ADHERENCIA SUPERFICIE:

Transcripción

1 MOP - Dirección de Vialidad - Laboratorio Nacional ADHERENCIA SUPERFICIAL Daniel Gálvez Muñoz Subdepartamento de Auscultaciones y Prospecciones 10/06/ Por qué es importante? Confortable Pavimento Duradero Seguro Geometría Superficie GEOMETRIA: Curvatura Pendiente Singularidades SUPERFICIE: Aspereza de la Superficie Aspereza de los Agregados Agua superficial Presencia de Contaminantes. 1

2 DEFINICIÓN DE ADHERENCIA SUPERFICIAL Se define Adherencia Superficial como la habilidad de movilizar las fuerzas de fricción del contacto entre neumático y pavimento por efecto de las solicitaciones inducidas por el proceso de conducción, tales como aceleración, frenadas y virajes. La adherencia permite que el vehículo conserve en todo momento su trayectoria, especialmente en los virajes. Contribuye a reducir las distancias de frenado. Favorece las maniobras de recuperación de la trayectoria. Factores que afectan la Adherencia VEHÍCULO: Peso del Vehículo Presión de Inflado Tipo de Neumático Dibujo del Neumático Velocidad SUPERFICIE: Aspereza de la Superficie Aspereza de los Agregados Presencia de Agua Presencia de Contaminantes Temperatura ADHERENCIA GEOMETRIA: Curvatura Pendiente Singularidades CLIMA: Temperatura del Aire Precipitaciones 2

3 Textura superficial de un pavimento Corresponde a la geometría más fina del perfil de un camino Clasificación de la Textura Superficial Fina - Áspera Gruesa - Áspera Fina - Pulida CLASES DE TEXTURA SUPERFICIE MACRO MICRO A GRUESA ASPERA B GRUESA PULIDA C FINA ASPERA D FINA PULIDA Gruesa - Pulida 3

4 Concepto de Micro Textura Característica propia del árido expuesto sobre la superficie de los pavimentos. Proporciona el contacto directo entre el neumático y pavimento. La Micro textura debe proveer al pavimento el roce necesario para obtener una adecuada resistencia al deslizamiento a baja velocidad ( 50 km/hr). Estas pequeñas protuberancias que forman la micro textura, permiten la penetración de la película de agua entre el neumático y el pavimento permitiendo una adherencia adecuada. La resistencia al deslizamiento a baja velocidad, depende principalmente de la dureza del agregado fino, es decir que la superficie no debería pulirse bajo la acción del tráfico. Concepto de Macro Textura La textura influye directamente en la capacidad del pavimento de evacuar el agua de la interfase neumático- pavimento, y de forma indirecta, en el valor del coeficiente de rozamiento del pavimento. Es una de las características determinante en el nivel de ruido del tráfico. En el aspecto económico influye en el consumo de gasolina y en el deterioro de los vehículos. 4

5 Concepto de Macro Textura El objetivo de la macro textura es ofrecer una adecuada resistencia a altas velocidades sobre pavimentos mojados, permitiendo desplazar el agua de tal manera que el neumático esté en contacto directo con el pavimento. Depende del tamaño máximo de los agregados y de la composición de la mezcla. Es necesaria para una adecuada resistencia al deslizamiento en velocidad media y elevada (> 60 kph) con pavimento mojado Mejora la visibilidad y propiedades ópticas del pavimento al reducir las proyecciones de agua. La Resistencia al Deslizamiento (RD) La Resistencia al Deslizamiento es una propiedad del pavimento que describe su grado de adherencia. Es una fuerza resultante de la interacción del neumático con el pavimento y la interfase existente entre ellos. Se describe mediante el coeficiente de resistencia al deslizamiento (CRD). CRD = ΣF horizontal / Σ F Vertical 5

