Tratamientos Superficiales en Asfaltos

UNIVERSIDADA MAYOR DE SAN ANDRES PERFIL DEL PROYECTO DE GRADO INGENIERIA CIVIL

INFLUENCIA DEL CLIMA EN EL ALTIPLANO BOLIVIANO EN LA APLICACIÓN DE TRATAMIENTOS

SUPERFICIALES ASFALTICOS EN CARRETERAS

INDICE

1.- JUSTIFICACION GENERAL

2.- FINES

3.- ESTADO DEL ARTE

4.- OBJETIVOS GENERALES

5.- OBJETIVOS ESPECIFICOS

6.- MARCO TEORICO

CONCEPTUAL DE REFERENCIA

MARCO PRÁCTICO

ENSAYOS PRELIMINARES

7.- METODOLOGIA

DISEÑO DEL TRATAMIENTO SUPERFICIAL

8.- BIBLIOGRAFIA

Tutor : M.Sc. .Ing. Oscar Luis Peréz LoayzaPostulante: Delma Durán Nina Página 1




1.- JUSTIFICACION GENERAL

En estos últimos años en nuestro país se han ido empleando diferentes tipos de tratamientos superficiales, ya que cuando son correctamente efectuados son un tipo de capa muy resistente, de ejecución rápida y muy convenientes desde el punto de vista económico.

En nuestro país se incrementa la construcción y mantenimiento de diferentes carreteras de la red fundamental, y de la misma manera en vías secundarias, y entre ellas generalmente se proyectan rutas de prioridad sin embargo, últimamente se van sumando proyectos de mayor importancia realizados con tratamientos superficiales.

Aunque Bolivia se encuentra dentro de latitudes tropicales, las condiciones climáticas varían drásticamente entre las tierras bajas y las altas de los Andes. Las temperaturas dependen de la elevación, y muestran poca oscilación estacional.

Los Andes se ensanchan en Bolivia. La región Andina abarca el 28% del territorio. Esta zona se halla a gran altitud, entre los dos grandes ramales andinos: las cordilleras Occidental y la Oriental. El altiplano es una gran meseta con una altitud media de 3.800 m, una anchura de hasta 200 km y una longitud de unos 800 km.

Existen mas de 4,000 km de carreteras ubicadas por encima de los 3,500 metros sobre el nivel del mar. Los pavimentos de estas carreteras, en zonas de altura, son afectados por una serie de factores climatológicos, como temperaturas bajas, gradiente térmico, radiación solar intensa, y, por los efectos de flujos de agua superficial y subterránea, que determinan su deterioro prematuro y acelerado.

Por las características propias del altiplano boliviano estos aspectos difieren al del convencional especificados en las normas que se utilizan en el país, (AASHTO).

Las características de clima en el altiplano boliviano o zonas de altura como se la denomina en el ámbito internacional y de investigación considera los siguientes factores existentes en toda la zona altiplánica:

■ Gradiente térmico

■ Bajas temperaturas■ Agua superficial■ Radiación solar■ Trafico pesado no controlado

El gradiente t érmico.- Es la diferencia entre la temperatura más baja y la más alta en un determinado intervalo de tiempo, cuanto mayor sea esa diferencia y menor



el tiempo en que se produce mayor es la agresividad en el tratamiento superficial, produciendo esfuerzos internos tendiendo a la fisuración por fatiga térmica. La diferencia de temperaturas ambiente en los días de invierno, donde el efecto es más degradante por las temperaturas bajas puede ir desde -15ºC hasta +15 °C ambiente.

El esfuerzo inducido por la contracción térmica del pavimento, resulta ser el fisuramiento superficial que se propaga por toda la capa asfáltica. La fisura se podría iniciar por medio de un choque térmico o por un ciclo de bajas frecuencia de bajas temperaturas.

Un esfuerzo en la capa base podría causar fisuras transversales que sepropagarían hasta la superficie del pavimento. La ocurrencia de fisuras transversales en la sub rasante, por contracción de la capa causada por la humedad o variación de temperatura podría propagarse a través de la estructura del pavimento por movimientos diferenciales y la falta de uniformidad puede causar el congelamiento diferencial resultando en fisuras en la superficie del pavimento.

Temperaturas bajas.- El asfalto es un material termoplástico cuya viscosidad disminuye al crecer la temperatura; pero no todos los tipos de asfalto tienen el mismo nivel de viscosidad. Normalmente se especifican las temperaturas de aplicación para diversos empleos de los materiales asfálticos, pero se recomienda tener en cuenta la relación temperatura-viscosidad antes de fijar la temperatura de aplicación. La viscosidad más conveniente para la aplicación depende de varios factores, como: Tipo de aplicación (mezcla o riego). Características y granulometría de los áridos. Condiciones atmosféricas. La temperatura más adecuada para mezclado es aquella a la que la viscosidad del asfalto esta comprendida entre entre 75 y 150 SSF (segundos Saybolt-Furol). Las temperaturas más adecuadas para mezclas con áridos gruesos, y las más bajas para áridos finos. La temperatura más adecuada para el riego está comprendida normalmente entre 25 y 100 SSF. Se emplean las viscosidades más elevadas de este margen para sellado y penetración de superficies cerradas

Radiaci ón solar magnificada .- Por la capa atmosférica menor en zonas de altura el efecto de los rayos solares se magnifican sobre la superficie terrestre, provocando la volatilización de los aceites del material bituminoso y originando oxidación, envejecimiento y por tanto la rigidización y endurecimiento

Agua superficial y subterr ánea.- Probablemente el agua es la principal causa de las averías en los tratamientos superficiales y en si en las estructuras de los



pavimentos. Por eso el control de las aguas superficiales y subterráneas es una de las más importantes. El agua contribuye al envejecimiento, aumentando la posibilidad de fisuración que se acrecienta en heladas y con trafico pesado por los esfuerzos internos que se produce.

