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Mezclas drenantes y carpetasdelgadas para capas de rodado:experiencia argentina 1996-2002

1990-1991

• Concesiones viales

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

1993• Lanzamiento SHRP (EEUU)

1995

1994• Primeras pruebas selladores de fisuras elastoméricos

(Convenio DNV-Concesionarios Viales- CPA)

• Desarrollo del mercado de los microaglomerados en frío con emulsiones especiales.

• Primeras experiencias en Acceso Norte,conligantes aditivados con asfaltitas

• Puesta en marcha de la 1ra. Planta de de producción de asfaltos modificados.

1996

• Primera prueba “microtapete” en ruta 9, Autopista Bs. As.- Rosario.

• Primera prueba micro discontinuo con ligante SBSen La Plata, calle 54

• Adquisición de equipamiento SHRP (LEMIT)

• Primeras pruebas reciclado en frío in situ con emulsión.

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.

1998-1999

• 100 km de mezcla drenante en, Autovía 2y 1ra. Prueba de SMA en la misma concesión.

• Desarrollo reciclado en frío in situ con emulsión (rutas 5, 7, Red de accesos a Córdoba).

• Normativa IRAM 6835, asfaltos por viscosidad a 60°C.

• Normativa IRAM 6596, asfaltos modificados.

Ensayo Uni Ensayo AM1 AM2 AM3 AM4

ASFALTO ORIGINALPenetración 25° 0.1mm IRAM 6576 20-40 50-80 50-80 120-150R&B ºC IRAM115 >60 >60 >65 >60Punto Fraass ºC IRAM 6831 <-5 <-10 <-12 <-15Estabilidad alalmacenamientoDiferencia R&BDiferencia pen. (25ºC)

ºC 0.1mm

IRAM 115IRAM 6576

<5 <8

<5<10

<5<10

<5<15

Recup. elástica 25ºC tors. % IRAM 6830 >10 >40 >70 >60Punto de inflamación v/a ºC IRAM 6555 >230 >230 >230 >230RESIDUO RTFOTVariación de masa % IRAM 6582 <1 <1 <1 <1Penetración 25ºC % p.o. IRAM 6576 >70 >65 >65 >60Variación R&B ºC IRAM 115 -5/+10 -5/+10 -5/+10 -6/+10

Norma IRAM 6596

• SMA en autopista Richieri y microsdiscontinuos en Acceso Oeste y Acceso Norte.

• Revisión normas IRAM 6604, 6835 y 6691.

1999 -2001

• Prueba de BAM en Acceso Oeste.

• Puesta en marcha del 2do. laboratorio con equipamiento SHRP en Argentina.

• Puesta en marcha de la 3ra. Planta de de producción de asfaltos modificados.

2002

• Ligante multigrado en ruta 9.

• En estudio especificación IRAM sobreemulsiones modificadas

• Inauguración autopista La Plata Bs. As., tramo Hudson-La Plata,con micro discontinuo (22 km)

• Repavimentación pista principal 11- 29,Aeropuerto Internacional de Ezeiza,ligante SBS y

ranurado transversal.

Concepto actual en carreteras

SUBRASANTE

• CaracterísticasFuncionales:SeguridadComodidad

• CaracterísticasEstructurales:

DeformacionesFatiga

Opciones modernas para capas de rodadoMezclas en caliente

Mezclas drenantes (espesores >4 cm)

Mezclas delgadas y ultradelgadas (esp.: <3 cm)

Mezclas drenantes, generalidades

Tamaño máximo:0/12 ó 0/19

% Vacíos >20%% Asfalto: 4,5%

Características:

• Relación 80%arido grueso,20%arena• #200:3a 6%• Dosificación ensayo Cántabro.• Fabricación: cuidado plantas continuas

temp.fabricación (ligante) 150-160°C yaporte filler!!!

• Compactación.sólo rodillos lisos• Controles: espesores y % huecos.• Preparación soporte: impermeabilidad,

pendientes y riego de liga!!!!

Obra: Autovía 2, 130 km

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3/4"1/2"3/8"N°4N°8N°30N° 200Tamices

% q

ue p

asa

Tamaño máximo: 19 mmFiller: cal% de huecos: 22Cántabro: 12% en seco,

20% tras inmersiónLigante: tipo AM2, AM3

Autopista La Plata-Bs.As.

Tamaño máximo: 12mm% vacíos: > 20%%ligante: 4.5% s / áridoLigante: tipo AM3Cántabro:10% en seco,

18% tras inmersiónRiego de liga: emulsión ECR3m

• 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:Facilidad de fabricación y colocación.Utilización de maquinaria convencional.

Ventajas

Desventajas (comprobadas?)

• Desprendimientos.

• No utilización en zonas muy frías.

