to - Puerto Rico Transportation Technology Transfer Center

Guías Prácticas para la Inspección de la
Colocación y Compactación de Mezclas
Asfálticas Calientes
Benjamín Colucci, PhD, PE, PTOE
benjamin.colucci1@upr.edu
CIAPR-Casa Capitular de Arecibo
23 de octubre de 2013
¡Buenos Días!
2
Agenda
u 
Introducción
u 
Definición de términos
u 
u 
u 
El rol del inspector en los
procesos de pavimentación de
mezclas asfálticas calientes
Relación a las Especificaciones
de la ACT 401 - Hot Plant-Mix
Bituminous Pavement, y Special
Provision 959 - HMA Pavement
(SuperPave)
u 
Conceptos fundamentales
asociados a:
Relación a las Directrices de
Diseño
u 
Discusión abierta de ideas para
mejorar los procesos de
colocación y compactación de
mezclas asfálticas en PR
u 
La relación de estos procesos a
la seguridad pública: Concepto
de Daños y Perjuicios
u 
Prueba de conocimiento
adquirido
u 
Temperaturas de
producción, despacho,
colocación y compactación
u 
Preparación de la
superficie
u 
Colocación/Depósito de
Mezclas
u 
Diseño de Juntas de
construcción
u 
Manejo de Problemas
(“Trouble Shooting”)
u 
Control de Calidad
3
Abreviaturas/Acrónimos
ACT
Autoridad de Carreteras y Transportación
AI
Asphalt Institute
ARAN
Automatic Road Analyzer
ASTM
American Society for Testing and Materials
AASHTO
American Association of State Highway and
Transportation Officials
AC
Asphalt Cement
DTOP
Departamento de Transportación y Obras Públicas
DTPW
Department of Transportation and Public Works
HMA
Hot Mix Asphalt
IRI
International Roughness Index
MOT
Maintenance of Traffic
MPT
Maintenance and Protection of Traffic
MTD
Material Transfer Device
4
Abreviaturas/Acrónimos
MUTCD
Manual on Uniform Traffic Control Devices
NAPA
National Asphalt Pavement Association
NCAT
National Center for Asphalt Technology
OSHA
Occupational Safety and Health Administration
PG
Performance Grade
RAP
Reclaimed Asphalt Pavement
SHRP
Strategic Highway Research Program
TTC
Temporary Traffic Control
5
Introducción
“A pesar de los grandes
avances realizados en la
tecnología de asfalto, la
compactación adecuada
del material asfáltico en
el campo a menudo es un
problema para la
mayoría de los
contratistas en
carreteras”
Idris Mirza – Ankara, Turkey
Asphalt Paving Technology 1993
6
Introducción
(cont.)
Aspectos críticos asociados
a la construcción de
pavimentos asfálticos
1. Preparación
de superficie
2. Colocación
3. Compactación
4. Temperatura
5. Equipos
utilizados
6. Especificaciones
7. Seguridad
7
Definición de términos/Definition
of terms
1. 
Compaction – is the process by which the volume of air
in an HMA mixture is reduced through the application of
external forces
8
Responsabilidad legal
u 
Responsabilidad civil
extracontractual
u 
Artículo 1802 del Código
Civil de Puerto Rico de
1930, según enmendado:
“El que por acción u
omisión, causara daño a
una persona, interviniendo
culpa o negligencia, se
verá obligado a reparar el
daño causado”
9
Proceso de diseño, preparación,
colocación y compactación de
mezclas asfálticas (8 pasos)
ROL DEL INSPECTOR
1
Análisis y
diseño
estructural
5
Preparación
de la
superficie
2
Selección y
ensayo de
prueba de
constituyentes
6
Colocación de
la mezcla
3
Preparación
de la mezcla
4
Despacho
de la mezcla
8
Ensayo QC/
QA
7
Compactación
de la mezcla
10
Secuencia del Taller
1. 
2. 
3. 
Actividades Principales
• 
Preparación de superficie
• 
Proceso de Colocación
• 
Proceso de Compactación de Mezclas Asfálticas
Calientes
Relación a las Especificaciones Principales de la ACT
• 
ESP. - 401, Hot Mix-Plant Bituminous Pavements
• 
Special Provision 959- SuperPave
Aspectos de Seguridad
• 
ESP. 638-Maintenance and Protection of Traffic (MPT)
11
1. 
Actividades Principales
A. 
Preparación de
Superficie
B. 
Proceso de
Colocación
C. 
Proceso de
Compactación
12
Entrega de la Mezcla al Proyecto:
Camión 4E
13
Propiedades de la Mezcla Asfáltica
Caliente
• 
Temperatura de mezclado y compactación
(Especificación 401)
• 
Tipo de Agregados (ESP. 703)
u  Graduación
• 
Tipo de Asfalto (ESP. 702 vs. AASHTO MP-1)
u  AC
20, AC 30, AC 40 (Spec. 702)
u  PG
64–22, PG 70-16, PG 70-22 (AASHTO MP-1)
u  Viscosidad
• 
(densa, abierta)
vs. penetración vs. perfomance grade
Razón de polvillo a asfalto: p200/AC èmax 1.2
14
Conversión de Temperatura par Asfalto
Designados PG (De °C a °F)
PG 70-22 à PG Alta Temp. – Baja Temp.
