Laboratorio Nacional de Vialidad Lechadas asfálticas y Microaglomerados en frío Rosa Zuñiga C Jefa Subdepartamento Tecnológico y Materiales Curso Laboratorista Vial C Junio 2015 Lechadas asfálticas Es un Sello de mezcla que está compuesta por: – – – – – Árido fino bien graduado (TM 10 mm) Emulsión asfáltica (Quiebre Lento, quiebre controlado) Filler (Si se requiere) Agua. Si se requiere se puede usar aditivos. Las Lechadas se aplican sobre superficies que aún conservan su valor estructural y portante. Componentes de una Lechada Objetivos de lechada sobre pavimento antiguo • Impermeabilizar y rejuvenecer. • Detener procesos erosivos. • Sellar grietas superficiales. • Mejorar resistencia al deslizamiento. Clasificación de las lechadas De acuerdo a la granulometría de los áridos, las lechadas asfálticas se clasifican como : • Fina (Tipo A-1) • Media o general (Tipo B-1) y • Gruesa (Tipo C-1 y D-1). • Para los Microaglomerados en frío, las granulometrías serán : • Tipo B-1 y Tipo C-1. Clasificación de las lechadas TIPO DE LECHADA TAMAÑO APLICACIÓN A–1 Fino Sellado de grietas y sellado fino en vías de tráfico liviano. B–1 Media o General Sellado general para aumentar la textura. C–1 Grueso Producen una superficie con textura profunda y se usan en vías con alto nivel de tránsito. D-1 Grueso Características • La lechada asfáltica no aporta estructura al pavimento. • Protege o conserva las capas estructurales, retardando su deterioro. • No corrige la regularidad superficial representada a través del parámetro IRI. • Solo se debe aplicar en pavimentos estructuralmente sanos. Función del agregado • Proveer un esqueleto mineral que soporte las cargas del tráfico. • Proveer una adecuada resistencia al patinaje. • Resistir la abrasión producida por el tráfico • Resistir la meteorización producida por factores climáticos agresivos. Función del Ligante • Proveer cohesión al esqueleto mineral. • El adicionar agua al agregado permite trabajar y colocar la lechada con una consistencia adecuada. • Impedir el paso del agua y aire al interior de la lechada y a las capas inferiores asegurando la durabilidad del sistema. Diseño de la lechada asfáltica 1° Seleccionar el tipo de lechada: A-1, B-1, C-1 o D-1. 2ºSeleccionar los materiales: Seleccionar el tipo de emulsión y la granulometría del agregado. 3ºDiseño preliminar: Se dosifica la lechada en base a cálculos teóricos (% de emulsión) 4ºDiseño definitivo: se determinan las dosis definitivas de emulsión, agua y si se requiere aditivo. 5ºVerificar que los materiales usados sean compatibles. Selección del tipo de lechada a utilizar Depende de las condiciones del pavimento existente: – Para fisuras o grietas del pavimento pequeñas se deberá escoger una lechada fina (tipo A-1). – Si la textura del pavimento es más bien abierta, se puede usar una lechada más gruesa. A mayores niveles de tráfico se requieren lechadas con mayor tamaño máximo de agregados. Selección de los materiales • • • • Agregado. Relleno mineral (filler) Ligante Aditivos Agregado El agregado en cuanto a su tamaño y graduación queda determinado de inmediato por la selección del tipo de lechada, que en definitiva no es más que un tipo de granulometría. Agregado • Los agregados deberán ser limpios, angulares, durables y bien graduados. • Los agregados deben cumplir ciertos requisitos que aseguren su resistencia a los esfuerzos mecánicos y a los efectos del clima, así como la compatibilidad con el ligante. Agregado • Para las lechadas asfálticas, los áridos deberán provenir de la trituración de roca o de mezclas con arena natural. En el caso de usar arena natural, ésta no deberá superar el 15%. • Para los microaglomerados en frío, los áridos deberán provenir sólo de la trituración de la roca. Granulometrías de los diferentes tipos de lechada TAMICES % EN PESO QUE PASA mm ASTM TIPO A-1 TIPO B-1 TIPO C-1 TIPO D-1 12.5 ½`` ------ ------ ----- 100 10 3/8” ------ 