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TEMPERATURAS DE ELABORACIÓN, TENIDO Y COMPACTACIÓN
DE CONCRETO ASFÁLTICO UTILIZANDO ROCA CALIZA
TRITURADA Y CEMENTO ASFÁLTICO AC-20
Ing. Francisco Rubio Serna
Jefe de la Unidad general de servicios técnicos
Centro S.C.T. Yucatán
Resumen
El uso de cemento asfáltico AC-20 a partir de septiembre de 1996, en sustitución del
cemento asfáltico núm. 6, hizo necesario obtener las temperaturas, que en función de la
viscosidad se dan en las normas S.C.T., para mezclar el cemento asfáltico con el material
pétreo; así como la temperatura de compactación de la mezclas asfáltica. S e describe su
obtención a partir de la grafica temperatura-viscosidad a nivel laboratorio y su extrapolación
para elaborar, tender y compactar la mezclas asfáltica en la obra. Se verificó que la
temperatura máxima del material pétreo para su mezclado no le produzca calcinación,
utilizando la prueba de desastre “Los Ángeles” antes de su calentamiento y después del
mismo. También se construyeron tramos de prueba para fijar la temperatura máxima a la
cual se puede iniciar la compactación de la mezcla sin que se produzcan los
desplazamientos horizontales por el peso de rodillo liso. Los tramos de prueba cubrieron dos
variantes:1) Construcción de carpeta sobre una base impregnada y 2) Sobre carpeta en una
superficie de rodamiento construida por el sistema de riegos superficiales.
Antecedentes
Durante más de 30 años, en la construcción de las autopistas y carreteras federales de la
Red Nacional, cuya carpeta requirió ser de concreto asfáltico, se utilizó como único producto
aglutinante el cemento asfáltico núm. 6, que tenia un intervalo de penetración de 80 a 100, el
cuál al que reunía la características de reológicas promedio para satisfacer los diferentes
climas que existen el la República Mexicana, clasificados con base en el sistema köpenGeiger, no podía satisfacer todo el mosaico de condiciones ambientales que se presentan en
el país, dando como resultado que los pavimentos asfálticos no tuvieran el servicio y la
duración deseada. Era hiperactivo pues que los cementos asfálticos se diversifican y que al
aplicarlos fueran seleccionados de acuerdo a las condiciones climatológicas de cada región.
Dicha diversificación se inició a partir de septiembre de 1996, cuando las refinerías de
PEMEX comenzaron a producir cemento asfáltico AC-20 en sustitución del cemento asfáltico
núm. 6, pero para ese nuevo producto, en un principio, se siguieron aplicando las
temperaturas de mezclado del material pétreo y del asfalto así, como las tendido y
compactación de la mezcla asfáltica, indicadas en las cláusula 081-F.07, 081- F.15 de las
normas para construcción e instalaciones del de la S.C.T., Libro 3.01.03 Pavimentos, las
cuales eran adecuadas para el uso del cemento asfáltico num. 6, pero no para el empleo del
cemento asfáltico AC-20, que posee una consistencia más dura al tener un intervalo de
penetración de 60 a 80.
De conformidad con lo anterior fue necesario determinar mediante pruebas de laboratorio, y
de campo, las temperaturas en cuestión, del cemento asfáltico AC- 20 que deacuerdo a la
distribución de zonas debe utilizarse en el estado de Yucatán. Esta determinación, se hizo
aplicando el criterio establecido en la Cláusula 012-D.05, Inciso b) de las Normas para
Muestreo y pruebas de los Materiales, Equipos y Sistemas, 6.01.03 tomo 2, Edición de 1991.
Dichas temperaturas se dan en función de la viscosidad del producto asfáltico y son las
siguientes.
• Temperatura del cemento asfáltico para mezclado:
85 más o menos 10 Seg. Saybolt-Furol.
• Temperatura del material pétreo para mezclado:
Temperatura del cemento asfáltico para
mezclado 10ºC, como máximo.
• Temperatura de compactación de la mezcla asfáltica:
140 más o menos 15 Seg. Saybolt-Furol.
