Mezclas drenantes y carpetas delgadas para capas de rodado: experiencia argentina

Transcripción

1 Mezclas drenantes y carpetas delgadas para capas de rodado: experiencia argentina

2 Concesiones viales Normativa vigente: Asfaltos directos: IRAM 6604 por penetración. Asfaltos diluídos: IRAM 6608/6609/6610 Emulsiones asfálticas: IRAM 6691

3 1993 Lanzamiento SHRP (EEUU) 1994 Primeras pruebas selladores de fisuras elastoméricos (Convenio DNV-Concesionarios Viales- CPA) 1995 Desarrollo del mercado de los microaglomerados en frío con emulsiones especiales. Primeras experiencias en Acceso Norte,con ligantes aditivados con asfaltitas

4 1996 Puesta en marcha de la 1ra. Planta de de producción de asfaltos modificados. Primeras pruebas reciclado en frío in situ con emulsión. Primera prueba microtapete en ruta 9, Autopista Bs. As.- Rosario. Primera prueba micro discontinuo con ligante SBS en La Plata, calle 54 Adquisición de equipamiento SHRP (LEMIT)

5 1997 Primera prueba mezcla drenante (22 km) en Autovía 2. Primera prueba arena betún y micro discontinuo en ruta 226. Puesta en marcha de la 2da. Planta de de producción de asfaltos modificados.

6 km de mezcla drenante en, Autovía 2 y 1ra. Prueba de SMA en la misma concesión. Normativa IRAM 6835, asfaltos por viscosidad a 60 C. Desarrollo reciclado en frío in situ con emulsión (rutas 5, 7, Red de accesos a Córdoba). Normativa IRAM 6596, asfaltos modificados.

7 Norma IRAM 6596 Ensayo Uni Ensayo AM1 AM2 AM3 AM4 ASFALTO ORIGINAL Penetración mm IRAM R&B ºC IRAM115 >60 >60 >65 >60 Punto Fraass ºC IRAM 6831 <-5 <-10 <-12 <-15 Estabilidad al almacenamiento Diferencia R&B Diferencia pen. (25ºC) ºC 0.1mm IRAM 115 IRAM 6576 <5 <8 <5 <10 <5 <10 <5 <15 Recup. elástica 25ºC tors. % IRAM 6830 >10 >40 >70 >60 Punto de inflamación v/a ºC IRAM 6555 >230 >230 >230 >230 RESIDUO RTFOT Variación de masa % IRAM 6582 <1 <1 <1 <1 Penetración 25ºC % p.o. IRAM 6576 >70 >65 >65 >60 Variación R&B ºC IRAM 115-5/+10-5/+10-5/+10-6/+10

8 SMA en autopista Richieri y micros discontinuos en Acceso Oeste y Acceso Norte. Puesta en marcha del 2do. laboratorio con equipamiento SHRP en Argentina. Revisión normas IRAM 6604, 6835 y Prueba de BAM en Acceso Oeste. Puesta en marcha de la 3ra. Planta de de producción de asfaltos modificados.

9 2002 Ligante multigrado en ruta 9. Inauguración autopista La Plata Bs. As., tramo Hudson-La Plata,con micro discontinuo (22 km) En estudio especificación IRAM sobre emulsiones modificadas Repavimentación pista principal 11-29, Aeropuerto Internacional de Ezeiza,ligante SBS y ranurado transversal.

10 Concepto actual en carreteras Características Funcionales: Seguridad Comodidad SUBRASANTE Características Estructurales: Deformaciones Fatiga

11 Opciones modernas para capas de rodado Mezclas en caliente Mezclas drenantes (espesores >4 cm) Mezclas delgadas y ultradelgadas (esp.: <3 cm)

12 Mezclas drenantes, generalidades Tamaño máximo: 0/12 ó 0/19 % Vacíos >20% % Asfalto: 4,5%

13 Características: Relación 80%arido grueso,20%arena #200:3a 6% Dosificación ensayo Cántabro. Fabricación: cuidado plantas continuas temp.fabricación (ligante) C y aporte filler!!! Compactación.sólo rodillos lisos Controles: espesores y % huecos. Preparación soporte: impermeabilidad, pendientes y riego de liga!!!!