Fórmula: °F = 1.8°C + 32
Bajas temperatura
= 1.8 (16) + 32 = 60.8 °F
= 1.8 (22) + 32 = 71.6 °F
Altas temperatura
= 1.8 (64) + 32 = 147.2 °F
= 1.8 (70) + 32 = 158 °F
15
Performance Grade (PG):
Experiencia de Texas
u 
PG 64-22
u 
u 
PG 70-22 y PG 76-22
u 
u 
Tráfico livianoà menor de 3 millones de ESAL18
Tráfico pesadoà mayor de 3 millones de ESAL18
PG 76-22:
u 
Tráfico bien pesado y lento à mayor de 10 millones de
ESAL18
16
Características del Cemento
Asfáltico
u 
Termoplástico (viscoelástico)
u  Semi-sólido:
70-80 ºF
u  Fluído:
u 
u 
250-300 ºF
Actúa como un lubricante durante el
proceso de compactación (255° – 275° F)
Actúa como agente cementante
(“binder”) a 185 ºF
17
Consideraciones del Asfalto
u 
Grado de viscosidad – AC20, AC30
u 
Especificaciones de penetración
u 
SHRP –Performance Grade (PG 64 - 22)
18
Temperaturas
u 
Almacenamiento
u 
Producción
u 
Colocación
u 
Compactación
u 
Recibo de mezcla en el
proyecto
u 
Abrir la carretera al tráfico
vehicular
19
Camiones Para Acarreo
De Mezcla Asfáltica
20
Camión de Tumba 3E
21
Belly Dump Truck
22
Preparación de la Superficie con
Antelación a la Colocación de la
Mezcla Asfáltica
23
Tipos de Superficie sobre la cual se
puede Colocar una Mezcla Asfáltica
1. 
Subrasante (ESP. 203)
2. 
Base granular (ESP. 304)
3. 
Base asfáltica, B-1 (ESP. 401)
4. 
Pavimento asfáltico existente
(ESP.401)
5. 
Pavimento de hormigón (ESP.
501)
24
Preparación de la Subrasante
Consideraciones
1. 
2. 
3. 
Resistencia
u 
California Bearing Ratio, CBR
u 
Módulo de Resiliencia, Mr (ASTM
E 274)
u 
Clasificación de suelo (AASHTO,
ASTM))
Drenaje (arena vs. arcillas
residuales)
Compactación (Proctor vs.
Nuclear)
u 
95% densidad seca máxima
u 
Contenido de humedad óptima
25
Preparación de la Subrasante
Consideraciones (cont.)
4. Uniformidad
5. Reparar puntos débiles
aislados, catas (“weak
spots”)
5. Fluctuaciones en el nivel
freático
- secciones en corte vs.
relleno
26
Publicaciones
27
Capa de Base
Consideraciones
u 
Granular vs. Asfáltica (B-1)
u 
Resistencia uniforme
u 
Tolerancias
u 
u 
longitudinal y transversal
Libre de escombros/acumulación
de polvo que afecta la adherencia
con capas subsiguientes
28
Imprimación – Prime Coat
(ESP.408)
u 
u 
Propósitos
u 
Adherir la capa base con la
superficie asfáltica
u 
Evitar que la humedad penetre
en el pavimento
u 
Fijar cualquier partícula
desprendida de la base
Aplicación
u 
Base granular
u 
Base tratada
u 
“Black Base”
29
Capa Asfáltica
Consideraciones
u  Espesor
del recubrimiento (“overlay”)
u  Reparación
de hoyos e irregularidades
de la supeficie
u  Bacheo
u  Reparar
o remover áreas inestables
u  distorsión
u  ahuellamiento
(“rutting”)
u  catas
30
Capa Asfáltica
Consideraciones (cont.)
u 
Aplicar capa niveladora, L-2
(wedge & leveling)
u 
u 
Grietas de baja severidad
u 
Depresiones llanas
u 
Depresiones profundas
Énfasis de la inspección en el área por donde pasan las
llantas de los vehículos pesados (wheel path)
31
Capa Asfáltica
Consideraciones (cont.)
u 
Correción del perfil longitudinal
u 
“Cold-Milling” (Spec 402)
u 
Ajuste de altura de registros (“manholes”, “catchbasins”)
u 
Reparar depresiones o irregularidades en cortes de
utilidades
32
Colocación de la Mezcla
Asfáltica
33
Colocación de la Mezcla Asfáltica:
Consideraciones
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
7. 
8. 
9. 
Temperatura de la mezcla
Condiciones climatológicas
Distancia de acarreo
Número de capas
Espesor de la capa
Defectos existentes en el pavimento
Geometría de la carretera
Número de carriles
Yield à El Rendimiento de un
camión
34
1. 
La Temperatura de la
Mezcla Asfáltica
35
1.La Temperatura de la
Mezcla Asfáltica
u 
Pérdida de temperatura en la colocación de la mezcla
asfáltica con el tiempo
36
1. Temperaturas Típicas de Cemento
Asfáltico y Mezcla Asfáltica
Proceso
Flash Point
Temperatura (F)
T >450
Comentarios
Despues de esta temp. hay alta probabilidad de ignicion
Manufactura de mezcla
en la planta
300 < T < 320
Colocacion y compactacion 255 < T < 280
en el campo
Corresponde a una viscosidad de 250 Cs a 750 Cs
Limite superior es bueno para compactar, pero tiene
el riesgo de ser una mezcla tierna
Temp. de preparar mezcla
en el laboratorio
280 < T < 310
Spec. 401 -2.05 (7): 170 ±- 20Cs
Temp. de compactacion
en el laboratorio
265 < T < 280
Spec. 401-2.05 (8): 280 ± 30Cs
Mezcla fria
T < 225
T < 175
Spec. 401
HMA Handbook 2000 - Cuerpo de Ingenieros
Mezcla quemada
T >= 325
37
2. Condiciones Climatológicas
1. 
