colocación de la

mezcla asfáltica • Tercer estado: envejecimiento de la mezcla asfáltica cuando ha permanecido en

servicio por un largo período de película delgada RTFOT (rolling thin film oven test). Posteriormente, mediante el ensayo PAV (pressure aging vessel) se oxida aceleradamente la mezcla, simulando el tercer estado (envejecimiento severo que sufre la mezcla después de haber estado en servicio por muchos años). Las propiedades físicas de los asfaltos en el sistema SUPERPAVE son medidas sobre los asfaltos envejecidos en el laboratorio, simulando así las condiciones reales de operación del pavimento. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) La medición de las propiedades físicas se realiza mediante la utilización de 4 equipos de ensayo, cuyo propósito se detalla en la Tabla 2.



TABLA N°02: Niveles de Análisis Método SUPERPAVE

Fuente: Departamento de Gestión y Calidad. (2005). Metodología Superpave para el Diseño de Mezclas Asfálticas. “BITUMIX CVV.

Especialidades Asfalticas".

7.2.

Selección del Grado Asfáltico

Una parte importante del primer nivel de diseño SUPERPAVE son las nuevas especificaciones para la selección de los ligantes asfálticos, definidas por su grado de comportamiento PG (Performance Grade). La nueva nomenclatura que define el grado de comportamiento de los asfaltos es PG XX-YY, donde: •

PG = Performance Grade

•

XX = Temperatura Máxima (temperatura máxima a la cual el asfalto debe mantener sus propiedades durante el servicio)

•

YY = Temperatura Mínima (temperatura mínima a la cual el asfalto debe mantener sus propiedades durante el servicio)

Los asfaltos definidos en el método SUPERPAVE se muestran en la Tabla 3. PAVIMENTEOS ESPECIALES


Al realizar un diseño, el grado de comportamiento de los asfaltos (PG) se selecciona considerando la región geográfica y las temperaturas a las cuales estará sometido el pavimento (a partir de registros históricos de temperaturas del aire). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005). TABLA 3: RANGOS PARA EL GRADO PG Temperatura Máxima

Temperatura Mínima

PG

46

34, 46, 52

PG

52

10, 16, 22, 28, 34, 40, 46

PG

58

16, 22, 28, 34, 40

PG

64

10, 16, 22, 28, 34, 40

PG

70

10, 16, 22, 28, 34, 40

PG

76

10, 16, 22, 28, 34

PG

82

10, 16, 22, 28, 34

Fuente: Departamento de Gestión y Calidad. (2005). Metodología Superpave para el Diseño de Mezclas Asfálticas. “BITUMIX CVV.

Especialidades Asfalticas". Deben ser utilizadas bases de datos de estaciones climáticas, con registros de temperatura ambiente por más de 20 años (como mínimo). Para cada año deben ser determinados: •

El promedio de las temperaturas máximas de los 7 días consecutivos más calurosos del año (temperatura del aire)

•

La temperatura mínima del día más frío del año (temperatura del aire)

Para ambas series de datos (los cuales son considerados como XXaire e YYaire) deben ser determinados su promedio y la desviación estándar. a) Temperaturas del Aire (TXXaire y TYYaire)



La temperatura máxima y mínima del aire que debe ser considerada en el diseño, dependerá de la confiabilidad requerida (z) y de la desviación estándar de los datos ( ). Es decir: •

TXXaire = TPromedio + z*

•

TYYaire = TPromedio - z*

Una confiabilidad de 50% considera un verano e invierno promedios. Por el contrario, confiabilidades mayores asumen veranos más calurosos e inviernos más fríos. b) Temperaturas del Pavimento (TXX y TYY) Se calculan a partir de las temperaturas del aire y de un coeficiente (Lat) dado por la ubicación geográfica de la zona a pavimentar (latitud). • TXX = (TXXaire – 0.00618*Lat2 + 0.2289*Lat + 42.2)*(0.9545) – 17.78 • TYY = TYYaire