6 La Resistencia al Deslizamiento (RD) Para lograr una adecuada resistencia al deslizamiento se deben considerar los siguientes factores: a) Una adecuada macro textura, que facilite el drenaje y el desplazamiento del volumen de agua entre el neumático y el pavimento. b) Un adecuada micro textura, que contenga partículas duras de alta resistencia al pulimiento. c) La dosis de cemento o ligante bituminoso según sea el caso, debe asegurar una fuerte adherencia entre los agregados evitando su desprendimiento de la superficie de rodado. La Resistencia al Deslizamiento (RD) d) La textura debe conservarse durante largo tiempo. e) Al frenar el vehículo o realizar cierta maniobra se debe obtener la máxima adherencia de contacto entre los neumáticos. f) En las curvas, las reacciones transversales del pavimento, deben mantener al vehículo sobre una trayectoria precisa, y que no se produzca deslizamiento. 6

7 PROBLEMAS ASOCIADOS Ruido El ruido es generado por los neumáticos sobre superficies de textura profunda. El ruido del roce entre el neumático y el pavimento es directamente proporcional a la eficacia de esa resistencia al deslizamiento a altas velocidades. Rocío El problema de las salpicaduras que lanzan las ruedas de vehículos a alta velocidad, especialmente vehículos pesados, aumenta su importancia a medida que aumenta la intensidad del tránsito. Se produce una disminución de la visibilidad, por causa del salpicamiento de agua cuando el camino está en presencia de lluvia. PROBLEMAS ASOCIADOS Hidroplaneamiento En este caso los neumáticos pierden contacto con la superficie del pavimento y literalmente flotan sostenidos por el empuje hidrodinámico de la película del agua. Para evitar este fenómeno se hace indispensable la presencia de una macrotextura adecuada en la superficie de rodado, en que su función es permitir la ruptura y la rápida evacuación de la película de agua bajo el efecto de la presión de los neumáticos. 7

8 PROBLEMAS ASOCIADOS Velocidad Cuando la velocidad aumenta se aprecia en general una tendencia a la disminución del coeficiente de roce, que depende en parte de los estados de los neumáticos y del estado superficial de la carpeta de rodado. EQUIPOS DE MEDICIÓN DE LA RD SCRIM (Rueda Inclinada) GRIPTESTER (Rueda Bloqueada) PENDULO BRITANICO 8

9 EQUIPOS DE MEDICIÓN DE MACRO TEXTURA En Chile existen diversos equipos de medición de textura. PERFILÓMETRO LASER CÍRCULO DE ARENA Procedimiento ensaye Mancha de Arena Corta viento Probeta graduada Regla graduada escobilla Enrasador Arena 9

10 REQUISITO GRANULOMÉTRICO DE LA ARENA Arena tipo : Arena que pasa por la malla 80 y es retenida en la malla 100. Arena tipo : Arena que pasa por la malla 100 y es retenida en la malla 200. Se requiere que la arena sea de río, lavada y secada. Procedimiento ensaye Mancha de Arena Limpieza del área de trabajo 10

11 Procedimiento ensaye Mancha de Arena Colocar la arena en la superficie Procedimiento ensaye Mancha de Arena Proceder a enrasar 11

12 Procedimiento ensaye Mancha de Arena 17.5 cm 17 cm asfalto 19 cm Medición de diámetros 18 cm H equiv. =0.99 Textura profunda Procedimiento ensaye Mancha de Arena -Vertir un volumen de arena determinado -Con un enrasador de cara circular y plana de goma se procede a realizar movimientos circulares sobre la arena -Generar un círculo lo suficientemente simétrico, hasta que dicha arena rellene todas las depresiones de la superficie. -Realizar 4 mediciones del diámetro del círculo generado. -Calcular el promedio en mm. DIÁMETRO 4 V H = π 2 D H V D = Profundidad media de textura superficial (mm). = Volumen de Arena utilizada, en (ml) = Diámetro promedio del área cubierta por la arena (cm) 12

13 Consideraciones del ensaye Previamente se debe realizar una inspección visual a modo de determinar los sectores homogéneos en los que se realizará el ensaye. La superficie a auscultar debe encontrase seca y limpia de lo contrario hay que proceder a secar y remover la suciedad del lugar. Esta área debe ser de aproximadamente 50 cm de diámetro. Es ideal proteger contra el viento con algún dispositivo, a modo de generar una barrera que impida que el viento esparza la arena depositada sobre el pavimento. Clasificación a nivel Internacional Tipo de Textura H (profundidad media) mm Textura muy fina (No deben utilizarse) < 0.2 Textura fina (Zonas urbanas de baja velocidad) 0.2 < H < 0.4 Textura media 0.4 < H < 0.8 (Velocidades entre 80 y 120 km/h) Textura profunda (Velocidades mayores a 120 Km/h) 0.8 < H < 1.2 Textura muy profunda (Curvas peligrosas, alta precipitación) 1.2 < H 13