Verificar la velocidad del viento
u  puede afectar la uniformidad del
roceado del “tack coat”
u 
2. 
Puede arrastrar y depositar polvillo en
la superficie
Nunca colocar una mezcla en superficie
mojada
Observación: En los Estados Unidos se
prohibe colocar mezclas asfálticas durante
la temporada de invierno (T < 35°)
38
3. La Distancia de Acarreo
1. 
Afecta la temperatura de la mezcla
2. 
Puede afectar la razón de llegada de los
camiones al proyecto (congestión)
3. 
La mezcla debe estar protegida por un
toldo + seguridad
39
4. El Número de Capas
1. 
Carreteras con alto porciento de
camiones requieren Black Base, B-1
2. 
Nunca se debe colocar una capa > 4” de
espesor
40
5. Espesor de la Capa Asfáltica
u 
Capas gruesas (> 3”) en general son más
fácil de obtener la densidad de campo
(“target density”)
u 
Capa gruesa retiene por más tiempo la
temperatura interna de la mezcla y
requiere más tiempo para compactarla
41
6. Defectos en la Superficie
Deben corregirse siempre o de lo
contrario…
Ejemplos de defectos
1. 
2. 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Hoyos
Rutting – ahuellamiento
Grietas longitudinales y transversales
Cuarteo de moderada o alta severidad
con pedazos sueltos
Altura de los registros (manholes)
Bacheos deficientes en cortes de
utilidades
42
7. Geometría de la Carretera
u  Los
controles de la pavimentadora son
críticos para una mezcla uniforme y
duradera:
u  Pendiente
lateral (normal crown slope: 2%)
u  Peralte máximo (6% - urbano; 8% rural)
Observaciones: Ambos son críticos para
asegurar el drenaje superficial y la
seguridad al maniobrar una curva
u  Pendiente
longitudinal – controles del ski
largo de 30 pies.
43
8. Número de Carriles
u  Controla
el patrón de roleo
u  Se comienza a compactar del center
line de la carretera hacia el borde
u  En las curvas, se comienza la
compactación del punto más bajo
hacia el más alto
u  Se pueden pavimentar múltiples
carriles simultáneamente de
manera sesgada (echelon)
44
9. El Rendimiento de un
Camión (Yield)
à La longitud de la capa asfáltica por carril que produce
un camión por viaje
45
9. El Rendimiento de un Camión
(Yield)
Fórmula:
γ = W / V à lbs/pie3
donde: γ = densidad, lbs/pie3
W = peso, lbs
V = volúmen, pie3
46
9. Cómputo de Rendimiento de Un
Camión (Yield)
γ = W(2000 lbs/ton)
A*E(1 pie/12 pulg)(L)
Donde:
W = carga de mezcla asfáltica, toneladas
A = ancho de carril, pies
E = espesor/grosor de la capa, pulgadas
L = longitud del carril, pies (Yield)
47
Cómputo de Rendimiento de Un
Camión (Yield)
Dado:
Ancho de carril (A): 12 pies
Espesor/grosor de capa (E): 4 pulgadas
Carga (W): 25 toneladas
Densidad de la mezcla compactada: 140 lbs/pie3
Requerido: Rendimiento del camión (yield)
Solución:
γ = W (2,000 lbs/ton) = 140 lbs/ pie3
(A)(E)(1pie/12pulgs)(L)
L=
~ 90 pies
(25)(2000)
(12)(4)(1/12)(140)
48
Colocación de Mezcla Asfáltica Caliente
Pavimentadora y Componentes Principales
49
1. El Tractor – La Unidad de Potencia
Rodillos de empuje del camión
2.  Sistema de alimentación de material
1. 
u 
Tolva à “hopper”
u 
Transportadores àconveyor belts
u 
Compuertas de flujo àflow gates
u 
Gusano à auger
50
Tractor y Plancha
51
Equipo de Colocación de
Mezcla (cont.)
u 
Plancha (screed unit)
u  Puntos
de remolque (tow point)
u  Fuerzas
actuando en la plancha
u Velocidad
u Cantidad
u Línea
de pavimentadora
de material
de arrastre
52
Plancha (“Screed Unit”)
53
Fuerzas en la Plancha
54
Equipo de Colocación de Mezcla
(cont.)
u Efectos
de detener y arrancar la
pavimentadora
u Paradas
cortas
u Paradas
largas
u Objetivo
– distribución uniforme y
continua – Art 401 – 3.04 b.
55
Equipo de Colocación de Mezcla
(cont.)
u  Calentadores
u  Strike-offs
u  Control
de la corona normal
u  Vibradores
vs. apisonadores
u  Extensiones
u  Zapato
de la plancha
de caballo (shoe horse)
56
Control Automático de
Plancha
u 
Control Automático vs. manual
u 
Control de la inclinación
u 
u 
Control de la pendiente longitudinal
u 
u 
Localización de referencia de nivel
Ski: 30 pies de longitud (mínimo) Art. 401 – 3.04 d (1)
Grosor mínimo y controles de plancha
57
Construcción de Juntas
58
Construcción de Juntas Transversales
– Art 401-3.12 a
u 
Al suspender proceso de pavimentación
u 
Cortar una cara vertical a profundidad completa de la
capa asfáltica
u 
u 
Juntas “butt”
Aplicar con una brocha cemento asfáltico en las caras
de contactos justo antes de colocar la nueva mezcla.
