Download pdf - Lechadas asfálticas y Microaglomerados en frío...Clasificación de las lechadas •De acuerdo a la granulometría de los áridos, las lechadas asfálticas serán de granulometría

Rosa Zuñiga C

Jefa Subdepartamento Tecnológico y Materiales

Curso Laboratorista Vial C

Septiembre 2014

Laboratorio Nacional de

Vialidad

Lechadas asfálticas y

Microaglomerados en frío

Lechadas asfálticas

Es un Sello de mezcla que está

compuesta por:

– Árido fino bien graduado (TM 10 mm)

– Emulsión asfáltica (Quiebre Lento)

– 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.

Objetivos de lechada sobre

pavimento antiguo

• Impermeabilizar y

rejuvenecer.

• Detener procesos erosivos.

• Sellar grietas superficiales.

• Mejorar resistencia al

deslizamiento.

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

Clasificación de las lechadas

• De acuerdo a la granulometría de los

áridos, las lechadas asfálticas serán de

granulometría 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 del Tipo B-1 y Tipo

C-1.

Características

• La lechada asfáltica no aporta estructura al

pavimento.

• Protege o conserva las capas estructurales,

retardando su deterioro.

• No mejora la serviciabilidad del pavimento.

• 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.

• Junto al agua adicional permite una adecuada

consistencia para colocar la lechada.

• 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.

Selección del tipo de

lechada a utilizar

– Si el objetivo de la lechada es sellar, se debe

preferir un tipo fino.

– Si el objetivo principal es aumentar la

resistencia al deslizamiento se debe preferir

un tipo grueso.

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 Tolerancia

mm ASTM Puntos

porcentuales

12.5 ½`` ------

10 3/8” ------

5 Nº 4 5

2,5 Nº 8 5

1,25 Nº 16 5

0,63 Nº 30 5

0,315 Nº 50 4

0,16 Nº 100 3

0,08 Nº 200 2

Tolerancias expresadas en puntos porcentuales.

ENSAYE REQUISITOS

Equivalente de Arena Min. 45%

Indice de plasticidad NP

Adherencia Riedel y Weber 0 – 5

Desgaste los Angeles Máx. 25 %

Indice de Trituración Total Máx. 3.5%

Adherencia Método Estático Min. 95%

Partículas Chancadas Min 90 %

Especificaciones de propiedades para

agregados en lechadas asfálticas.

Nota: El proyecto podrá indicar otro valor de Desgaste de Los

Ángeles, debidamente justificado, el cual no podrá superar el 35%.

ENSAYE REQUISITOS

Equivalente de Arena Min. 60%

Indice de plasticidad NP

Adherencia Riedel y Weber 0 – 5

Desgaste los Angeles Máx. 25 %

Desintegración por Sulfato de Sodio Máx. 12 %

Adherencia Método Estático Min. 95%

Partículas Chancadas 100 %

Especificaciones de propiedades para

agregados en Microaglomerados en frío.

Relleno mineral

(filler)

Objetivos :

• Evitar la segregación: El filler corrige

granulometría produciendo una mezcla

más consistente.

• Controlar 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 potable y 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.

Agua

• Tiene que ver con la afinidad con el

agregado, y se define de acuerdo al tipo

de agregado.

• La elección de 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.

Ligante

(Emulsiones)

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 EXIGENCIA

Viscosidad SFS (25ºC) 20 – 50

Sedimentación (7 días) % Máx. 5

Tamizado % Máx. 0.1

Carga de partícula Positiva/Negativa

Residuo asfáltico % Mín. 62

En el residuo:

- Viscosidad Brookfield (60ºC) P. Informar

- Penetración 25ºC, 100 g, 5 s, 1/10 mm 40 – 90

- Pto. de Ablandamiento, ºC Informar

Ductilidad a 25ºC, cm Mín. 40

Indice de Fraass, ºC Máx.- 17

Recuperación elástica por torsión % 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

Calculo del contenido teórico de

emulsión de la lechada

E = 0,443 x AS x 1000 + ECKc

rN x R R

Donde :

– E : Contenido de emulsión, porcentaje en peso

referido al árido seco.

– AS : Área superficial en pie2/lb del agregado total.

– ECKc: Equivalente Centrífugo de Kerosén

Corregido.

Ensayes

-rN : Densidad neta del agregado en kg/m3.

-R : Residuo asfáltico de la emulsión

(expresado en forma decimal)

Nota: Cuando la Densidad Neta del Agregado

es mayor a 2700 Kg/m3, se debe corregir el

ECK: ECKc = ECK*DN

2650

Consistencia en la lechada

• Es importante en las

especificaciones de la formula de

trabajo.

• Permite definir la cantidad de agua

optima para una correcta

trabajabilidad de la mezcla.

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.


