PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID)

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1 COMUNICACIÓN 01 PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID) OLIVIA LOMBRAÑA BELLIDO Jefa del Departamento de Espacios Urbanos II. D.G. Vías y Espacios Públicos. Excmo. Ayuntamiento de Madrid DAVID ALMAZÁN CRUZADO Director del Departamento de Firmes y Pavimentos de Eptisa

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3 PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID) RESUMEN El derramamiento accidental de carburantes, lubricantes y determinados compuestos químicos sobre una capa de rodadura bituminosa tiene efectos altamente adversos sobre ella, en cuanto a comportamiento y a durabilidad. Estas situaciones suelen generarse en zonas de alta intensidad de tráfico pesado, que suelen coincidir con zonas de parada, como es el caso de los pavimentos de las zonas de estacionamiento de aeronaves en aeropuertos, de las áreas de peaje, de las zonas industriales y de los intercambiadores modales. Con objeto de minimizar estas incidencias y reducir de esta forma los costes de conservación y mantenimiento futuros, desde hace unos años se ha desarrollado una tecnología de aplicación a pavimentos que combina la versatilidad del empleo de las mezclas bituminosas en caliente, con las ventajas del empleo de los compuestos cementados. Este pavimento es muy recomendable para entornos industriales y zonas en las que existan solicitaciones muy agresivas, ya que posee gran resistencia al cizallamiento y al punzonamiento, siendo además completamente impermeable. Se trata de la ejecución de una capa de rodadura, de reducido espesor, constituida por una mezcla bituminosa de elevado índice de huecos, los cuales quedan rellenados, mediante percolación, a partir de una lechada de cemento constituida por cemento, arena, polvo mineral, agua y resina, y cuyo objetivo es obtener una superficie de rodadura impermeable, resistente a las solicitaciones de cargas estáticas elevadas, a los esfuerzos de torsión de los vehículos pesados, a los carburantes y a otros agentes químicos contaminantes. A través de la presente comunicación se desarrolla la aplicación de este tipo de pavimentos, así como de sus métodos de control asociados, en la construcción del Área Intermodal de Canillejas (Madrid) realizada por el Ayuntamiento de Madrid. ANTECEDENTES Durante los últimos años la planificación del transporte en Madrid se está articulando sobre puntos de intercambio modal. La importancia adquirida por este modelo, tanto por su influencia sobre la movilidad general, como por el volumen de viajeros transportados, ha impulsado la ejecución de Áreas Intermodales para líneas de transporte en superficie, coordinadas con las redes de Metro y Cercanías, complementarios de los grandes intercambiadores de transporte. Este es el caso de la construcción del Área Intermodal de Canillejas, localizado en la Calle de Alcalá, junto a la Vía de Servicio de la Autovía A2, y que ocupa una superficie de metros cuadrados,

4 V I J O R N A D A N a c i o n a l ASEFMA 2011 cuyo objetivo principal consiste en mejorar las conexiones de metro y autobús urbano e interurbano en el Distrito de San Blas. La ordenación propuesta aprovecha el espacio de la enorme isleta central próxima a la nueva glorieta elevada situada sobre la A2, donde se dispondrán nueve dársenas para autobuses, más dos zonas de regulación. Las entradas y salidas de los autobuses se realizarán a través de la Calle de Alcalá y de la Vía de Servicio de la Autovía A2. (Ver figura 1) DIMENSIONAMIENTO DEL FIRME DEL INTERCAMBIADOR Para el dimensionamiento del firme del intercambiador en la fase de proyecto, se tomó como referencia el documento Normalización de Elementos Constructivos para Obras de Urbanización del Ayuntamiento de Madrid. Versión Según esto, la sección tipo de firme seleccionada en las fases previas del proyecto fue la 1-A, la cual está asociada a un tráfico pesado (Categoría A) y a una tipología de firme mixta, constituida por un paquete de mezcla bituminosa de 12 cm (5 cm de capa de rodadura y 7 cm de capa intermedia), 28 cm de capa de base de hormigón tipo HM-12,5 y una explanada conformada por 15 cm de arena de miga seleccionada, apoyada sobre suelos adecuados. La capa de rodadura, de 5 cm de espesor, está constituida por una mezcla bituminosa drenante con elevado índice de huecos (superior al 25%). Dichos huecos se rellenan mediante percolación a partir de una lechada fabricada con cemento y resinas sintéticas, y cuyo objetivo es obtener una superficie de rodadura impermeable, resistente a las solicitaciones de cargas estáticas elevadas, a los esfuerzos de torsión de los vehículos pesados, a los carburantes y a otros agentes contaminantes. CAPA DE RODADURA ANTI-CARBURANTE La aplicación de este pavimento tiene lugar en dos fases: la puesta en obra de una mezcla soporte abierta, tipo drenante y, la aplicación por percolación, a través de los huecos existentes en la misma, de una lechada especial fabricada con resinas sintéticas y cemento. A continuación se exponen los estudios realizados sobre los componentes que conforman este tipo de pavimentos: a) Mezcla bituminosa drenante 1. Áridos empleados en la mezcla bituminosa drenante Para el diseño de la mezcla bituminosa drenante se ha empleado árido silíceo de fracción 4/8 mm y polvo mineral de recuperación (65% calizo y 35% silíceo), con las siguientes granulometrías: Figura 1. Planta de pavimentación del Intercambiador Figura 2. Granulometrías de los áridos empleados para la fabricación de la mezcla drenante