59
Construcción de Juntas
Longitudinales
u 
Se compacta
inicialmente la junta
longitudinal (del
centro del carril al
borde del pavimento)
u 
Solape por pasada de
la aplanadora entre
15 a 30 cms (6” a
12”)
60
Compactación de Mezclas
Asfálticas
61
Compactación de Mezclas
Asfálticas Calientes: Definición
u 
u 
Proceso de compresión de un volumen de
mezcla en un volumen menor
Proceso de eliminación de vanos de aire
(% típicos de una mezcla: 3-5%)
u  Aumento
en la densidad
(γ=W/V )
62
Importancia de la Compactación
u  Estabilidad
u  Resistencia
u  Durabilidad
63
Compactación de Mezclas
Asfálticas Consideraciones
u 
Temperatura
u 
Espesor de la carpeta
u 
Estabilidad
u 
Densidad
u 
Vanos de aire
u 
Equipo
u 
Número de pasadas
64
Temperatura en la colocación
de Mezcla Asfáltica
u 
Pérdida de temperatura en la colocación de
la mezcla asfáltica con el tiempo
65
Temperatura en la compactación
de Mezclas Asfálticas
u 
Pérdida de temperatura durante la
compactación de la mezcla asfáltica con el
periodo de compactación
66
Relación Densidad-Temperatura
u 
Gráfica Densidad vs. Temperatura de compactación
67
Durabilidad vs. Vanos de Aire
Estabilidad
Cohesión
Zona de
Mayor
Durabilidad
Flushing
Raveling
0
% Vanos de Aire
68
Compactación: Factores Críticos
u  Propiedades
de la mezcla
u  Condiciones ambientales
u  Espesor de la capa
u  Equipo de compactación
u  Frecuencia
u  Amplitud
u  Velocidad
u  Tipos
de fundación de la subrasante
69
Compactación
u 
Principios fundamentales
u 
Equipos de compactación
u 
Operaciones / Proceso de roleo dependen
de:
u 
Propiedades de la mezcla
u 
Condiciones ambientales
u  Temperatura
del ambiente
u  Temperatura
de superficie de contacto
70
Aspectos Ambientales que
Afectan la Compactación
u 
Temperatura ambiental baja
u 
Humedad alta
u 
Vientos fuertes
u 
Temperatura baja en la superficie debajo
de la mezcla
71
Equipos de Compactación
u 
Aplanadora de ruedas
lisas de acero (steel
wheel roller)
u 
Aplanadora en el
modo vibratorio
u 
Aplanadora de
neumáticos
72
Rangos de Velocidad de
Aplanadoras (mph)
Tipo de Roleo
Aplanadora Inicial
Intermedio
Final
Estática
2 - 3½
2½ - 4
3-5
Neumática
2 - 3½
2½ - 4
4-7
Vibratoria
2–3
2½ - 3½
----
73
Terminación de la Superficie:
Consideraciones
u 
Textura
u 
Pendiente
u 
Densidad
u 
Suavidad
u 
Calidad final de la superficie (e.g. la imagen que
percibe el usuario)
74
Equipo y Secuencia de
Compactación
u 
En el pasado…
u  Aplanadora
de tres
ruedas – roleo inicial
u  Aplanadora
de
neumáticos – roleo
intermedio
u  Aplanadora
tándem –
dos rodillos
suavizamiento y
terminación final
75
Equipo y Secuencia de
Compactación (cont.)
u 
En el presente
u  Aplanadora
en
modo vibratorio –
roleo inicial
u  Modo
vibratorio –
consolidar
u  Modo
estático terminación
76
Pruebas de compactación
en el campo
77
Eficiencia del Equipo de
Pavimentación (8 hrs de trabajo)
Año
1924
1960’s
Toneladas
250
600
1980’s
1990’s
2400
2600
78
Control de Campo
u  Especificaciones
u  Número
u  Peso
típicas
de pasadas
de los rodillos
u  Dispositivos
nucleares
u  Densidad
u  Contenido
de asfalto
79
Control de Campo (cont.)
u 
u 
u 
Núcleos
u 
Contenido de asfalto
u 
Gradación
u 
Espesor
Ajuste al equipo
u 
Peso
u 
Presión de los neumáticos
Factores de ajuste de pago
80
Especificaciones
u 
Espesor de la capa
compactada
u 
u 
2 – 4 pulgadas (5 cm – 10
cm)
Número de aplanadoras
u 
Tipo de aplanadora
u 
Tonelaje de la mezcla
colocada por hora de roleo
81
Especificaciones
u 
Peso de aplanadoras
u Aplanadora
tándem: 8-12 tons
u Aplanadora de tres ruedas: 10-12
tons
u Aplanadora vibratoria: 6-17 tons
u 
Aplanadora de neumáticos:
u 
200-350 lbs/pulgada de ancho de la rueda
82
Especificaciones
u 
Procedimiento de roleo
u 
Los bordes se rolean primero: el roleo progresa
hacia el centro
u 
Roleo cruzado/ roleo diagonal
u 
Las ruedas de la aplanadora se deben
mantener húmedas para evitar que se pegue la
mezcla asfáltica al tambor de la aplanadora
83
Temperatura es Crítica
84
Guías para la compactación de
mezclas asfálticas calientes
1. 
Selección apropiada de las
temperaturas de mezclado y de
compactación de cemento asfáltico.
2. 