(En Canadá: TYY = 0.859*TYYaire + 1.7)

c) Efecto del Tránsito: Velocidad de Carga y Tránsito Acumulado El ensayo DSR simula la carga de un vehículo a 90 kilómetros por hora. A velocidades menores, producto que el tiempo de carga es mayor, la rigidez de la mezcla disminuye. Por ello, se recomienda aumentar (en función de la velocidad de carga) en 1 ó 2 niveles2 el grado XX requerido, debido a que aumentar el tiempo de carga sobre un pavimento es equivalente a aumentar la temperatura del mismo. Por ejemplo, si se requiere para una carga normal el grado PG 64-22, es recomendable utilizar el grado PG 70-22 si las cargas serán lentas y el grado PG 76-22 si las cargas será estacionarias. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)



Un mayor número de ejes equivalente totales significa que se producirán más ciclos de carga, por lo que las deformaciones permanentes acumuladas serán mayores. Por lo tanto, para evitar el ahuellamiento, debe ser seleccionado un asfalto más rígido a alta temperatura (elevar 1 nivel el grado XX). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)

7.3.

Agregados: Propiedades de Consenso y Propiedades de Origen

El programa SHRP no desarrolló nuevos ensayos para los agregados, sin embargo, fueron adoptados ensayos adicionales y las especificaciones fueron reformuladas, con el objetivo de ajustarlas dentro del sistema SUPERPAVE. Es así como fueron definidas dos tipos de propiedades de los agregados: las propiedades de consenso y las de origen. a) Propiedades de Consenso Son consideradas críticas para alcanzar un alto comportamiento de la mezcla. Se asocian a la calidad del agregado para producir una mezcla resistente y durable. Las propiedades de consenso (características de los agregados que pueden ser alteradas en las plantas de chancado y selección) son: •

Angularidad del agregado grueso

•

Angularidad del agregado fino

•

Partículas planas y alargadas

•

Contenido de arcilla (equivalente de arena)

•

Granulometría combinada

Estas propiedades deben reunir distintos niveles de calidad, los cuales dependen del nivel de tráfico (ejes equivalentes) y de la posición de la mezcla dentro de la estructura del pavimento. PAVIMENTEOS ESPECIALES


Con la angularidad del agregado se busca alcanzar mezclas con alto grado de fricción interna, y por ende, una alta resistencia a los esfuerzos de corte. Ello permite mejorar la resistencia a la deformación permanente de la mezcla. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) La limitación del porcentaje de partículas alargadas asegura la no susceptibilidad del agregado a triturarse durante el manejo de la mezcla y su posterior construcción y funcionamiento. Por otra parte, la limitación de la cantidad de arcilla en los agregados mejora la adherencia de los áridos con el asfalto. b) Propiedades de Origen Son aquellas propiedades asociadas a la calidad de la fuente del agregado. Si bien SHRP no especifica valores críticos, estas propiedades deben ser especificadas de acuerdo a la experiencia local. Las propiedades de origen, las cuales dependen del lugar de obtención de los áridos, son:

7.4.

•

Tenacidad o dureza

•

Durabilidad

•

Materiales deletéreos

Graduación de los Agregados

Los investigadores del SHRP refinaron las especificaciones de graduación existentes y desarrollaron cartillas de graduación basados en la ecuación de Fuller. Dicha ecuación representa las curvas de máxima densidad (y mínimo VMA) para cada tamaño de áridos.