Pruebas de laboratorio
Para predeterminar esas temperaturas se estudiaron diversas muestras de cemento asfáltico
AC-20 obtenida del 2 de abril al 15 de julio de 1998 y con los resultados de la pruebas de
dibujo la gráfica temperatura-viscosidad correspondiente a la figura núm. 1, de la cual se
concluye que las temperaturas buscadas son las siguientes:
• Temperatura del cemento asfáltico para mezclado:
• Temperatura del material pétreo para mezclado:
• Temperatura de compactación de la mezcla asfáltica
152ºC a 158ºC
162ºC a 168ºC
137ºC a 142º
Con relación a temperatura del material pétreo para mezclado, que para el caso de Yucatán
es roca caliza triturada, se presentó la incertidumbre consistente en su posible calcinación al
someterla a una temperatura de 168ºC. En condiciones naturales las rocas calizas que se
encuentran sometidas a esfuerzos tectónicos, generan un proceso de metamorfismo de un
contacto a partir de los 500ºC con transformaciones químicas del carbonato de calcio con
intercambio de silicato por anhídrido carbónico. Para disipar esta duda se efectuó una prueba
de desgaste “Los Ángeles” tipo B, a la porción de una muestra de material pétreo para
elaborar concreto asfáltico, habiéndose obtenido 32.4% de desgaste.
Otra posición de la misma muestra se calentó a la temperatura de 168ºC y se le practico
después. La misma prueba de desgaste, la cual dio 32.5%. Posteriormente, a otra mezcla de
roca caliza triturada a tamaño máximo de 12.5 mm (1/2”) que se pretendía emplear para
elaborar mezcla asfáltica, utilizando modificador AC-20, para la construcción de una capa
superficial de textura abierta, se le practico la prueba de desgaste “Los Ángeles “tipo C,
dando la proporción sin calentar 24.9% y la porción que en este segundo estudio se calentó
la temperatura de 195ºC dio 25.6% de desgaste. Estos estudios no llevaron a la conclusión
de que la roca caliza no se ve afectada, en desgaste. Estos estudios nos llevaron a la
conclusión de que la roca caliza no se ve afectada, en su dureza; por calentarla a las
temperaturas mencionadas.
Pruebas de campo
Para verificar si es factible iniciar el proceso de compactación a una temperatura
comprendida entre 137ºC, de tal manera que la mezcla pueda resistir el embate del rodillo
liso sin desplegarse horizontalmente, se construyeron dos tramos de prueba que cubrieron
dos variables y se efectuaron en las obras siguientes:
Variable 1.- Construcción de carpeta asfáltica del km 12+420 al 12+325 carril de aceleración
izquierdo del Libramiento de Petectunich en la Modernización y Aplicación del camino
Kanasín-Acanceh-Mayapán.
Variable 2.- Construcción de sobre carpeta asfáltica del km 27+910 a 28+060, del tramo
Mérida-Kantunil de la carretera Mérida-Puerto Juárez.
En ambas variantes se utilizo para la primera pasada un compactador tándem de ruedas de
acero con peso de 10 ton y no se produjeron desplazamientos horizontales a la temperatura
de prueba que fue de 142ºC a 147ºC.
De los resultados de las pruebas descritas se obtuvieron las siguientes:
Conclusiones
Para cemento asfáltico AC-20 su temperatura puede estar comprendida entre 153ºC a 158ºC
y la temperatura del material pétreo, el intervalo de 163ºC a 168ºC
Se propuso que las temperaturas de colocación del concreto asfáltico fueran las siguientes:
Al salir de la planta de elaboración: De 150ºC a 160ºC.
Al tender: 147ºC mínimo.
Al compactar: de 147ºC a 130ºC
Referencias
1. Asphalt Institute. Serie de Manuales Núm. 22 (Ms-22), Principios de Construcción de
Pavimentos de Mezcla Asfáltica en Caliente.
2. Secretaría de Comunicaciones y Transportes Libro 3. Normas para Construcción e
Instalaciones. Parte 3.01. Carreteras y Aeropistas Titulo 3.01.03 Pavimentos. Cláusulas
081-F.07, 081-F.12 y 081-F.15 Edición de 1983.
3. Secretaría de comunicaciones y Transportes. Libro No. 6. Normas para Muestreo y
Pruebas de los Materiales, Equipos y Sistemas. Parte 6.01. Carreteras y Autopistas Título
6.01.03 Tomo 2, Cláusula 012-D.05, Inciso b2), Edición de 1991.