14 Obra: Autovía2, 130km % que pasa 0 N 200 N 30 N 8 N 4 3/8" 1/2" 3/4" Tamices Tamaño máximo: 19 mm Filler: cal % de huecos: 22 Cántabro: 12% en seco, 20% tras inmersión Ligante: tipo AM2, AM3

15 Autopista La Plata-Bs.As. Tamaño máximo: 12mm % vacíos: > 20% %ligante: 4.5% s / árido Ligante: tipo AM3 Cántabro:10% en seco, 18% tras inmersión Riego de liga: emulsión ECR3m

16 Seguridad y comodidad: < Hidroplaneo > Coeficiente fricción transv. y longitudinal Eliminación spray. < Reflexión de faros en tiempo lluvioso. < Sonoridad para conductor y entorno. Mejora en la apreciación señalización horizontal Constructivas: Ventajas Facilidad de fabricación y colocación. Utilización de maquinaria convencional.

17 Desventajas (comprobadas?) No utilización en zonas muy frías. Desprendimientos. Sellado con pérdida de permeabilidad. Colmatación (perdida de huecos) Entonces???

18 El medio... LEMIT CIC + Convenio de Investigación y Desarrollo

19 Análisis y seguimiento del comportamiento de una mezcla drenante en la autovía 2 Autores: Jorge Agnusdei, Omar Iosco, Mario Jair XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

20 Objetivo: Evaluar el comportamiento de una carpeta de rodamiento de mezcla drenante realizada en la autovía 2, en un tramo de más de 3 años en servicio. XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

21 Antecedentes (I) En mayo y julio de 1997, se realizan dos tramos pilotos (IX Congreso CILA, Paraguay) Debido al éxito obtenido, entre los meses de septiembre y octubre del mismo año, se construye el tramo objeto de estudio. Tras los buenos resultados apreciados, se realizan 100 km de autovía con esta técnica, entre septiembre y diciembre de XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

22 Antecedentes (II) Ubicación: prog. 236 a 247, sentido Mar del Plata (prog. 256 a 247, sentido Bs. As. (entre Gral Guido y Maipú). Tipo de mezcla: huso PA 12 (pliego español). Espesor: 4cm, sobre subbase granular + 1ra. y 2da. base asfáltica XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

23 Asfaltos utilizados: Antecedentes (III) Características Penetración (25ºC, 100g, 5s): Punto de ablandamiento Ductilidad (5 cm/min) 5ºC: Recup.elástica torsional (25ºC) ASFALTO EVA (prog ) ASFALTO SBS (prog ) Especif. Típico Especif Típico >60 62 >65 70 >4 12 >30 36 >40 50 >70 74 XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

24 Antecedentes (IV) Dosificación de la mezcla: criterio Cántabro PARAMETRO ASFALTO EVA (prog ) ASFALTO SBS (prog ) %LIGANTE 4,2 a 4,3 4,2 a 4,4 DENSIDAD 1,99 A 2,01 1,99 A 2,03 % DE HUECOS >22% >22% DESG. CANTABRO EN SECO (%) DESG. CANTABRO TRAS INMERSION (%) XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

25 Tramo en estudio: Parte experimental Prog. 242,500 a 243,500 (EVA) Prog. 255,500 a 256,500 (SBS) Estudios realizados: Permeabilidad Recuperación de ligante y granulometría. Caracterización del ligante recuperado. Comparación de resultados. XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

26 Parte experimental (I) Permeablilidad Asfalto modificado con: EVA SBS Muestra N Km 242, , , , , ,500 Contenido de vacíos, % Huella I E Ex ,2 21,5 12,5 12,9 21,7 14,0 15,3 21,7 21,9 I: Huella interna E: Eje Ex: Huella externa 18,5 22,8 17,0 15,4 22,8 18,0 XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