Entonces , son varios los factores conocidos que influyen por bajas temperaturas, entre los que citamos:

Efectos climáticos, Tipo de subrasante, Propiedades del asfalto, Propiedades de la mezcla, Diseño de la mezcla, Diseño del pavimento y efectos estructurales, Envejecimiento del pavimento, Efectos del tráfico.



2.- FINES

De acuerdo a los cambios climáticos que se presentan en todas las regiones de nuestro País, vemos que es indispensable hacer un análisis específico para



diferentes temperaturas que habitualmente es caracterizado por las regiones definidas en toda la extensión Boliviana.

El cemento Asfaltico es de consistencia apropiada para trabajos de pavimentación cuyas propiedades físicas , mecánicas, su estructura física y composición química hace que este material sea susceptible a los cambios de temperatura, estos factores fundamentales se deben tomar en cuenta para su ánalisis y aplicación ,y además para el estudio del tráfico se considerará estos aspectos importantes relacionados con el clima del Altiplano Boliviano en la aplicación de Tratamientos Superficiales de acuerdo a especificaciones convencionales.

3.- ESTADO DEL ARTE

En los últimos años van realizándose construcción y mejoramiento de varios tramos de la Red departamental, y especificando algunas de interés para la realización de este proyecto para regiones Altiplánicas, vale decir La Paz, Oruro, Potosí y parte de Chuquisaca.

En los años recientes, una gran cantidad de propuestas de especificaciones, requerimientos de diseño y procedimientos constructivos están siendo estudiados por diversos organismos de carreteras en todo el mundo, teniendo como objetivo minimizar los problemas causados por las bajas temperaturas ocasionando fisuras transversales en las carreteras, deterioros en general.

La problemática de un pavimento en zonas de altura esta asociada directamente con los factores hidro-metereológicos y en algunos casos escasez de agregados de buena calidad, que suelen producirse en tales regiones, y que afectan el normal desarrollo del proceso constructivo, la durabilidad y el comportamiento en servicio de las diversas capas que lo componen.

Los intentos por dar solución al problema del diseño y construcción de tratamientos superficiales para zonas de altura, basados en la tecnología convencional, no han sido apropiados , ya que la problemática particular de estas zonas no esta contemplada en su totalidad por los métodos de diseño elaborados en los países desarrollados. La intensidad de la radiación solar o el gradiente térmico, son problemas que afectan a una porción mínima de los pavimentos en el hemisferio norte y en la mayor parte de países latinoamericanos, siendo Perú y Bolivia las únicas naciones con un desarrollo importante de su red vial, por encima de los 3,500 m de altitud.

Para ello se requiere promover la integración regional y nacional, teniendo como alternativa la ejecución de diferentes Tipos de Tratamientos Superficiales, ya sea por la cantidad de tramos carreteros en estado de deterioro o el diseño nuevo de una carreta con la finalidad de establecer medidas correctivas para conservar la infraestructura vial en óptimas condiciones de transitabilidad, acorde a los términos de referencia, para lo cual se realizara el análisis y estudio para la obtención de los parámetros que permitan una buena realización del Tratamiento Superficial .

Los estudios e investigaciones en su mayoría fueron realizados tomando en cuenta las especificaciones, y características climáticas para temperaturas en un



parámetro mínimo de 20ºC - 25ºC. Sin embargo para nuestro estudio es de mucha importancia basarnos en estas investigaciones realizadas como un indicador por el análisis, descripción, características y propiedades de los diferentes materiales asfalticos utilizados para un Tratamiento Superficial de varios tipos

A continuación describimos algunos proyectos realizados relacionados con nuestra temática :

TRATAMIENTO SUPERFICIAL EN ZONAS TROPICALES / Luis Herbas (1988)

El estudio describe los principios básicos para conseguir un Tratamiento superficial satisfactorio y de alta durabilidad destacando principalmente el uso de los fluidos asfalticos, la descripción de los comúnmente empleados con sus respectivas definiciones, clasificación propiedades y características especiales de cada uno así mismo señalan y tipifican los agregados compatibles con el ligante mediante dosificaciones adecuadas, y la realización de los ensayos de laboratorio según sus características del material asfaltico.

Se realiza para Zonas Nor Orientales de Bolivia, los cual nos especifica un tipo de climatología con una Temperatura media Anual de 25ºC y con precipitaciones mayores a los que se presentan en Zonas altas.

