Hormigón Asfáltico

Materiales de Construcción II  

 

Hormigón Asfáltico

Consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan.

Es el material más común en los proyectos de construcción para fines de carreteras, aeropuertos, pavimentos y aparcamientos.

Hormigón asfáltico, también conocido como hormigón bituminoso o concreto bituminoso es el material más común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras, aeropuertos y aparcamientos. Consiste en un agregado de asfalto y materiales minerales (mezcla de varios tamaños de áridos y finos) que se mezclan juntos, se extienden en capas y se compactan. Debido a sus buenas propiedades como impermeabilizante también se usa en el núcleo de ciertas presas como impermeabilizante.

Los términos hormigón asfáltico, cemento asfáltico bituminoso son generalmente usados sólo en ingeniería y en documentos de construcción y literatura. El término más común es asfalto, que además por defecto tiende a incluir a los pavimentos de hormigón de cemento aunque en realidad éstos no estén compuestos realmente de asfalto. El hormigón asfaltico a diferencia del común es la combinación de grava o piedra con cierta granulometría y un producto bituminoso derivado del petróleo color negro que se mezcla con la piedra en caliente o frio dependiendo del tipo de mezcla y se compacta.

La diferencia principal es que no tiene reacción química, es decir no fragua. El asfalto se puede recalentar y volver a moldear.

Características

El hormigón asfáltico tiene diferentes beneficios en términos de durabilidad de superficie, soporte de neumático, eficiencia de frenado y disminución de ruido. Las características necesarias del asfalto se obtienen en función de la categoría de tráfico y el coeficiente de fricción deseado. En términos generales el hormigón asfáltico genera menos ruidos que el proveniente del cemento portland.

Composición General del Hormigón Asfaltico

El concreto asfáltico consistirá en una combinación de agregados gruesos triturados, agregado fino y llenante mineral, uniformemente mezclados en caliente con cemento asfáltico.

Agregados Gruesos: Constituído por roca o grava triturada.

Agregado Fino: Constituido por arena.

Llenante mineral: Cuando se requiera de un llenante mineral, este consistirá en polvo piedra caliza, polvo de dolomita, cemento portland u otro material inerte.

Tipos de Mezclas de Hormigón Asfaltico

Las mezclas asfálticas y agregados pueden realizarse de la siguiente forma:

• Mezcla de hormigón en caliente: Son producidas por el calentamiento del aglutinante asfáltico, lo que aumenta su viscosidad, y permite mezclar el material con el agregado de áridos. La mezcla se realiza a 150 °C para el asfalto puro, y a 160 °C si el asfalto esta modificado con polímeros. La extensión y el compactado tienen que realizarse mientras el material está caliente. En muchos países el asfalto se restringe a los meses de calor porque en invierno la base compactada puede estar demasiado fría para realizar la operación. Es el material más empleado en carreteras, autopistas, aeropuertos y pistas de carrera.

• Superpave, abreviatura de superior performing asphalt pavement, del inglés se traduciría como Pavimento de altas prestaciones. Es un pavimento diseñado para proporcionar tiempos de vida útil más largos que los pavimentos habituales. Las claves son un sistema cuidadoso de selección de ingredientes y una gran calidad de los materiales y del control de obra.

• Hormigón Asfáltico Templado: Se produce por la adición de zeolita, ceras o emulsiones asfálticas para realizar la mezcla. Esto permite bajar significativamente la temperatura de mezcla y extendido y disminuir el consumo de combustibles fósiles, además de disminuir la emisión de dióxido de carbono, aerosoles y vapores. También permite reducir el tiempo de construcción y ciertos aditivos facilitan sus características en la puesta.

• Hormigón Asfáltico cut-back se produce disolviendo el aglutinante en e otro líquido que disminuya la fricción de los componentes y permita la mezcla. Se usa para pequeñas reparaciones, cuando no resulta rentable usar maquinaria a gran escala y calentar mezclas. Debido al uso del queroseno es muy contaminante.

• Hormigón Asfáltico Mástico o capa asfáltica se produce mediante el calentamiento del material y su oxidación en un mezclador, hasta que se lícua y se puede agregar el árido. El agregado tiene entre 6 y 8 horas para ser puesto. Una vez transportado en la obra donde se vierte hasta realizar una capa fina de 2 a 3 centímetros, y también para impermeabilización de techos con una capa de 1 centímetro.

• Hormigón Asfáltico Natural puede ser producido de rocas bituminosas, de lugares muy puntuales del mundo, donde la roca sedimentaria ha sido impregnada de betún natural.

Fabricación de Hormigón Asfaltico

El agregado pétreo para la mezcla es secado y calentado entre 135°C en la planta antes de entrar en la mezcladora. Después de calentado, el agregado se cribará en los tamaños especificados y se depositarán en compartimientos, listos para ser mezclados con el cemento asfáltico. Una vez calentados y separados los diversos los diversos tipos de agregados, se procederá a pesarlos exactamente de manera que la granulometría especificada. El material pétreo dosificado se introduce en la mezcladora y a continuación se añade el cemento asfaltico para proceder a su mezclado. El tiempo de mezclado se cuenta desde el momento en que se introduce el cemento asfaltico hasta que salga de la mezcladora.

El hormigón asfáltico se fabrica de la mezcla de asfalto y agregado de varias maneras. Estas mezclas pueden ser:

- Mezclas asfálticas de hormigón: La pavimentación y compactación debe realizarse mientras el asfalto es lo suficientemente caliente.

Es la forma de hormigón asfáltico más comúnmente utilizada en las aceras de gran tráfico como las relativas a las principales autopistas, pistas de carreras y campos de aviación.