27 (II) Recup.de ligante y granulometría Polímero EVA SBS Muestra N Progresiva Km % asfalto 4,5 4,6 4,8 4,1 4,0 4,0 Granulometría (% que pasa) ¾ ½ 3/8 N 4 N 8 N 16 N 30 N 50 N 100 N ,5 65,8 23,8 15,5 11,7 9,3 6,9 4,5 2, ,6 64,6 24,6 16,6 12,8 10,3 7,9 5,5 3, ,5 63,6 26,3 17,9 13,2 10,5 7,7 5,2 2, ,5 70,9 19,3 12,8 10,1 8,4 6,9 5,3 3, ,2 69,4 33,3 13,6 10,2 8,4 6,8 5,2 3, ,8 66,0 20,9 13,6 10,4 8,5 7,0 5,4 3,5 XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

28 (III) Características ligantes recuperados EVA SBS Muestra N Progresiva Km Penetración a 25 C Punto de ablandamiento C 60,6 63,8 61,6 70,8 71,8 67,8 Recuperación elástica, % Viscosidad a : 60 C, P C, cp 150 C, cp 170 C, cp 190 C,cP XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

29 (IV) Envejecimiento (?) de los ligantes SBS EVA Ensayo Original RTFOT PAV Recup. del camino Original RTFOT PAV Recup.del camino Viscosidad 60 C, 0,5seg-1 Poises * C, cp C, cp C, cp C, cp Recup elás. a 25 C, % * medido a una velocidad de fluir =0,025 s-1 XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

30 Comentarios (I) En este trabajo se informan los resultados obtenidos al cabo de tres (hoy cinco) años en servicio,del comportamiento de una carpeta drenante, construída con asfaltos modificados con EVA y SBS y que constituyó una de las primeras aplicaciones de importancia en nuestro medio de este tipo de materiales. XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

31 Comentarios (II) Al cabo de tres (cinco!!!)años en servicio, la carpeta de rodamiento del tramo en cuestión, no presenta las fallas posibles en éste tipo de mezclas,como ser desprendimiento de áridos, sellado, etc. XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

32 Comentarios (III) En el eje de la calzada, tanto en la mezcla con asfalto EVA como con SBS, se observa la menor pérdida de permeabilidad. En las huellas externas e internas, el comportamiento a sido variable: aunque en el carril lento, el efecto teórico de autolimpieza, ha resultado menor. En general, en el tramo realizado con asfalto SBS, la pérdida de huecos ha sido menor que en el tramo con asfalto EVA. XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

33 Comentarios (IV) Tras tres años los asfaltos aquí empleados no registran cambios fundamentales en sus características (luego de su procesamiento en la planta asfáltica y posterior exposición en el camino). Se observa hasta el presente, una caída en la recuperación elástica. Aún así, los asfaltos recuperados, especialmente el SBS, mantiene en buena forma sus propiedades elásticas ya que conserva un valor residual que se considera importante. XXXI Reunión del Asfalto, Córdoba, Nov 2000

34 Definición: Sistemas colocados en espesores inferiores a 3,5 cm, a efectos de dar ó restaurar parámetros funcionales para el confort y seguridad de los usuarios. Adicionalmente pueden aportar otras características como parte de la estructura del pavimento

35 Aplicaciones Mantenimiento y renovación de características superficiales Capa de delgada para obras de nueva construccion y refuerzo Obras con problemas de gálibo o de rasante: túneles y vías urbanas Estructuras con limitaciones de carga

36 Clasificación x tam. máximo MORTEROS MICROAGLOMERADOS Tam.máx. mm MEZCLAS(SEMI O DENSAS)

37 Micros en caliente: Historia y evolución 1940: MEZCLAS MUY FINAS CON ARENAS NATURALES. 1960: SHETT ASPHALT Y SAND ASPHALT (USA) FINE COLD ASPHALT (U.K.) 1964: MICROAGLOMERADOS CONTINUOS MASTIMAC(Strabag-Deutag,GER) MICROAGLOMERADOS DISCONTINUOS

38 Sand, Sheet y Fine Cold Asphalt + gravillas incrustadas SHEET SAND Ventajas: capac. autorreparacion, buen comportamiento a fatiga, microtextura aspera (papel de lija), bajo ruido: apto para vias urbanas. Desventajas: baja estabilidad mecanica, riesgo fluencia, baja resistencia al deslizamiento con lluvia.

39 Micros continuos MICROAGLOMERADOS CONTINUOS Mayor tamaño máximo,para : Aumentar macrotextura Mejorar estabilidad mecánica PERO...Mantiene riesgo de fluencia.