100 100 85 - 98 5 Nº 4 100 85 – 95 70 – 90 62 – 80 2,5 Nº 8 85 – 95 62 – 80 45 – 70 41 – 61 1,25 Nº 16 65 – 80 45 – 65 28 – 50 28 – 46 0,63 Nº 30 40 – 60 30 – 50 18 – 34 18 – 34 0,315 Nº 50 25 - 42 18 – 35 12 – 25 11 – 23 0,16 Nº 100 15 - 30 10 - 24 7 – 17 6 – 15 0,08 Nº 200 10 - 20 5 - 15 5 – 11 4-9 Tolerancias TAMICES mm ASTM 12.5 10 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,08 ½`` 3/8” Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100 Nº 200 Tolerancia Puntos porcentuales ----------5 5 5 5 4 3 2 Tolerancias expresadas en puntos porcentuales. Especificaciones de propiedades para agregados en lechadas asfálticas. ENSAYE Equivalente de Arena Indice de plasticidad Adherencia Riedel y Weber Desgaste los Angeles Indice de Trituración Total Adherencia Método Estático Partículas Chancadas REQUISITOS Min. 45% NP 0–5 Máx. 25 % Máx. 3.5% Min. 95% Min 90 % Nota: El proyecto podrá indicar otro valor de Desgaste de Los Ángeles, debidamente justificado, el cual no podrá superar el 35%. Especificaciones de propiedades para agregados en Microaglomerados en frío. ENSAYE Equivalente de Arena Indice de plasticidad Adherencia Riedel y Weber Desgaste los Angeles Desintegración por Sulfato de Sodio Adherencia Método Estático Partículas Chancadas REQUISITOS Min. 60% NP 0–5 Máx. 25 % Máx. 12 % Min. 95% 100 % Relleno mineral (filler) Objetivos : • Evitar la segregación: El filler corrige granulometría produciendo una mezcla más consistente. • Controla el quiebre, el filler mineral aumenta el área de contacto entre el agregado y la emulsión, acelerando el quiebre. Relleno mineral (filler) Si se requiere adicionar filler de aportación, éste deberá estar constituido por polvo mineral fino tal como cemento hidráulico, cal u otro material inerte de origen calizo, libre de materia orgánica y partículas de arcilla. Relleno mineral (filler) Tamices % Que pasa en peso mm ASTM 0.630 Nº 30 100 0.315 Nº 50 95 – 100 0.08 Nº 200 70 - 100 Agua • El agua potable debe ser compatible con la mezcla de la lechada o microaglomerado en frío. Deberá estar libre de materias orgánicas, sales nocivas y otros contaminantes. • La tolerancia para el agua en el diseño de la lechada será de: 2.0 puntos porcentuales. Ligante (Emulsiones) • El ligante esta directamente relacionado con la afinidad con el agregado, y se define de acuerdo al tipo de agregado. • La elección del ligante que en este caso es una emulsión depende de las condiciones climáticas. • Cuando no es posible cumplir los objetivos de la aplicación con emulsiones convencionales, se debe usar emulsiones elastoméricas. Ligante (Emulsiones) “La tolerancia para la emulsión en el diseño de la lechada es: 0.5 puntos porcentuales.” Ligante (Emulsiones) Para los Microaglomerados en frío, las emulsiones serán modificadas del tipo puesta rápida al tránsito (Quick Traffic) y deberán cumplir con lo establecido en 5.406.201.A del V5 MC. Uso de emulsiones modificadas Curvas cerradas, radio de curvatura inferior a 100m. Tramos de frenados, cruces peatonales o intersecciones. Caminos con altos niveles de tránsito o trafico pesado. Fuertes pendientes sobre 8 – 10 %. Condiciones climáticas rigurosas: temperaturas extremas (muy altas o muy bajas) a fuertes gradientes térmicos (diferencias día – noche o invierno – verano). Uso de emulsiones modificadas ENSAYE Viscosidad SFS (25ºC) Sedimentación (7 días) % Tamizado % Carga de partícula Residuo asfáltico % En el residuo: - Viscosidad Brookfield (60ºC) P. - Penetración 25ºC, 100 g, 5 s, 1/10 mm - Pto. de Ablandamiento, ºC Ductilidad a 25ºC, cm Indice de Fraass, ºC Recuperación elástica por torsión % EXIGENCIA 20 – 50 Máx. 5 Máx. 0.1 Positiva/Negativa Mín. 62 Informar 40 – 90 Informar Mín. 40 Máx.