Este artículo de mi blog lo escribo para responder al válido deseo (y las más de las veces necesidad) de aumentar significativamente la velocidad de respuesta en el laboratorio que sirve a una planta de asfalto, sin perder certidumbre. Sigue leyendo que estoy seguro que te va a gustar.

Primero, lo primero. Sintonicémonos con un concepto de diseño de mezclas asfálticas. Este que escribí me satisface bastante por lo simple y completo. Claro, tú también puedes tener el tuyo y hasta mejor, pero, adelante.

Una vez que estamos claros en esto, conviene especificar de qué parte del diseño de una mezcla asfáltica estamos hablando en este artículo, y no es más que del diseño volumétrico. La Pirámide de diseño del método AMAAC para mezclas asfálticas de alto desempeño me sirve mucho como herramienta didáctica para ubicarnos.

Que quede claro que no podemos reducir el tiempo de los ensayos, ni mucho menos de los ensayos de desempeño (v.g., rueda de Hamburgo, módulos dinámicos, fatiga). Ni podemos reducir el tiempo de ensayos de calidad de la materia prima, ni de la valoración de la susceptibilidad a la humedad. Lo que plantearemos hacer, más adelante en este artículo, es reducir el tiempo de diseño aprovechando una brecha de análisis conceptual en el análisis de vacíos de la mezcla compactada, que ya había visto N.W. McLeod en 1956, pero tal vez, por la falta de computadoras, no se aprovechó. A este recurso yo lo llamé "polígono de vacíos", y es la técnica central para conseguir la pretendida aceleración del diseño.

(ver Sánchez-Leal, F.J. et al., 2011, "Polyvoids: Analytical tool for Superpave HMA design", ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 23, Issue 8, August 2011. https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0000275).

¡Muy bien! Luego de esta larga pero necesaria introducción, vamos por fin con el primer paso de estas recomendaciones para acelerar el diseño de mezclas asfálticas.

Paso 1: Toma tu especificación y verifica la calidad del cemento asfáltico y del agregado pétreo en tu laboratorio. Son pruebas de calidad típicas que no vamos a explicar aquí, pero que tienes que hacer y comparar con los rangos permitidos en la norma de tu país, estado, agencia o en las especificaciones particulares de tu proyecto. Entre esos ensayos están unas determinaciones que nos serán muy útiles más adelante, las gravedades específicas bulk, Gsb, gravedad específica efectiva, Gsa, de cada agregado, y la gravedad específica del cemento asfáltico empleado para el diseño.

Paso 2: encuentra al menos una combinación (dosificación) de los distintos agregados pétreos disponibles, que produzca una granulometría que entre en los puntos de control de la especificación. Llámala "estructura de agregado pétreo de tanteo".

Paso 3: Obtén las gravedades específicas de esa estructura y también los rangos para las especificaciones de vacíos (Va, VMA, VFA). Como las más de las veces VMA no tiene tope, súmale 2 puntos porcentuales. Ej.: Min 12 %, máx. 14 %.

Paso 4: Aplica el polígono de vacíos. Esta técnica gráfica y analítica viene a sustituir la necesidad de elaborar 12 especímenes, para el diseño Superpave, o 15 especímenes, para el diseño Marshall. Ya no tendrás ni que elaborar todos estos especímenes, ni mucho menos ensayarlos, ni tampoco hacer el análisis de las curvas.

Aplica el polígono de vacíos usando la hoja de cálculo de MS Excel o el software RAMSoft. Solo introduce las gravedades específicas y los rangos de especificación de vacíos. Te devolverá el contenido de asfalto óptimo de tanteo, Pbo.

Paso 5: Con el Pbo del paso anterior, elabora 3 especímenes hermanos y compáctalos con la energía y método establecido. Mídele a cada uno su Gmb, y verifica que cumplan los vacíos, según las especificaciones.

Si cumplen, el Pbo es ahora la fórmula de trabajo y la estructura granulométrica de tanteo pasa a ser parte de la fórmula de trabajo también. Sigue adelante con el resto del diseño (v.g. TSR, Hamburgo, Módulo, fatiga). Si no cumple, selecciona una nueva estructura y vuelve al Paso 2.

Date cuenta que la certidumbre para cada método (Marshall, Superpave o RAMCODES) es la misma: 3 especímenes hermanos por punto de asfalto.

Aquí el resumen de lo visto:

El uso del polígono de vacíos es la razón por la que puedes usar 3 especímenes de mezcla asfáltica, en vez de los 12 de Superpave, o los 15 de Marshall, consiguiendo una importante reducción en el tiempo de respuesta del diseño de la mezcla asfáltica.

Si te parece bien, puedes ver un video sobre este tema en nuestro canal de Youtube.

Ten en cuenta que continuamente estamos haciendo talleres gratuitos sobre el polígono de vacíos y otras herramientas para el análisis y diseño de mezclas asfálticas. Aquí está el enlace para inscripción al próximo: https://us02web.zoom.us/webinar/register/WN_IoMHfuUgRtms6enevclnwQ

¡Hasta pronto!

Autor: Freddy J. Sánchez-Leal, IC, MI

Contacto: geotechtips@gmail.com.