40 Mastimac COMPOSICIÓN TIPICA : 70% Árido 5/8mm; 30% mástic (11% arena-10% filler-1% fibras amianto, 8% asfalto B80) ANTECEDENTE A LAS SMA(1964): PUNTOS SALIENTES: <%ASFALTO FIBRAS: MEJOR RESISTENCIA MECÁNICA

41 Micros discontinuos OBJETIVO: Aunar las ventajas de los microaglomerados clásicos, agregando como valor un mejor comportamiento mecánico, un aumento de la macrotextura (negativa)y la durabilidad, pero sin aumento de la sonoridad. CONCEPTO: Curvas granulométricas discontinuas, (ej: 0/10,disc.en 3/6) Contenidos de filler entre 7 y 12% Contenido de ligante entre 5,5 y 7%

42 Micros discontinuos (II) Tipos europeos BBTM Y BBUM (0/6, DISC. EN 2/4 Ó 0/10, DISC. 2/6) SMA (0/8, 0/11) M8 Y M10, F8 Y F10

43 CAPAS DELGADAS Y ULTRADELGADAS

44 CAPAS DELGADAS Y ULTRADELGADAS Nº200 Nº100 Nº50 Nº30 Nº8 Nº4 3/8" 1/2" TAMICES ASTM SMA 0/ V-A F-10 0 TAMICES UNE (mm.) 0,08 0,16 0,32 0,63 2,5 5 10

45 Consumo asfaltos modificados

46 Uso de la técnica Micros en caliente Otras técnicas 38% 62% APROX: TON

47 TECNOLOGIA MAS DIFUNDIDA: Art. 543, Orden Circular 322/97, MOPU TIPOS: Monogranulares : M8, M10. Tipo F : F8, F10 (68% 6/12, 29% 0/3, 3 filler).

48 Tipo M (PG3 543) M8 M10

49 TiposF (PG3 543) F8 F10

50 Problema típico 0-3/ /6-12 F10

51 Aridos: DESGASTE LOS ANGELES MEZCLAS TIPO M: <15 o <20 f(transito) MEZCLAS TIPO F: <20 o <25 idem COEFICIENTE DE PULIDO ACELERADO INDICE DE LAJAS: >0,45 o >0,50 f(transito) MEZCLAS TIPO M: <20 o <30 f(transito) MEZCLAS TIPO F: <25 o <30 idem

52 Criterio de dosificación Tipo M ENSAYO CANTABRO (idem M. Drenantes) Nro. golpes por cara: 50 Pérdida en seco: <15% Pérdida en humedo: <25% Huecos en mezcla: >12 % asfalto s/árido: >5

53 Criterio de dosificación Tipo F ENSAYO MARSHALL Nro. golpes por cara: 50 Estabilidad (KN): > 7,5 Huecos en mezcla: > 4 % asfalto s/árido: >5,5 ENSAYO DE INMERSION COMPRESION Resistencia conservada: > 75%

54 Fabricación y colocación (I) FABRICACION: Atención dosificación en frío en p. continuas. Atención incorporación del filler de aportación. Almacenamiento del ligante (165/170 C). Temperatura de fabricación 180/190 C (tipof) 160/170 C (tipo M)

55 Fabricación y colocación (II) PREPARACION DE LA SUPERFICIE: Riego de liga con emulsión de reología modificada, dotación f(sup). Desarrollo de maquinaria específica(terminadora con riego incorporado)

56 Fabricación y colocación (III) EXTENSION: Atención a los espesores. Capacidad de reperfilado y retoques limitada Temperaturas ambientes, superiores a 8 C COMPACTACION Rápida. Suficiente el rodillo liso (lubricación!!!). Temp comienzo. >160 C, mínimo 6 pasadas.

57 Controles obra termnada ESPESORES DENSIDADES (% DE VACIOS)-COMENTARIOS TEXTURA SUPERFICIAL >0,9 (CÍRCULO DE ARENA) COEF.RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO >0,65mm

58 Caracterización mecánica Aporte estructural: al menos 1:1 vs. mezclas densas Ensayo BTD: comprobación de capacidad de autoreparación. Ecuaciones de fatiga:?????