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


medio húmedo


medio húmedo Resultados obtenidos del ensaye

Máxima perdida admitida.

perdidapor abrasióng/m2

Contenido de asfalto (%)

Contenido asfálticoMínimo.

550 g/m2

Nota: Para emulsiones elastoméricas el máximo es 400 g/m2.


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”.


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.


• 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.


• 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.


• La arena se pegará a la superficie de

acuerdo al nivel de exudación exhibido

por la probeta. Mientras más exude la

lechada, mayor cantidad de arena

quedará adherida



Ensaye Rueda Cargada Gráfico de resultados

Máxima adhesión permitida.

Adhesiónde Arena

g/cm2

Contenido de asfalto (%)

Máximo contenido asfáltico

(g/m2)

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 Adhesión de arena

(gr./m2)

Vehículos/Día Máx.

0 a 500 750

500 a 1500 650

1500 a mas de 3000 540

Contenido óptimo de asfalto

Criterios :

- 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.


Pérdida por Adhesion Abrasión de arena

g/cm2 (g/cm2)

Contenido de asfalto

(%)

rango óptimo Contenido

Óptimo


Actualmente la ISSA propone realizar sólo el ensayo

de abrasión en medio húmedo, con lo cual el contenido

asfáltico óptimo se convierte en un valor ligeramente

superior al mínimo aceptable por abrasión (En general

las exudaciones no son un problema importante en

nuestro país).

Determinación del tiempo de apertura

al tráfico

• Ensaye de clasificación de lechadas bituminosas

mediante un cohesiómetro.

• Mediciones de torque.

• Graficar cohesión (Resistencia al torque) vs tiempo.


al tráfico


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.


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.


al tráfico

(1) Lineal o de

apertura directa al

tráfico.

(2) Rotura rápida y

apertura rápida al

tráfico.

(3) Rotura rápida y

apertura lenta.

(4) Rotura lenta y

apertura lenta.

(5) Falsa rotura y

apertura lenta.

MICROAGLOMERADO EN FRÍO

Definición

El microaglomerado es una aplicación muy similar a la lechada asfáltica, pero con algunas diferencias radicales.

Entre las más importantes:

- 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.


-Presenta una mayor consistencia

durante el mezclado y colocación

- Mayor desempeño mecánico durante la

vida de servicio

- Se puede aplicar en espesores mayores

que la lechada.


Requisitos de dosificación del

microaglomerado en frío

ENSAYE REQUISITOS ISSA

Cohesión húmeda (30 min) Mín. 12 Kg – cm TB – 139

Cohesión húmeda (60 min) Mín. 20 Kg – cm TB – 139

Desprendimiento Mín. 90% 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 Máx. 540 gr/m2

TB – 109

Desplazamiento lateral Máx. 5% TB – 147

Tiempo de mezclado (25ºC) Controlable Mín. 120 seg. TB - 113

Previo a la construcción de la

lechada asfáltica o del

microaglomerado en frío, se deberán

efectuar los trabajos de bacheo de

áreas inestables del pavimento

existente.

Preparación de la superficie

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.

Preparación de la lechada asfáltica o del


Equipo de aplicación

tolva de agregados

caja extendedora

tolva de

filler

mezclador

estanque de

emulsión

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.



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.



Colocación

Equipo de Lechada

Colocación

Colocación

Colocación

Colocación

Colocación

Fin Presentación

Lechadas asfálticas y Microaglomerados en Frío

Equivalente Centrífugo de Kerosene

(ECK)

• Permite determinar el contenido aproximado de

ligante asfáltico de una mezcla bituminosa.

• ECK entrega un índice que indica la rugosidad

relativa de las partículas y la capacidad superficial

basado en la porosidad.


(ECK)

• Procedimiento:

– Cortar el material en tamiz N°4

– Secar hasta masa constante

– Poner en el capacho (Tarado previamente) 100 g de

material

– Poner el capacho con la muestra en una bandeja con

kerosene, con 10 mm de profundidad, hasta que la

muestra se sature por capilaridad.

– Centrifugar por 2 min (400 unidades de gravedad)


(ECK)

• Resultados:

– Pesar el capacho con la muestra centrifugada

(Aproximando a 0,1 g), y refiéralo como porcentaje del

peso original. Informe este resultado como ECK

– Cuando la Densidad Neta del Agregado es mayor a

2700 Kg/m3, se debe corregir el ECK:

ECKc = ECK*DN

2650

Área Superficial (AS)

• Es la sumatoria, en pie2/lb., de los productos del

porcentaje que pasa por cada tamiz por su factor

correspondiente y dividido por 100.

Tamiz (mm) T.Máx 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,08

Factorpie2/lb. 2 2 4 8 14 30 60 160

Área Superficial (AS)

• En el cálculo se deben usar todos los factores. Así , si en una muestra pasa el 100% en tamiz N°4, en los cálculos se debe incluir 100x2 debido al tamaño máximo y 100x2 debido al tamiz N°4.