5 COMUNICACIÓN 01 PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID) A continuación se facilitan, de forma resumida, los resultados de los ensayos de caracterización de los áridos empleados para la fabricación de la mezcla. desarrollar su potencial drenante en la fase de explotación, sino que va a servir de base para canalizar la entrada de lechada cementada y conseguir una capa de rodadura impermeable, de ata resistencia mecánica y de alta resistencia a los agentes químicos con los que tome contacto. 2. Betún empleado para la mezcla bituminosa El betún empleado para la fabricación de la mezcla drenante fue de tipo BM-3c, y presentaba las siguientes características: Figura 2. Comparativa de husos granulométricos: Mezcla drenante s/ PG-3 vs Mezcla drenante especial con volumen de huecos sobre mezcla > 25% 3. Mezcla bituminosa drenante Dado que la mezcla bituminosa drenante habría de tener altas exigencias a nivel de contenido de huecos respecto de la mezcla (mayor del 25%, según recomendaciones del fabricante de la lechada), con objeto de ser percolada por la lechada en una fase posterior, el diseño de la misma se realizó tomando como referencia el artículo 543 del PG-3, modificado por la O.C. 24/2008, aunque no necesariamente ajustándose a sus requerimientos finales. Tal es el caso del huso granulométrico discontinuo empleado para la dosificación de la mezcla En la figura 2 se facilita un comparativo de husos entre la mezcla drenante del PG-3 y la mezcla drenante diseñada para esta capa de rodadura o de los resultados obtenidos de la resistencia conservada, que son ligeramente inferiores a los estipulados en el citado artículo. Este último aspecto no es motivo de preocupación puesto que la capa de rodadura no va a a) Lechada de cemento Este producto forma parte de una marca registrada y la información que a continuación se describe fue facilitada por el propio fabricante. 1. Áridos empleados en la mezcla Los áridos que constituyen la lechada especial de cemento son arenas cuarcíticas con un equivalente arena superior a 50 y polvo mineral de microsílice. Este último presentaba un cernido mínimo de un 75% por el tamiz de 63 micras y un contenido inferior al 4% en masa, sobre la mezcla. 2. Cemento El cemento empleado es de tipo Portland, con una resistencia mínima a compresión de 32,5 MPa y curado rápido. 3. Agua (*) Cernidos orientativos El agua empleada estaba exenta de aceites, sal, ácidos alcalinos, materia orgánica y cualquier otra sustancia perjudicial, y es la que permite la hidratación del cemento y colabora en el ajuste de la viscosidad de la lechada a percolar en los huecos de la mezcla drenante.

