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Los diseños de formulaciones bituminosas planificadas previamente para la construcción de pavimentos ayudan a producir formulaciones que son prácticas, duraderas, fuertes y económicas. Uno de los usos generalizados del betún es el diseño y la construcción de pavimentos.
Existen principalmente dos fases de diseño mixto para introducir pavimento bituminoso.
- diseño de mezcla seca
- diseño de mezcla húmeda
Un diseño de mezcla bituminosa determina:
- Porcentaje de betún
- Agregado fino requerido para el diseño y construcción de pavimentos
- Árido grueso para la construcción
- Relleno requerido
Tabla de contenido
Propósito del diseño de formulación de betún
El propósito principal del diseño de mezclas bituminosas es distribuir los diversos componentes para la construcción de pavimentos para lograr los siguientes objetivos:
- Se requiere una cantidad suficiente de betún para obtener un pavimento duradero
- Se requiere suficiente resistencia para obtener resistencia a la deformación por cizallamiento a altas temperaturas.
- Se DEBEN incorporar huecos adicionales para facilitar la compresión realizada por el tráfico.
- La instalación debe ser fácil y se requiere suficiente trabajabilidad.
- El agrietamiento prematuro de los pavimentos bituminosos puede evitarse haciendo que el betún sea lo suficientemente flexible.
- La flexibilidad debe lograrse a temperaturas más bajas para evitar el agrietamiento por contracción.
Componente principal de la mezcla bituminosa
Los principales componentes de las mezclas bituminosas para la construcción de pavimentos son:
- Agregado grueso y fino
- relleno
- aglutinante
El agregado grueso es conocido por su resistencia al desgaste y tenacidad. Estos agregados proporcionan resistencia a la compresión y al corte a la mezcla. También promueven buenas propiedades de enclavamiento entre los agregados. Un ejemplo de este tipo de árido es el granito. El agregado fino llena los vacíos en la mezcla creada por el agregado grueso y refuerza el aglomerante. Ejemplos de agregados finos utilizados son arena y polvo de roca. Los rellenos sirven para llenar huecos, endurecer el aglutinante y proporcionar una mayor permeabilidad. Ejemplos de este tipo de relleno son el cemento, la cal y el polvo de roca. El aglutinante también rellena los huecos. Estos son útiles para la adhesión de partículas y propósitos de adhesión. Esto hace que el pavimento sea más impermeable. Ejemplos de este tipo de aglutinante son el betún, el alquitrán y el asfalto.
Tipos de mezclas bituminosas
Hay muchos tipos diferentes de mezclas que se pueden preparar. Incluyen:
- Mezcla bituminosa de grado abierto
- mezcla bituminosa bien graduada
- Mezcla bituminosa de grado Gap
- Mezcla bituminosa infinita
En caso de mezcla de grados abiertos, rellenos y agregados finos están ausentes. Estas mezclas son de naturaleza porosa y ofrecen excelentes propiedades de fricción. Como resultado, cuando se construye pavimento para la construcción de pavimentos de alta velocidad, se reduce su resistencia.
Mezcla bituminosa de grado Gap: Como su nombre lo indica, este tipo de mezclas no tienen grandes agregados gruesos. Tiene buenas propiedades de fatiga, así como resistencia a la tracción.
Mezcla bien inclinada: Una mezcla bien graduada es una mezcla densa. Estos tienen la gama completa de agregados y están bien empaquetados. Esto hace que sea más fácil llenar adecuadamente los vacíos de manera sistemática. Este tipo de mezclas ofrece una excelente resistencia a la compresión y a la tracción.
Capa de pavimento bituminoso
Las diferentes capas que intervienen en el pavimento bituminoso son:
- curso base
- curso de encuadernación
- Capa de hormigón de betún o asfalto
Capas de agregados minerales como grava, piedra y arena juntas forman una capa base bituminosa. Esta capa sirve como base para la colocación del aglutinante y la capa superior. La capa intermedia de betún es la segunda capa por encima de la capa base que actúa como la primera capa de betún. Esto se hace en un tratamiento de renovación de dos capas. También llamado curso de nivelación. La tercera capa es de espuma de hormigón asfáltico o bituminoso. El hormigón bituminoso es una combinación de áridos clasificados consecutivamente, principalmente desde un tamaño máximo inferior a 25 mm hasta rellenos más finos de un tamaño inferior a 0,075 mm, para que la mezcla sea lo suficientemente impermeable. Esto asegura que la capa tenga niveles aceptables de propiedades disipativas y elásticas.
