Las mezclas asfálticas son empleadas en la construcción de pavimentos, bien sea en capas de rodadura o en capas inferiores, y cumplen la función de proporcionar una superficie cómoda, económica y segura a los usuarios. Éstas son el resultado de unir en condiciones y normas establecidas un ligante hidrocarbonato y agregados pétreos; su función radica en aportarle rigidez y resistencia a la estructura del pavimento, dependiendo de las propiedades individuales de los materiales, la carga de soporte de vial y las condiciones del medio ambiente; de esta manera la granulometría que se quiere implementar debe diseñarse de acuerdo a las solicitaciones de la vía y al análisis de las propiedades mecánicas y dinámicas que pueda requerir.

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Éstas mezclas en función de la temperatura y del tiempo de aplicación de la carga pueden tener un comportamiento elástico lineal, no lineal o viscoso; de esta manera a temperaturas bajas se comportan como un material elástico lineal, y con un aumento gradual van cambiando su comportamiento a elástico no lineal, registrándose menos viscosas a medida que va subiendo la temperatura. De esta manera se hacen importantes las condiciones ambientales de trabajo del pavimento, dado que a diferencia de los climas cálidos y temperaturas elevadas donde se producen pérdidas de cohesión de la mezcla y ahuellamientos, en los climas fríos no se presentan deformaciones plásticas y el pavimento presenta un comportamiento elástico; esto para resaltar la manera como se debe prever muy bien en la temperatura y el tráfico al cual se va a someter un vez puesta en obra.

Composición

Las mezclas asfálticas como se mencionó anteriormente están conformadas de un agregado pétreo, un ligante hidrocarbonado y en ocasiones aditivos, sin embargo es importante analizar sus propiedades ya que cada uno de ellos es parte fundamental en el diseño y la función para la cual se quiera implementar.

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Agregado Pétreo

Los agregados son partículas de minerales de diferentes tamaños, obtenidos de la fragmentación natural o la trituración artificial de las rocas; su importancia radica en la actividad química y superficial frente al agua y los ligantes, y por ende las propiedades físicas y químicas que éstos puedan tener.

Dentro de las propiedades físicas se pueden encontrar, la porosidad (que influye en la permeabilidad, absorción, textura superficial, resistencia a la abrasión, peso específico), la textura superficial (determinada por las irregularidades superficiales de las partículas, importante en la resistencia al deslizamiento en la capa de rodadura),la dureza (dependiente de la petrografía del agregado, importante en la absorción y la resistencia al desgaste), la forma (incidente en la resistencia mecánica), entre otras.

Las características químicas son más variadas y difíciles de sintetizar, van asociadas especialmente a la reacción físico-química que producen con el ligante, y que se ven reflejadas en la correcta o mala adhesión entre estos dos, por factores además como la textura, la porosidad, la viscosidad, y en el caso del asfalto la tensión superficial y el espesor de la película.

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Ligantes Hidrocarbonados

Los ligantes hidrocarbonados son aglomerantes conformados por mezclas complejas de hidrocarburos; su consistencia depende de las temperaturas de trabajo y se comportan como un fluido newtoniano a altas temperaturas. Tienen un sistema coloidal tipo gel que se comporta como un sólido o semisólido a temperatura ambiente, por lo cual su manejabilidad se hace más fácil calentándolo previamente.

En la clasificación de estos ligantes podemos encontrar los ligantes asfálticos, emulsiones (dispersiones coloidales del asfalto en agua), ligantes fluidificados y ligantes modificados (ligantes hidrocarbonados con aditivos). El ligante asfáltico, usado más frecuentemente en mezclas asfálticas, es un material resistente, adhesivo, aglomerante, impermeable y duradero, con capacidad de resistir esfuerzos y fluir bajo la acción de calor o cargas permanentes.

Mas adelante hablaremos de la clasificación de las mezclas asfálticas.

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En el diseño de pavimentos los factores que más afectan la durabilidad de las mezclas asfálticas son la edad de envejecimiento y el daño por humedad, por este motivo deben ser diseñadas para que resistan conjuntamente tanto las cargas generadas por el tránsito, como la acción de los efectos físicos y químicos ocasionados por el medio ambiente. Los diferentes requerimientos en cuanto a confort, seguridad, y durabilidad que se exigen hoy en los pavimentos, han llevado en muchos países a desarrollar alternativas en sus diseños, con materiales de características diferentes a las que antes se presentaban. Las mezclas asfálticas porosas, dentro de esa línea de investigación encontraron un importante aporte a esas condiciones que se quieren mejorar; éstas se caracterizan por un alto porcentaje de vacíos (16% a 35%), que permiten el paso del agua a través de la misma, su eliminación de la capa superficial, y por su característica de micro textura y macro textura una buena adhesión entre el neumático y la capa de rodadura.

Se han venido evaluando diferentes métodos de diseño, entre los que se encuentran, el método Australiana (Open GradedAsphaltDesing Guide, originada en la AustralianAsphaltPavementAssociation), RP (Originado en Chile), Tracción Indirecta (Originado en Brasil), y Cántabro (Originado en España); para la investigación se usaran las últimas dos metodologías. En el método de Cántabro se evalúa la resistencia al desgaste de un número determinado de especímenes (con una granulometría abierta específica y porcentajes variables de asfalto), en condiciones normales y sumergidos en agua por un tiempo determinado; esto último para analizar el efecto de la misma sobre las propiedades del asfalto y el agregado. En el método de Tracción Indirecta, se evalúa la resistencia al esfuerzo de tracción por compresión diametral de un número de especímenes (con la misma granulometría y porcentaje de asfalto) diseñados por el método Marshall y fallados en la prensa Lottman.

Dentro de los mecanismos de degradación del pavimento, uno de los modos de daño mas frecuentes es la infiltración y permanencia del agua dentro de la mezcla, esto genera un fenómeno denominado “stripping”, que se resume en el desprendimiento del agregado pétreo con el ligante asfáltico por el efecto de ésta. En esta investigación se analiza también el comportamiento de los especímenes ante este efecto, teniendo en cuenta para el diseño aspectos tan importantes como, el porcentaje de asfalto, porcentaje de finos, porcentaje de agregado grueso, porcentaje de filler (material que pasa por el tamiz No. 200), energía de compactación, tiempos de mezclado, caracterización del material y tiempos de ensayo; todos influyentes en el fenómeno de separación asfalto-agregado y bajo un buen diseño responsables de evitar este deterioro.

Mas adelante estaremos ampliando esta información para los interesados en construcciones civiles. Cada lunes y viernes sacaremos nuevos artículos y tutoriales respecto a este tema y demás.

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