6 V I J O R N A D A N a c i o n a l ASEFMA Otros componentes Para minimizar la retracción del cemento se emplean resinas, que además colaboran en la densificación del producto final. Eventualmente, y en función de la meteorología, se pueden emplear aditivos que favorezcan los tiempos de trabajabilidad de la lechada. FABRICACIÓN Como se ha comentado anteriormente, la aplicación de este pavimento en obra tiene lugar en dos fases: la puesta en obra de una mezcla drenante y la aplicación de la lechada. Por esta razón su fabricación se realiza igualmente en dos etapas: Por un lado la mezcla bituminosa, que se fabricó en central, bajo las condiciones establecidas en el Artículo 543 del PG-3, modificado según la O.C. 24/2008, y por otro, la lechada cementada deshidratada (el proceso de hidratación se realiza en obra), que fue fabricada en Dinamarca, y transportada y suministrada en sacos de 25 kg a obra. suministrada, un depósito de almacenamiento de agua y un mezclador con una capacidad de producción de unas 6.5 t/h, que generaba un rendimiento aproximado de unos 300 m 2 /h de extendido en las condiciones anteriormente expuestas (5 cm de espesor de capa y más de 25% de volumen de huecos en la mezcla bituminosa drenante). PUESTA EN OBRA Las condiciones de ejecución de la mezcla bituminosa drenante se llevaron a cabo conforme a lo dispuesto en el Artículo 543 del PG-3, modificado según la O.C. 24/2008. Un día después del extendido de la mezcla drenante se procedió a la incorporación de la lechada de percolación, por medios manuales, para lo cual se siguió el siguiente protocolo de inspección, previamente a su aplicación: Comprobación de que las superficies donde se va a aplicar la lechada poseen pendientes transversales y longitudinales inferiores al 4%, pues de lo contrario se dificultaría la percolación de la lechada. Comprobación de que la mezcla bituminosa drenante está limpia, reemplazando o limpiando cualquier zona contaminada con agua o aire comprimido. Si se utilizara agua en la limpieza, o si el soporte se hubiera mojado, es preciso aguardar hasta que esté completamente seco antes de extender la lechada. Comprobación de la temperatura ambiente, pues la lechada sólo será aplicable entre el umbral de temperaturas comprendido entre los 5 y los 40º C. Figura 3. Esquema de planta móvil de fabricación de la lechada cementada Para la fabricación de la lechada en obra se empleó una central móvil compuesta por un silo de alimentación, donde se vertía la lechada deshidratada Comprobación de la predicción meteorológica, pues la lechada no se podrá aplicar en caso de que la mezcla drenante esté saturada de agua, en tiempo lluvioso, o bajo amenaza de lluvias. Comprobación de la viscosidad de la lechada antes de su aplicación en obra. Para ello se em-

7 COMUNICACIÓN 01 PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID) pleó un embudo estandardarizado por el suministrador del producto, donde se comprobó en cada amasada que el tiempo que tarda en pasar por dicho embudo estaba comprendido entre 12 y 15 segundos. Esta comprobación es de vital importancia, ya que la lechada producida debe de ser homogénea, cremosa y muy fluida, eliminando cualquier amasada que presente algún grumo y sustituyéndola por otra. Figura 6. Aplicación de lechada sobre la capa drenante (izda) en el Intercambiador Modal de Canillejas (dcha) La aplicación de la lechada se realizó manualmente, pues se trataba de una superficie confinada entre espacios restringidos a la circulación del tráfico, con existencia de contornos metálicos tipo sumideros de drenaje. Para el extendido de la lechada se empleó una rastra y un equipo formado por cuatro operarios. Figura 4. Ensayo de fluidez realizado in situ a la salida de cada amasada Durante la fase de aplicación de la lechada se adoptaron las siguientes precauciones: Comprobación de la permeabilidad de la capa de mezcla bituminosa drenante una vez extendida y compactada, mediante el permeámetro LCS, según la NLT-327/00, con objeto de verificar que el contenido de huecos de la misma era superior al 25%. Figura 7. Efecto de la percolación de la lechada (en rojo) sobre la mezcla drenante Se evitó la coincidencia entre las juntas de construcción de la mezcla bituminosa drenante y de la lechada. No se aplicó lechada fresca sobre una zona ya extendida en la que hubiera comenzado el fraguado, con objeto de evitar la formación de peladuras. Figura 5. Relación volumen de huecos sobre mezcla en capa drenante con la permeabilidad Para lo cual se eligieron ocho zonas de ensayo al azar, repartidas a lo largo del trazado, donde se tomaron medidas con el permeámetro. Los resultados obtenidos presentaron un volumen de huecos superior al 25%, como se puede observar en la figura 5. Se prestó especial atención a la percolación en las juntas de construcción, pues se trata de una zona crítica que puede generar problemas de percolación. En los casos donde se interrumpió el extendido de la lechada, por cualquier circunstancia (final del día, descansos para el almuerzo, etc),

