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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