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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
ESTUDIO COMPARATIVO DEL SLURRY SEAL UTILIZANDO
AGREGADOS DE TIPO CALCÁREO Y SILÍCEO, COMO
TRATAMIENTOS PARA EL MANTENIMIENTO Y
REHABILITACIÓN DE SUPERFICIES ASFÁLTICAS.
Trabajo Especial de Grado presentado ante la Ilustre Universidad “Rafael
Urdaneta” como requisito Final para optar al Titulo de Ingeniero Civil.
Autores: García Rojas Edinson Orlando C.I.: 14.106.435
Prado Escobar Luís Alberto C.I.: 15.140.379
Tutor Acad.: Ing. Violeta de Matos C.I.: 4.150.536
Tutor Ind.: Ing. Claudia Pierini C.I.: 13.000.595
Maracaibo, Septiembre 2005.
DERECHOS RESERVADOS
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
ESTUDIO COMPARATIVO DEL SLURRY SEAL UTILIZANDO
AGREGADOS DE TIPO CALCÁREO Y SILÍCEO, COMO
TRATAMIENTOS PARA EL MANTENIMIENTO Y
REHABILITACIÓN DE SUPERFICIES ASFÁLTICAS.
Autores: García Rojas Edinson Orlando C.I.: 14.106.435
Prado Escobar Luís Alberto C.I.: 15.140.379
Maracaibo, Septiembre 2005.
DERECHOS RESERVADOS
DEDICATORIA
v
DEDICATORIA.
A Dios y a nuestros Padres
por no dejarnos desfallecer,
quienes nos ayudaron de una
u otra manera a la culminación
de esta meta, que es el producto
del esfuerzo, constancia y
perseverancia, logrando así
con éxito este triunfo que es
de ellos también.
DERECHOS RESERVADOS
AGRADECIMIENTOS
vi
AGRADECIMIENTOS.
A la Ing Violeta de Matos, por habernos brindado su valiosa
colaboración con nosotros y transmitirnos parte de sus conocimientos a lo
largo del período de tesis.
A la Ing. Claudia Pierini, por habernos sugerido éste tema,
promoviendo la innovación en el área vial y quien con su preparación y
experiencia se convirtió en una valiosa ayuda, que de manera desinteresada
nos condujo a lograr el buen desenvolvimiento del presente trabajo de grado;
además de ser consecuente y siempre contar con un tiempo para con
nosotros.
Al Ingeniero Gustavo Merino, por permitirnos adquirir los
conocimientos que aplica en su empresa SECOFALCA y contar con su
ayuda tanto como pudo ser posible.
A la profesora Betilia, por su paciencia y espera a lo largo de toda la
tesis.
Al SAEMA y FUNDALANAVIAL, por servir como fuente de aprendizaje
en lo que respecta a la realización de ensayos.
Al Universidad Rafael Urdaneta, por servir de medio de aprendizaje,
para la adquisición de conocimientos teóricos.
A todos ellos gracias........
DERECHOS RESERVADOS
RESUMEN
xvi
RESUMEN.
GARCÍA ROJAS, Edinson Orlando; PRADO ESCOBAR, Luís Alberto.
“Estudio Comparativo del Slurry Seal Utilizando Agregados de Tipo Calcáreo y Silíceo, como Tratamientos para el Mantenimiento y Rehabilitación de Superficies Asfálticas” República Bolivariana de
Venezuela. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de
Ingeniería Civil. Maracaibo 2005.
En éste Trabajo Especial de Grado, se establece un Estudio Comparativo del Slurry Seal Utilizando Agregados de Tipo Calcáreo y Silíceo, como Tratamientos para el Mantenimiento y Rehabilitación de Superficies Asfálticas; basándose principalmente en la descripción de elementos teóricos – prácticos que fundamentan dichos tratamientos, la ejecución y análisis de los ensayos previos a los componentes de las mezclas y el diseño como tal de las variantes a través de pruebas experimentales, las cuales, nos permitieron elaborar un cuadro comparativo donde se encuentran presente las distintas características, propiedades y bondades de cada una de las mezcla en estudio. Es importante resaltar la definición del slurry seal, siendo ésta una capa de desgaste y de sello por lo que no debe considerarse como parte estructural del pavimento, generalmente está compuesto por agregados finos, emulsión asfáltica, agua, cemento Pórtland y aditivos si se requiere. Cabe destacar, que los diferentes procedimientos y resultados de los distintos ensayos realizados, estuvieron siempre al margen de las especificaciones planteadas por los organismos e instituciones del área; garantizando de ésta manera la confiabilidad de los objetivos trazados en la presente investigación. En lo que respecta al análisis comparativo, se concluye que aunque las dos mezclas de slurry seal presentaron comportamientos apegados a las normas, la relación de emulsión asfáltica y agregado calcáreo mantuvo mejores condiciones en cuanto a consistencia, cohesión, exudación, deformación y abrasión de la mezcla propiamente. Finalmente y como propósito fundamental, se recomienda la utilización de ésta técnica de mantenimiento preventivo, debido a la facilidad y los bajos costos que se generan en el manejo y colocación en obras; además de la ausencia de solventes tóxicos o volátiles en su composición, representando así un bien ecológico al medio externo.
DERECHOS RESERVADOS
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN.
El mantenimiento se define como el conjunto de acciones continuas y
permanentes, encaminadas a preveer y asegurar el funcionamiento y la
eficiencia de un bien. Por su parte el mantenimiento de carreteras, tiene
como principal objetivo preservar y conservar cada elemento que compone la
estructura en servicio y dejarla tanta como sea posible a la condición original
como fue construida o subsecuentemente mejorada, para proporcionar así un
medio de transporte seguro y satisfactorio.
La implementación de mezclas con emulsiones asfálticas representan
una buena alternativa como tratamientos superficiales en los pavimentos, ya
que son hasta cierto punto más ecológicas que las mezclas asfálticas en
caliente o tradicionales, debido a la ausencia de líquidos ó solventes tóxicos
o volátiles en su composición; otras de las virtudes de dichas mezclas, son
los bajos costos que se generan y la facilidad en el manejo y colocación en
obras.
La presente investigación pretende impulsar otra alternativa al
mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas, implementando una
técnica a base de emulsión asfáltica y definida como slurry seal, tomando
como variante el desenvolvimiento de dicha mezcla con agregados de
origen calcáreo y silíceo.
DERECHOS RESERVADOS
INTRODUCCIÓN
Este estudio surge de la necesidad de establecer los
comportamientos, propiedades y bondades que se originan en las mezclas
de slurry seal con diferentes tipos agregados y de ésta manera poder definir
cual de las dos mezclas representa la mejor solución como tratamiento
superficial.
Cabe resaltar que el presente trabajo se realizó bajo una investigación
de tipo descriptiva y evaluativa basado en un diseño experimental, donde se
ejecutaron una serie de pruebas a nivel de laboratorio dando cada una de
ellas respuesta o cumplimiento a los objetivos planteados. Así mismo, ésta
investigación contempla un número de cuatro capítulos, los cuales se
especifican a continuación: El Problema, Marco Teórico, Marco Metodológico
y Análisis e Interpretación de Resultados.
Finalmente, los distintos componentes de las mezclas estudiadas
estuvieron al margen de las diferentes especificaciones normalizadas por
institutos u organizaciones relacionadas con el área, garantizándose de ésta
manera la confiabilidad de los resultados obtenidos.