Requisitos básicos para mezclas bituminosas
A continuación se describen las principales características importantes que debe poseer una mezcla bituminosa.
- buena estabilidad
- excelente durabilidad
- trabajabilidad
- resistencia al deslizamiento
- Flexibilidad
Estabilidad de la mezcla bituminosa
La resistencia del pavimento a la deformación o cargas dinámicas bajo la acción de los vehículos se denomina estabilidad de la mezcla bituminosa. Los dos principales ejemplos de fallas en los pavimentos bituminosos debido a la falta de estabilidad son: Esto se llama empujar. La canalización del tráfico crea crestas longitudinales llamadas ranuras.
La estabilidad de los pavimentos bituminosos se ve afectada por los siguientes parámetros:
- Fricción entre partículas entre agregados
- Cohesión proporcionada dentro del betún
- Enlaces dentro de todas las partículas
La estabilidad está determinada por la unión suficiente entre las partículas. Esto requiere una cantidad suficiente de aglutinante para cubrir las partículas cuando se frotan. Los valores de estabilidad también pueden ser bajos si el contenido de aglutinante es lo suficientemente alto como para mantener separadas las partículas de la mezcla sin que se unan.
Durabilidad de la mezcla bituminosa
La resistencia de una mezcla a la intemperie externa y la acción abrasiva se puede denominar propiedades de durabilidad. Las cargas de las ruedas con una gran acción abrasiva sobre el pavimento conducen a la formación de deformaciones por tracción. La falta de durabilidad del pavimento provoca los siguientes obstáculos: Un bache es un deterioro localizado y la delaminación es una falla que expone todos los agregados. Un mayor contenido de aglutinante ayuda a reducir la probabilidad de que se desmorone hasta cierto punto.
Resistencia al deslizamiento del pavimento bituminoso
La resistencia al deslizamiento es la resistencia del pavimento al derrape de los vehículos. Esto se relaciona principalmente con la textura de la superficie del pavimento. El contenido de betún también afecta en gran medida a esta propiedad. En el tráfico de alta velocidad, este es un factor importante a considerar. La superficie rugosa de grado abierto ayuda a proporcionar la máxima resistencia al deslizamiento.
Trabajabilidad de mezclas bituminosas
La mezcla bituminosa debe manipularse fácilmente para su correcta colocación y compactación. Esto solo se puede hacer si hay suficiente trabajabilidad para mezclar. Esta propiedad le da a la mezcla la forma y el estado correctos.
La trabajabilidad de la mezcla depende de los siguientes factores:
- Tipos de agregados: angulares, en escamas y alargados
- contenido de betún
- Graduación de agregados
- Agregado de forma y textura
- Tipos de betún
Flexibilidad de la mezcla bituminosa
El nivel de resistencia a la flexión requerido para soportar las cargas de tráfico se denomina propiedad de flexibilidad. Esto es lo que ayuda a prevenir grietas en el pavimento. Una fractura es una grieta en la superficie. La razón detrás de estas fracturas es la contracción y fragilidad del aglomerante. La flexión repetida de la superficie debido a las cargas de tráfico que pasan sobre ella da como resultado la fragilidad. Cuanto mayor sea el contenido de betún, mayor será la flexibilidad.
Algunas de las propiedades deseables requeridas para las mezclas bituminosas son:
- Adecuada adherencia de las partículas presentes en la mezcla bituminosa. Esto promueve las propiedades impermeables.
- Las demandas de tráfico deben satisfacerse adecuadamente garantizando una estabilidad suficiente.
- Las mezclas bituminosas deben ser económicas
- Las mezclas bituminosas deben ser lo suficientemente trabajables para soportar los procedimientos de construcción.
- Los vacíos deben dejarse intencionalmente para que la compresión se pueda realizar en tránsito
- La mezcla debe ser flexible para hacer frente a las condiciones cambiantes de temperatura.
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