EJECUCION DE TRATAMIENTO BITUMINOSO DOBLE UTILIZANDO ASFALTO MC -30 Y MC-800 PREPARADO CON CEMENTO ASFALTICO POR YPFB / Antonio Anaya (1995)

El estudio y análisis del Cemento Asfaltico de Y.P.F.B observando su comportamiento en la ejecución de un Tratamiento Superficial Doble, la evaluación de la etapa de diseño de pavimento, el estudio de la materia prima o sea del ligante y del agregado, los procesos constructivos, costos, etc. Para la obtención de un Tratamiento Superficial satisfactorio, de alta durabilidad para así evitar las fallas frecuentemente observadas en los revestimientos.Este proyecto fue realizado en el Oriente también caracterizado por temperaturas altas, el tramo de estudio es la carretera Quiquibey - Yocumo ubicado en el departamento del Beni en la cual se aplico un Tratamiento superficial Doble con Cemento Asfaltico de Y.P.F.B. diluido con Kerosene,

EVALUACION TECNOLOGICA DEL CEMENTO ASFALTICO PRODUCIDO POR YPFB PARA USO DE PAVIMENTACION / Rodolfo Luna (1989)

El trabajo efectuado es la evaluación tecnológica del Cemento Asfaltico producido por Y.P.F.B. para uso en pavimentación mediante la ejecución de ensayos de



laboratorio que establezcan sus propiedades y aptitudes como aglomerantes en pavimentos asfalticos con el fin de tener un patrón de comparación se evaluare paralelamente en Cemento Asfaltico importado de probada aptitud

4.- OBJETIVOS GENERALES

El objetivo general del presente proyecto es:

Estudiar Asfaltos Diluidos para su aplicación en Tratamientos Superficiales Asfalticos, de acuerdo al tráfico y clima en zonas occidentales o del Altiplano Boliviano.

5.- OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar el Tratamiento Superficial en función del Tráfico y el Clima. Definir el Tratamiento Superficial para las características del Trafico y del

clima del Altiplano Boliviano. Definir el Asfalto Diluido para las características del Tráfico y del clima del

Altiplano Boliviano. Caracterizar los agregados de acuerdo al estudio. Diseñar la mezcla para el Tratamiento Superficial con Asfaltos Diluidos.

6.- ALCANCE

Este proyecto consiste en el estudio de materiales asfalticos diluidos para su aplicación en distintos tipos de Tratamientos Asfalticos, considerando las características del clima del Altiplano Boliviano, y a su vez analizar cada tipo de Tratamiento Superficial según el estudio del tráfico, para así poder definir el Asfalto diluido para su aplicación en temperaturas bajas característico del Altiplano Boliviano.

Una vez definido el Asfalto diluido para el Tratamiento Superficial, analizaremos las propiedades y características de los materiales componentes como los agregados y el material asfáltico requerido de acuerdo a las especificaciones convencionales y ensayos de laboratorio pertinentes para el tipo de asfalto seleccionado.

El Diseño de la mezcla del Tratamiento Superficial se realizara una vez definido el análisis de nuestros materiales en estudio, según metodología y normativa AASTHO y/o ASTM considerando nuestro factor mas importante que es la temperatura para el clima del Altiplano Boliviano.

7.- MARCO TEORICO

CONCEPTUAL DE REFERENCIA



Asfaltos Diluídos o Cortados (Cutback Asphalts)

Según la terminología del “Asphalt Instituite” . asfalto liquido se define como :

“Material Asfaltico cuya consistencia blanda o fluida hace que se salga del campo

en que se aplica el ensayo de penetración, cuyo limite máximo es 300” En si, están compuestos por una base asfáltica( cemento asfaltico) y un fluidificante volátil que puede ser bencina, kerosene, aceite o agua con emulsificador. El fluidificante se agrega con el que propósito de dar el asfalto la viscosidad necesaria para poderlo mezclar y trabajar con los áridos a baja temperatura. Una vez elaborada la mezcla los fluidificantes se evaporan., dejando el residuo asfáltico que envuelve y cohesiona las partículas de agregado.

De acuerdo con el tiempo de curado determinado por la naturaleza del diluyente utilizado, Y de acuerdo al fluidificante, mas o menos volátil, estos asfaltos se dividen en:

RC, Asfaltos Cortados de Curado RápidoMC, Asfaltos Cortados de Curado MedioSC, Asfaltos Cortados de Curado Lento

Asfaltos Cortados de curado rápido, cuyo fluidificante es bencina, se designa con las letras RC (rapid curing) seguidas con un numero que indica el grado de viscosidad cinemática que tienen, medida en centistokes. De acuerdo a esto, se tienen los siguientes asfaltos RC.

Asfaltos Cortados de Curado Medio, cuyo fluidificante es kerosene, se designan con las letras Mc (médium curing) seguidas con el numero correspondiente a la viscosidad cinemática que tienen.

Asfaltos líquidos de Curado Lento, cuyo fluidificante era aceite, relativamente poco volátil, se designaba con las letras SC (slow curing) seguidas con el numero correspondiente a la viscosidad cinemática que tienen.

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Definición.- El Tratamiento Superficial es un termino o denominación muy amplia que abarca diversas aplicaciones de asfalto y asfalto-agregado,



generalmente de espesor menor que 2.5 cm a cualquier clase de superficie de carretera. Fáciles de colocar y de larga duración.

Por impermeabilización de la base hacen que esta tenga un soporte adecuado, aunque de por si los tratamientos dan poca resistencia estructural a los pavimentos.