DERECHOS RESERVADOS
INDICE GENERAL
vii
INDICE GENERAL.
Pág.
DEDICATORIA……………………………………………………………………..v
AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………..vi
INDICE GENERAL………………………………………………………………..vii
INDICE DE TABLAS……………………………………………………………….xi
INDICE DE GRÁFICOS…………………………………………………………..xii
INDICE DE PLANILLAS………………………………………………………….xiv
RESUMEN……………………………………………………………………...…xvi
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………...1
CAPITULO I. EL PROBLEMA……………………………………………………3
1. Planteamiento y Formulación del Problema………………………………….4
2. Objetivos………………………………………………………………………….7
2.1. Objetivo General…………………………………………………………..7
2.2. Objetivos Específicos……………………………………………………..7
3. Justificación e Importancia de la Investigación………………………………8
4. Delimitación………………………………………………………………………9
4.1. Delimitación Espacial……………………………………………………..9
4.2. Delimitación Temporal…………………………………………………..10
DERECHOS RESERVADOS
INDICE GENERAL
viii
Pág.
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO……………………………………………...11
1. Antecedentes…………………………………………………………………..12
2. Fundamentación Teórica………………………………………………...……17
2.1. Mantenimiento y Rehabilitación de Vías………………………………20
2.2. Tratamientos Superficiales……………………………………………..21
2.2.1. Usos de los Tratamientos Superficiales…………………………..25
2.3. Definición de Slurry Seal………………………………………………..26
2.4. Características del Slurry Seal………………………………………....28
2.5. Componentes del Slurry Seal…………………………………………..29
2.5.1. Emulsión Asfáltica………………………………………………...…30
2.5.1.1. Composición del las Emulsiones………………………………31
2.5.1.2. Clasificación de las Emulsiones Asfálticas……………...……32
2.5.1.3. Componentes de la Emulsión………………………………….34
2.5.1.4. Fabricación de la Emulsión Asfáltica………………………….37
2.5.2. Agregados…………………………………………………………....39
2.5.2.1. Tipos de Agregados…………………………………………….39
2.5.2.2. Origen Geológico………………………………………………..41
2.5.2.3. Características Deseables de los Agregados………………..44
2.5.2.4. Importancia de los Agregados en el Slurry Seal…………….45
2.5.3. Filler…………………………………………………………………..46
2.5.4. Agua…………………………………………………………………..47
DERECHOS RESERVADOS
INDICE GENERAL
ix
Pág.
2.5.5. Aditivos……………………………………………………………….47
2.6. Tipos de Slurry Seal…………………………………….……………….48
2.7. Campos de Aplicación………………………………….……………….50
2.8. Ventajas del Slurry Seal……………………………………………...…52
2.9. Especificaciones………………………………………………………....53
2.10. Ensayos Previos a Diseño de Mezcla…………………………...…..55
2.10.1. Ensayos en la Emulsión…………………………………………55
2.10.2. Ensayos en los Agregados…………………………………..…57
2.11. Ensayos Correspondientes a la Mezcla……………………………..60
2.12. Diseño del Slurry Seal…………………………………………………62
2.13. Proceso de Mezclado y Colocación………………………………….66
3. Definición de Términos Básicos…………………………………………...…73
4. Sistema de Variables e Indicadores…………………………………………77
5. Definición de la Variable Operacional……………………………………….78
CAPITULO III. MARCO METOLÓGICO……………………………………….79
1. Tipos de Investigación………………………………………………………...80
2. Población y Muestra………………………………………………………...…81
3. Técnicas de Recolección de Datos………………………………………….83
4. Descripción de Ensayos………………………………………………………83
4.1. Ensayos a los Agregados………………………………………………83
DERECHOS RESERVADOS
INDICE GENERAL
x
Pág.
4.2. Ensayos en la Emulsión………………………………………………...95
5. Diseños de las Mezclas……………………………………………………...106
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS……119
1. Análisis de Resultados. Ensayos de Agregados………………………….121
2. Análisis de Resultados. Ensayos de la Emulsión…………………………122
3. Análisis al Cemento Pórtland y el Agua……………………………………124
4. Análisis de Diseño y Resultados en las Mezclas Asfálticas……………..125
5. Análisis de Cuadro Comparativo entre las Mezclas de Slurry Seal…….144
CONCLUSIONES……………………………………………………………….151
RECOMENDACIONES…………………………………………………………153
BIBLIOGRAFÍA…………………………………..……………………………...155
REFERENCIA DE PÁGINAS WEB……………………………………………157
ANEXOS A ………………………………………………………………………158
ANEXOS B……………………………………………………………………….168
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I. EL PROBLEMA.
1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
Á través de estos últimos años, en diversos países del continente y el
mundo, ha surgido la necesidad de buscar la implementación de nuevas
técnicas en mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas en vías y
aeropuertos, todo esto debido a la inmensa proliferación de distintos tipos de
fallas e irregularidades que se presentan en dichas superficies, tal razón se
debe al mal manejo y/o poco uso de las técnicas existentes.
La gran mayoría de estos países no son productores de petróleo, por
lo que, ha diferencia de los países petroleros, se les dificultad de una manera
u otra elaborar los diversos tipos de productos asfálticos que se necesitan
para el uso de estas técnicas. Estos países se han visto en la obligación de
buscar e implementar nuevas soluciones en este ámbito, con el propósito
principal de disminuir el factor económico y aumentar el grado de calidad de
dichas vías, para así contar con una red vial conservada, eficiente y de
continuo crecimiento.
Venezuela, país productor y exportador de petróleo es muy conocido
por la calidad de sus productos asfálticos, ya que presentan óptimas
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I. EL PROBLEMA
4
propiedades físicos – químicas y buena adherencia con los agregados
pétreos al momento de ser mezclados y colocados. Sin embargo, lo que es
incomprensible es el mantenimiento y desarrollo de la red vial, que esta lejos
de tener las mejores condiciones y recursos (Tecnológicos, Humanos y
Económicos), lo cual provocan el rápido deterioro de las mismas, aun
cuando durante en décadas se han realizado importantes inversiones que
han contribuido a conformar la red vial venezolana, que cuenta con una gran
cantidad de kilómetros de carreteras pavimentadas.
Actualmente la vialidad en Venezuela presenta problemas de
mantenimiento preventivo y correctivo. A lo largo de la red vial, pueden
observarse diversos tipos de fallas, tales como: grietas de bordes, piel de
cocodrilo, grietas de reflexión, ondulaciones, ahuellamientos, baches, entre
otros. Originándose estas, debido a la fatiga de la mezcla asfáltica, falla de
soporte lateral, contracción y expansión por cambio de temperatura,
consolidación o movimiento lateral de los materiales bajo el efecto del
tráfico, alto contenido de asfalto, debilidad del pavimento por escasez del
asfalto, drenaje deficiente y otras.
Ahora bien, los estados Zulia y Guárico exigen para su crecimiento
económico la construcción, mantenimiento y rehabilitación de vías en dichas
regiones; por tanto a fin de optimizar los recursos, se tiene que evaluar y
comparar la extensa gama de alternativas que existen para construir y
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I. EL PROBLEMA
5
recuperar la mayor cantidad de kilómetros con una menor inversión en vías
principales, secundarias y aeropuertos.
Es necesario destacar que en estos estados al realizar una
repavimentación a las vías, la tendencia es colocar mezclas de concreto
asfáltico, ya que es el método de mantenimiento utilizado en las regiones.