Determinar el tiempo disponible para
la compactación.
3. 
Establecer el patrón de roleo
adecuado.
4. 
Evaluar características ingenieriles
de las mezclas asfálticas.
85
1. Selección apropiada de las temperaturas de
mezclado y de compactación de cemento asfáltico
u 
Tabla de viscosidad y temperatura de cemento asfáltico
86
1. Selección apropiada de las temperaturas de mezclado
y de compactación de cemento asfáltico
u 
Gráfica de viscosidad y temperatura de cemento asfáltico
87
2. Determinar el tiempo
disponible para la compactación
u 
Depende del número y tipo de aplanadora disponible.
u 
Razón de colocación de la mezcla asfáltica.
u 
Temperatura de colocación.
u 
Razón de enfriamiento.
88
3. Establecer el patrón de roleo
adecuado
u 
Cumplir con la densidad minima requerida en
las especificaciones
u 
Número de pasadas asociadas a cada tipo de
aplanadora.
u 
La secuencia de compactación (Modo
estático, modo vibratorio; roleo inicial, roleo
intermedio, roleo final)
u 
Uso adecuado del rolo neumático en la
secuencia de compactación (¿Utilizar al
principio o al final?)
89
4. Evaluar características ingenieriles
de las mezclas asfálticas
u 
Maximizar la densidad sin sacrificar la
suavidad (Fuller´s Maximum Density
Curve).
u 
La gradación de los agregados.
u 
Tipo de cemento asfáltico.
u 
El contenido del cemento asfáltico.
u 
JMF: Job Mix Formula
90
Tipos de Aplanadoras
(“Rollers”)
u 
Tandem con rueda de acero (“steelwheeled”)
u 
Aplanadora con ruedas neumáticas
(“pneumatic-tired”)
u 
Aplanadora vibratoria (“vibrating”)
91
Aplanadora de Rueda de Acero
Estática
92
Aplanadora de Neumáticos
93
Aplanadora Vibratoria
94
Aplanadoras Consideraciones
u 
Peso total
u 
Peso/pulgada de ancho (aplanadora tandem con
rueda de acero)
u 
Presión de contacto promedio (aplanadora con
ruedas neumáticas)
95
Tandem con Rueda de Acero:
Consideraciones
u  Peso
u  Rango:
3-14 toneladas
u  Mínimo:
10 toneladas (incluyendo
balasto)
u  Roleos
intermedio y final: 250 lbs/
pulgada de ancho en el rolo de
compactación (“drive wheel”)
96
Tandem con Rueda de Acero:
Consideraciones (cont.)
u 
Almohadillas humectantes en buenas
condiciones (“wetting pads”) para evitar
levantamiento de la mezcla asfáltica
u 
El rodillo con la unidad motriz va primero
sobre la mezcla sin compactar
97
Tandem con Rueda de
Acero: Aplicaciones
u 
Rodadura inicial (“breakdown”)
u 
Rodadura intermedia
u 
Rodadura final
98
Problemas de la Carpeta
Asfáltica
99
Problemas de la Carpeta
u 
Olas (shoving)
u 
Desgarramiento
u 
Textura no-uniforme
u 
Marcas de plancha
u 
Compactación inadecuada
u 
Problemas en las juntas
100
Problemas de la Carpeta (cont.)
u 
Ahuellamiento àRutting
u 
SangradoàBleeding
u 
Marcas de rolo
u 
Segregación
101
Deficiencia de la Mezcla
u  Exceso
de asfalto en la mezcla
u  “Bleeding”
u  Reducción
(diferente de “tracking”)
de vanos debido a la presencia de
tránsito
u  Debe
mantener un porciento de vanos de
aire para evitarlo
102
Deficiencia de la Mezcla:
Sangrado (“bleeding”) vs. Tracking”
u 
“Bleeding” no es igual
a “Tracking”
u 
Ocurre dentro de las
primeras 2 semanas
u 
Puede detectarlo el
“Locked Wheel Trailer”
u  ASTM
E 274
103
Deficiencia de la Colocación
u 
Humo azul (blue smoke) – indica que la mezcla está
demasiado caliente
u 
Apariencia rígida (stiff appearance)
u 
“Mix slumped in truck”
u 
“Lean, dull appearance” – indica que la mezcla no tiene
suficiente asfalto
u 
Aumento de Vapor – demasiada humedad
u 
Contaminación
104
Deficiencia en la Compactación
u 
Oxidación del asfalto
u 
Desmoronamiento (“ravelling”)
u 
Juntas frías
u 
Intemperismo (“weathering”)
u 
Ahuellamiento (“rutting”)
105
Responsabilidades de
Ustedes…
‡
‡
‡
Los INSPECTORES
106
Responsabilidades del Inspector
1. 
Conocer las especificaciones de ACT/DTOP y
Planos Modelos que apliquen
2. 
Cotejar boletos del camionero
u 
toneladas
u 
tipo de mezclas, S-1, B-1, L-2
u 
temperatura
3. 
Componentes de la pavimentadora están
operando conforme a lo estipulado en las
especificaciones
4. 
Componentes de las aplanadoras están
funcionando conforme a las especificaciones
107
Responsabilidades del Inspector (cont.)
4. Correcciones de deficiencias en las
mezclas antes de que se enfríen
5. Espesor de la capa
6. Geometría adecuada
- Corona Normal (2% = ¼”/pie)
u 
Peralte máximo (6-8%)
108
Responsabilidades del Inspector (cont.)
