Pavimento Flexible

IntroducciónTodos hemos tenido la oportunidad de observar un pavimento, ya sea caminando o simplemente conduciendo nuestro vehículo, sin embargo solo vemos una inmensa capa asfáltica o de concreto, pero un pavimento no solo es esa capa externa y observable, es toda un estructura compleja.

Pavimento

Capa o conjunto de capas comprendidas entre la subrasante y la superficie de rodamiento de una obra vial, cuya finalidad es proporcional una superficie de rodamiento uniforme, resistente al tránsito de los vehículos, el intemperismo producidos por los agentes naturales y de cualquier otro agente perjudicial.

Tipos de pavimentos

1.- Flexibles.- Tienen carpetas asfálticas.

2.- Rígidos.- Carpeta de concreto hidráulico.

3.- Otros.- Empedrados, adoquín, estampado.

¿Qué es un pavimento flexible?

En general, los pavimentos flexibles consisten en una superficie bituminosa soportada por una capa de material granular, y una capa de

Comparación

AsfaltoEl asfalto es un material bituminoso, sólido o semisólido con propiedades aglutinantes y que se licua gradualmente al calentarse, se obtiene de la destilación del petróleo y se endurece al enfriarse. Es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo.

Objetivos básicos del Asfalto• Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco

sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación.

• Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor.

Materiales bituminosos

Se utilizan ampliamente en todo el mundo en la construcción de carreteras, son hidrocarburos que se encuentran en depósitos naturales o se obtienen como un producto de la destilación del petróleo crudo. Los materiales bituminosos que se usan en la construcción de carreteras son asfaltos o alquitranes. Su consistencia va de líquido a sólido, por esto, se dividen en líquidos, semisólidos y sólidos.

Proceso de refinación

Se usan para obtener los asfaltos del petróleo, estos procesos pueden ser:

• Destilación fraccionaria:Se retiran los diferentes materiales volátiles en el petróleo crudo, a temperaturas sucesivamente más elevadas hasta que se obtiene como residuo el asfalto del petróleo.

• Destilación seca o destructiva:Se requieren cantidades mayores de las fracciones ligeras de materiales tales como combustibles para motor. Se aplica con calor intenso y presiones elevadas para producir cambios químicos. El material asfáltico obtenido no se usa mucho en pavimentación porque es más susceptible a los cambios climáticos.

Materiales asfálticos del petróleo

Los materiales asfálticos que se obtienen de la destilación del petróleo se encuentran en la forma de diferente tipos de asfaltos. Los cuales son:

• Cementos asfálticos.• Asfaltos líquidos de curación lenta.• Asfaltos líquidos de curación rápida.• Las emulsiones asfálticas.

Carpeta AsfálticaSe refiere a la última capa de la plataforma del camino.Esta compuesta de: • Material asfáltico. Cemento asfáltico (AC-2.5, AC-5, AC-10, AC-20,

AC-30 y AC-40. los AC-5 normalmente son emulsiones. • Emulsión asfáltica. Aniónicas (-), catiónicas (+) y de rompimiento

rápido, medio y lento. • Agregados pétreos.

Anteriormente los cementos asfálticos se clasificaban por su dureza en:

• CA-0 para climas fríos. • CA-6 para climas templados. • CA-10 para climas cálidos.

Emulsión asfálticaLos asfaltos emulsificados se producen mediante el rompimiento del cemento asfáltico, generalmente en el rango de penetración de 100 a 250. Generalmente las emulsiones asfálticas se clasifican en aniónicas, catiónicas o no iónicas. Los asfaltos aniónicos y catiónicos se usan para el mantenimiento y construcción de carreteras. Las emulsiones asfálticas son una mezcla de asfalto con emulsificante que con el agua forman una emulsión estable que permite tender las carpetas asfálticas "en frío", es decir, a temperaturas menores a 100°C.

Generalmente los asfaltos aniónicos y catiónicos son los que se usan parael mantenimiento y construcción de lascarreteras.

Clasificación de las emulsiones asfálticas

Concreto Asfáltico

Es una combinación uniformemente mezclada de:• Cemento asfáltico.• Agregado grueso.• Agregado fino.• Otros materiales (dependiendo del tipo de concreto asfáltico).

Cemento Asfáltico

Los cementos asfálticos se utilizan principalmente en aplicaciones viales. Son sólidos a temperatura ambiente y se clasifican por su consistencia de acuerdo al grado de penetración o por su viscosidad.

Son recomendados para la construcción de carreteras, autopistas, caminos y demás vías y forman parte de la capa estructural de una vía, brindando propiedades de impermeabilidad, flexibilidad y durabilidad aún en presencia de los diferentes agentes la externos tales como el clima, la atura, la temperatura ambiental y condiciones severas de tráfico.