Los Tratamientos Superficiales van desde una simple y ligera aplicación de asfalto líquido hasta una serie de capas alternadas de asfalto y agregado. Todos ellos sellan y aumentan la vida de la superficie de las carreteras, pero cada tipo tiene uno o más fines específicos.

FUNCIONES DE LOS TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Un Tratamiento superficial por si mismo no se considera un pavimento. Da una cobertura impermeable sobre la superficie del pavimento existente y provee de una resistencia a la abrasión causada por el transito.

Algunas de las funciones de un tratamiento superficial son:

Proveer una superficie económica y duradera para caminos con bases granulares que tienen tránsitos ligeros y de mediano volumen.

Prevenir la penetración superficial de agua en bases granulares y pavimentos viejos que han comenzado a desintegrarse por el tiempo fisurarse.

Rellenar huecos, recubrir y ligar partículas minerales desprendidas y restaurar la superficie del pavimento.

Proveer de una capa de rodado temporal Renovar superficies y restaurar la resistencia al deslizamiento de

pavimentos deteriorados por el transito en los cuales los agregados superficiales han comenzado a pulirse.

Restaurar capas de rodamientos afectadas por los agentes climáticos y dar nueva vida a superficies de pavimentos resecos.

Proveer una cubierta temporaria en los casos de construcción de pavimentos incompletos y demorados o cuando se trata de una construcción por etapas.

Paliar el polvo. Asegurar la adherencia de las capas asfálticas superiores con las bases

granulares (riego de imprimación) Asegurar la trabazón entre la superficie que esta siendo pavimentada y la

capa superior (riego de liga).

TIPOS DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Los tratamientos superficiales varían desde una simple y ligera aplicación de asfalto diluido a múltiples aplicaciones de materiales asfalticos sobre las que se distribuyen agregados pétreos. También se consideran tratamientos superficiales algunos tipos de mezcla asfalto-agregados. Todos los tratamientos superficiales se sellan y prolongan la vida de los caminos. Cada



tipo tiene uno o más propósitos especiales. La siguiente es una clasificación de tratamientos superficiales asfalticos de acuerdo a su aplicación o preparación.

a) Tratamientos superficiales con aplicación de asfalto y distribución de agregados

Tratamientos superficiales simples y Tratamientos superficiales múltiples.

b) Tratamientos superficiales con aplicación única de asfalto.

Riegos de imprimación, Paliativos de polvo, Road Oiling, Riegos de liga, y riego pulverizado (Fog seal)

Tratamiento Superficial Simple.- Una sola aplicación de asfalto a cualquier clase de superficie de carretera, seguida de una aplicación de agregado de tamaño tan uniforme como sea posible. El espesor del tratamiento es casi igual al del tamaño nominal máximo del agregado, se suele usar como capa de desgaste y de impermeabilización. Cuando se aplica sobre la superficie de un pavimento existente se llama sello

Tratamiento Superficial Doble .- Son dos riegos alternados y uniformemente distribuidos de ligante bituminoso y árido sobre una superficie acondicionada previamente. El tamaño medio del árido de cada distribución sucesiva es la mitad o menos del tamaño medio de la capa precedente. El espesor total es aproximadamente igual al tamaño máximo nominal del árido de la primera aplicación.

Tratamiento Superficial Múltiple.- Son dos o mas tratamientos superficiales colocados uno encima del otro. El tamaño máximo del agregado de cada tratamiento sucesivo, es corrientemente la mitad de tamaño del agregado colocado previamente, y el espesor total es casi el mismo que el tamaño nominal máximo del agregado de la primera capa. También puede ser una serie de tratamientos simples, que producen una capa de pavimento de un espesor hasta de 2,5 cm o más. Cuales colocados sobre una buena base pueden soportar la acción de grandes volúmenes de transito durante largo tiempo. Es una capa densa e impermeabilizante que una capa simple y que proporciona alguna resistencia.

a) Tratamiento Superficial simple.- Penetración de abajo hacia arriba llamada penetración “inversa” del ligante e<12.5mm. Superficie a tratar, granular, suelo estabilizado o concreto.

b) Tratamiento superficial doble.- Convencional penetración “inversa”, pudiendo ser por penetración mixta en la segunda camada e< 20mm. Superficie a tratar granular, suelo estabilizado o concreto.

c) Tratamiento superficial triple.- Penetración inversa e<38mm siendo la mas común e = 25mm superficie a tratar granular, suelo estabilizado o concreto.



d) Tratamiento superficial por penetración doble.- con incrustación de la piedra en la base. Penetración “mixta” de dos camadas de ligante. E<20mm. Superficie a tratar granular. Suelo estabilizado o concreto.

Capa de Sello.- Es un tratamiento superficial delgado, utilizado para mejorar la textura superficial e impermeabilizar el pavimento. Las capas de sello pueden ser o no recubiertas con agregado. Los principales tipos de capas de sello son sellos de agregado, sellos negros, sellos con lechada de emulsión y sellos de arena.

El uso o adopción de cada uno de estos tratamientos depende fundamentalmente de dos factores:

a) Transito.- Los tratamiento son recomendables en carreteras de bajo volumen de trafico (menos de 700 vehículos /día)

Tratamiento simple: menos de 300 vehículos/día.