7. Construcción del empalme en juntas
8. Textura superficial (micro vs. macro)
9. Uniformidad/suavidad de la superficie terminada
10. Equipo nuclear operando conforme a las
especificaciones.
Quality Control/ Quality Assurance (QC/QA)
109
Responsabilidades del Inspector:
(cont.)
11. Ensayos de Prueba
u  ASTM
E 303 – Péndulo Británico
u  ASTM
D 3319 – Accelerated Polishing
Device (PSV mínimo = 48 para el agregado
grueso)
u  ASTM
D 965 – Sand Patch
110
Responsabilidades del Inspector
(cont.)
12. Verificar temperaturas de mezclados,
colocación y compactación
13. Mantener diario de actividades
realizadas, irregularidades
14. Trato “cordial” con el contratista
111
Parte 2. Relación a las
Especificaciones 401, 702, y 703
de la ACT y MP-1 de AASHTO
112
Composición de las Mezclas:
especificación 401-2.05
A. 
General
• 
Tipos de mezclas
-  Superficie: S-1
Base: B-1, B-2
-  Niveladora: L-1, L-2
Gradación
-  Especificación 703 – Agregados
(Tabla 703-3)
- 
• 
113
Composición de las Mezclas (cont.)
u 
Diseño de mezcla
u  Método
de Marshall: AASHTO T245, TAI
(MS-2)
u Primaria
y secundaria (75)
u Municipal
y terciaria (50)
114
Composición de las Mezclas
(cont.)
B. Formulación de la mezcla para la obra de
pavimentación (Job Mix Formula)
•  Tres
semanas de anticipación
•  Certificado por un
laboratorio de pruebas de
materiales
-  Fuentes de cemento
asfáltico, aditivo,
agregados, etc.
115
Composición de las Mezclas
(cont.)
•  Se
puede obviar el requisito
si el diseño/material han sido
aprobados previamente por
la Autoridad para otros
proyectos.
•  El
diseño dura por tres (3)
años
116
Composición de las Mezclas
(cont.)
C. 
Requisitos de mezclas
• 
Estabilidad (AASHTO T 245)
- 
1,200 lbs. Mínimo (50)
- 
1,500 lbs. Mínimo (75)
- 
3,500 lbs. Máximo (S-1)
- 
4,500 lbs. Máximo (B-1, L-1)
117
Composición de las Mezclas (cont.)
• 
• 
Flujo @ 0.01” (AASHTO T 245)
- 
8 - mínimo
- 
16 - máximo
Estabilidad residual (ESP. 719)
- 
• 
75% mínimo
Porciento de vanos de aire (AASHTO
T 166, T 209, T 269)
- 
4% mínimo, 9% máximo (B-1, L-1)
- 
3% mínimo, 5% máximo (S-1)
118
Composición de las Mezclas (cont.)
u  Vanos
u 
en el agregado mineral, VMA (MS-2)
Depende del tamaño máximo del agregado (D)
D
½”
¾”
1”
1 ½”
VMA
15% (mínimo)
14%
13%
12%
119
Composición de las Mezclas (cont.)
u 
Razón de polvillo-asfalto (P200 / PAC)
u  Ensayo de extracción
u  1.2
u 
máximo
Temperatura de mezclado en el laboratorio
u  Viscosidad
del asfalto 170 ± 20 Cs
u  Temperatura de colocación en el laboratorio
u  Viscosidad
del asfalto 280 ± 30 Cs
120
Muestreo y Ensayo:
Especificación 401-2.06
u 
En la Planta (antes y durante la producción de la
mezcla)
u  Cemento
asfáltico
u  Agregados
u  Temperatura
121
Muestreo y Ensayo (cont.)
u Requisitos
de equipo de
muestreo en el proyecto
u Máquina
de extracción de
testigos (4” diámetro)
u Cucharas, kraft paper, cinta
adhesiva, bandeja de madera,
etc.
u Equipo nuclear para medir la
densidad
122
Muestreo y Ensayo (cont.)
u 
Requisitos de prueba en la planta
u Laboratorio
de control de
calidad; certificado y
calibrado anualmente
123
Extracción de Núcleo
124
Medición de la Densidad con
Dispositivo Nuclear
125
Muestreo y Ensayo (cont.)
u 
Unidad de muestreo de la mezcla suelta
u Lote
(300 toneladas)
u 4 especímenes de 2,000 gramos
al azar
u Antes del proceso de
compactación; obtenido en la
tolva (“hopper”)
126
Muestreo y Ensayo (cont.)
u 
Pruebas de extracción a una muestra al azar
u 
Tamaño de agregado
u 
% asfalto
u 
Razón de polvillo/asfalto
u 
Viscosidad del asfalto recuperado
u 
Gravedad específica máxima
u 
Valor de pulimiento del agregado grueso: PSV > 48
127
Muestreo y Ensayo (cont.)
u 
Unidad de muestreo de la mezcla
compactada
u 
Lote (600 toneladas y se entrega en 24 horas)
u 
6 testigos (núcleos de 4” a profundidad
completa y al azar)
u 
Transcurridas 72 horas y no más tarde de 144
horas
u 
Vanos de aire, estabilidad, flujo de Marshall y
estabilidad residual
u 
Valores promedios
128
Requisitos de Aceptación de
los Núcleos
u 
Vanos de aire
u  S-1:
5% - 7%
u  B-1 y L-1: 6% - 11%
u 
Endurecimiento del cemento asfáltico
u  Viscosidad
@ 140 º F
u AC-20 < 10,000 poises
u AC-30 < 15,000 poises
129
Requisitos de Construcción
u 
Planta para la manufactura de mezclas asfálticas
(AASHTO M156)
u 
Equipo de acarreo
u 
Camiones de despacho
u 
Pavimentadoras
u 
Aplanadoras
u 
Limitaciones de tiempo
130
Requisitos de Construcción
(cont.)