- Mezcla de asfalto caliente de hormigón: Esto permite significativamente temperaturas más bajas de mezcla y lo que se traduce en un menor consumo de combustibles fósiles, lo que exime a menos dióxido de carbono, los aerosoles y vapores. Esta se realiza en plantas.

- Mezcla de hormigón asfáltico en frío: Es producido por la emulsión de asfalto en agua con (jabón, esencialmente) antes de mezclarse con el agregado. Si bien en su estado de emulsión el asfalto es menos viscoso y la mezcla es fácil de trabajar y compactar. La mezcla en frío se usa comúnmente como material para parches y en caminos con poco tráfico.

Ensayos realizados al Hormigón Asfaltico

Ensayo de extracción: Se determina el contenido de asfalto que tiene la mezcla, para esto se toma una muestra de la mezcla asfáltica cada 100 m³, la cual debe de estar debidamente tapada y se le toma la temperatura.

De esta muestra se extrae otra pequeña muestra para conocer el contenido óptimo de asfalto del diseño que se está utilizando.

A esta misma muestra se le hacen tres briquetas, las cuales deben ser compactadas a una temperatura de 140º a 150º C. Cada probeta se compacta con 75 golpes por cada lado.

Una vez realizada la probeta, esta dura 8 horas para poder realizar el ensayo de densidad, la estabilidad y la fluencia (Marshall).

Después que se conoce el contenido optimo de asfalto, esta muestra se ceca en el horno y se le hace el ensayo de granulometría. De la misma muestra se toma una pequeña muestra para realizar el máxima teórica o densidad especifica, este nos ayuda a conocer el % de vacíos que hay en la mezcla.

Ensayo de Densidad o Máxima Teórica: Este consiste primero en tomar la muestra compactadas en la briqueta, se pesar la muestra seca, luego se sumerge en agua por 5 minutos y se pasa superficialmente ceca, después se pesa introducida en el agua. Después de unos sencillos procesos matemáticos podemos conocer la cantidad de vacíos que tenemos en la mezcla asfáltica.

Método Marshall del Diseño de Mezcla

El método Marshall, solo se aplica a mezclas asfálticas en caliente, de pavimentación que se usa es cemento asfáltico clasificado con viscosidad o penetración, y que contienen agregados con tamaños máximos de 25.0mm(1 pulgada) o menos. El método puede ser usado para el diseño en laboratorio, como para el control de campo de mezclas asfálticas en caliente de pavimentación.

Pruebas hechas al Hormigón Asfaltico

Algunos ensayos hechos en Asfaltos:

Penetración

El ensayo de penetración determina la dureza o consistencia relativa, midiendo la distancia que una aguja normalizada penetra verticalmente a una muestra de asfalto en condiciones especificadas de temperatura, carga y tiempo.

Viscosidad

La finalidad del ensayo de viscosidad es determinar el estado de fluidez de los asfaltos a las temperaturas que se emplean durante su aplicación. Punto de ablandamiento: Los asfaltos son materiales termoplásticos, por lo cual no puede hablarse de un punto de fusión en el término estricto de la palabra. Se establece entonces un punto de ablandamiento, determinado por la temperatura a la que alcanza un determinado estado de fluidez.

Ductilidad

La presencia o ausencia de ductilidad tiene, usualmente, mayor importancia que el grado de ductilidad existente. Los asfaltos dúctiles tienen normalmente mejores propiedades aglomerantes. Por otra parte, asfaltos con una ductilidad muy elevada son usualmente susceptibles a los cambios de temperatura.

Punto de Inflamación

El punto de inflamación o punto de chispa, indica la temperatura a la que puede calentarse el material, sin peligro de inflamación en presencia de llama libre. Esta temperatura, usualmente, es muy inferior a aquella a la que el material ardería o su punto de fuego. Por lo tanto, éste análisis sirve como prueba de seguridad en la operación de las plantas asfálticas en caliente.

Ensayo en horno de película delgada

Este ensayo se emplea para prever el endurecimiento que puede esperarse se produzca en el asfalto durante las operaciones de mezclado. Esta tendencia al endurecimiento se mide por ensayos de penetración realizados antes y después del tratamiento en el horno.

Degradación y Restauración del Hormigón Asfáltico

El deterioro del asfalto puede incluir piel de cocodrilo, baches y hundimientos. En climas fríos el agua superficial puede congelarse en las grietas y en los huecos del asfalto, presionando el firme y rompiéndolo. En los climas cálidos la mezcla puede calentarse, fluyendo y generando huellas de neumáticos (roderas) y baches.

Hay dos grupos de factores que pueden destrozar el asfalto:

Factores ambientales. Donde se incluye el calor, el frío, el agua y la radiación solar (incluyendo la ultravioleta) que degradan el material de forma mecánica o química.

Daño producido por el tráfico. El daño producido por el peso y el paso de autobuses y camiones, que genera fatiga en el material.

Prevención y reparación de mezclas asfálticas

La vida de una carretera puede ser prolongada mediante un buen diseño y llevando a cabo buenas prácticas de mantenimiento y construcción. Durante el diseño los ingenieros miden el tráfico en la carretera, poniendo especial atención en el volumen y tipo de vehículos pesados (camiones, autobuses...). Esto permite estimar la carga que soportará la carretera en el futuro. Tanto el pavimento como el grosor de la subbase están diseñados para soportar las cargas de ruedas. Algunas veces se usan para reforzar la subbase ciertos drenajes internos para liberar el agua que debilitaría las capas internas del firme.

Propiedades Físicas del Hormigón Asfaltico

- Resistencia a las acciones mecánicas: compresión y funcionamiento, desgaste y envejecimiento.

-Material termoplástico de cierta flexibilidad.

-Rechaza la penetración de las raíces de los árboles y plantas en general, excepción hecha de las raices de bambú.

-Es anti-inflamable y anti-deslizante.