Doble o triple de 300 a 700 vehículos/día.

b) Clima.- El clima también es determinante para la elección del tratamiento adecuado en cada caso.

En regiones de precipitación pluvial anual mayor a 1000mm es recomendable adoptar el tratamiento triple o carpetas asfálticas.

AGREGADOS

Agregados Pétreos.- Deben ser agregados obtenidos por trituración cumpliendo con los siguientes requisitos de calidad.

a) Tamaño.- El tamaño del agregado depende del tipo de tratamiento proyectado y la gradación elegida.

El agregado de una determinada capas debe estar constituido por partículas en lo posible de tamaño uniforme, vale decir que deberán pasar por un tamiz tal como ¾” y ser retenidos por el de ½”.

El tamaño máximo del agregado es el que determina la mayor o menos suavidad de la capa de rodadura en función a la menor o mayor dimensión del tamaño máximo.

b) Forma de las partículas.- Las partículas del agregado, idealmente deben ser lo mas semejantes a la forma cubica, es decir sin predominancia ni déficit de ninguna dimensión. Por lo tanto no es recomendable el uso de agregados con abundancia de partículas alargadas y plana.

c) Resistencia.- El agregado debe ser resistente al desgaste por abrasión (Desgaste de Los Ángeles menor al 40%) resistente al pulimento por efecto del transito y resistente al intemperismo (acción de los agentes atmosféricos)

d) Limpieza.- Es necesario que las partículas estén limpias o que la superficie este exenta de partículas finas especialmente arcillosas para que haya adherencia del asfalto al agregado pétreo, ya que estas impiden que el



asfalto se adhiera a la superficie de las partículas provocando con ello su prematuro desprendimiento.

e) Asfalto.- El asfalto empleado en la ejecución del tratamiento superficial debe ser suficientemente fluido cuando se riega y debe desarrollar suficiente viscosidad después de un cierto tiempo a fin de retener el agregado pétreo sin desprendimiento de éste. Para que se logre este propósito es necesario utilizar un cemento asfaltico de baja o mediana viscosidad, un asfalto diluido o una emulsión asfáltica de viscosidad elevada y de alto porcentaje de residuo asfaltico.

MARCO PRÁCTICO

ENSAYOS PRELIMINARES

Para diseñar un tratamiento o sello es necesario previamente realizar una serie de ensayos tanto al agregado pétreo como el ligante asfaltico. Estos ensayos son necesarios desde el punto de vista del cumplimiento de la Especificaciones Técnicas así como desde el punto de vista del diseño.

Análisis granulométrico

Para efectos del diseño interesa determinar, a partir de la granulometría, el tamaño medio del agregado (TM). Se define como tamaño medio la abertura del tamiz por donde pasa el 50% del material.

Cubicidad de partículas

Es necesario conocer la cantidad de partículas elongadas en el agregado, lo cual se determina mediante el Ensayo de índice de Lajas. El índice de Lajas ( ID de un agregado es el porcentaje de partículas elongadas en la muestra. Se define como partícula elongada, aquélla que tiene su menor dimensión (espesor) menor que 0,6 veces su dimensión media. Mientras menores este índice, más se acerca el agregado a una forma cúbica.

Dimensión mínima promedio

Originalmente, Hanson determinó la dimensión mínima promedio, tomando una muestra representativa de 200 a 300 partículas de agregado y midiendo para cada una de ellas su espesor mínimo y luego determinando el promedio. Posteriormente. The Country Roads Board of Victoria, Australia, desarrolló un método más rápido basado en la granulometría, tamaño medio del agregado e índice de Lajas. Con estos parámetros se entra en un gráfico obtenido



empíricamente y se determina el valor de la dimensión mínima promedio. Actualmente, con los resultados obtenidos en el análisis granulométrico y en la cubicidad de partículas, se determina la Dimensión Mínima Promedio (H) del agregado, mediante la expresión siguiente

donde:

H : Dimensión Mínima Promedio (mm)

TM : Tamaño Medio del Agregado (Abertura de tamiz por donde pasa el 50% del material, mm)

IL : índice de Lajas (%)

Densidades de los agregados

Se necesita determinar la densidad aparente suelta y la densidad real seca de los agregados.

8.- METODOLOGIA

ENSAYOS DE LABORATORIO

Una vez determinado el asfalto diluido para el proyecto, es de vital importancia la realización de los ensayos de laboratorio, para lo cual es necesario q el laboratorio posea el equipo pertinente para un control del cumplimiento de las especificaciones y del material q se empleara en el tratamiento superficial.

Viscosidad

El objetivo del ensayo de viscosidad es determinar el estado de fluidez del asfalto, en el rango de temperaturas que se usan durante su aplicación. La viscosidad o consistencia del cemento asfáltico se mide, ya sea por la viscosidad cinemática o mediante la viscosidad Saybolt Furol.

Debido a la conveniencia y gran precisión de este ensayo existe una gran tendencia a usarlo para medir la viscosidad de un cemento asfáltico y también para los asfaltos cortados.