u 
Preparación de la superficie a pavimentarse
u 
Mezclado
u 
Transporte, depositado y terminación
u 
Compactación
u 
Juntas, recorte de bordes y limpieza
u 
Requisitos de la superficie
131
Requisitos de Construcción
(cont.)
u 
Pruebas de espesor del pavimento
u 
Protección del pavimento
132
Componentes de la Pavimentadora:
Especificación 401-3.04
u 
Tolva
u 
Sistema de distribución
u 
Gusano (“screed auger”)
u 
Plancha vibratoria
(“Screed”)
u 
Sistema de
calentamiento de la
plancha
u 
Velocidad de operación
133
Componentes de la Pavimentadora:
Tolva (Hopper and Wings)
134
Componentes de la Pavimentadora: Sistema
de alimentación (conveyor feeder system)
135
Componentes de la
Pavimentadora: Gusano (Auger)
136
Componentes de la Pavimentadora:
Plancha Vibratoria (Screed)
137
Componentes de la Pavimentadora:
Velocidad de Operación
138
Pavimentadoras:
Especificación 401-3.04 (cont.)
u 
Sistema de control
automático de
pendiente y peralte
u 
Elevación de la plancha
u 
Línea de referencia /
sensores mecánicos
u 
Eskí o viga flotante de
30 pies de longitud (9
metros)
u 
Eskí corto (shoe horse)
139
Aplanadoras:
Especificación 401-3.05
u 
Tipos
u Vibratorio
u Estático
– ruedas de acero
doble
u Gomas (neumáticos)
Velocidad: máximo de 3mph a 4 mph è equivalente a la
velocidad de caminar
140
Aplanadoras Vibratorias
Factores que afectan la compactación
u 
Peso
u 
Fuerzas de impacto/vibración
u 
u 
Frecuencia
u 
Amplitud
Respuesta de la vibración en la mezcla
141
Preparación de la Superficie
a Pavimentar
Pavimento viejo
u 
Cotejar elevaciones de línea de centro y otros puntos de
control
u 
Limpieza de superficie
u 
u 
Polvo (i.e. cepillón)
u 
Material contaminante
Capa niveladora
u 
Secciones irregulares
142
Preparación de la Superficie
a Pavimentar (cont.)
u 
Corrección de hoyos, bacheo inadecuado, depresión
u 
Eliminar exceso de sellante en grietas o juntas
u 
Aplicar sellante (“tack coat”) a superficies de
pavimentos que han estado en servicio al público por
periodo mayor de 3 meses
143
Preparación de la Superficie
a Pavimentar (cont.)
Capa granular
u  Imprimación asfáltica (especificación
408)
Superficies de contacto
u  Imprimación de superficies de
encintados y registros que estarán en
contacto con la mezcla bituminosa
(“Tack Coat” – especificación 407)
144
Temperatura
u 
Cemento asfáltico
u 
u 
No se debe calentar en exceso de 350 º F
Temperatura de despacho de la mezcla a
la obra
u 
20 º F sobre la temperatura de colocación
u 
Nunca deberá ser menor de 225 º F
145
Requisitos de Terminación de
Superficie
u 
Superficie de rodaje – tolerancia de 3/16” en 10 pies
u 
Base – depresiones no deben exceder de ½”
u 
Porciento de largo defectuoso de la superficie de
rodaje no deberá exceder 4%
u 
Textura de la superficie – método del círculo de
arena (“Sand Patch”)
146
Construcción de Juntas:
Especificación 401-3.12
Junta caliente
u 
Junta longitudinal entre dos carriles que
han sido constuidos aproximadamente al
mismo tiempo (pavimentadoras en
echelon)
u 
Diferencia en densidad es despreciable
147
Construcción de Juntas
(cont.)
u  Secuencia
de roleo
(Pavimentadoras en
echelon)
1. 
2. 
Primera pavimentadora
distribuye la mezcla y la
aplanadora inicial deja
una franja de 3” a 6” del
borde común sin
compactar.
Segunda aplanadora
compacta la franja de 3”a
6” en su primera pasada
una vez depositada la
mezcla asfáltica por la
segunda pavimentadora.
148
Deficiencias en la
Construcción de Juntas
Junta fría
u  Junta longitudinal entre dos carriles que han
sido construidos en periodos de tiempo
diferente.
u 
u 
Diferencia en densidad es evidente
Zona de baja densidad en el lado de la junta
del carril que se construyó inicialmente y una
zona de alta densidad en el lado de la junta
del nuevo carril.