8 V I J O R N A D A N a c i o n a l ASEFMA 2011 se terminó de ejecutar completamente la zona en curso, dejando una junta transversal, perpendicular al sentido de avance de la circulación. La junta transversal resultante se delimitó con papel adhesivo resistente a la tracción, al alargamiento y a la rotura. Cuando se reanudaron los trabajos se retiró el papel tratando esta zona como una junta de construcción. Se protegieron los bordillos, las alcantarillas, etc. que podrían estar en contacto o ser ensuciados por la lechada durante su aplicación. Respecto a la mezcla bituminosa drenante, se estuvo a lo dispuesto en el Artículo 543 del PG- 3, modificado según la O.C. 24/2008, donde se realizaron controles de ensayos de extracción de ligante, según la UNE EN , análisis granulométricos, según la UNE EN y ensayos de Pérdida de Partículas según la UNE EN Posteriormente, tal y como se ha comentado en al apartado 5, y previamente al extendido de la lechada se realizó una campaña de control de la permeabilidad de la mezcla bituminosa drenante, mediante aparato permeámetro LCS, según la NLT-327/00, confirmando que en todos los ensayos que se supera el 25% de huecos sobre mezcla, tal y como requería el fabricante de la lechada cementada. Figura 8. Aplicación de la lechada cementada sobre la mezcla drenante Una vez finalizada la operación de extendido de la lechada, la apertura al tráfico rodado se realizó a los catorce (14) días siguientes, con objeto de garantizar el cumplimiento de los requerimientos mínimos de capacidad mecánica, restringiendo el tráfico peatonal durante las 24 horas posteriores a su aplicación. En cuanto al control de la lechada de cemento, se realizó un ensayo de fluidez o viscosidad en la fabricación de cada amasada, y previamente a su vertido en obra, con objeto de verificar que está exenta de grumos y que se encuentra dentro de los límites establecidos por el fabricante, antes de su incorporación en obra, conforme a las especificaciones comentadas en el apartado 5. Para realizar el control de la dotación de lechada, durante el proceso de ejecución, se contabilizaron las amasadas y se realizaron las siguientes determinaciones: CONTROL DE CALIDAD El control de calidad de la capa de rodadura anti-carburante se realizó tanto para la mezcla bituminosa drenante, como para la lechada y el producto final. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN Y RECHAZO Una vez terminadas las obras de pavimentación, se tomaron un total de 8 testigos, elegidos al azar, del paquete de mezcla bituminosa (1 cada 350 m 2 de superficie pavimentada), con objeto de com-

9 COMUNICACIÓN 01 PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID) probar el grado de adherencia entre las capas bituminosas, las resistencias mecánicas (compresión simple y tracción indirecta) y el grado de percolación de la lechada sobre la capa drenante, una vez discriminada esta del espesor total del testigo, mediante cortadora. en el caso anterior, una alta influencia de ésta sobre los resultados finales. Si bien, en esta ocasión no hay datos suficientes para desestimar la influencia de la edad de rotura de los testigos en los resultados finales. De los ocho testigos extraídos en la capa de rodadura, sólo uno fue desestimado por baja representatividad. Sobre los siete restantes, se realizaron tres determinaciones de resistencia a tracción indirecta (testigos nº 1, 2 y 5) y cuatro determinaciones de la resistencia a compresión simple (testigos nº 3, 6 7 y 8), a las edades de 7 y 14 días, con objeto de verificar la evolución de su comportamiento mecánico y conocer su estado antes de la apertura al tráfico, la cual estaba prevista para 14 días después de su puesta en obra. Figura 10. Relación densidad resistencia a compresión simple en función del número de testigo En la figura 9 se presenta un gráfico donde se relacionan las resistencias a compresión simple a distintas edades, con la densidad de cada testigo, donde se observa una alta influencia de esta sobre los resultados finales. Figura 11. Relación densidad resistencia a tracción indirecta en función de la edad Figura 9. Relación densidad resistencia a compresión simple en función de la edad En la figura 10 se muestra una comparativa de resultados a compresión simple por número de testigo, con su densidad y resistencia asociada. Es destacable señalar que estos resultados han sido corregidos por esbeltez de cara a determinar un resultado representativo. En la figura 11 se presenta un gráfico donde se relacionan las resistencias a tracción indirecta o compresión diametral a distintas edades, con la densidad de cada testigo, donde se observa, al igual que Figura 12. Relación densidad resistencia a tracción indirecta en función del número de testigo En la figura 12 se muestra una comparativa de resultados a tracción indirecta por número de testigo, con su densidad y resistencia asociada.