Debido al amplio rango de viscosidades de los materiales asfálticos, es necesario disponer de diversos viscosímetros que difieran en el tamaño del capilar. La base de este ensaye es medir el tiempo necesario para que un volumen constante de material fluya bajo ciertas condiciones rígidamente controladas. Usando el tiempo medido en segundos y la constante de calibración del viscosímetro, es posible calcular la viscosidad del material en las unidades fundamentales, stokes o centistokes.



En el ensayo Saybolt Furol. se usa un viscosímetro Saybolt equipado con un orificio Furol. Se coloca un volumen especificado de material asfáltico en un tubo normalizado, cerrado con un tapón. Para alcanzar la temperatura necesaria se usa aceite en el baño del viscosímetro. Después que el asfalto alcanza la temperatura requerida se saca el tapón y se mide el tiempo en segundos, para el cual fluyen 60 ml de material a través del orificio Furol. Los valores se expresan en Segundos Saybolt Furol (SSF).

El ensayo de viscosidad cinemática se utiliza como base para clasificar los asfaltos líquidos en los grados RC. MC y SC. El procedimiento es similar al descrito para cementos asfálticos. La diferencia está en que se hace a 60°C. Como alternativa se utiliza para determinar el estado de fluidez de los asfaltos a diferentes temperaturas el viscosímetro Saybolt Furol.

Punto de inflamación

El punto de inflamación indica la temperatura a la cual el asfalto puede calentarse sin que se inflame en la presencia de una llama. Esta temperatura es más baja que a la cual el material entra en combustión.

El ensaye de punto de inflamación generalmente se mide mediante la Copa Cleveland. Una copa de bronce se llena con un volumen especificado de asfalto y se calienta con una rapidez prefijada. Se pasa sobre la superficie del asfalto una llama auxiliar a intervalos de tiempo específico. La temperatura a la cual el volátil liberado se inflama, se define como el punto de inflamación.

Destilación

Como se indicó previamente los RC - MC y en algunos casos los SC son mezclas de cemento asfáltico y solvente. Las propiedades de estos materiales son de importancia en su aplicación y comportamiento.

La destilación determina las proporciones relativas en que se encuentran presentes, en el asfalto fluidificado, el bitumen y solvente; para esto se procede a tomar 200 mi del material en un matraz, el cual se conecta a un tubo condensador, se comienza a calentar y el destilado se recibe en una probeta, dicho equipo de destilación debe estar de acuerdo a norma AASHTO.

Se determina la cantidad de material condensado a diversas temperaturas establecidas y esta es una indicación de las características de volatilidad del solvente. Después que se alcanzan 36O°C se considera que todo el material remanente en el frasco de destilación es cemento asfáltico. A los RC y MC se le efectúa al residuo proveniente de la destilación los ensayes de penetración, ductilidad, ensayo de la mancha y solubilidad tal como se describen para un cemento asfáltico.

El destilado que evapora a diversas temperaturas es de poco interés en los SC. Los destilados que evaporan bajo la temperatura final, 360"C. son de



naturaleza aceitosa de modo que su velocidad de evaporación es muy lenta. Por lo tanto, se mide la cantidad total drenado hasta 360°C. En un SC el residuo de la destilación a 360°C se considera representativo de la porción asfáltica. Su consistencia se determina en el ensaye de viscosidad cinemática. El ensayo de solubilidad del SC se realiza al material y no al residuo.

Penetración

El ensayo de penetración es una antigua medula de la dureza o consistencia del asfalto. Se ha usado para clasificar el cemento asfáltico en diversos grados. En el ensaye, se calienta una muestra de cemento asfáltico a 25"C en un baño de agua termostáticamente controlado.

Una aguja normalizada de 100 g se hace penetrar en la superficie de la muestra. La penetración es la distancia en unidades de 0,1 mm, que la aguja penetra en el cemento asfáltico, durante 5 segundos.

Ductilidad

Este ensayo mide la resistencia a la ruptura por medio del alargamiento. En muchas aplicaciones, se considera a la ductilidad como una característica importante del cemento asfáltico. Sin embargo, la presencia o ausencia de ductilidad se considera generalmente más significativa que el grado real de ductilidad. Los cementos asfálticos que poseen ductilidad normalmente son más adhesivos que aquellos que tienen en menor grado esta característica.

Sin embargo, aquellos cementos asfálticos que tienen grados de ductilidad excesivamente altos son mucho más susceptibles a la temperatura. Esto es, el cambio en la consistencia es mayoral cambiar la temperatura. En algunas aplicaciones, tales como en mezclas para pavimentos, la ductilidad y la adhesión son más importantes. En otros casos, tales como el llenado de grietas y el subsuelo de losas, es más esencial la propiedad de susceptibilidad a baja temperatura.

La ductilidad se mide mediante un aparato denominado Ductilímetro, donde una briqueta de asfalto moldeada bajo condiciones y dimensiones normalizadas se coloca bajo agua a una temperatura de 25°C. La briqueta se sujeta con dos mordazas, una de las cuales se mueve a una velocidad de 5 cm por minuto. La elongación, en centímetros, a la cual la muestra se corta se define como la ductilidad del asfalto.