149
Construcción de Juntas
Transvesales
u 
u 
u 
Al terminar las obras del día
Corte a profundidad completa seguido por
imprimación de la cara vertical que va a
estar contigua a la mezcla a depositarse el
día siguiente
Primera pasada transversal con una
aplanadora estática con ruedas de acero
compactando una franja de 6” de la
mezcla recién depositada
150
Juntas Transversales (cont.)
u  Repetir
procedimiento cubriendo una
franja adicional de 6” a 8” hasta que
el ancho del rodillo de la aplanadora
esté ubicado en la mezcla recién
depositada
u  Proveer tablones del espesor
apropiado para que el rodillo de la
aplanadora pueda compactar
adecuadamente el borde del
pavimento
151
Secuencia de Roleo
u 
Roleo inicial (“Breakdown Rolling”)
u  Primera
pasada en la carpeta recién
depositada
u  Puede
utilizarse el mecanismo
vibratorio
152
Secuencia de Roleo (cont.)
u 
Roleo intermedio
u  Pasadas
subsiguientes por la
aplanadora(s) para obtener la densidad
requerida antes de que la mezcla se
enfríe a 225 º F (p.e. cotejar densidad
con equipo nuclear)
153
Secuencia de Roleo (cont.)
u  Roleo
u 
u 
final
Mejorar la superficie en términos de remoción
de marcas del rodillo
*** no contribuye a la densidad***
u 
No debe utilizarse el mecanismo vibratorio de
la aplanadora
u 
La velocidad puede ser mayor pero nunca debe
exceder las 7 mph
154
Requerimientos de la Superficie:
Esp. 401-3.13 (p 15)
u 
Cotejo de variaciones en la superficie: reglote de
3 metros
u 
Criterio a satisfacer:
u 
u 
No exceda 3/16” en 10 pies
u 
No exceda 0.5 cm en 3 metros
u 
% de longitud defectuosa no debe exceder 4% en
ningún segmento de 300 metros de longitud
Exceso de ½” (1.25 cm) debe corregirse con
material de capa niveladora o de superficie
155
Parte 3. ASPECTOS DE SEGURIDAD
156
Aspectos de Seguridad
u 
Seguridad en el proyecto
u 
Plan de Control de Tránsito
u 
Especificación 638: Maintenance and
Protection of Traffic
157
Lista de Cotejo del Inspector:
Proceso HMA
1. 
Temperaturas
2. 
%compactación àDensidad de mezcla
compactada
3. 
Espesor de la capa compactada
4. 
Defecto existente en superficie con antelación a
la colocación de la mezcla
5. 
Suavidad (smoothness) del producto
compactado
6. 
Tipo de equipo (peso, velocidad)
158
Lista de Cotejo: Equipos
1. 
Camiones
u 
Conduce de despacho (toneladas, tipo de
mezcla, Temp, etc)
u 
Cumpla con el Reglamento de Dimensiones y
Pesos
2. 
Pavimentadora y plancha (paver +
screed)
3. 
Ski y controles asociados
159
Lista de Cotejo: Equipos
4. 
Equipo nuclear
u 
97% de compactación
5. 
Equipo extracción de testigos (núcleos/cores) –
cotejo de espesores y propiedades ingenieriles
de la mezcla
6. 
Reglote de 3m (straightedge)
u 
7. 
3/16” en 10 pies
Profilograph – smoothness
u 
PI – Profile Index (mm/m, pulg/milla)
160
Defectos existentes
u 
Tipo de defecto
u 
Magnitud (% área con defecto)
u 
Severidad (baja, moderada, alta)
u 
Relacionado a carga (alligator, pothole, rutting,
etc.)
u 
No relacionado a carga (bleeding)
u 
Defectos asociados a vicios de construcción (QC/
QA deiciente)
u 
u 
(raveling, rutting, pothole, etc.)
Falla funcional vs. estructural
161
Cemento asfáltico
u 
Susceptibilidad a cambios de temperatura
u 
Criterios de selección en Texas incluyen el
nivel de tráfico pesado esperado durante
la vida útil del pavimento en ΣESAL18
162
Referencias Técnicas
u 
Commonwealth of Puerto Rico,
Department of Transportation and Public
Works, Highway Authority, Standard
Specifications for Road and Bridge
Construction, 1989
u 
US Army Corps of Engineers, Hot-Mix
Asphalt Paving Handbook 2000
163
Referencias Técnicas (cont.)
u 
The Asphalt Institute: www.asphaltinstitute.org
u 
Better Roads magazine: www.betterroads.com
u 
Bomag: www.bomag-americas.com - light equipment,
heavy equipment
u 
video courses on HMA:
www.eng.auburn.edu/center/ncat/ed/edvideo.html
164
Referencias Técnicas (cont.)
u 
FHWA: www.fhwa.dot.gov - FHWA Websites
u 
www.flexiblepavements.org
u 
NAPA: www.hotmix.org
u 
NACE: www.naco.org/affils/nace/index.htm -
u 
HMAT technology, HMA construction and
production
165
Referencias Técnicas (cont.)
u  ATSSA:
u  ARRA:
www.atssa.com
www.arra.org
u  Kandhal,
P. “Moisture Susceptibility of
HMA Mixes: Identification of Problem
and Recommended Solutions”,
www.eng.auburn.edu/center/ncat/
reports/rep92-1.pdf
166
Referencias Técnicas (cont.)
u 
HMA Pavement Mix Type Selection Guide:
www.fhwa.dot.gov/pavement/library.htm
u 
Establishing Hot Mix Asphalt Mixing and Compaction
Temperatures at the Project Level:
www.asphaltinstitute.org/superpav/temperature.html
Also: density specifications, full depth for parking lots,
asphalt pavement construction, maintenance and
repair, design mix, etc.
167
Información Adicional
Benjamín Colucci, PhD, PE
Departamento de Ingeniería Civil y Agrimensura
Recinto Universitario de Mayagüez
Mayagüez, Puerto Rico 00681
Tel. (787) 834-6385 u 832-4040
Exts. 3393 ó 3403
Fax (787) 265-5695
email: benjamin.colucci1@upr.edu
168
Muchas gracias…
169