10 V I J O R N A D A N a c i o n a l ASEFMA 2011 Las especificaciones exigibles por el fabricante a este tipo de mezclas son las siguientes: La mezcla final deberá tener una resistencia a compresión simple mínima de 6 MPa, medida según la Norma NLT-161/98, a la edad de 28 días. La resistencia a tracción indirecta mínima será de 0,80 MPa, medida según la Norma NLT- 346/90, determinada a la edad de 28 días. El volumen de huecos no rellenos por la lechada máximo admisible, sobre la capa de rodadura será del 5%, con una tolerancia del 2%. Figura 14. Diagrama resumen de resistencias mecánicas y grado de percolación Curiosamente el testigo nº 2 presenta la menor densidad de todos los testigos medidos, lo cual explica que su grado de percolación sea ligeramente inferior al mínimo exigido, y que su resistencia a tracción indirecta haya resultado menor que las muestras ensayadas de su serie. Figura 13. Ensayo de rotura a compresión simple del testigo nº 7 y a compresión diametral del testigo nº 1 A la luz de estos requerimientos, y como se puede observar en las Figuras 9 a 12, todos los resultados obtenidos se encuentran dentro de especificaciones, a excepción del testigo nº 2, donde la resistencia a tracción indirecta, 0,6 MPa, es inferior al mínimo exigido. Si bien, dado que este resultado supone un 75% de la resistencia mínima estipulada por el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares del Proyecto, y que este resultado se corresponde con la resistencia a la edad de 7 días, es más que previsible que el susodicho valor evolucione con el tiempo. Posteriormente, y para calcular el grado de percolación de la lechada en los testigos ensayados, se procedió a determinar el porcentaje de huecos que quedaron libres sobre la mezcla final. Esta situación no es en ningún caso preocupante, pues es sabido que dentro de los primeros centímetros de la sección tipo, el firme trabaja fundamentalmente a compresión, que es donde la rodadura presenta una elevada capacidad de respuesta (ver figura 14). Figura 15. Grado de percolación de los testigos nº 2 (izquierda) y nº 5 (derecha) una vez ensayados En la figura 14 se presenta un gráfico con los volúmenes de huecos finales medidos sobre los testigos, donde se observa que los resultados obtenidos se encuentran dentro de tolerancia, a excepción del testigo nº 2. Figura 16. Detalle de testigo nº 6, cuyos espesores de capa coincide con los teóricos de proyecto 10

11 COMUNICACIÓN 01 PAVIMENTOS ANTI-CARBURANTES. EXPERIENCIAS EN EL INTERCAMBIADOR MODAL DE CANILLEJAS (MADRID) En la figura 17 se muestran dos imágenes tomadas en obra, que ilustran el nivel de acabado de la capa de rodadura. Mediante el empleo de este tipo de capas de rodadura experimentales, fruto del desarrollo de los trabajos de I+D+i realizados en etapas anteriores, se pretende mejorar el nivel de durabilidad de las rodaduras sometidas a elevados esfuerzos tangenciales y a los efectos adversos de carburantes, aceites y lubricantes, con respecto a una rodadura convencional, reduciendo de esta forma los costes de conservación y mantenimiento a largo plazo. FICHA TÉCNICA Promoción y Dirección de Obra: Dirección General de Vías y Espacios Públicos. Excmo. Ayuntamiento de Madrid Jefa Dpto. Espacios Urbanos II: Olivia Lombraña Bellido Director de Obra: José Palomino López Asistencia Técnica: EPTISA Asesor Técnico: David Almazán Cruzado Control de Calidad: EPTISA Jefe de Unidad: Raúl Sanz de Urbina Empresa Constructora: GRUPO ORTÍZ Delegada de Obra: María Barcaiztegui Jefe de Obra: Carlos Astudillo Figura 17. Detalle de acabados de la rodadura del Intercambiador Modal de Canillejas Empresa Subcontratista: ELSÁN Jefe de Laboratorio: Javier Loma CONCLUSIONES REFERENCIAS (1) Normalización de Elementos Constructivos para Obras de Urbanización del Ayuntamiento de Madrid. Versión (2) Loma Lozano, J. Estudio de dosificación de mezcla bituminosa drenante realizado por ELSAN para la capa de rodadura anti-carburante. 11

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