Comparación entre criterios de aceptación en la producción de mezcla asfáltica densa, entre la unión americana y México
Introducción
Para obtener una calidad duradera en un pavimento flexible, es necesario tener materiales que cumplan con los requisitos establecidos en la literatura, normativa y/o especificaciones de proyecto. Debido a que la vida de un pavimento, costo y mantenimiento está en función de las propiedades de los materiales que lo conforman, es de suma importancia conocer los parámetros mínimos de calidad para la fabricación y colocación de mezcla asfáltica.
Es primordial que las autoridades y proyectistas establezcan valores que se puedan cumplir, es decir, fijar parámetros de acuerdo al material encontrado en la zona, capacidad de los contratistas locales y resultados de investigaciones nacionales e internacionales.
En la fabricación diaria de mezcla asfáltica, usualmente, las especificaciones, recomendaciones y normas mexicanas establecen tolerancias o rangos de aceptación para el contenido de asfalto y granulometría. Para Estados Unidos, cada estado cuenta con sus especificaciones, esto quiere decir que los parámetros de aceptación de la producción de una mezcla asfáltica pueden variar entre entidades federativas. El objetivo de este trabajo es comparar los rangos de aceptación de contenido de asfalto, granulometría de una mezcla asfáltica densa entre lo señalado en las especificaciones de algunas entidades federativas estadunidenses, la normativa mexicana y la recomendación AMAAC.
Contenido de asfalto
La Tabla 1 muestra la comparación entre los rangos aceptados de contenido de asfalto en la elaboración de una mezcla asfáltica densa.
1. Contenido de cemento asfáltico con respecto a la masa del material pétreo.
2. Método de extracción y método de ignición, respectivamente.
Como se puede observar en la Tabla 1, la normativa mexicana no hace ninguna distinción entre los métodos para determinar el contenido de asfalto (extracción e ignición), por lo que no toma en cuenta las variaciones que se pueden generar para cada método de ensayo. Por otro lado, las especificaciones americanas y la recomendación AMAAC establecen el método de ignición conforme a la AASHTO T-308 y ASTM D6307, respectivamente, estableciendo claramente un método y variación permisible.
Los rangos establecidos en la normativa mexicana son fijos para cualquier tipo de mezcla (densa, SMA) mientras que las especificaciones americanas cuentan con un rango de variación para cada tipo de mezcla asfáltica.
En general, el rango permitido en la normativa mexicana y recomendación AMAAC es relativamente menor en comparación con las especificaciones americanas, las cuales pueden estar en función de las propiedades de los materiales locales y las capacidades de los contratistas en la zona. Es fundamental establecer tolerancias de contenido de asfalto razonables, que se puedan cumplir sin poner en riesgo la calidad del producto. Al fijar rangos estrechos, se puede incurrir en rechazar lotes enteros que pueden encontrarse dentro de la variación que ofrece el tipo de material y la planta de asfalto. En su apartado de precisión y sesgo, la normativa establecida por la sociedad americana para pruebas y materiales (Figura 1), ASTM D2172, Método de prueba para la extracción cuantitativa del asfalto de una mezcla asfáltica marca el rango aceptable entre dos resultados de contenido de asfalto para el método A (centrifugado).
La normativa señala que, al contar con agregados con valores de absorción mayores a 2.5%, el rango aceptable entre dos resultados incrementa. Por lo tanto, es posible obtener mayores variaciones en los resultados de contenido de asfalto, donde se tienen agregados con alta absorción.
El reporte 409 de la “National Cooperative Highway Research Program” (NCHRP por sus siglas en inglés) indica un método para determinar la variación del contenido de asfalto mediante el uso del “conformal Index”, CI. Éste índice es el resultado de la medición directa de la capacidad para ejecutar un proceso, por lo que puede ser usado para medir el nivel de calidad para un valor objetivo.
La Figura 2 ilustra los valores CI, conforme a la variación del contenido de asfalto con respecto a un valor objetivo para diferentes contratistas. Este método puede ser de gran utilidad para obtener las variaciones de cada contratista, con base a su capacidad de producción y las características de los materiales.
Granulometría
La Tabla 2 presenta la comparación entre los rangos de tolerancias de granulometría entre México y los estados de la unión americana.
