Mezclas Asfálticas en Frío

Las mezclas en frío se preparan con emulsiones superestables (sin solvente) y agregado graduado y partido tanto en planta como con mixer y aún in situ. Se agrega cemento o cal para aumentar la resistencia al agua. Debido a que se utilizan emulsiones sin solvente la mezcla asfáltica no se puede almacenar por más de unos pocos días.
Se han utilizado una gran variedad de agregados, en la tabla de abajo se muestran las recomendaciones de la AEMA. Esta organización recomienda un mínimo de 35 en equivalente de arena para material procesado y 30 para otros. Si el agregado tiene un equivalente de arena menor a 25 son tratados con cal o cemento.
 

Diseño de las mezclas

El objetivo primero es el de encontrar una emulsión que le otorgue a la mezcla buen recubrimiento, trabajabilidad y compactación en las condiciones de uso planificadas (por ejemplo, una mezcla realizada en planta puede requerir una emulsión diferente si la mezcla se efectúa con una mezcladora), para luego determinar el contenido de asfalto. También es conveniente determinar la resistencia al agua de la mezcla parcial y completamente curada.
Una primera aproximación al contenido de asfalto en la mezcla se puede obtener con la misma formula utilizada para mezclas en caliente partiendo de la curva granulométrica del agregado:
P = 0.05 A + 0.01 B
En donde A = porcentaje de pasa 4.75 mm.; B = porcentaje de retenido en malla 4.75 mm. y P = Contenido de Asfalto

Recubrimiento

Primero se determina el contenido de agua de pre-humectación efectuando distintas mezclas con diferentes contenidos de agua y la cantidad de emulsión que corresponde al contenido de asfalto deseado. Las mezclas se efectúan sobre 500 g de agregado mezclando a mano vigorosamente durante 30 seg. EL objetivo es obtener un recubrimiento de entre el 85 – 100 %.
El contenido de agua de pre-humectación debe ser ajustado a un mínimo pues su exceso puede causar problemas con la compactación. Siempre es más conveniente seleccionar una emulsión más reactiva que aumentar el contenido de agua lo cual obligará airear la mezcla antes de la compactación. El contenido de agua debería ser controlado en obra para obtener mejores resultados.
Durante el transporte y la aplicación de la mezcla la emulsión tenderá a drenar y descubrir el agregado. Esté drenar de la emulsión debe ser minimizado seleccionando la emulsión menos sensible a este efecto. Para medir esta sensibilidad se prolonga el tiempo de mezcla del ensayo por 2 minutos al cabo del cual se rechequea el recubrimiento.

Compatibilidad

Para chequear la compatibilidad de la emulsión y el agregado preparar 100 g de muestra sin compactar de la formulación en ensayo y curarla en estufa a 60ºC durante toda la noche. Sobre esta muestra se realiza el ensayo de recubrimiento en ebullición. La incorporación de cemento o cal incrementa la resistencia al agua de la mezcla.

Trabajabilidad

La mezcla preparada con emulsión asfáltica puede comenzar a tomar consistencia inmediatamente después de preparada o luego de un período de horas o días. Esto determina una “ventana de trabajabilidad” de la mezcla requerida para su transporte y aplicación la cual depende de las características del proyecto. Es prudente contar con un margen de trabajo de por lo menos 30 minutos para contrarrestar efectos de la temperatura u otras variables de obra. El ensayo de trabajabilidad se efectúa guardando la mezcla en recipientes cerrados o bolsas plásticas y examinándolas a diferentes tiempos. Para simular la presión durante el almacenamiento se modifica el ensayo colocando pesos sobre las mezclas.
Según los resultados obtenidos se puede decidir cambiar la emulsión o imponer restricciones a los tiempos de almacenamiento antes de la aplicación de la mezcla.