Producto de que utilizando la ecuación de Fuller se obtienen mezclas de fácil compactación, pero que tienden a ser muy frágiles y a poseer pocos vacíos en el agregado, el sistema SUPERPAVE utiliza cartillas en las cuales se incluyen puntos de control y una zona restrictiva. En estas cartillas, el tamaño de los tamices ha sido elevado a 0.45, por lo que la curva de máxima densidad queda representada por una recta, la cual va desde el origen hasta el tamiz por el cual pasa el 100% de los agregados (tamaño máximo). La Figura 3.2 muestra un ejemplo de lo anterior. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)

Figura N°02: Ejemplo de especificaciones SUPERPAVE para agregados Fuente: (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)

En la Figura 3.2, el significado de los distintos puntos es el siguiente: •

A, B, C: Puntos de Control

•

D: Zona Restrictiva

•

E: Tamaño Máximo



La granulometría combinada debe pasar “a través” de los puntos de control, lo que asegura

una determinada cantidad de vacíos para albergar el asfalto. Además, los puntos de control obligan a “cortar” la línea de máxima densidad (recta que va desde A hasta E), tendiendo a estructuras de agregados tipo “S”.

Por el contrario, la curva granulométrica de los agregados no debe pasar por la zona restrictiva (SHRP recomienda que pase bajo ella), lo que evita mezclas de áridos con una alta proporción de arena fina respecto a la totalidad de arena y graduaciones que sigan la línea fina de 0.45, lo cual no proporciona adecuados vacíos en el agregado mineral. El diseño de la estructura de los áridos asegurará el desarrollo de un “esqueleto de piedra”

resistente, el cual mejorará la resistencia a la deformación permanente (ahuellamiento) y alcanzará suficientes vacíos para la durabilidad de la mezcla. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)

8. MEZCLA ASFÁLTICA 8.1.

Acondicionamiento de la Mezcla y Compactación en Laboratorio

Dos características claves del método de diseño SUPERPAVE son: •

El acondicionamiento de la mezcla

•

La compactación efectuada en laboratorio

Las mezclas asfálticas que son utilizadas para fabricar briquetas, son acondicionadas durante 2 horas dentro de un horno a la temperatura de compactación (las temperaturas de mezclado y compactación se determinan igual que en el método de diseño tradicional, en función de la viscosidad del asfalto). Ello permite simular el envejecimiento de “corto plazo” PAVIMENTEOS ESPECIALES


que se produce durante el almacenamiento y transporte de la mezcla asfáltica, dando tiempo además al agregado para absorber el asfalto. La compactación en laboratorio es realizada haciendo uso del Compactador Giratorio o SGC (SUPERPAVE Gyratory Compactor, Figura 3.3). Este equipo efectúa una rotación con un ángulo de inclinación de 1.25 grados y aplica sobre la mezcla una presión de confinamiento de 600 KPa. La suma de ambos factores simula el efecto producido por los rodillos compactadores (el número de rotaciones requeridas, NDIS, se especifica en AASHTO TP493). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) El SGC incorpora un software que indica la altura del espécimen y el número de revoluciones, lo que permite determinar el grado de compactación de la briqueta a lo largo de todo el proceso de compactación (ingresando previamente el peso inicial y la densidad máxima de la mezcla). (Departamento de Gestión y Calidad , 2005)

Figura N°03: Compactador Giratorio SUPERPAVE (SGC) Fuente: (Departamento de Gestión y Calidad , 2005) PAVIMENTEOS ESPECIALES


8.2.

Diseño SUPERPAVE: Etapa de Prueba

Se deben preparar distintas mezclas de prueba (utilizando diferentes mezclas de agregados) a las cuales, luego de efectuada la compactación, se les determinan los parámetros volumétricos (porcentaje de asfalto Pb, porcentaje de vacíos Va, vacíos del agregado mineral VMA y vacíos llenos con asfalto VFA). La premisa central del diseño volumétrico SUPERPAVE es que las muestras de prueba deben contener la cantidad adecuada de cemento asfáltico, tal que se alcance exactamente un 96% de compactación respecto a la DMM (es decir, 4% de vacíos para NDIS).