1. No cuenta con tolerancias, 3 de Enero de 2022.
2. La especificación del estado de California, estable diferentes valores de tolerancia en función del tamaño nominal, para la tabla 2 se tomó un TN de 1’’.
En México, la Secretaría de comunicaciones y transportes no estable límites de tolerancia para la granulometría de una mezcla densa, no así, la AMAAC, la cual cuenta con valores en su recomendación “PA-MA 02/2016”. Se puede apreciar que los rangos de tolerancia en las especificaciones de los estados de la unión americana son relativamente más amplios que los propuestos por la recomendación AMAAC.
Es imperativo que la secretaría establezca rangos de tolerancia en la granulometría de una mezcla densa, para evitar conflictos entre las concesionaria, supervisión y contratista.
Método PWL
Además de las tolerancias para contenido de asfalto y granulometría, las especificaciones de los estados de la unión americana implementan métodos estadísticos para la bonificación, aceptación, sanción o rechazo de lotes de producción de mezcla asfáltica.
El método más utilizado por las agencias estatales americanas es el PWL (percent within limits; porcentaje dentro de los límites). El PWL utiliza la media aritmética y desviación estándar de una propiedad de la mezcla asfáltica para estimar qué porcentaje de la muestra se encuentra dentro de los límites de especificación, es decir, el PWL asocia un valor medido con su variabilidad.
Aunque los valores de contenido de asfalto y granulometría se encuentren dentro de la tolerancia marcada en la especificación, la variabilidad dentro del mismo lote puede reducir su PWL y por consecuencia una posible reducción en el pago, en caso contrario, si la variabilidad es baja, se puede bonificar a la contratista. La Figura 3 muestra un ejemplo de factores de pago en relación al PWL para el estado de Arizona.
Comentarios finales
En general, las tolerancias establecidas en las especificaciones de los diferentes estados de la unión americana son mayores en comparación con la normativa mexicana y las recomendación AMAAC.
Es importante revisar si el rango de contenido de asfalto establecido en la normativa nacional refleja la verdadera variación adherente al método de prueba, las diferentes propiedades de los materiales y la capacidad de las plantas de asfalto en México. Asimismo, establecer una tolerancia para la gradación de la mezcla asfáltica, ya que no se cuenta con alguna en la actualidad.
Además de considerar los rangos de aceptación para granulometría y contenido de asfalto en México, se deben establecer métodos estadísticos para la aceptación de la producción de mezcla asfáltica. En la actualidad; supervisión, contratista y proyectista se basan en los valores obtenidos en laboratorio, los cuales, por sí solos no cuentan la película completa sobre el comportamiento de nuestras plantas de asfalto. Es vital, que las decisiones sobre el rechazo y/o aceptación de lotes de producción no se reduzca a un valor de contenido de asfalto, sin antes, realizar un análisis minucioso sobre las tolerancias, límites estadísticos y materiales del territorio mexicano.
Referencias
Secretaria de comunicaciones y transportes. N-CMT-4-05-003/16. Calidad de mezclas asfálticas para carreteras.
Alaska Department of Transportation (2020). ALASKADOT. Standard specifications for Highway construction.
Arizona Department of Transportation (2021). AZDOT. Standard specifications for Road and Bridge construction.
California Department of Transportation (2018). CALTRANS. Standard specifications.
Nevada Department of Transportation (2014). NDOT. Standard specifications for Road and Bridge construction.
New Mexico state Department of Transportation (2014). NMDOT. Standard specifications for Highway and Bridge construction.
Texas Department of Transportation (2014). TEXDOT. Standard specifications for Construction and maintenance of highways, streets, and bridges.
American society of testing materials (2017). ASTM 2172. Standard test methods for quantitative extraction of asphalt binder from asphalt mixtures.
National Cooperative highway research program (1998). NCHRP Report 409. Quality control and Acceptance of superpave-designed hot mix asphalt.
Escrito por José Luis González Rufino
Universidad Autónoma de Querétaro / Construcción y mantenimiento de Pavimentos S.A. de C.V.
Gerente de control de calidad. jose.gonzalez@compavsa.com.mx