- 17 Mín. 20 Aditivos • Se pueden usar aditivos para acelerar o retardar el quiebre de la mezcla, o para mejorar la superficie resultante. • El uso de aditivos debe ser tal que no afecte negativamente las propiedades mecánicas de la lechada. Diseño Preliminar Primeramente se determina el contenido de emulsión y la dosis de aplicación de lechada, sobre la base de cálculos teóricos, para producir una película de asfalto. El diseño preliminar es básicamente una estimación del volumen de asfalto requerido para cubrir los agregados con una película de cierto espesor Cálculo del contenido teórico de emulsión de la lechada Cálculo del contenido teórico de emulsión de la lechada Cálculo del contenido teórico de emulsión de la lechada • Los coeficientes a, b, c, d y e son calculados en base a la granulometría de la mezcla de áridos. a b c d e Tamiz (mm) >10 5 - 10 Factor 0.17 0.3 0,315 - 5 0,08 - 0,315 Pasa 0,08 2.3 12 135 Consistencia en la lechada • Permite definir la cantidad de agua optima para una correcta trabajabilidad de la mezcla. • Es importante en las especificaciones de la formula de trabajo. Método : Cono de consistencia Cono de consistencia Método : Cono de consistencia Perdida por abrasión en medio húmedo • Permite verificar el comportamiento de la lechada en servicio para diferentes contenidos de asfalto. • Permite corregir la dosis preliminar de asfalto de acuerdo al desempeño de la mezcla en laboratorio. Perdida por abrasión en medio húmedo Procedimiento: • Someter probetas circulares de lechada de 27 cm. de diámetro y 5 mm. de espesor a la acción abrasiva de una goma en equipo tipo Hobart. • El ensaye se repite para diferentes contenidos asfálticos cercanos al optimo. Equipo para medir abrasión en medio húmedo Perdida por abrasión en medio húmedo Perdida por abrasión en medio húmedo Resultados obtenidos del ensaye Máxima perdida admitida. perdida por abrasión g/m2 550 g/m2 Contenido de asfalto (%) Contenido asfáltico Mínimo. Nota: Para emulsiones elastoméricas el máximo es 400 g/m2. Perdida por abrasión en medio húmedo Resultados obtenidos del ensaye El Laboratorio Nacional de Vialidad se rige por las especificaciones del V5-MC, que considera una pérdida máxima de 550 g/m2, excepto cuando se usen emulsiones elastoméricas en que el límite será de 400 g/m2”. Perdida por abrasión en medio húmedo. • A mayor contenido asfáltico menor pérdida por abrasión, debido a que aumenta la ligazón entre partículas. • El desgaste o abrasión que sufre la lechada en servicio depende directamente del nivel de tráfico de la vía. Una alternativa para caminos con alto nivel de tráfico es usar emulsiones modificadas, cuyo residuo permite mejorar las propiedades mecánicas. Ensaye de rueda cargada • Verifica el comportamiento en servicio. • Se usa para determinar la tendencia de la lechada a exudar, detectando dosis excesivas de asfalto. Ensaye de rueda cargada • El objetivo de la rueda no es desgastar la lechada sino sobrecompactarla, forzando al ligante a fluir hacia la superficie. • A mayor contenido asfáltico, mayor es la tendencia de la mezcla a exudar. Ensaye de rueda cargada • En este ensaye se usan probetas rectangulares previamente moldeadas y curadas, las que son colocados bajo la acción de una rueda neumática cargada que pasa en forma cíclica sobre la superficie.( 56 kg) • Una vez que se han realizado 1000 ciclos (ida y vuelta), se colocan 300 grs. de arena caliente normalizada sobre la superficie de la probeta y se repiten 100 ciclos adicionales. Ensaye de rueda cargada • La arena se pegará a la superficie de acuerdo al nivel de exudación presentado por la probeta. • Mientras más exude la lechada, mayor cantidad de arena quedará adherida Ensaye de rueda cargada Ensaye de rueda cargada Ensaye Rueda Cargada Gráfico de resultados Adhesión de Arena g/m2 Máxima adhesión permitida. (g/m2) Contenido de asfalto (%) Máximo contenido asfáltico Ensaye Rueda Cargada Gráfico de resultados Especificaciones del Vol.5-MC dice: “ Para condiciones extremas de carga, tales como tráfico pesado, cargas lentas, curvas cerradas (radios de curvatura inferiores a 100m) o