Compactibilidad

En estos ensayos se mide el grado de compactación obtenida por un esfuerzo de compactación normalizado. Para mezclas preparadas a partir de emulsiones asfálticas el método más simple es medir la densidad de la mezcla compactada a partir de una probeta compactada. Una mejor aproximación se logra usando un método normalizada sobre una probeta curada por secado en estufa a 60ºC toda la noche.
La AEMA recomienda como una medida de la compactibilidad un método presentado como propuesta de norma en ASTM. Las probetas son formadas por compactación Marshall permitiendo un curado parcial durante 48 horas a 60ºC y recompactado a 60ºC con una carga estática 178N (40.000lbs.) usando el método de doble PLUNGER. Con este método se obtienen valores de densidad cercanos a las experiencias de campo.

Contenido Optimo de Asfalto

Aquí es necesario preparar distintas probetas variando el contenido de emulsión de a 1% o 0.5% entre ellas y curarlas completamente en estufa a 60ºC durante 48 horas. Luego se determinan las propiedades estructurales relevantes para la futura aplicación de la mezcla, se puede medir Estabilidad Marshall, Estabilidad Hveen, California Bearing Ratio (CBR), modulo de resilencia, etc. Es seleccionado un nivel de asfalto tal que la probeta cumpla con los requisitos de modulo de Stiffness, resistencia al ahuellamiento, y resistencia al agua para la aplicación es estudio.

 
Resistencia al Agua

Es esencial evaluar la resistencia al agua de la probeta tanto parcialmente como totalmente curada. Las probetas son totalmente curadas a 60ºC por 3 días y la resistencia al agua es medida según la norma ASHTO T283 buscando un valor de al menos 55%. Existen métodos alternativos como por ejemplo el SOAKING basados en la estabilidad Marshall o CBR. Para mejorar la resistencia al agua se puede incrementar el contenido de asfalto o agregar tanto cal o cemento.

Preparación de la mezcla

Los mezcladores comúnmente utilizados en el ámbito vial pueden ser utilizados como por ejemplo un mezclador de cemento (hormigonera). Las plantas para preparar mezclas en frió que posean 2 o más tolvas para diferentes tamaños de agregados son preferibles para lograr mezclas de calidad constante.
Las plantas para mezclas en caliente pueden ser utilizadas pero el efecto del calor es perjudicial siendo necesario modificarla para contrarrestar esto. Se hace necesario eliminar el calentamiento y regular el nivel de humedad del agregado. Las plantas móviles son también aplicables mientas que las técnicas de mezcla in situ presentan ventajas económicas.
Los agregados secos deben ser pre-humectados a un 2 - 3% de humedad antes de agregar la emulsión pero se debe evitar un exceso de agua ya que puede traer problemas de compactación. En planta el dosaje de agua se puede ajustar “a ojo” hasta obtener una mezcla bien recubierta y de consistencia seca.
Se debe vigilar el almacenamiento de los agregados para controlar la humedad. Al abandonar el mezclador la mezcla se debe presentar de color marrón. Si la mezcla se almacena por largos periodos se debe cubrir para prevenir que pierda humedad.

Aplicación de la mezcla

La mezcla puede ser aplicada tanto con PAVER o con GRADER dependiendo de la obra. El GRADER presenta la ventaja de permitir cierta aireación pero se pierde en textura.
La mejor compactación se consigue con una combinación de rodillo neumáticos y metálicos, siendo suficiente para pequeños trabajos el uso de platos compactadores. Una secuencia típica de compactaciones consta de varias pasadas con rodillo metálico, inicialmente con vibrador, a continuación con rodillo neumático y finalmente con metálico nuevamente. Las capas de menor espesor curan más rápido que las gruesas pero el espesor mínimo es de 2 –21/2 veces del tamaño mayor del agregado. El tamaño máximo de la capa que puede ser correctamente compactado es de aproximadamente 10 cm. tanto que, si se desea obtener un espesor final mayor se deben aplicar varias capa de hasta 10 cm. cada una. No es necesario efectuar un riego de liga entre las capas.
Unas semanas después de la aplicación, que es cuando la mayoría del agua se ha evaporado, la carpeta debe ser sellada por cualquiera de las técnicas conocidas sin que sea necesario aplicar un riego de liga.

Para Descargar “AEMA82-ColdMix.PDF” “AEMA83-ColdMix.PDF”

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