curso 12 13 pc ii ligantes

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Unidad 9. Maquinaria y procedimientos constructivos en la fabricacin, transporte y puesta en obra de mezclas asflticas M Jos Martnez-Echevarra Romero

[email protected]

E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada

Departamento de Ingeniera Civilrea de Ingeniera de la Construccin

Procedimientos de Construccin II

Curso 2012/2013

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Bibliografa

Ingeniera de carreteras. Vol II. Mc Graw Hill. Prof: Kraemer, Pardillo, Rocci, Romana, Snchez y Del Val. Captulos 44, 45 (excepto pto. 45.2), 49 y 50.

PG3 del Ministerio de Fomento.

Parte 2 Materiales bsicos. Captulo II (Ligantes bituminosos)

Parte 5 Firmes. Captulo III (Riegos bituminosos)

Parte 5 Firmes. Captulo IV (Mezclas bituminosas)

Bibliografa bsica

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0. INTRODUCCIN

Capas superpuestas relativamente horizontales y de varios centmetros de espesor de diferentes materiales adecuadamente compactados.

FIRMES DE CARRETERAS

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Funciones

- Superficie de rodadura segura, cmoda y de caractersticas permanentes

- Resistir las solicitaciones previstas de trfico pesado

- Proteger la explanada de la intemperie, especialmente del agua

0. INTRODUCCIN

Factores a considerar en el proyecto de un firme

-Trfico-Cimiento-Clima-Materiales disponibles-Costes-Otros factores (dimensiones de la obra, factores relacionados con el entorno,ruido, esttica, seguridad y gestin circulacin durante las obras)

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Materiales Bsicos

-ridos naturales o triturados - Conglomerados hidrulicos ypuzolnicos

-Suelos granulares seleccionados - Otros: barras acero, aireantes..

- Ligantes Hidrocarbonados - Agua

0. INTRODUCCIN

Materiales compuestos-Capas granulares

- Materiales granulares tratados o estabilizados

-Tratamientos superficiales y riegos bituminosos

- Mezclas bituminosas

- Hormigones vibrados

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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS

CONTENIDO

2. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

2.1. Riegos sin gravilla2.2. Riegos con gravilla2.3. Lechadas bituminosas y Microaglomerados en fro

3. MEZCLAS BITUMINOSAS

3.1. Tipos de mezclas: caractersticas y aplicaciones3.2. Fabricacin3.3. Preparacin de la superficie existente3.4. Transporte3.5. Extendido3.6. Compactacin

4. CONTROL DE CALIDAD

FIRMES DE CARRETERAS

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1. Ligantes hidrocarbonadosSon mezclas complejas de hidrocarburos. Tipos empleados en carreteras:

Betunes asflticos

Derivados de los betunes

Betunes fluxados

Emulsiones bituminosas

Asfaltos naturales

AlquitrnEn desuso (cancergeno). Procede de la destilacin de hulla

Ej: asfalto de Trinidad

Betunes fluidificados (cut-backs)

Ligantes modificados

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PROPIEDADES DE LOS LIGANTES HIDROCARBONADOS

Termoplasticidad

Adhesividad con los ridos

Susceptibilidad trmica

Envejecimiento

Es la variacin de la consistencia con la temperatura (de slida a lquida)Es la velocidad de variacin (con la temperatura) de:

-mdulo, si la consistencia es slida-viscosidad, si es lquida

Debe ser lo ms reducida posible para cada estado de consistencia

Alteracin en el tiempo de las caracterst. iniciales por procesos de:

-oxidacin (calent. en fabric., aire)-radiacin solar-accin del agua-trfico

Prdida componentes ligeros y alt. molecular

Resist. al desplaz. por el agua. Comprobar mediante Ensayo inmersin-compresin

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BETUNES ASFLTICOS

Son los ms utilizados en carreteras (75% del consumo)

Son solubles casi al 100% en tolueno

Proceden de la destilacin del crudo en las refineras de petroleo

Betn asfltico = BETN DE PENETRACIN

A menor penetracin ms duro y consistente es el betn(el intervalo indica penetracin en dcimas de mm)

En Europa: B15/25, B35/50, B50/70, B70/100

Son slidos o semislidos a temperatura ambiente

Requieren calentamiento para: bombeo, riego y mezcla con ridos

Calentamiento indirecto en depsitos mediante serpentines de aceite

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BETUNES FLUIDIFICADOS (cut-backs)

Disolucin de betn en un aceite o fluidificante (para reducir viscosidad)

Curado: es la evaporacin del fluidificante (queda el betn puro)

El curado produce contaminacin y riesgo inflamacin: desuso en Espaa

En Espaa existe el tipo FM-100 para riegos de imprimacin.