Sin embargo, en algunos casos de rehabilitación de pavimentos se pueden
utilizar otras alternativas para lograr la recuperación de las vías, tal como lo
es el slurry seal, técnica que ha tenido bastante auge debido a sus bajos
costo de producción y aplicación, además de la gran aceptación como
tratamiento superficial.
Un factor fundamental y determinante en la dosificación del slurry seal,
es la procedencia geológica del agregado y el tipo de emulsión asfáltica que
se utiliza para la misma. Hasta ahora se tiene conocimiento de la elaboración
de estas mezclas con agregados de tipo calcáreo y silíceo en el estado
guarico, donde su comparación en cuanto al desenvolvimiento ha sido de
forma empírica, más no han sido evaluadas de tal manera, que se pueda
establecer experimentalmente el comportamiento del slurry seal utilizando
agregados de procedencia de tipo calcáreo o silíceo.
Por lo anteriormente descrito, se hace necesario plantear las
siguientes interrogantes: ¿Cómo describir los elementos Teóricos – Prácticos
que fundamentan está investigación?, ¿De que manera se conocerán cada
uno de los tipos de slurry seal de acuerdo a los elementos que la
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I. EL PROBLEMA
6
conforman?, Cuál debe ser el análisis, que se debe llevar a cabo entre los
diferentes componentes de un slurry seal?, ¿Cómo diseñar un Cuadro
Comparativo que presente características, propiedades y bondades, de cada
uno de los slurry seal o tratamientos superficiales? y ¿Cuál de los dos
agregados utilizados en este estudio, establece un mejor comportamiento
con la emulsión asfáltica a utilizar?.
2. OBJETIVOS.
2.1. Objetivo General: Realizar un estudio comparativo del Slurry Seal
utilizando agregados de tipo calcáreo y silíceo, como tratamientos
para el mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas.
2.2. Objetivos Específicos:
Describir los elementos teóricos – prácticos, que fundamentan
los tratamientos superficiales.
Realizar los ensayos requeridos a los componentes que
conforman los tratamientos superficiales tipo Slurry Seal.
Analizar los resultados obtenidos en el estudio, de acuerdo a las
funciones y características que poseen.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I. EL PROBLEMA
7
Diseñar las mezclas asfálticas, utilizando los agregados de tipo
calcáreo y silíceo.
Elaborar un cuadro comparativo que presente características,
propiedades y bondades de cada una de los tratamientos
superficiales estudiados
.
3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN.
La vialidad como parte del sistema de comunicaciones es de gran
importancia en cualquier país, ya que contribuye con el transporte de bienes,
servicios y personas, aportando así de manera inminente un desarrollo
productivo y económico para el mismo.
Por tal razón, está investigación permite impulsar y promover
soluciones en lo que respecta al mantenimiento y rehabilitación de
superficies asfálticas, que aporten un bien ecológico, económico, científico,
de calidad, entre otros aspectos de importancia, que de una manera u otra
contribuyan con el desarrollo y crecimiento óptimo del país.
Es importante resaltar, que dicha investigación cobra vigencia en
virtud a la crisis y al estado de deterioro que actualmente se encuentra
nuestras vías y aeropuertos existentes, por lo que, los ingenieros viales se
han visto en la necesidad de analizar nuevas técnicas y opciones distintas a
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO I. EL PROBLEMA
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las carpetas de concreto asfáltico utilizadas mayormente en la región, con el
fin de recuperar o alargar la vida útil del pavimento.
Por otra parte hay que destacar de manera significativa, que sólo se
implementan en gran porcentaje planes de trabajo en lo que concierne al
mantenimiento correctivo de dichas vías, es decir, cuando la única solución
es sustituir la superficie asfáltica del camino en forma parcial o total; dejando
así a un lado la utilización de técnicas de mantenimiento y rehabilitación
preventivo, las cuales pueden alargar la durabilidad, confort, vida útil y
servicios del pavimento como tal.
En este aspecto el slurry seal es una mezcla compuesta
principalmente por emulsiones asfálticas, agregados, filler y agua, la cual es
empleada como tratamiento superficial de los pavimentos. Actualmente esta
técnica es aplicada en el estado Guárico, donde existe allí la necesidad de
evaluar la relación y propiedades que pueda tener la emulsión asfáltica,
cuando es mezclada con agregados de origen calcáreo y silíceo, para así
determinar que material pétreo posee mejores características y brinde un
mejor comportamiento con dicha emulsión.
4. DELIMITACIÓN.
4.1. Delimitación Espacial: La presente investigación se realizará en las
ciudades de Maracaibo, Estado Zulia y Punto Fijo, Estado Falcón,
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CAPITULO I. EL PROBLEMA
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específicamente en las oficinas del S.A.E.M.A (Servicio Autónomo de
Ensayos de Materiales) y en el laboratorio de S.E.C.O.F.A.L.C.A.
respectivamente.
4.2. Delimitación Temporal: La duración de la investigación comprenderá
un lapso entre el mes de septiembre del año 2004 hasta el mes de
septiembre del año 2005.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO.
1. ANTECEDENTES.
Las emulsiones asfálticas en los pavimentos, se han venido
implementando con mucha frecuencia en países donde se está buscando
obtener una mayor economía y beneficio ambiental en la construcción vial. El
slurry seal, mezcla compuesta principalmente por emulsión asfáltica, es una
de las opciones para el mantenimiento y rehabilitación de pavimentos, la cual
ha tenido un gran desarrollo en varios países del hemisferio, pero poco
auge en nuestro país.
El slurry seal es un tratamiento superficial de calidad superior,
realizado por medio de una capa delgada que permite el reestablecimiento
del buen estado del pavimento, otorgando así una superficie fácil de transitar,
alargando el servicio de una carpeta asfáltica o de concreto hidráulico.
Estas mezclas tiene su origen en 1958 en los Estados Unidos, pero
fue hasta 1964 cuando salió al mercado una máquina especial para su
aplicación. La empresa Young Slurry Seal, introdujo la máquina Young 504
con una capacidad de 3.5 m3 de carga de material pétreo.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
12
A pesar de tener buenos resultados el slurry seal en trabajos en calles
de ciudades, en el caso de su aplicación en los aeropuertos de E.U. hubo
una recomendación del Departamento de la Marina en 1964 que decía: “ El
slurry Seal no se recomienda para ser aplicado en los aeropuertos con un
tránsito aéreo importante, especialmente cuando los neumáticos de los
aviones están inflados a con una presión de 250 libras/pul2 o más”.
Esta ídea prevaleció por mucho tiempo, hasta que en 1968 la empresa
COLAS en Francia comenzó emplear emulsiones con látex aniónico y
revertían su pH de alcalino a ácido para poderlo emplear en emulsiones
catiónicas. El slurry seal “modificado con látex” inició una nueva etapa para
este tipo de tratamiento superficial.
Varias empresas americanas productoras de polímeros, comenzaron a
introducir los látex neutros o ligeramente ácidos, para que pudieran ser
empleados con emulsiones catiónicas; su calidad a mejorado mucho y el
látex sintético SBR con pH ácido puede ser empleado con toda confianza en
la fabricación de emulsiones super - estables o de rompimiento controlado
catiónicas.
En Venezuela, la Fundación Laboratorio Nacional de Vialidad
(FUNDALANAVIAL), realizó en el año 2001 un diseño de Slurry Seal, donde
su objetivo principal era capacitar al personal técnico, en cuanto a ensayos
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
13
preliminares de los componentes de dicha mezcla y los ensayos requeridos
para el diseño de la misma.