Cemento Asfáltico

Son hidrocarburos semisólidos con ciertas características fisicoquímicas que lo hacen buenos agentes cementantes. También son muy viscosos y cuando se usan como cementante para los agregados en la construcción de los pavimentos, es necesario calentar tantos los agregados como el cemento asfáltico antes de mezclar ambos materiales.

Requisitos de calidad para cemento asfáltico

Ensayos de los cementos asfálticos• Ensayo de viscosidad:

Permite conocer los valores de la resistencia del asfalto a fluir. Este ensayo se puede realizar a temperaturas de 60°C o de 135°C. A 60°C se efectúa la viscosidad absoluta y se utiliza un viscosímetro capilar, el cual se coloca en un baño de aceite a temperatura constante. Se incorpora el asfalto precalentado hasta que llegue a la marca de llenado.

Prueba de penetración

La prueba de penetración da una medición empírica de la consistencia de un material, en términos de la distancia que se hunde una aguja estándar en el material, para una carga y un intervalo de tiempo prescritos.

La penetración de un asfalto procesado es baja, con un aumento de la temperatura o vacío en la torre de fraccionamiento. Inversamente, temperaturas y vacíos menores producen asfaltos con penetraciones más altas. El asfalto procesado se denomina cemento asfáltico de petróleo y se clasifica según su penetración.

Prueba de penetración

Usos más comunes del cemento asfáltico

• AC-5En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente.En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen parariegos de impregnación, de liga, así como en estabilizaciones.Normalmente no se utiliza para áreas de estacionamiento ni calzadas.

• AC-10En la elaboración de carpetas de mezcla en caliente.En la elaboración de emulsiones asfálticas que se utilicen encarpetas y morteros de mezcla en frío, así como en carpetas porel sistema de riegos.

Cemento Asfáltico AC-20Descripción

Son aquellos fabricados a partir de base asfáltica que proviene de los fondos de la destilación al vacío de crudos seleccionados y cuya características de viscosidad esta comprendida entre 1600 – 2400 a 60⁰.

UsosEl uso principal de los CEMENTOS ASFALTICOS AC – 20 es en la construcción y conservación de carreteras. El asfalto debe ser seleccionado en función de las características climáticas de la zona y las condiciones de operación de la vía a pavimentar.

Cemento Asfáltico AC-20Precauciones y manejo

EL CEMENTO ASFÁLTICO AC-20 es un producto estable, sin embargo, debe tenerse cuidado al calentarse a temperaturas cercanas a 450°F (232°C) ya que los vapores emitidos pueden entrar en combustión en presencia de llama. Se debe manejar con las medidas de seguridad necesarias para la manipulación de materiales a altas temperaturas

Asfaltos de curación lenta (SC)Los asfaltos de curación lenta (SC) pueden obtenerse directamente a través de la destilación del petróleo crudo. Por lo general se designa a los asfaltos de curación lenta como SC-70, SC-250, SC-800 o SC-3000. Tienen una viscosidad más baja que el cemento asfáltico y endurecen muy lentamente.

Asfalto rebajados de curación media (MC)

Los asfaltos rebajados de curación media endurecen más rápidamente que los asfaltos líquidos de curación lenta, aunque la consistencia de los diferentes grados es similar que la de los asfaltos de curación lenta. Estos asfaltos se usan para la construcción de bases de pavimento, superficies y tratamientos superficiales.

Especificaciones para la curación media de los asfaltos rebajados.

Asfalto rebajados de curación rápida (RC)

Se producen mediante la mezcla de cemento asfáltico con un destilado del petróleo que se evapore fácilmente, esto facilita a un cambio rápido desde la forma líquida en el momento de la aplicación hasta la consistencia del cemento asfáltico original.

Especificaciones para la curación rápida de los asfaltos rebajados.

Asfaltos insuflados

Se obtiene insuflando aire a través del residuo semisólido obtenido durante las últimas etapas del proceso de destilación. El asfalto insuflado no se usa generalmente como material de pavimentación, sin embargo es muy útil como material para techumbre.

Propiedades de los materiales asfálticosLas propiedades de los materiales asfálticos relevantes para la construcción de los pavimentos, pueden clasificarse en cuatro categorías principales:

• Consistencia: La consistencia de cualquier material asfáltico cambia a medida que cambia la temperatura. El cambio de la consistencia de los diferentes materiales asfálticos puede diferir considerablemente aún para la misma magnitud de cambio de temperatura.

• Durabilidad: Cuando los materiales asfálticos se exponen a los elementos del medio ambiente, tiene lugar gradualmente un deterioro natural, y finalmente los materiales pierden su plasticidad y se hacen frágiles.

