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TEMPERATURAS DE ELABORACIÓN, TENDIDO Y COMPACTACIÓN DE CONCRETO ASFÁLTICO UTILIZANDO ROCA CALIZA TRITURADA Y CEMENTO ASFÁLTICO AC-20 Ing. Francisco Rubio Serna Centro SCT Yucatán Resumen El uso de cemento asfáltico AC-20 a partir de septiembre de 1996, en sustitución del cemento asfáltico num. 6, hizo necesario obtener las temperaturas, que en función de la viscosidad se dan en las normas SCT, para mezclar el cemento asfáltico con el material pétreo; así como la temperatura de compactación de la mezcla asfáltica. Se describe su obtención a partir de la grafica temperatura-viscosidad a nivel laboratorio y su extrapolación para elaborar, tender y compactar la mezcla asfáltica en la obra. Se verifico que la temperatura máxima del material pétreo para su mezclado no le produzca calcinación, utilizando la prueba de desgaste "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 del 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 utilizo como único producto aglutinante el cemento asfáltico Num. 6, que tenia un intervalo de penetraci6n 80 a 100, el cual aunque reunía la características reológicas promedio para satisfacer los diferentes climas que existen en la Republica Mexicana, clasificados con base en el sistema KöppenGeiger, 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 imperativo pues que los cementos asfálticos se diversificaran y que al aplicarlos fueran seleccionados de acuerdo a las condiciones climatológicas de cada región. Dicha diversificación se inicio a partir de septiembre de 1996, cuando las refinerías de PEMEX comenzaron a producir cemento asfáltico AC-20 en sustitución del cemento asfáltico Num. 6; pero para ese nuevo producto, en un principio, se siguieron aplicando ]as temperaturas de mezclado del material pétreo y del asfalto, así como las del tendido y compactación de la mezcla asfáltica, indicadas en la cláusulas 081-F.07, 081 -F.12 y 081F.15 de las normas para construcción e instalaciones de la SCT, 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 de acuerdo 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 más 10 °C, como máximo. Temperatura de compactación de la mezcla asfáltica: 140 más o menos 15 Seg Saybolt - Furol. Pruebas de laboratorio Para determinar esas temperaturas se estudiaron diversas muestras de cemento asfáltico AC-20 obtenidas del 2 de abril al 15 de julio de 1998 y con los resultados de las pruebas se dibujo la gráfica temperatura-viscosidad correspondiente a la figura Num. 1, de la cual se concluye que las temperaturas buscadas son las siguientes: Temperatura del cemento asfáltico para mezclado: 152°C a 158°C Temperatura del material pétreo para mezclado: 162°C a 168°C Temperatura de compactación de la mezcla asfáltica: 137°C a 142°C Con relación a la temperatura del material pétreo para mezclado, que para el caso de Yucatán es roca caliza triturada, se presento la incertidumbre consistente en su posible calcinación al someterla a una temperatura de 168°C. En condiciones naturales las rocas calizas que se encuentran sometidas a esfuerzos tectónicos, generan un proceso de metamorfismo de contacto a partir de los 500°C 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 porción de la misma muestra se calentó a la temperatura de 168°C y se le practico después, la misma prueba de desgaste, la cual dio 32.5%. Posteriormente, a otra muestra de roca caliza triturada a tamaño máximo de 12.5 mm (1/2") que se pretendía emplear para elaborar mezcla asfáltica, utilizando modificado 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 porción sin calentar 24.9% y la porción que en este segundo estudio se calentc5 a la temperatura de 195 °C dio 25.6% de 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 137 °C, de tal manera que la mezcla pueda resistir el embate del rodillo liso sin desplazarse horizontalmente, se construyeron dos tramos de prueba que cubrieron dos variantes y se efectuaron en las obras siguientes: Variante 1.- Construcción de carpeta asfáltica del km 12+420 al 12+325 carril de aceleración izquierdo del Libramiento de Petectunich en la Modernización y Ampliación del camino Kanasin-Acanceh-Mayapán. Variante 2.- Construcción de sobrecarpeta 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 142°C a 147°C. Conclusiones Para cemento asfáltico AC-20 su temperatura puede estar comprendida entre 153°C a 158°C y la temperatura del material pétreo, en el intervalo de 163°C a 168°C. Se propuso que las temperaturas de colocación del concreto asfáltico fueran las siguientes: Al salir de la planta de elaboración: De 150°C a 160°C. A1 tender: 147°C mínimo. A1 compactar: de 147°C a 130°C. Referencias Asphalt Institute. Serie de Manuales Num. 22 (MS-22), Principios de Construcción de Pavimentos de Mezcla Asfáltica en Caliente Secretaria de Comunicaciones y Transportes Libro 3. Normas para Construcción e Instalaciones. Parte 3.01. Carreteras y Aeropistas Titulo 3.01.03 Pavimentos. Cláusulas 081F.07, 081-F.12 y 081-F.1 5 Edici6n de 1983. Secretaria de Comunicaciones y Transportes. Libro 6. Normas para Muestreo y Pruebas de los Materiales, Equipos y Sistemas. Parte 6.01. Carreteras y Aeropistas Titulo 6.01.03 Tomo 2, Cláusula 012-D.05, Inciso b2), Edición de 1991