Solubilidad

El ensaye de solubilidad es una medida de la pureza del cemento asfáltico. La porción de cemento asfáltico que es soluble en disulfuro de carbono representa los constituyentes cementantes, la materia inerte, sales, carbón libre u otros contaminantes inorgánicos, son insolubles. Los cementos asfálticos son además solubles en tetracloruro de carbono, tricloroetileno y otros solventes. Debido a



que estos solventes son menos peligrosos, se usan normalmente en el ensaye de solubilidad en lugar del disulfuro de carbono.

La solubilidad es simplemente un proceso de disolución de 2 g de asfalto en 100 ml de solvente para separar la materia insoluble, reteniéndola al filtrar en un gooch'con asbesto. Se determina la cantidad de material retenido en el filtro y se expresa como un porcentaje, en peso, de ' la muestra original.

Ensayo de la Mancha

Este ensayo permite determinar la razón de los constituyentes del asfalto, asfáltenos/máltenos (resinas más aceites) que es fundamental en el comportamiento de los asfaltos, especialmente si es oxidado. La oxidación es un reordenamiento molecular debido a la temperatura, la cual afecta a .algunos hidrocarburos en el bitumen, produciéndose sustancias insolubles en naftas especiales o heptano.

Para este ensaye se toman 2 g de cemento asfáltico y se prepara una mezcla de 10,2 ml de Xilol/Heptano en diversas proporciones. La muestra se coloca en un baño de agua en abullición hasta producir la disolución total del asfalto.

En seguida se saca del baño, se deja reposar durante 30min, una vez cumplido se coloca en un baño a 32°C durante 15 min. Finalmente, se agita con una varilla y se deja caer una gota sobre un papel filtro y se observa la mancha que deja. Si la gota deja una mancha circular café con un núcleo obscuro se informa como positiva. Si forma una mancha café circular uniforme se informa como negativa. A medida que aumenta el porcentaje de Xilol el núcleo desaparece.


Consideraciones de Diseño

El diseño de los tratamientos superficiales requiere proporcionar el asfalto y el agregado, de acuerdo a las características distintivas del agregado. Se debe analizar la superficie que va a tratarse y los efectos que el tránsito produce en la misma. También se considerará el propósito del tratamiento.

El agregado pétreo, cuando es distribuido sobre la superficie regada con asfalto, contiene aproximadamente un 50% de vacíos entre partículas. El paso de los rodillos lo reduce hasta aproximadamente un 30% y el tránsito, a través del tiempo, lo reducirá hasta aproximadamente un 20% .

Para que tenga un buen comportamiento, el asfalto debe llenar un 70% aproximadamente de este 20% de vacíos si el tránsito es bajo. Sin embargo el



asfalto ligante no deberá llenar más del 60% de los vacíos si el volumen de tránsito es alto.

La textura superficial influye en la cantidad de asfalto necesario. Generalmente se necesita una cantidad de asfalto adicional por sobre el requerido para ligar el agregado de recubrimiento, cuando se deba llenar y corregir deficiencias o irregularidades superficiales.

Fórmulas de diseño para tratamientos superficiales simples

Varias consideraciones, junto con experiencias prácticas han conducido al desarrollo de la ecuación siguiente, que determina la cantidad unitaria de agregado pétreo de recubrimiento en un tratamiento superficial simple.

sistema métrico Unidades usuales norteamericanas

C=M [(1-0.4) HGE] C=[46.8 (1-0.4V) HGE]

Donde:

C = Distribución unitaria de agregado del recubrimiento ,kg/m3 (lb/yd2)

V = Vacios en el agregado de recubrimiento en estado suelto, o en unidades U.S.

W = peso unitario en estado suelto de! agregado de recubrimiento, kg/m3

(Ib/pies3), AASHTO Method T19 (ASTM Method C29).

G = Peso específico bruto del agregado de recubrimiento, Método AASHTO T85 (Método ASTM C127).

H = promedio de la menor dimensión (PMD) del agregado de recubrimiento, mm (plg.), (Apéndice D, MS-19, The Asphalt Institute)

E = Factor de merma para cubrir la pérdida de agregados, debida a descubrimientos por descarga rápida y desuniformidad en la distribución.

M = factor de evaluación, que debe ser determinado a través de la experiencia, las condiciones locales de clima, tránsito, agregado pétreo, etc., que puede tener un valor mayor c menor que 1,0 que es su valor normal.

La cantidad unitaria de asfalto a ser aplicado se calcula mediante la fórmula siguiente:

sistema métrico Unidades usuales nortemaricanas



donde:

B = aplicación de asfalto, lts/m2 (gal/yd2)

H = promedio de la menor dimensión del agregado, mm (plg.), MS—19, The Asphalt Institute

T = factor de tránsito

V = vacíos en el agregado de recubrimiento, en estado suelto (ver la ecuación anterior para aplicaciones de agregados), expresado en forma decimal.

S = corrección, lts/m2 (gal/yd2), por textura superficial de la calzada sobre la cual se ejecutará el tratamiento.

A = Correcion, lts/m2 (gal/yd2) por absorción de asfalto en los agregados ( despreciarlo salvo para piedras porosas).

R = Asfalto residual expresado en forma decimal. Los valores típicos son:

Emulsiones Asfalticas R

RS – 1 0.55

RS – 2 0.63

CRS – 1 0.60

CRS – 2 0.65

MS – 1 0.55

HFMS – 1 0.55

K = Factor de evaluación que debe ser establecido en base a la experiencia, condiciones locales de clima, transito, agregado petreo, etc. Y que puede ser mayor o menor que 1,0 que es su valor normal. Por ejemplo la experiencia ha demostrado que para el uso de emulsiones en areas muy fris, K puede tener un valor aproximado de 1,2.