14 Tabla de resultados de ensaye MACRO TEXTURA SUPERFICIAL (Ensaye de la Mancha de Arena) CAM INO : HORA : SECTOR : CLIMA : FECHA : TRAMO : KM Pista Huella Diámetro 1 (cm) Diámetro 2 (cm) Diámetro 3 (cm) Diám etro 4 (cm) Promedio (cm) Heq (mm) Clasif. Textura Observaciones PERFILÓMETROS LÁSER Se emite un rayo sobre un punto del pavimento y mediante un receptor situado en un ángulo respecto al láser se determina la altura de dicho punto. Rango de Medición Laser Detector de Posición Lente V λ 14

15 PERFILÓMETROS LÁSER SMTD (Sensor measured texture depth): Error cuadrático medio de la longitud Base. Longitud Base PERFILÓMETROS LÁSER La MPD (Mean Profile Depth) ISO corresponde al promedio de los máximos que se obtienen en las 2 mitades de la longitud base. 15

16 PERFILÓMETRO MULTILÁSER Lado copiloto Lado conductor Acelerómetro Acelerómetro Textura Textura Regularidad Regularidad PERFILÓMETRO MULTILÁSER Para medición del perfil longitudinal, el MLP mide los siguientes parámetros, en sentido de avance del vehículo: Distancia vertical entre la barra del perfilómetro y la superficie del pavimento. Aceleración vertical de la barra del perfilómetro. Tiempo y distancia de lectura de los parámetros anteriores. 16

17 PERFILÓMETRO MULTILÁSER 950 mm Textura Textura El MLP mide la macrotextura en la huella del pasajero y en el centro. Cada 7.2 mm de recorrido el MLP mide la distancia vertical entre la barra del perfilómetro y la superficie del pavimento. Control receptivo: Coef. de Fricción Mezclas asfálticas y Pavimentos de Hormigón Contratos Tradicionales Contratos Concesionados SCRIM (SFC) PÉNDULO BRITÁNICO TRR Sectores sin singularidades Min. 0.4 Min. 55 Sectores con singularidades Min Min. 65 Descripción del sector: Sectores sin singularidades: Sectores rectos, sin restricciones señalizadas. Sectores con singularidades: Sectores con curvas de radio inferior a 100 m, pendientes mayor o igual a 10%, aproximación a intersecciones, intersecciones, aproximación a semáforos y a señalización de prioridad, ramales. 17

18 Control receptivo: Coef. de Fricción Mezclas asfálticas y Pavimentos de Hormigón Contratos Concesionados Control 1 vez al año Cumplimiento obligatorio de los umbrales reparaciones. Medición continua incluyendo singularidades El equipo patrón de medición es el SCRIM Evaluación en tramos de 200 m. o fracción de inicio o término del tramo. Control receptivo: Macro textura Mezclas asfálticas y Pavimentos de Hormigón Contratos Tradicionales Contratos Concesionados E N S A Y E M a c r o t e x t u r a t o d o t i p o d e s u p e r f i c i e d e r o d a d u r a E X I G E N C I A M í n i m o 0. 6 m m 18

19 Control receptivo: Macro textura Mezclas asfálticas y Pavimentos de Hormigón Contratos Tradicionales Cumplimiento obligatorio de los umbrales reparaciones. Control de preferencia dentro de un plazo de cuatro meses de dado el tránsito. Ensaye patrón: Mancha de arena. Cuatro mediciones por km y por pista Se puede efectuar medición continua con perfilómetro láser para definir sectores homogéneos en textura. Si se utiliza ésta metodología de medición se efectuarán 4 mediciones de la mancha de arena por sector homogéneo. La D.V. podrá homologar otros equipos estableciendo los umbrales específicos. 19