en pendientes superiores a 10%, se deberá verificar el diseño con este ensaye, en el cual el máximo de arena adherida corresponderá al indicado en la siguiente tabla”. Cantidad máxima de arena adherida para verificar Diseño según Rueda Cargada TMDA Vehículos/Día Adhesión de arena (gr./m2) Máx. 0 a 500 750 500 a 1500 650 Sobre 1500 540 Contenido óptimo de asfalto Criterio 1 : - Determinar el contenido mínimo de asfalto de acuerdo al ensaye de abrasión en Medio Húmedo. - Determinar el contenido máximo de asfalto según el ensayo de rueda cargada. -Determinar el contenido óptimo como el promedio del rango óptimo. Criterio 2 : -Determinar el contenido óptimo con el punto que se intercepta las curvas. Contenido óptimo de asfalto Pérdida por Abrasión g/m2 Adhesion de arena (g/m2) Contenido (%) rango óptimo Contenido Óptimo de asfalto Determinación del tiempo de apertura al tráfico • Ensaye de clasificación de lechadas bituminosas mediante un cohesiometro. • Mediciones de torque. • Graficar cohesión (Resistencia al torque) vs tiempo. Determinación del tiempo de apertura al tráfico Determinación del tiempo de apertura al tráfico Según ISSA: • Tiempo de quiebre: Cuando la resistencia a la torsión alcanza 12 a 13 kg-cm. · Tiempo de apertura al tráfico: Cuando se ha alcanzado un nivel de 20 a 21 kg-cm. Este tiempo es menor al tiempo de curado total. · Tiempo de curado: Cuando se alcanzan los 26 kg-cm de resistencia a la torsión. Determinación del tiempo de apertura al tráfico • Lechada de rotura rápida : quiebra (Resistencia a la torsión 12 kg-cm) antes de 30 min. • Lechada de apertura rápida : alcanza una resistencia de 20 kg-cm antes de 60 min. MICROAGLOMERADO EN FRÍO Definición El Microaglomerados es una aplicación muy similar a la lechada asfáltica, pero con algunas diferencias radicales. Entre las más importantes: - Se usa emulsión modificada con polímeros, por lo que la mezcla presenta mejores parámetros mecánicos. - Al emplear emulsiones del tipo Quick-Traffic”, se puede abrir al tráfico en sólo un par de horas. MICROAGLOMERADO EN FRÍO - Presenta una mayor consistencia mezclado y colocación durante el - Mayor desempeño mecánico durante la vida de servicio - Se puede aplicar en espesores mayores que la lechada. MICROAGLOMERADO EN FRÍO Requisitos de dosificación del microaglomerado en frío ENSAYE REQUISITOS ISSA Cohesión húmeda (30 min) Cohesión húmeda (60 min) Desprendimiento Mín. 12 Kg – cm Mín. 20 Kg – cm Mín. 90% TB – 139 TB – 139 TB – 114 Abrasión húmeda (1 hora) Máx. 540 gr/m2 TB – 100 Abrasión húmeda (6 días) Máx. 800 gr/m2 TB – 100 Rueda de carga Desplazamiento lateral Tiempo de mezclado (25ºC) Máx. 540 gr/m2 Máx. 5% Controlable Mín. 120 seg. TB – 109 TB – 147 TB - 113 Preparación de la superficie Previo a la construcción de la lechada asfáltica o del Microaglomerados en frío, se deberán efectuar los trabajos de bacheo de áreas inestables del pavimento existente. Preparación de la lechada asfáltica o del Microaglomerado en frío La mezcla deberá prepararse en un equipo mezclador móvil del tipo continuo (no más de 5 años de antigüedad de fabricación). Éste deberá disponer de estanques separados para el agua y la emulsión, provistos de bombas de alimentación. Equipo de aplicación tolva de agregados tolva de filler estanque de emulsión mezclador caja extendedora Preparación de la lechada asfáltica o del microaglomerado en frío La lechada asfáltica o el Microaglomerado en frío se deberá colocar mediante un vehículo con una caja esparcidora incorporada, capaz de cubrir el ancho de una pista. Preparación de la lechada asfáltica o del microaglomerado en frío Estas mezclas no deberán colocarse cuando la temperatura atmosférica o de la superficie a tratar sean inferiores a 10ºC, o durante tiempo inestable o lluvioso. Equipo de Lechada Colocación Colocación Colocación Colocación Colocación GRACIAS !!
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