• Sellado con pérdida de permeabilidad.

• Colmatación (perdida de huecos)

Entonces???

El medio...

LEMIT CIC +

Convenio de Investigación y Desarrollo

XXXI Reunión del Asfalto , Córdoba, Nov 2000

Análisis y seguimiento del comportamiento de una mezcla

drenante en la autovía 2

Autores: Jorge Agnusdei, Omar Iosco, Mario Jair


Objetivo:

Evaluar el comportamiento de unacarpeta de rodamiento de mezcla drenanterealizada en la autovía 2, en un tramo de

más de 3 años en servicio.


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 construyeel tramo objeto de estudio.

• Tras los buenos resultados apreciados, se realizan100 km de autovía con esta técnica, entre septiembre y diciembre de 1998.


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


Antecedentes (III)Asfaltos utilizados:

Características ASFALTO EVA(prog 236-247)

ASFALTO SBS(prog. 256-247)

Especif. Típico Especif TípicoPenetración (25ºC,

100g, 5s):55-70 59 55-70 65

Punto deablandamiento

>60 62 >65 70

Ductilidad (5cm/min) 5ºC:

>4 12 >30 36

Recup.elásticatorsional (25ºC)

>40 50 >70 74


Antecedentes (IV)Dosificación de la mezcla: criterio Cántabro

PARAMETRO ASFALTO EVA(prog 236-247)

ASFALTO SBS(prog. 256-247)

%LIGANTE 4,2 a 4,3 4,2 a 4,4DENSIDAD 1,99 A 2,01 1,99 A 2,03

% DE HUECOS >22% >22%DESG. CANTABRO EN

SECO (%) 21 17DESG. CANTABRO

TRAS INMERSION (%) 24 23


Parte experimental• Tramo en estudio:

• Estudios realizados:PermeabilidadRecuperación de ligante y granulometría.Caracterización del ligante recuperado.Comparación de resultados.

Prog. 242,500 a 243,500 (EVA)Prog. 255,500 a 256,500 (SBS)


Permeablilidad

Asfaltomodificado con: EVA SBS

Muestra N° 1 2 3 4 5 6

Km 242,500 243,000 243,500 255,500 256,000 256,500Contenido de vacíos, %

HuellaIEEx

16.821.214.9

19,221,512,5

12,921,714,0

15,321,721,9

18,522,817,0

15,422,818,0

I: Huella interna E: Eje Ex: Huella externa

Parte experimental (I)


Polímero EVA SBS

Muestra N° 1 2 3 4 5 6

Progresiva Km 242.500 243.000 243.500 255.500 256.000 256.500

% asfalto 4,5 4,6 4,8 4,1 4,0 4,0Granulometría (% que pasa)

¾½

3/8N°4N°8N°16N°30N°50

N°100N°200

10086,565,823,815,511,79,36,94,52,2

10085,664,624,616,612,810,37,95,53,1

10084,563,626,317,913,210,57,75,22,8

10088,570,919,312,810,18,46,95,33,3

10086,269,433,313,610,28,46,85,23,3

10078,866,020,913,610,48,57,05,43,5

(II) Recup.de ligante y granulometría


EVA SBSMuestra N° 1 2 3 4 5 6

Progresiva Km 242.500 243.000 243.500 255.500 256.000 256.500

Penetración a 25°C 31 32 40 24 25 25Punto de

ablandamiento °C 60,6 63,8 61,6 70,8 71,8 67,8Recuperación

elástica, % 17 16 17 20 25 24Viscosidad a :

60°C, P

135°C, cP150°C, cP170°C, cP190°C,cP

7040

840410190100

10.200

1170550240125

6960

835410180100

102.800

31701360530240

194.400

65502550520230

60.000

31401200475215

(III) Características ligantes recuperados


(IV) Envejecimiento (?) de los ligantes SBS EVA

Ensayo Original RTFOT PAV Recup. delcamino

Original RTFOT PAV Recup.delcamino

Viscosidad60 °C,

0,5seg-1Poises 540.000* 341.300 78.000 89.000 2040 4450 15.500 6840

135 °C, cP 3885 3142 3500 4290 750 978 1480 1105

150 °C, cP 1205 1164 1340 1700 390 488 682 550

170 °C, cP 400 397 470 510 190 223 302 253

190 °C, cP 210 194 210 230 105 113 176 132

Recup elás.a 25°C, % 78 72 51 23 41 37 20 17

* medido a una velocidad de fluir =0,025 s-1


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.


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 demezclas,como ser desprendimiento de áridos,

sellado, etc.


Comentarios (III)• En el eje de la calzada, tanto en la mezcla con

asfalto EVA como con SBS, se observa la menorpérdida de permeabilidad.