Salvador M. María (2001), en su trabajo especial de grado "Aplicación
de la Técnica de Construcción y Rehabilitación Vial con Micro - pavimentos"
se basó en el diseño de una mezcla con material granular, cemento Pórtland,
agua y emulsiones modificadas con polímeros, con el fin de sustituir la
carpeta de concreto asfáltico que se utiliza para la rehabilitación de las vías.
En el mencionado trabajo, se concluyó que la mezcla es de buena calidad ya
que cumple con las especificaciones establecidas y se recomienda que las
carreteras con grietas por contracción y expansión o muy deterioradas y
estructuralmente dañadas, no deberán ser considerados para Micro –
pavimentos; a menos que hayan sido apropiadamente tratadas.
Dávila O. Maria L. y Urdaneta P. Luís G. (2001), realizaron una
investigación titulada “Uso de la Técnica del Micro – pavimento para
Recuperación y Mantenimiento de Carreteras y Aeropuertos (Caso
Aeropuerto Internacional de San Luis Potosí, México)”. El tema principal de
ésta tesis son las emulsiones asfálticas que se emplean en la construcción
de pavimentos, y el objetivo principal es dar a conocer estos productos, que
están tomando un lugar muy importante en la construcción de carreteras y
aeropuertos en la mayoría de los países, ya que se trata de eliminar el
empleo de rebajados asfálticos por ser solventes caros y ecológicamente
contaminantes al ambiente. El mortero asfáltico consiste en una mezcla de
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
14
materiales pétreos, emulsión asfáltica, agua, aditivos y fillers, que proporcionan
una mezcla homogénea la cual se aplica sobre la superficie de un pavimento
desgastado, oxidado y con pequeñas grietas, es una capa con textura rugosa,
resistente, antideslizante y perfectamente adherida sobre la superficie.
De acuerdo a los resultados se puede demostrar que el diseño de
micro - pavimentos que se utilizó en el aeropuerto de San Luís Potosí -
México, cumple con las expectativas de uso, pues al abrirse el aeropuerto al
tránsito de aviones quedo la huella del caucho en el pavimento, sin dañar ni
modificar la capa aplicada en menos de 3 horas.
Hernández Armado y Orentas V. (2000). “Diseño de Mezcla –
Emulsión para la Construcción de Vías Rurales”; 2º Congreso Venezolano
del Asfalto. El presente trabajo se basa en el diseño de una mezcla arena –
emulsión, con la finalidad de utilizarlo como sustituto de las mezclas de
asfalto en frío, usadas en pavimentación. Estas mezclas son de gran
beneficio ecológico y económico, ya que no despiden gases contaminantes a
la atmósfera y se adaptan a cualquier tipo de material pétreo.
En cada país siempre se busca la forma de conseguir soluciones
inmediatas a los problemas que se presentan, establecer nuevos métodos de
construcción que permitan reducir el impacto económico.
El uso de las emulsiones asfálticas suministra una solución parcial a
los problemas energéticos, lo cual es de vital importancia, en especial en
Venezuela, cuando actualmente la situación económica obliga a preservar el
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
15
petróleo, recursos básicos y enfocar los sistemas productivos hacia nuevos
mundos. En este sentido las emulsiones constituyen un perfecto sustituto de
los cutbacks, reducción del consumo del solvente presente en estos y por su
bajo requerimiento de calor, con lo que contribuyen al ahorro en materia de
combustible.
Con el objeto de solucionar este problema, se analiza la posibilidad de
sustituir los diseños de mezcla de arena asfalto en frío, por las mezcla de
Arena – Emulsión. En este trabajo se diseñó una mezcla de arena emulsión
con la finalidad de ayudar a los ingenieros, constructores y entes del estado,
a tener una referencia precisa que cumpla con las normas y
especificaciones. Se aspira que servirá de base para proyectos que se
quieran realizar con la mezcla de arena - emulsión, ya que el diseño arroja
buenos resultados y se comporta de manera satisfactoria.
Potti Juan J. y Martínez María (2002). “Aplicaciones Basadas en el
Empleo de Emulsiones. Una Técnica Amigable con el Medio Ambiente”;
INGEOPRES. Número 105. Pág. 24 – 31.” La emulsión bituminosa es un
material relativamente sofisticado y debido a su gran versatilidad su consumo
ha tenido un crecimiento progresivo desde sus comienzos allá por los años
veinte. Durante estos años se han ido desarrollando, ajustando y optimizando
diferentes tipos de emulsiones mucho más específicas que han permitido el
progreso de aplicaciones técnicas adecuadas al desarrollo sostenible de la
sociedad. Este artículo expone cuales han sido los últimos desarrollos
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
16
sostenibles, entre los que cabe destacar el reciclado de mezclas bituminosas
in situ con emulsiones, así como lechadas con emulsión de resinas
pigmentadas o de ligante sintético”.
2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
Pavimentos.
Galván Mari Carmen (1984), en su guía técnica define el pavimento
como “toda estructura de la vía formada por una o más capas de material
seleccionado y colocado sobre el terreno de fundación o sobre la sub -
rasante natural”.
Generalmente existen dos tipos clásicos de estructura de pavimento:
el rígido y el flexible, siendo la principal diferencia entre las dos, la forma en
que reparten la carga. Desde una perspectiva de diseño los pavimentos
rígidos (tradicionalmente de hormigón) poseen un gran modulo de
elasticidad, distribuyendo así las cargas sobre un área mayor. La principal
consideración de diseño, es la resistencia estructural del hormigón donde
pequeñas variaciones en la sub - rasante tienen poca influencia sobre la
capacidad estructural del pavimento. Los pavimentos flexibles consisten en
una serie de capas y su distribución de cargas viene determinada por las
características de cada una de ellas.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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Mezclas Asfálticas en Calientes.
Las mezclas asfálticas en caliente, se definen como una mezcla de
agregados pétreos bien gradados, calentados a temperaturas relativamente
altas con cemento asfáltico también caliente que actúa como ligante. Los
materiales, tanto el pétreo como el ligante son procesados en plantas
especiales, transportados luego al sitio de trabajo y colocados por medios de
máquinas diseñadas para tal fin, su compactación se realiza aún estando en
caliente a temperatura aproximadamente de 140 ºC.
El objetivo principal en un diseño de mezcla asfáltica en caliente
(concreto asfáltico), es el de seleccionar y combinar los agregados, de tal
forma, de obtener una mezcla económica que tenga las propiedades y
cualidades siguientes:
a) La mezcla deberá encajar dentro de los límites de las
especificaciones y deberá tener suficiente asfalto para cubrir los
agregados, impermeabilizarlos y ligarlos entre si, asegurando de
esta manera la durabilidad del pavimento.
b) Estabilidad adecuada para satisfacer los requisitos de carga y
volumen de tránsito sin que haya deformaciones o
desplazamientos del pavimento.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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c) La mezcla compactada debe tener vacíos suficientes para
garantizar un espacio que evite la exudación de asfalto por la
compactación adicional que ocurre bajo el tráfico.
d) Suficientemente fluida, que permita una fácil trabajabilidad en la
colocación y compactación.
Mezclas Asfálticas en Frío.