BETUNES FLUXADOS

Idem a los betunes fluidificados, pero con fluidificante procedente de la destilacin de la hulla

Aplicacin: para riegos monocapa doble engravillado

En Espaa: FX175 y FX350, segn la viscosidad.

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EMULSIONES BITUMINOSAS Objetivo: no tener que calentar el betn y evitar inconvenientes de

los betunes fluidificados

Son dispersiones coloidales de betn puro o algo fluidificado en agua

Son lquidas a temperatura ambiente. No precisan calentamiento.

Su composicin incluye un agente emulsionante (emulgente) para: facilitar la dispersin de las partculas de betn hacer la emulsin almacenable (carga con igual polaridad) facilitar la adhesividad con los ridos y aumentar laresistencia al desplazamiento

por el agua tras puesta en obra

SON LA BASE DE LASMEZCLAS EN FRO

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EMULSIONES BITUMINOSAS

Rotura de la emulsin: proceso por el que las partculas de betnse juntan. Se produce al poner la emulsin en contacto con el rido, por reaccin qumica y evaporacin del agua

Familias de emulsiones bituminosas:

EA o EC (Aninicas o Catinicas)

R, M o L (de rotura Rpida, Media o Lenta)

I (lentas especiales de Imprimacin, con 20% de fluidificante)

-m (modificadas con polmeros)

Termoadherentes (son ECR con betn duro sin fluidificante)

Tipos segn la polaridad que proporciona el emulgente:

Aninicas (bsicas): buena adhesividad con ridos calizos Catinicas (cidas): buena adhes. con r. silceos y mayora calizos

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Emulsin termoadherente


Se usan en: Riegos de adherencia Riegos de imprimacin Riegos de curado Tratamientos superficiales

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LIGANTES MODIFICADOS

Desarrollados en los aos 70 y 80 para mejorar:

susceptibilidad trmica resistencia a deformaciones plsticas durabilidad

de los betunes y emulsiones convencionales

Incorporan aditivos que modifican sus propiedades reolgicas:

agentes tensoactivos (activantes), para mejorar adhesividad polmeros termoplsticos polmeros termoendurecibles caucho procedente del reciclado de neumticos fuera de uso azufre fibras (efecto armadura y para incorporar ms ligante, disminuyendoel envejecimiento)

cal apagada (aditivo para mejorar adhesividad) negro de humo (antioxidante)

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Aditivos antihielo:

Se sustituye parcialmente en la mezcla el fller por este aditivoque es sal molida y siliconato

Tienen efecto permanente y doble: rebajan la temperatura de formacin del hielo y reducen su adherencia con el soporte (eltrfico levanta el hielo)

Se usan con MBC tipo AC o con lechadas LB-3

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Uso muy indicado en:

mezclas drenantes morteros bituminosostratamientos anti-propagacin de fisuras mezclas de rodadura, en general.

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PG-3 Art. 215 Betunes Asflticos Modificados con Polmeros

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PG-3 Art. 216 Emulsiones Asflticas Modificadas con Polmeros

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OTROS BETUNES

BETUNES MULTIGRADO:

disminuir susceptibilidad trmica aumentar la resistencia a deformaciones plsticas

Se usan en capas de rodadura de pequeo espesor (BBTM

BETUNES ANTICARBURANTE:

betn muy modificado queempleado en mezclas de baja porosidad hace que el derrame de combustible afecte a poca profundidad

empleo: estaciones de servicio,zonas aparcamiento aviones,

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OTROS BETUNES

BETUNES MODIFICADOS CON POLVO DE NEUMTICO:

Contribucin medioambiental

Los de vehculos pesados tienen ms caucho natural

Los que tienen un 10-15% de polvo son asimilables a BM-3a y BM-3b

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OTROS LIGANTES

LIGANTES SINTTICOS:

Mezclas de color

Incorporan resinas, plastificantes y polmeros

Alto coste

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OTROS BETUNES

ESPUMA BETN:

Son la alternativa a las emulsionespara tcnicas en fro es decirgravaemulsin y reciclados en fro