• En las huellas externas e internas, elcomportamiento a sido variable: aunque en el carrillento, el efecto teórico de autolimpieza, haresultado menor.

• En general, en el tramo realizado con asfalto SBS,la pérdida de huecos ha sido menor que en eltramo con asfalto EVA.


Comentarios (IV)

• Se observa hasta el presente, una caída en larecuperación elástica. Aún así, los asfaltos

recuperados, especialmente el SBS, mantiene enbuena forma sus propiedades elásticas ya que

conserva un valor residual que se consideraimportante.

• Tras tres años los asfaltos aquí empleados noregistran cambios fundamentales en sus

características (luego de su procesamiento en laplanta asfáltica y posterior exposición en el

camino).

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

•Mantenimiento y renovación de característicassuperficiales

• 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

Aplicaciones

Clasificación x tam. máximoMORTEROS

MEZCLAS(SEMI ODENSAS)

MICROAGLOMERADOS

Tam.máx. mm

0 3 6 10 12

Micros en caliente: Historia y evolución1940: MEZCLAS MUY FINAS CON ARENAS NATURALES.

1960: SHETT ASPHALT Y SAND ASPHALT (USA)FINE COLD ASPHALT (U.K.)

1964: MICROAGLOMERADOS CONTINUOSMASTIMAC(Strabag-Deutag,GER)

MICROAGLOMERADOS DISCONTINUOS

Sand, Sheet y Fine Cold Asphalt

Ventajas: capac. autorreparacion, buen comportamientoa fatiga, microtextura aspera (papel de lija), bajo ruido:

apto para vias urbanas.Desventajas: baja estabilidad mecanica, riesgo fluencia,

baja resistencia al deslizamiento con lluvia.

SHEETSAND

+ gravillasincrustadas

MICROAGLOMERADOS CONTINUOS

Mayor tamaño máximo,para :•Aumentar macrotextura

•Mejorar estabilidad mecánicaPERO...Mantiene riesgo de fluencia.

Micros continuos

COMPOSICIÓN TIPICA :70% Árido 5/8mm; 30% mástic (11% arena-10% filler-1% fibras

amianto, 8% asfalto B80)

Mastimac

ANTECEDENTE A LAS SMA(1964):PUNTOS SALIENTES:• <%ASFALTO• FIBRAS: MEJOR RESISTENCIA MECÁNICA

Micros discontinuosOBJETIVO:

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%

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

CAPAS DELGADAS Y ULTRADELGADAS

CAPAS DELGADAS Y ULTRADELGADAS

0

20

40

60

80

100

TAMICES UNE (mm.)

Nº200 Nº100 Nº50 Nº30 Nº8 3/8" 1/2"Nº4

SMA 0/8

V-A

0,08 0,32 0,63 2,5 5 100,16

TAMICES ASTM

F-10

0

5000

10000

15000

20000

25000

1996 1997 1998 1999 2000 2001

Consumo asfaltos modificados

38%

62%

Micros en caliente

Otras técnicas

Uso de la técnica

APROX: 45000 TON

• 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).

Tipo M (PG3 543)

M10M8

TiposF (PG3 543)

F10F8

F10

0-3/6-12

0-6/6-12

Problema típico

Aridos:DESGASTE LOS ANGELESMEZCLAS TIPO M: <15 o <20 f(transito)MEZCLAS TIPO F: <20 o <25 idem

COEFICIENTE DE PULIDO ACELERADO>0,45 o >0,50 f(transito)

INDICE DE LAJAS:

MEZCLAS TIPO M: <20 o <30 f(transito)

MEZCLAS TIPO F: <25 o <30 idem

ENSAYO CANTABRO (idem M. Drenantes)

Nro. golpes por cara: 50Pérdida en seco: <15%Pérdida en humedo: <25%Huecos en mezcla: >12% asfalto s/árido: >5

Criterio de dosificación Tipo M

Criterio de dosificación Tipo FENSAYO MARSHALL

Nro. golpes por cara: 50Estabilidad (KN): > 7,5Huecos en mezcla: > 4% asfalto s/árido: >5,5ENSAYO DE INMERSION COMPRESIONResistencia conservada: > 75%

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)

Fabricación y colocación (I)

PREPARACION DE LA SUPERFICIE:

• Riego de liga con emulsión de reología modificada, dotación f(sup).

• Desarrollo de maquinaria específica(Terminadoracon riego incorporado)

Fabricación y colocación (II)

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.

Controles obra termnada

• ESPESORES

• DENSIDADES (% DE VACIOS)-COMENTARIOS

• TEXTURA SUPERFICIAL >0,9 (CÍRCULO DE ARENA)

•COEF.RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO >0,65mm

Caracterización mecánica

Aporte estructural: al menos 1:1 vs. mezclas densas

Ensayo BTD: comprobación de capacidad de autoreparación.