Para la construcción de pavimentos con mezclas asfálticas en frío, se
cuenta con tres opciones para conseguir licuar el asfalto (que a temperatura
ambiente es sólido) y poder mezclarlo con el material pétreo, para así lograr
su cubrimiento y posteriormente extenderlo y compactarlo en la vía. Estas
opciones son:
• Diluir es asfalto con kerosene o nafta para que sea líquido a
temperatura ambiente.
• Calentar el asfalto para licuarlo.
• Emulsificar el asfalto a fin de lograr a temperatura ambiente un
líquido que además mejora la propiedad de adherencia.
La tercera opción nombrada anteriormente es la más versátil, puesto
que se puede utilizar para mezclar el asfalto emulsificado con todos los otros
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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agregados pétreos de las otras dos opciones y además con agregados
naturales que se pueden encontrar cercanos a las obras a ejecutarse.
Se consideran las emulsiones asfálticas catiónicas, por ser las que de
acuerdo a sus propiedades son las que han dado mayor resultado en el uso
vial. En Venezuela las mezclas asfálticas elaboradas con estas emulsiones
se pueden dividir de acuerdo a su uso en cuatro grandes rubros, que son:
• Tratamientos superficiales.
• Mezclas finas con espesores de 1 a 5 cm compactos.
• Concretos asfálticos en Frío con espesores de 5 a 10 cm. (o
más si es necesario)
• Bases asfálticas con espesores de 7 cm en adelante.
2.1. MANTENIMENTO Y REHABILITACIÓN EN VÍAS.
El Instituto del Asfalto (1983), expresa que el mantenimiento de vías
es el trabajo ejecutado para conservar una obra vial, que se encuentra bajo
las condiciones normales de tráfico junto con la acción y fuerza de la
naturaleza, mejorando las características incorporadas durante su
construcción inicial. La rehabilitación por su parte es el conjunto de acciones
eventuales, destinadas a restituir de forma original las condiciones normales
de operación, servicio o funcionamiento posterior a la ocurrencia de fallas.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
20
Mantenimiento Preventivo: Es el que se aplica en forma planificada
y programada, a fin de preveer y corregir a tiempo las fallas que
pudieran causar daños mayores.
Mantenimiento Correctivo: Es el que se realiza después que ocurre
la falla. Es aplicable a vías o partes de ellas en los cuales las fallas no
tenga consecuencias mayores y no ofrezca riesgo a la seguridad de
sus usuarios.
Mantenimiento Predictivo: Es el que se aplica como consecuencia
del pronostico, resultado del estudio que se realiza utilizando
instrumentos y técnicas modernas, que midan las variaciones del
comportamiento o estado del pavimento.
.
2.2. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES.
El Instituto del Asfalto y Asphalt Emulsion Manufacturers Associaton
(A.E.M.A.), en su publicación “Manual Básico de Emulsiones Asfálticas”,
señala el tratamiento asfáltico de superficie, como un término amplio que
engloba varios tipos de aplicaciones con asfalto y asfalto – agregado,
usualmente de menos de 25 mm de espesor y aplicado a cualquier tipo de
superficie de pavimento. Las superficies asfálticas donde se pueden aplicar
los tratamientos son de base granular imprimada, un asfalto existente o un
pavimento de concreto de cemento pórtland. Los tratamientos superficiales
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
21
aplicados a un pavimento existente, son a menudos llamados riegos de
sellados (Seal Coats).
Un tratamiento superficial simple (Chip Seal), implica el riego con la
emulsión asfáltica y el inmediato extendido y rodillado de una fina capa de
agregado. Cuando se tiene tratamientos superficiales múltiples, el proceso
se repite para una segunda e inclusive una tercera vez con el tamaño del
agregado decreciendo en cada aplicación.
El sellado doble (Sandwinch Seal), es una técnica relativamente
nueva, en la cual se coloca primeramente un agregado de gran tamaño,
luego se riega con la emulsión asfáltica (normalmente modificada con
polímeros) e inmediatamente se aplica un agregado de menor tamaño que
cierra el sellado.
Un “Cape Seal” es un tratamiento superficial simple, seguido de una
lechada asfáltica (Slurry Seal) o de un Micro – Aglomerado (Micro -
Surfacing), para así llenar los vacíos dejados entre los agregados de gran
tamaño.
Una lechada asfáltica (Slurry Seal), es una mezcla de agregado de
granulometría cerrada, emulsión asfáltica, fillers, aditivos y agua. La lechada
asfáltica es aplicada como un tratamiento de superficie de poco espesor, con
una máquina especialmente diseñada. El Micro – Aglomerado es muy
parecido a la lechada asfáltica, pero con la incorporación de polímeros y el
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
22
empleo de técnicas especializadas de diseños, ofrece mayor durabilidad y
puede ser colocada en capas de mayor espesor.
Adecuadamente construidos, los tratamientos asfálticos de superficies
son económicos, fáciles de colocar y de una larga duración; todos ellos sellan
y agregan años de servicios a las superficies de los pavimentos; pero cada
uno de ellos tiene uno o más propósitos especiales. Un tratamiento de
superficie no es en sí mismo un pavimento, es principalmente una técnica de
mantenimiento económicamente efectiva para prolongar la vida y durabilidad
del pavimento; resisten a la abrasión del tráfico y provee impermeabilización
para la estructura inferior. Estos tratamientos agregan poca resistencia
estructural y, por lo tanto, normalmente no se le toma en cuenta al
determinar la capacidad portante de un pavimento.
Cuando estos tratamientos son empleados correctamente pueden
proveer una excelente superficie resistente al deslizamiento, no es una
solución para todos los problemas que pudiera presentar el pavimento. Para
obtener los mejores resultados, es esencial una clara compresión de las
ventajas y limitaciones de los tratamientos de superficies con emulsiones
asfálticas y deberán tomarse en consideración la intensidad del tráfico, las
condiciones del pavimento existente, las condiciones climáticas y los
materiales disponibles a la hora de diseñar algunos de estos tratamientos. A
continuación se presenta la siguiente tabla Nº 1, indicando diversos tipos de
tratamientos superficiales, con descripción y sus usos más elementales.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
23
Tabla Nº 1.
Tratamientos de Superficies y Riegos de Sellado con Emulsiones Asfálticas.
Tipo de Construcción Descripción y Usos Emulsiones Asfálticas
Típicas Sugerencias Constructivas
Tratamiento Superficial Simple
(Chip Seal)
De los métodos de mantenimiento de bajos costo, el más importante. Provee una superficie para todo tipo de clima, renueva pavimentos intemperizados, mejora la resistencia al deslizamiento, la demarcación de carriles y sella pavimentos.
CRS-2(CRR-2),RS-2(RR-2)
Aplicación de riego. Muchos tipos de textura disponible. Claves para el éxito: coordinar la construcción, utilizar agregados limpios y duros y calibrar adecuadamente el equipo de riego.
Tratamiento Superficial Doble
Dos aplicaciones de ligantes y de agregado. Para la segunda aplicación de agregado se emplea un tamaño menor que el correspondiente a la primera. Durable, aporta algo de nivelación, disponible en varias texturas.
CRS-2(CRR-2), RS-2(RR-2), HFRS-2 (RR-2 de alta
flotación) (Ver tratamiento superficial simple)
Tratamiento Superficial Triple
Tres aplicaciones de ligantes y tres de tamaños de agregado. Provee un pavimento flexible, de hasta 20 mm de espesor. Provee nivelación al tiempo que una superficie de sellado muy resistente al desgate.