La espuma se forma al vaporizarseagua que se inyecta al betn calientey facilita la envuelta del rido

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ESPECIFICACIONES Y ENSAYOS

BETUNES

Densidad Viscosidad Penetracin Punto de reblandecimiento de anillo y bola Ductilidad Punto de fragilidad de Fraas Solubilidad Contenido en agua Calentamiento en pelcula fina

EMULSIONES Contenido de agua Estabilidad Determinacin de la carga de las partculas pH

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2. Tratamientos superficiales Tcnica para dotar al pavimento de CARACTERSTICAS SUPERFICIALES

(textura, impermeabilidad)

sin aumentar la capacidad resistente ni la regularidad superficial

Espesor inferior a 4 cm.

Clasificacin:

LECHADAS BITUMINOSAS (t.m.a. < 6; LB-3 y LB-4) art. 540 PG-3 MICROAGLOMERADOS EN FRO (t.m.a. 8-12; LB-1 y LB-2) art. 540 PG-3

RIEGOS

MEZCLAS BITUMINOSAS DE PEQUEO ESPESOR

SIN GRAVILLA (en negro, imprimacin, adherencia, curado) CON GRAVILLA (monocapa, bicapa, multicapa, monocapa dobleengravillado, de sellado)

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2.1. RIEGOS SIN GRAVILLA

En vas de baja intensidad de trfico para rejuvenecer pavimento

Se usan emulsiones de rotura lenta o media diluidas en agua con dotacionesde 200 a 400 g/m2 de betn residual

Variantes:

Riego de sellado con rido fino: cuando se extiende arena despus

Riego antipolvo: cuando se aplica sobre camino no pavimentado para evitarpolvo. Previamente se debe barrer y regar con agua la superficie

RIEGOS EN NEGRO

BARRA DE PULVERIZADORES: Todos abiertos A altura tal que se produzca doble o triple solape

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RIEGOS DE IMPRIMACIN

Sobre superficie no tratada con ningn ligante (capa granular o suelo)

Contribuye a sujecin de capa bituminosa o tratamiento superficial posterior

Barrer y humedecer superficie previamente

Se usan emulsiones de rotura lenta o de imprimacin con dotacionesde unos 500 g/m2 de betn residual

Si ha pasado mucho tiempo: riego de adherencia

Se aplican sobre capas bituminosas o tratadas con cemento para lograr su unin con una capa bituminosa que se ejecuta posteriormente

Influyen en la resistencia a fatiga del firme

Se usan emulsiones de rotura rpida con dotaciones de 200 a 250 g/m2 de betn residual

RIEGOS DE ADHERENCIA

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RIEGOS DE CURADO

Para evitar la evaporacin del agua al ejecutar capas tratadas con cemento (sueloscemento, gravascemento, hormign compactado, suelo estabilizado)

Se usan emulsiones de rotura rpida con dotaciones de unos 300 g/m2 debetn residual

Antes de extender encima una capa bituminosa deben barrerse los restos delriego de curado y aplicar un riego de adherencia

Regar bordes

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2.2. RIEGOS CON GRAVILLA

RIEGOS CON GRAVILLA

2 aplic. sucesivas de ligante + rido

1 aplic. ligante + 1 aplic. rido

1 aplic. ligante + 2 aplic. rido

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RIEGOS CON GRAVILLA

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EJECUCIN DE RIEGO MONOCAPA

No extender con temperaturas inferiores a 10CProhibir circulacin de trfico durante las primeras 24 h

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Emulsin (R) + Gravilla + Compactacin (neumticos)

Dosificacin por REGLA DEL DCIMO

Ejemplo con gravilla 3/6 mm :

Gravilla: G= (d+D)/2 = (3+6)/2 = 4,5 l/m2Emulsin: B= G/10 = 0,45 kg/m2 de betn residual

Simple tratamiento superficial (riego monocapa)


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2.2. RIEGOS CON GRAVILLAUn

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EJECUCIN DE RIEGO BICAPA


No extender con temperaturas inferiores a 10CProhibir circulacin de trfico durante las primeras 24 h

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Doble aplicacin de: Emulsin (R) + Gravilla + Compactacin final (neumticos)

Ejemplo:Gravilla primer riego 5/10 mm: 6-8 l/m2Gravilla segundo riego 2/5 mm : 4-6 l/m2Emulsin (total): B= G1/10 + G2/10 = 1,2 kg/m2 b.res.