Es por ello que se “estiman” nuevos parámetros volumétricos, utilizando los inicialmente calculados, para el caso en que el contenido de vacíos (Va) fuera exactamente 4%. Las fórmulas para realizar las estimaciones son las siguientes: •

•

•

•

•

PbESTIMADO = Pb INICIAL – 0.4*(4 – Va INICIAL) %VMAESTIMADO = %VMAINICIAL + C*(4 – VaINICIAL) %VFAESTIMADO = 100* [(%VMAESTIMADO – 4) / (%VMAESTIMADO )] C = 0.1 si VaINICIAL < 4% C = 0.2 si VaINICIAL > 4%

Dichas estimaciones permitirán efectuar una apropiada y objetiva comparación entre las distintas mezclas de prueba utilizadas. El diseñador deberá elegir la “estructura de agregados de diseño”, es decir, aquella mezcla de prueba que de mejor forma cumpla con los requisitos



señalados en la especificación AASHTO MP2-95. (Departamento de Gestión y Calidad , 2005).

8.3.

Diseño SUPERPAVE: Diseño Definitivo

Seleccionada la estructura de agregados de diseño, deben ser preparados los siguientes especímenes: •

2 con PbESTIMADO

•

2 con PbESTIMADO + 0.5%

•

2 con PbESTIMADO - 0.5%

•

2 con PbESTIMADO + 1.0%

•

2 especímenes sueltos con PbESTIMADO (para determinar densidad máxima)

Los especímenes son preparados y ensayados de la misma manera que en el caso de la selección de la estructura de agregados. Con los resultados de las propiedades de la mezcla en función del contenido de asfalto (confeccionados los gráficos) se procede de la siguiente manera: •

Determinar Pb con el cual se obtiene 4% de vacíos de aire (Va)

•

Determinar las propiedades de la mezcla al contenido de asfalto seleccionado

•

Comparar las propiedades de la mezcla con los criterios de diseño SUPERPAVE (AASHTO MP2-95)

•

Evaluada la sensibilidad de la mezcla a la humedad, analizando la pérdida de adherencia entre el asfalto y el agregado por medio del ensayo ASSHTO T283



Con el paso anterior se concluye el diseño SUPERPAVE del nivel 1. Como se mencionó anteriormente en el presente artículo, si bien los niveles 2 y 3 han sido desarrollados, se encuentran aún en etapas de prueba y perfeccionamiento.

9. CONCLUSIONES 

La metodología SUPERPAVE facilita un medio completo y muy amplio para diseñar mezclas en base a los requerimientos específicos de comportamiento definidos por el tránsito, el clima y la selección estructural del pavimento en una cierta localización.



El SUPERPAVE (Superior Performing Asphalt Pavement) es un sistema de especificación de los materiales componentes, diseño de mezclas asfálticas y su análisis, y la predicción del comportamiento de los pavimentos, incluyendo equipos de ensayo, métodos de ensayo y criterios. El método define los ligantes con base en el clima y la temperatura prevista en el pavimento



Con este sistema se facilita la selección y combinación de asfalto – agregado y, de ser necesario, de un aditivo, para conseguir el nivel demandado de comportamiento en el pavimento.



En la actualidad, la metodología Superpave demuestra que ha evolucionado mucho sobre aspectos como la selección del ligante asfáltico, la elección de la mezcla de agregados; y la compactibilidad de la mezcla.



La metodología Superpave, en sus inicios tomaba como factores para la selección de la energía de compactación, el nivel de tránsito (ESAL) y la temperatura. Recientes innovaciones al método, establecen que la elección del número de giros de diseño (Ndiseño) a la que se compactará la mezcla, va en función del nivel del tránsito. PAVIMENTEOS ESPECIALES


10 . BIBLIOGRAFÍA 

Asphalt Machineries and Equipment. (2007). The asfalt site of the internet . Obtenido de http://www.e-asphalt.com/superpave/index.html



Chimborazo, W. (2012). Diseño de Mezclas Asfálticas Mediante el Método SUPERPAVE. Cuenca, Ecuador.



Departamento de Gestión y Calidad . (2005). Metodología Superpave para el Diseño de Mezclas Asfálticas. “BITUMIX CVV. Especialidades Asfalticas".



Montejo, A. (2002). Ingeniería de Pavimentos para Carreteras. (2, Ed.) Colombia: Stella Valbuena de Fierro.


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