CRS-2(CRR-2), RS-2(RR-2), HFRS-2 (RR-2 de alta
flotación) Aplicación de riego en tres capas.
Cape Seal
Combina un tratamiento superficial simple con una lechada asfáltica. Provee, para reducir el hidroplaneo, la superficie áspera “nudosa” de un tratamiento de superficie, pero al mismo tiempo dispone de una resistente matriz de arena para la durabilidad. Los datos de ensayos indican una mayor resistencia al daño producido por neumáticos con clavos que un tratamiento superficial simple. Los valores de fricción pueden ser mayores que los correspondientes a las mezclas asfálticas convencionales en calientes.
CQS-1H(CRR QS-1h), CSS-1h(CRL-1h), QS-1h(RR QS-
1h), SS-1h(RL-1h), RS-2(RR-2), CRS-2(CRR-2)
Aplicar un tratamiento superficial simple. Luego del curado, barrer el material suelto y aplicar la lechada asfáltica. Para formar la matriz, hacer el enrase sobre la superficie del agregado. Evitar un exceso de lechada (que puede cubrir la deseada textura “nudosa” de los agregados).
Sellado Doble (Sándwich Seal)
Mejora la resistencia al deslizamiento, sella pavimento.
RS-2, CRS-2(CRR-2), HFRS-2(RR-2 de alta
flot.)(usualmente con adicción de polímeros)
Extender el agregado de mayor tamaño, distribuir la emulsión y luego cubrir con el agregado menor, para “trabajar” el agregado mayor.
Sellado con Arena (Sand
Seal)
Restaura la uniformidad de la superficie. En la ciudad, facilita el barrido de la calles y mejora la visibilidad de la demarcación horizontal. Revitaliza pavimentos seco, intemperizados; reduce el desprendimiento.
CRS-1h(CRR-1),CRS-2(CRR-2), RS-1(RR-1), RS-
2(RR-2), MS-1 (RM-1), HFMS-1 (RM-1 alta flot.), HFRS-2(RR-2 alta flot.)
Aplicación de riego, mas una capa de arena. Compactar con rodillo neumático. Evitar exceso de ligante.
Lechada Asfáltica (Slurry Seal)
Empleada en el mantenimiento de aeropuerto y calles de ciudad, donde no es tolerable el agregado suelto. Sella, llena de presiones menores, provee una superficie fácil de barrer. La lechada liquida se aplica con una caja distribuidora provista de una enrasadora con tiras de goma.
CQS-1H(CRR QS-1h), CSS-1h(CRL-1h), QS-1h(RR QS-
1h), SS-1h(RL-1h)
Ensayar la mezcla de emulsión y agregados para alcanzar la trabajabilidad, la velocidad de rotura y la durabilidad deseada. Calibrar los equipos previamente al inicio del proyecto.
Micro-Aglomerado
(Micro–Surfacing)
Recapado (resurfacing) de alta performace empleado en mantenimiento de carreteras, calles urbanas y aeropuertos, donde se requiere una superficie durable y resistente a la fricción. Rápida corrección de la superficie del camino.
CSS-1h(CRL-1h)(modificada con polímeros)
Debería requerirse un diseño de mezcla. Calibrar el equipo previamente al inicio del proyecto. Para una correcta aplicación se necesita personal experimentado.
Riego de Sellado (Seal Coat)
Se aplica superficies asfálticas existentes. Mejora la apariencia, en parte sella fisuras y enriquece superficies intemperizadas.
SS-1(RL-1), SS-1h(RL-1h), CSS-1(CRL-1), CSS-
1h(CRL-1h)
Aplicada con regadores o escobas de gomas, con la adicción de arena angulosa. Dejar que cubra completamente antes de liberar al tráfico.
Riego Pulverizado (Fog
Seal)
Una ligera aplicación de riego de ligante aplicado a la superficie de un tratamiento superficial, una mezcla abierta o una superficie de mezcla en caliente, intemperizada. Funciona parcialmente como sellador de fisuras, reduce el desprendimiento (raveling) y enriquece superficies intemperizadas.
SS-1(RL-1), SS-1h(RL-1h), CSS-1(CRL-1), CSS-
1h(CRL-1h)
Aplicada con regadores, con o sin cubierta de arena. Diluir al emulsión en agua con la finalidad de lograr la cobertura sin agregar ligante en exceso.
Nota 1: los grados de emulsión QS(QS-1h, CQS-1h), han sido desarrollados para lechadas asfálticas. Si bien aún no están normalizados, su uso crece rápidamente, habida cuenta de su exclusiva propiedad de rápida rotura resuelve unos de los problemas asociados con el uso de las lechadas asfálticas. Nota 2: los grados de emulsión para micro – aglomerados han sido desarrollados para tráficos intensos y aplicaciones de rellenados de huellas. Sin bien aún no están normalizados su uso esta muy extendido.
Fuente: Instituto del Asfalto y Asphalt Emulsion Manufacturers Associaton (A.E.M.A.)
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2.2.1. USOS DE LOS TRATAMIENTOS DE SUPERFICIES.
Los tratamientos de superficies se usan principalmente para:
Proveer una superficie económica, para todo tipo de clima, para tráfico
liviano a mediano. Cuando se empleen emulsiones modificadas con
polímeros y agregados de alta calidad, los tratamientos de superficie
pueden utilizarse en aplicaciones para mayores volúmenes de tráfico.
Brinda una barrera impermeable que frena el ingreso de humedades
en los materiales subyacentes.
Suministra una superficie resistente al deslizamiento. Aquellos
pavimentos que se han tornado resbaladizos debido a la exudación
del asfalto (bleeding), desgaste y pulimiento de los agregados, pueden
ser tratados con agregados resistentes y angulosos para devolver la
resistencia al deslizamiento. Para este propósito, los sellados dobles
(sándwich Seal) son ideales.
Dar nueva vida a una superficie intemperizada. La serviciabilidad de
un pavimento afectado por el intemperismo, por desprendimientos,
pueden ser restaurados mediante la aplicación de un tratamiento de
superficie simple o múltiple.
Proveer una capa temporaria para una nueva base. El tratamiento de
superficie es una cubierta apropiada para una nueva base a utilizarse
o para una construcción planeada en etapas; el tratamiento de
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25
superficie, particularmente un sellado doble, es una excelente
superficie temporaria hasta que las capas finales de asfalto son
colocadas.
Recuperar viejos pavimentos deteriorados por envejecimientos y
figuración térmica o por excesivas tensiones. Si bien aporta poca o
ninguna resistencia estructural, un tratamiento de superficie puede
preservar la capacidad estructural resistente al impermeabilizar y
servir como una medida adecuada para detener el proceso de
figuración, hasta que existe una nueva rehabilitación del pavimento.
2.3. DEFINICIÓN DE SLURRY SEAL.
El Instituto del Asfalto y Asphalt Emulsion Manufacturers Associaton
(A.E.M.A.) (1992), en la publicación “Manual Básico de Emulsiones
Asfálticas”, definen el Slurry Seal como “una mezcla de agregados de
granulometría cerrada, emulsión asfáltica, aditivos y agua, donde dicha
mezcla no aumenta la resistencia estructural de un pavimento. La lechada
asfáltica es una técnica de mantenimiento muy efectiva para superficies de
pavimentos viejos. La lechada llenará las fisuras superficiales, detendrá el
desprendimiento de agregados y pérdida de matriz, mejorará la resistencia al
deslizamiento y en general protegerá al pavimento, por tanto reducirá el
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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deterioro por oxidación y agua y así prolongará globalmente la vida útil del
pavimento”
Según Rivera Gustavo Rivera (1998), en el libro Emulsiones
Asfálticas, 4ª Edición define, el Slurry Seal Como “una capa de desgaste y de
sello, por lo que no debe considerarse como parte estructural del pavimento.