DISEÑO DE LOS TRATAMIENTOS SUPERFICIALES MULTIPLES

Un tratamiento superficial múltiple puede consistir en una serie de tratamientos superficiales simples con agregados de igual tamaño en cada capa. Generalmente está compuesto por capas múltiples de agregados donde cada capa consta de agregados de tamaño mitad del utilizado en la capa anterior. Es común un tratamiento superficial doble.

En los tratamientos superficiales múltiples, la primera capa de agregados generalmente determina el espesor. Las capas subsiguientes llenan los vacíos superficiales de las capas previamente distribuidas



En los casos de tratamientos superficiales dobles, la segunda capa sirve para llenar parcialmente los vacíos superficiales de los agregados de la primera capa. La proporción en la cual se llenan estos vacíos superficiales determina la textura del tratamiento

En cada capa sucesiva, el tamaño máximo nominal del agregado no deberá ser mayor que la mitad del tamaño de la capa previamente ejecutada. No se admiten pérdidas. Además, después de la primera capa, no se permite corrección por textura superficial de la capa subyacente. Después de haberse determinado la cantidad de material asfaltico diluido para cada capa, se obtiene la cantidad total.

9.- BIBLIOGRAFIA

ASFALTOS Manuel Velásquez

CURSO LABORATORISTA VIAL VOL II ASFALTO Laboratorio Nacional de Vialidad

EL ASFALTO Y SU APLICACIÓN VIAL Ing. Orlando Mendieta P.

ASFALTOS – MANUAL DE ENSAYOS DE LABORATORIO Ing. José Fernando Caballero H.I.E.M. –U.M.S.A.

TRATAMIENTOS ASFALTICOS SUPERFICIALES The Asphalt Institute.Y Macadem a Penetración

TECNOLOGIA DEL ASFALTO Y PRACTICAS DE CONSTRUCCION

Guia para instructores Instituto del asfalto de los EE.UU.

PROYECTOS DE GRADO



EJECUCION DE TRATAMIENTO BITUMINOSO DOBLE UTILIZANDO ASFALTO MC -30 Y MC-800 PREPARADO CON CEMENTO ASFALTICO POR YPFBAntonio Anaya (1995)

EVALUACION TECNOLOGICA DEL CEMENTO ASFALTICO PRODUCIDO POR YPFB PARA USO DE PAVIMENTACIONRodolfo Luna (1989)

TRATAMIENTO SUPERFICIAL EN ZONAS TROPICALESLuis Herbas (1988)

ESTUDIO DE LOS MATERIALES COMPONENTES DE MORTEROS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA PARA PAVIMENTACIÓN / Omar Cuaquira

ANÁLISIS DE AGREGADOS PARA MEZCLAS ASFÁLTICAS Y HORMIGONES TRAMO RIO SECO HUARINA – TIQUINA / Ivan Morant (EMI 1998)

COMPORTAMIENTO DEL CEMENTO ASFALTICO MODIFICADO CON POLÍMEROS EN CARPETAS ASFÁLTICASBoris Sarmiento (2003).

www.camineros .com www.abc.gov.bo.



INDICE TEMATICO

CAPITULO I

INTRODUCCION

1.1 Antecedentes

1.2 Objetivos Generales

1.3 Objetivos Específicos

1.4 Alcance


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CAPITULO II

MARCO TEORICO

2.1 Asfaltos Fluidificados

2.2 Tratamientos Superficiales

2.2.1 Tipos Tratamientos Superficiales

2.2.2 Tratamiento Superficial Simple

2.2.3 Tratamiento Superficial Doble

2.2.4 Tratamiento Superficial Múltiple

2.3 Agregados

2.3.1 Análisis granulométrico

2.3.2 Cubicidad de partículas

2.3.3 Dimensión mínima promedio

2.4 Dosificación

2.4.1 Métodos de Dosificación

2.4.2 Dosificación de Agregados

2.5 Consideraciones Climatológicas

CAPITULO III

MARCO PRACTICO

3.1 Ensayos de los Asfaltos Fluidificados

3.1.1 Viscosidad

3.1.2 Punto de inflamación

3.1.3 Destilación

3.1.4 Penetración

3.1.5 Ductilidad

3.1.6 Solubilidad

3.1.7 Ensayo de la Mancha

3.2 Ensayos de los Agregados

3.2.1 Análisis Granulométrico



3.2.1.1 Muestreo

3.2.1.2 Tamizado

3.2.2 Peso específico

3.2.2.1 Determinación del agregado grueso

3.2.2.2 Determinación del agregado fino

3.2.3 Justificación de la Dosificación granulométrica

CAPITULO IV


4.1 Diseño de Tratamientos Superficiales Simples

4.2 Diseño de Tratamiento Superficiales Múltiples

4.3 Consideraciones Climatología Del Altiplano Boliviano en el Diseño

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones

5.2 Recomendaciones

BIBLIOGRAFIA




Documents

Tratamientos Superficiales en Asfaltos