Doble tratamiento superficial (riego bicapa)

Durabilidad: 5-6 aos con trfico medio


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Las lechadas bituminosas y los microaglomerados en fro, son mezclas fabricadas a temperatura ambiente con una emulsin bituminosa, ridos, agua y, eventualmente, polvo mineral de aportacin y adiciones, cuya consistencia es adecuada para su puesta en obra a temperatura ambiente

2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO

LECHADAS BITUMINOSAS / MICROAGLOMERADOS EN FROUn

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Tratamiento superficial en 1 2 capas de un mortero bituminoso fabricado en fro (rido + emulsin + agua + eventualmente fller y adiciones)

Aplicaciones: tratamientos de sellado de pavimentos envejecidos o fisurados mejora de macrotextura:

rodaduras antideslizantes (pistas deport., carriles bici,) pavimentos industriales

ridos: t.m.a.: 2,5 (sellado) a 10 mm (antideslizantes) muy limpios

Agua: 8-20% respecto al peso de los ridos (aparte de la de la emulsin)

Emulsin: de rotura lenta (dotacin 10 al 20% resp. al peso de los ridos)

Lechadas finas de sellado: 5 Kg/m2

Lechadas gruesas: 20 Kg/m2 en 2 capas (15 mm esp.total)

LECHADAS BITUMINOSAS / MICROAGLOMERADOS EN FRO

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LECHADAS BITUMINOSAS / MICROAGLOMERADOS EN FRO

TIPO DE MEZCLA TAMAORIDO (mm)

EMULSIN

LECHADA BITUMINOSA

LB-4 0-4 CONVENCIONAL

LB-3 0-6 CONVENCIONAL

MICROAGLOMERADOEN FRO

LB-2 0-8 MODIFICADA

LB-1 0-12 MODIFICADA

- Art. 540 PG-3

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PG-3 Art. 540 Lechadas bituminosas y microaglomerados en fro


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Componente mayoritario (80%) Debe proceder de machaqueo

Caractersticas intrnsecas Resistencia a la fragmentacin (L.A.) Microrugosidad (CPA)

Caractersticas de fabricacin Caras de fractura (100% T0, T1 y T2) Caras de fractura > 75% T3 y T4 Limpieza Equivalente de arena (mnimo 60)

RIDOS

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EJECUCIN DE LECHADA Preparacin: barrido, riego imprimacin o de adherencia Mezcladora mvil sobre camin Rastra de extensin con maestra de goma regulable en altura Rendimientos: 10.000 m2/da EN GENERAL NO NECESITAN COMPACTACIN

No extender con temperaturas inferiores a 10CProhibir circulacin trfico HASTA QUE LA EMULSIN HAYA ROTO


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-Mezcladora-extendedora

-Pala cargadora

-Depsito de emulsin

-Cuba para el agua

-Material auxiliar

MAQUINARIA

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-Revisin del estado del pavimento a tratar- Intensidad de trfico- Geometra de la va- Estado del firme- Climatologa y zonas de umbra

OBJETIVOS A CONSEGUIR- Sellado e impermeabilizacin- Mejorar la rugosidad superficial

APLICACIN REQUISITOS PARA LA APLICACIN

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APLICACIN ESTUDIO EN LABORATORIO DE LA FRMULA DE TRABAJO- Propiedades de los ridos- Huso granulomtrico- Equivalente de arena- Tiempo de fluidez- Evolucin de la cohesin- Abrasin por va hmeda- % ptimo de emulsin

VERIFICACIN DE LA FRMULA DE TRABAJO-Contenido de ligante-Granulometra

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REQUISITOS LEGALES-La Directiva de Productos de la Construccin 89/106/CEE, exigela disposicin del Marcado CE a las Lechadas Bituminosas, apartir de enero de 2011- Orden Circular 29/2011 sobre Pliego de Prescripciones TcnicasGenerales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) vigentedesde el 24 de octubre de 2011-Marcado CE: Aplicable a todas las lechadas y microaglomeradosen fro- Pliego de Prescripciones Tcnicas Generales PG3: Aplicable alos microaglomerados en fro para la Red General de Carreterasdel Ministerio de Fomento- Recomendaciones de ATEB: Aplicable a lechadas bituminosas ymicroaglomerados en fro para la Red de Carreteras nodependientes del Ministerio de Fomento

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Macrotextura del slurry verde


curso 12 13 pc ii ligantes

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