Los morteros están compuestos de gravilla, arena, finos (fillers) como
cemento o cal, agua, emulsión y aditivos si se requiere. Estos materiales se
mezclan en una forma homogénea, dándole al mortero propiedades
tixotrópicas magníficas, con muy buena resistencia a la abrasión”.
Merino Gustavo, en el primer Congreso de Asociación
Latinoamericana de Productores de Emulsiones Asfálticas (1990), precisa el
Slurry Seal como “una mezcla de emulsión asfáltica + áridos + finos bien
gradados granulometricamente + fillers. Cuando estos componentes se
mezclan en proporciones adecuadas, se obtiene una mezcla fluida,
homogénea y cremosa. Luego de la evaporación del agua constituye un
micro – aglomerado en frío, estanco y denso”.
Gráfico # 1. Slurry Seal.
CARPETA
BASE
Fuente: Gustavo Rivera, 2000
Slurry Seal
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2.4. CARACTERISTICAS DEL SLURRY SEAL.
Los aspectos más importantes de la mezcla de slurry seal, se presenta
en las siguientes caracteristicas:
Durabilidad: La elaboración de un buen diseño de mezcla y la
utilización de agregados de alta calidad, contribuyen a aportar
estabilidad a la capa de rodamiento y el menor desgaste posible de la
misma, brindando así un mayor período de vida útil, estimándose en
un mínimo de cinco años. Considerando que el proceso de colocación
del slurry seal y la maquinaria a utilizar sean los adecuados para así
garantizar el período útil de la superficie asfáltica.
Textura: El Instituto del Asfalto y Asphalt Emulsion Manufacturers
Associaton (A.E.M.A.) (1992), expresa que una correcta combinación
de materiales, debería producir una lechada o slurry seal con una
textura homogénea cremosa que fluirá suavemente como una onda
por delante de la enrasadora, garantizando así, el poco escurrimiento
en la mezcla. La superficie del slurry luego de la rotura, presenta una
textura medianamente áspera, la cual permanece activa por muchos
años, haciendo lo ideal para carreteras resbaladizas o pistas de
aeropuertos, manteniendo una textura superficial con excelentes
propiedades antiderrapantes.
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Color: El slurry seal mediante el transcurso de su proceso físico –
químico de ruptura, va cambiando de un color café oscuro a negro
uniforme al cabo de poco minutos y dependiendo del origen geológico
del material pétreo utilizado. Este aspecto realza las características
potenciales de aceptación por parte del usuario, ya que hace más
atractiva a la vista.
Confort: El slurry seal por ser una mezcla compuesta totalmente por
agregado fino (Pasante tamiz Nº 4), proporciona una excelente
comodidad en el conductor, ya que los tipos de gradaciones
especificadas para estas mezcla, no permiten que se generen ruidos
por la fricción producida entre los neumáticos y la superficie asfáltica
que vayan más allá de lo tolerable. Esta característica no se resta
adherencia entre estos dos elementos.
2.5. COMPONENTES DEL SLURRY SEAL.
Los principales ingredientes de una mezcla de lechada asfáltica o
mezcla de slurry seal son los siguientes: Emulsión asfáltica, agregados, filler,
agua y aditivos en casos especiales.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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2.5.1. EMULSIÓN ASFÁLTICA.
Es quizás el componente más importante del Slurry Seal, teniendo
como misión fundamental envolver perfectamente los áridos, sin que se
originen problemas de rotura en el mezclador o en la rastra esparcidora.
Según el Ing. Gustavo Merino Valery (1990), define las emulsiones
asfálticas como “la dispersión o la mezcla de dos líquidos no miscibles, en la
que uno de ellos está disperso en el otro en forma de pequeños glóbulos. El
liquido dispersado recibe el nombre de fase interna o dispersa y el
dispersante ó sea el liquido que realiza la dispersión de fase externa o
continua”.
En las emulsiones, el asfalto se encuentra en forma de pequeñísimas
partículas del orden de 1 a 5 micras, suspendidas en la fase acuosa con la
ayuda del emulsificante. Como las partículas de asfalto están flotando,
poseen las características de un líquido y se utiliza en las mezclas con
áridos, sin la necesidad de calentarlas, ni en la aplicación, el transporte y el
tiempo de almacenamiento.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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2.5.1.1. COMPOSICIÓN DE LAS EMULSIONES.
En cuanto a la composición de las emulsiones, la Asphalt Emulsion
Manufacturers Associaton (A.E.M.A.) (1992), expresa que una emulsión
asfáltica consiste en tres ingredientes básicos: asfalto, agua y agente
emulsivo. En algunas ocasiones la emulsión puede contener otros aditivos,
como los estabilizantes mejoradores de recubrimientos, mejoradores de
adherencia o agentes de control de rotura.
Es bien sabido que el agua y el asfalto no se mezclan, excepto en
condiciones cuidadosamente controladas y utilizando equipos de alta
especialización y aditivos químicos. Mezclar agua y asfalto es una tarea
similar a la del mecánico que intenta lavar solo con agua sus manos
engrasadas; donde solo con detergentes o con un agente jabonoso, la grasa
Gráfico # 2. Distribución de las Partículas de Asfalto en una Emulsión
Fuente: Gustavo Rivera, 1998 DERECHOS RESERVADOS
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31
puede ser exitosamente removida. Las partículas de jabón rodean a los
glóbulos de grasa, rompiendo así la tensión superficial que los mantiene
unido y permiten que sean eliminados.
Algunos de los mismos principios físicos y químicos se aplican a la
formulación, producción y uso de emulsiones asfálticas. El objetivo es lograr
una dispersión estable del cemento asfáltico en el agua suficientemente
estable para ser bombeado, almacenado por tiempo prolongado y mezclado;
más aún, la emulsión deberá romper rápidamente tras entrar en contacto con
el agregado en un mezclador. Entendiendo por rotura, la separación del agua
del asfalto, al curar el residuo asfáltico conserva toda la capacidad adhesiva,
durabilidad y la resistencia al agua, propias del cemento asfáltico con el cual
fue elaborado.
2.5.1.2. CLASIFICACIÓN DE LAS EMULSIONES ASFÁLTICAS.
El Instituto del Asfalto (1992), comenta que las emulsiones asfálticas
se clasifican en tres categorías: aniónica, catiónica y no iónica. En la práctica
las dos primeras son las más ampliamente utilizadas en la construcción y
mantenimiento de carreteras. Las no iónicas pueden ganar importancia a
medida que la tecnología de emulsiones avance. Las denominaciones
aniónica y catiónica se refiere, a las cargas eléctricas que rodean a las
partículas de asfalto. Este sistema de identificación se basa en una ley de
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
32
electricidad básica donde las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas
se atraen.
Cuando una corriente eléctrica circula a través de un líquido en el que
están sumergidos los polos (un ánodo y un cátodo), el ánodo se carga
positivamente y el cátodo se carga negativamente. Si una corriente eléctrica
pasa a través de una emulsión que contiene partículas de asfalto cargadas
negativamente, estas migrarán al ánodo. De aquí el nombre de emulsión
aniónica; a la inversa, en el caso de emulsiones con partículas de asfalto
cargadas positivamente, dichas partículas migrarán hacia el cátodo,
obteniendo así una emulsión catiónica. En el caso de emulsiones no iónicas,
las partículas de asfalto son eléctricamente neutrales y no emigran a polo
alguno.