59 Ensayo BTD Carga (N) Mezcla D8 Micro F10 P P Se comprueba una mayor capacidad de autorreparación mejor comportamiento antifisuras!!! Desp. (mm)

60 Obra I: Autopista Azul-Olavarría (R.N.226) 1998/1999 Tamaño máximo: 12mm % vacíos: > 4% %ligante: 5.5% s / árido Ligante: tipo AM3 Inmersión compresión: >90% R.C.

61 Obra III: Aerop. Posadas % que pasa FOTO N 200 N 30 N 8 N 4 Tamices 3/8" 1/2" 0 3/4" Tamaño máximo: 12 mm Granulometría entre D12 y F10 (Pliego español) % de huecos: 3 a 4 % de ligante: 5.8% s/árido Estabilidad: 950 a 1100 kg Ligante: tipo BM3c

62 Obra IV: Ruta 188, Tamaño máximo: 12mm % vacíos: > 4% %ligante: 5.5% s / árido Ligante: tipo AM3 Repav. : más de 40 km

63 Obra V: Acceso Oeste 2000/2001

64 Obra VI:Autopista La Plata-Bs.As. 2001/2002

65 Análisis de eficacia (I) Superficie de apoyo Seguridad Comodidad Varios Deformabilidad Homogeneidad Impermeabilidad Regularidad Fisuración Trazado Macrotextura Microtextura Drenabilidad Reflexión nocturna Ruido Rapidez de ejecución Apertura al tránsito Fallas iniciales Aspecto visual

66 Análisis de eficacia (II) CRITERIOS CONSIDERADOS PONDERACION Mejora del perfil transversal. 1 Drenabilidad de la capa. 1 Drenabilidad superficial. 1 Ruido de rodamiento. 1,5 Propiedades ópticas. 1 Propiedades ópticas durante 1,5 lluvia. Adherencia inicial. 2 Adherencia a medio plazo. 2 Riesgos de fallas iniciales. 2,5 Molestias durante la colocación 2,5 en obra. Aspecto visual. 1

67 Matriz de eficacia Característica TS MF MAF MDC MMC MPC MC. Adaptación a un apoyo deformable Adaptación a un soporte heterogéneo Comportam. esfuerzos tangenciales Mejora de la regularidad longitudinal Mejora del perfil transversal Comportam. frente reflexión fisuras Mejora de la capacidad estructural Estanqueidad de la estructura (*) 4 0(*) 0(*) 4 Drenabilidad de la capa Drenabilidad superficial Ruido de rodamiento Propiedades óptica en tiempo seco Idem en tiempo lluvioso Adherencia inicial (**) 4 4 (**) 4 (**) 3 Idem a mediano plazo Riesgos de fallas iniciales Molestias durante la puesta en obra Aspecto visual

68 Comparativa final MEZCLAS DENSAS MEZCLAS DRENANTES MEZCLAS SMA MICRO AGLOM. % Arido grueso % Arido fino <20 <20 30 % Filler < % asfalto 5 4,5 >6,5 5,5 Tipo de asfalto Convencional Modificado Convencional + fibras ó Modificado Modificado % de vacíos 3-5 >20 >3-5 >4 Textura 0,4 / 0,5 >1,5 >1,5 0,8 / 1,2 (parche arena)

69 Conclusiones I COVIARES, DRENANTE Y F10 AUSOL, F10 ACC.OESTE, F10 AECSA, SMA

70 Conclusiones II Luego de 6 años,puede decirse que: Estamos en condiciones de abordar la totalidad de las soluciones detalladas, de manera confiable. El éxito obtenido, se ha debido a: Calidad de productos Adaptación de las empresas a nuevos conceptos y nuevas formas de entender el negocio. Tecnificación general de nuestro mercado.

71 Conclusiones III La próxima etapa ( a nivel internacional), es la tendencia a especificar mezclas asfálticas por características volumétricas, mecánicas y funcionales. La industria vial argentina, que ha superado con éxito la etapa inicial de desarrollo en el uso de ligantes especiales, se encuentra madura para el próximo paso: la elección de soluciones para cada caso particular.

72 Por su atención y paciencia... MUCHAS GRACIAS!!!!