Ecuaciones de fatiga: ?????

Ensayo BTD

P P

Desp. (mm)

Carga (N)

Mezcla D8

Micro F10

Se comprueba una mayor capacidadde autorreparación…mejor comportamientoantifisuras!!!

Obra I: Autopista Azul-Olavarría(R.N.226) 1998/1999

Tamaño máximo: 12mm% vacíos: > 4%%ligante: 5.5% s / áridoLigante: tipo AM3Inmersión compresión: >90% R.C.

Obra III: Aerop. Posadas 1999

Tamaño máximo: 12 mmGranulometría entreD12 y F10 (Pliego español)% de huecos: 3 a 4% de ligante: 5.8% s/áridoEstabilidad: 950 a 1100 kg Ligante: tipo BM3c

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3/4"1/2"3/8"N°4N°8N°30N° 200Tamices

% q

ue p

asa FOTO

Obra IV: Ruta 188, 1999-2000

Tamaño máximo: 12mm% vacíos: > 4%%ligante: 5.5% s / áridoLigante: tipo AM3Repav. : más de 40 km

Obra V: Acceso Oeste 2000/2001

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

Superficie de apoyoDeformabilidadHomogeneidad

ImpermeabilidadRegularidad Fisuración

Trazado

SeguridadMacrotexturaMicrotexturaDrenabilidad

Reflexión nocturna

Comodidad Ruido

VariosRapidez de ejecución

Apertura al tránsitoFallas inicialesAspecto visual

Análisis de eficacia (I)

CRITERIOS CONSIDERADOS PONDERACIONMejora del perfil transversal. 1Drenabilidad de la capa. 1Drenabilidad superficial. 1Ruido de rodamiento. 1,5Propiedades ópticas. 1Propiedades ópticas durantelluvia.

1,5

Adherencia inicial. 2Adherencia a medio plazo. 2Riesgos de fallas iniciales. 2,5Molestias durante la colocaciónen obra.

2,5

Aspecto visual. 1

Análisis de eficacia (II)

Característica TS MF MAF MDC MMC MPC MC.Adaptación a un apoyo deformable. 4 2 5 1 2 0 0Adaptación a un soporte heterogéneo. 1 2 3 3 2 3 4Comportam. esfuerzos tangenciales. 1 2 1 3 3 1 4Mejora de la regularidad longitudinal. 0 1 3 3 2 4 4Mejora del perfil transversal. 0 0 2 3 0 3 3Comportam. frente reflexión fisuras 2 1 3 3 1 3 2Mejora de la capacidad estructural. 0 0 2 2 1 2 4Estanqueidad de la estructura. 5 4 0(*) 4 0(*) 0(*) 4Drenabilidad de la capa. 0 0 4 0 2 5 0Drenabilidad superficial. 4 3 4 4 4 5 1Ruido de rodamiento. 0 0 4 4 4 5 3Propiedades óptica en tiempo seco. 3 4 5 5 5 5 3Idem en tiempo lluvioso. 3 3 4 4 4 5 1Adherencia inicial. 5 5 4 (**) 4 4 (**) 4 (**) 3Idem a mediano plazo. 4 3 3 4 4 4 1Riesgos de fallas iniciales 1 3 3 4 3 3 4Molestias durante la puesta en obra. 1 2 3 4 4 4 4Aspecto visual. 1 3 3 5 5 5 3

Matriz de eficacia

Comparativa finalMEZCLASDENSAS

MEZCLASDRENANTES

MEZCLASSMA

MICROAGLOM.

% Arido grueso 40-60 80 80 70% Arido fino 40-60 <20 <20 30% Filler <2 3-6 9-13 7-10% asfalto 5 4,5 >6,5 5,5Tipo de asfalto Convencional Modificado Convencional

+ fibras óModificado

Modificado

% de vacíos 3-5 >20 >3-5 >4Textura(parche arena)

0,4 / 0,5 >1,5 >1,5 0,8 / 1,2

Conclusiones I

AUSOL, F10

ACC.OESTE, F10 AECSA, SMA

COVIARES, DRENANTEY F10

Conclusiones IILuego de 6 años,puede decirse que:

Estamos en condiciones de abordar la totalidad delas 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.

•La próxima etapa ( a nivel internacional), es la tendencia a especificar mezclas asfálticas porcaracterísticas volumétricas, mecánicasy funcionales.

•La industria vial argentina, que ha superado conéxito la etapa inicial de desarrollo en el uso deligantes especiales, se encuentra madura para elpróximo paso: la elección de soluciones para cada caso particular.

Conclusiones III

Por su atención y paciencia...

MUCHAS GRACIAS!!!!

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