• Velocidad de curación: la velocidad de curación de cualquier material asfáltico, depende del destilado que se use en el proceso de rebajado.

• Resistencia a la acción del agua: Es importante que el asfalto continúe adherido a los agregados aun en presencia de agua. Si se pierde esta liga entre el asfalto y los agregados, el asfalto va a quedar despojado de los agregados, lo que conduce al deterioro del pavimento.

Pruebas de los materiales asfálticos

Los materiales asfálticos se someten a varias pruebas para determinar tanto su consistencia como su calidad, para evaluar si los materiales que se usan en al construcción de carreteras cumplen con las especificaciones prescritas.

Prueba de consistenciaLa consistencia de los materiales asfálticos es importante en la construcción de pavimentos debido a que la consistencia para una temperatura específica va a indicar el grado del material.

Dado que los materiales asfálticos pueden existir en estado líquido, sólido o semi-sólido este rango dicta la necesidad de más de un método para determinar la consistencia de los materiales asfálticos.

Prueba de flotación

Se utiliza para determinar la consistencia de los materiales asfálticos simisólidos que son más viscosos que el grado 3,000 o que tienen una penetración mayor que 300, ya que estos materiales no pueden ensayarse convenientemente con el uso ya sea de la prueba de viscosidad de Saybolt Furol o de la prueba de penetración.

Prueba de durabilidad

Cuando se usan materiales asfálticos para la construcción de los pavimentos de los caminos, se les sujeta a cambios de temperatura y a otras condiciones climáticas durante un intervalo de tiempo. Estos cambios del material producidos por la intemperie, pueden conducir a la pérdida de plasticidad, agrietamiento, abrasión anormal de la superficie y a la falla final del pavimento.

Prueba de velocidad de curación

Las pruebas para la velocidad de curación se basan en factores inherentes que pueden controlarse. Comúnmente se usan la votalidad y la cantidad de disolvente para indicar la velocidad de curación.

Otras pruebas generalesEnseguida se mencionan algunas de las pruebas de rutina más

comunes:• Prueba de gravedad específica.• Prueba de ductilidad.• Prueba de solubilidad.• Prueba del punto de centelleo.• Prueba de pérdida por calentamiento.• Prueba del contenido de agua.• Prueba de separación para las emulsiones.• Prueba de tamiz para las emulsiones.• Prueba de carga partículas para emulsiones.

Agregados

La primera fase en diseño de mezcla es la selección y la combinación de los agregados para obtener una granulometría dentro de los límites prescritos. Los agregados utilizados para la mezcla del concreto asfáltico son los agregados procesados.

Granulometría de los Agregados

Normalmente los agregados se clasifican como roca triturada, arena y material de relleno. El material de roca predominantemente agregado grueso retenido en la malla No. 8 y la arena es predominantemente agregado fino que pasa la malla No. 8 y el material de relleno predominante es el polvo mineral que pasa por la malla No. 200.

Agregados procesadosDespués del triturado y el tamizado es esencial evaluar completamente los agregados producidos para averiguar si cumplen con los requisitos de calidad y graduación. Cuando una operación está comenzando por primera vez, se deberán hacer evaluaciones periódicas del agregado antes de este sea usado en las mezclas de pavimentación.

Propiedades de los Agregados• Limpieza.• Dureza.• Graduación y tamaño máximo de partícula.• Forma de la partícula.• Textura de la superficie.• Capacidad de absorción.• Afinidad con el asfalto.• Peso específico.

Mezcla de concreto asfáltico

Enseguida se describirán 3 categorías de concreto asfáltico:

1. Concreto asfáltico de mezcla en caliente, tendido en caliente.

2. Concreto asfáltico mezclado en caliente, tendido en frío.

3. Concreto asfáltico mezclado en frío, tendido en frío.

Concreto asfáltico de mezcla en caliente, tendido en caliente

Se produce mezclando apropiadamente cemento asfáltico, agregado grueso, agregado fino y material de relleno (polvo) a temperaturas que varían aproximadamente 175°F hasta 325°F, dependiendo del tipo de cemento asfaltico que se use.

Normalmente se usa para la construcción de pavimentos gruesos, y la mezcla puede describirse como de granulometría uniforme, granulometría gruesa, granulometría densa o granulometría fina.

Concreto asfáltico de mezcla en caliente, tendido en frío.

Este tipo de concreto asfáltico se fabrican calientes y luego se transportan y se tienden inmediatamente, o pueden apilarse para una fecha futura.

Concreto asfáltico de mezcla en frío, tendido en frío.

Los asfaltos emulsificados y los asfaltos rebajados de baja viscosidad, se usan para producir concretos asfálticos mezclado en frío. También puede usarse inmediatamente después de producirlos o apilarse para usarse en una fecha posterior.