Una segunda clasificación de las emulsiones se basa en la velocidad
con que las gotas de asfalto coalescen, esto significa que se junta
restaurando el volumen del cemento asfáltico. Los términos RS (rapid -
setting, rotura rápida), MS (médium – setting, rotura media), SS (show –
Setting, rotura lenta) y QS (quick – setting, rotura rápida) han sido adoptados
para simplificar y normalizar esta clasificación. Son solos términos relativos
que implican respectivamente una rotura rápida, rotura media, rotura lenta y
rotura rápida controlada. La tendencia a coalescer, ésta íntimamente
relacionada con la rapidez con que la emulsión se vuelve inestable y rompe
tras entrar en contacto con la superficie del agregado.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
33
2.5.1.3. COMPONENTES DE LA EMULSIÓN.
El Instituto del Asfalto y Asphalt Emulsion Manufacturers Associaton
(A.E.M.A.) (1992), enuncia los siguientes componentes para comprender
como funcionan las emulsiones asfálticas.
Asfalto: El cemento asfáltico es el elemento base de la emulsión
asfáltica y en la mayoría de los casos constituye entre un 50 % y 75 %
de la emulsión. Algunas propiedades del cemento asfáltico si afectan
significativamente la emulsión final, sin embargo no hay una
correlación exacta entre las propiedades del asfalto y al facilidad con
que el asfalto pueda ser emulsificado. Si bien la dureza de la base del
cemento asfáltico puede variar, la mayoría de las emulsiones están
hechas con asfaltos que tienen un rango de penetración de 60 – 250
décimas de mm; en ocasiones las condiciones climáticas puede
requerir un asfalto más duro o más blando, en cualquiera que sea el
caso, la compatibilidad química entre el agente emulsivo y el cemento
asfáltico es esencial para la producción de una buena emulsión.
Agua: Su contribución a las propiedades deseadas en el producto
final no pueden ser minimizada. El agua puede contener minerales u
otros elementos que afecten la producción de emulsiones asfálticas
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
34
estables. Consecuentemente el agua potable puede no ser adecuada
en emulsiones asfálticas.
El agua encontrada en la naturaleza puede ser inadecuada
debido a impurezas, sea en solución o en suspensión coloidal, donde
preocupa particularmente la presencia de iones de calcio y de
magnesio. Estos iones favorecen la formación de emulsión catiónica
estable. Frecuentemente se adiciona cloruro de calcio a las
emulsiones catiónicas, con el objeto de aumentar la estabilidad
durante de almacenamiento. Estos mismos iones, sin embargo,
pueden ser perjudiciales para las emulsiones aniónicas, debido que
las sales de calcio y magnesio son insolubles en el agua, donde se
forman en la reacción con sales de sodio, potasio, solubles al agua,
normalmente utilizadas como emulsivos. De igual forma los aniones
de carbonatos y bicarbonatos, pueden facilitar gracias al efecto
amortiguador la estabilización de las emulsiones, pero pueden
desestabilizar emulsiones catiónicas al reaccionar con emulsivos
compuestos de hidrocloruros solubles al agua.
El agua que contenga partículas, no debieran ser utilizadas en
la elaboración de emulsiones. Dichas aguas pueden ser
particularmente perjudiciales para las emulsiones catiónicas.
Comúnmente, tales partículas están cargadas negativamente y
absorben rápidamente los agentes emulsivos, desestabilizando así la
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
35
emulsión. El uso de aguas impuras puede resultar un desequilibro en
los componentes de la emulsión, lo que puede afectar en forma
adversa la performance o causar una rotura prematura.
Agente Emulsivo: Las propiedades de las emulsiones asfálticas
depende en gran medida de los agentes químicos utilizados como
emulsivos, este es una agente tensio – activo o surfactante que
mantiene las gotas de asfalto en suspensión estable y controla el
tiempo de rotura. Es también el factor determinante en la clasificación
de las emulsiones como aniónicas, catiónicas o no iónicas.
Los agentes emulsivos aniónicos más comunes son los ácidos
grasos, que son productos derivados de la madera, tales como:
aceites, resinas, ligninas, entre otros. Estos emulsivos aniónicos son
saponificados (convertidos en jabón) al reaccionar con hidróxido de
sodio o hidróxido de potasio. Por otra parte, los agentes emulsivos
catiónicos en su mayoría, son aminas grasas como pudieran ser
diaminas, imidazolinas y amidoaminas; las aminas se convierten en
jabón al reaccionar con un ácido, usualmente ácido clorhídrico; otro
tipo de agente emulsivo son las sales grasas o cuaternarias de
amonio, que se emplea para producir emulsiones catiónicas, estas
sales son solubles en agua y no requieren la adicción de ácidos, son
agentes emulsivos estables y efectivos.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
36
El agente emulsivo, es el componente individual más
importante en la emulsión asfáltica y para que sea eficaz, el
surfactante debe ser soluble en agua y poseer un adecuado equilibrio
entre las propiedades hidrofílicas y lipofílicas. El agente emulsivo
empleado en combinación con un asfalto aceptable y agua de buena
calidad y de adecuados procedimientos mecánicos, es el factor
principal en la emulsificación, la estabilidad y en el performance de la
aplicación final en el pavimento.
2.5.1.4. FABRICACIÓN DE LA EMULSIÓN ASFÁLTICA.
Rivera Gustavo (1998), en su libro Emulsiones Asfálticas, expresa
que el equipo de producción para la fabricación de emulsiones es muy
sencillo y fácil de conseguir en el mercado. Lo que realmente tiene problema,
es la formulación de la emulsión que deben adaptarse a los materiales
pétreos y no estos a las emulsiones, como muchas empresas productoras
creen.
Una fábrica puede ser reducida y tener todos los adelantos necesarios
en maquinarias y accesorios, construyéndose en espacios rústicos,
adaptados únicamente para la producción, independientemente del aspecto
estético y arquitectónico. El equipo básico para preparar emulsiones incluye
un dispositivo mecánico de alta velocidad, de altas tensiones de corte
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
37
(usualmente un molino coloidal), para dividir el asfalto en pequeñísimas
gotas.
Un diagrama esquemático de una típica planta de elaboración de
emulsiones asfálticas se muestra en el gráfico # 3. También se necesita un
tanque para la solución de emulsivo, un tanque para el asfalto caliente,
bombas, medidores de caudal y tanques de almacenamiento.
Gráfico # 3. Esquema de una Planta Emulsificadora.
Fuente: Gustavo Rivera, 1998
Jabón Emulsificante
Producto Asfáltico
Molino Coloidal
Almacenamiento De Emulsión
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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2.5.2. AGREGADOS.
La cantidad de agregado mineral en las mezclas asfálticas para
pavimentación es generalmente del 90 a 95 % en peso y 75 a 85 % en
volumen. Los agregados minerales son los principales responsables de la
capacidad de carga del pavimento. Además el agregado influye
notablemente en el comportamiento del pavimento.
En éste sentido el Instituto de Asfalto MS-22, define agregados
minerales como “cualquier material inerte y duros con partículas ó
fragmentos graduados usados en la mezcla. Ello incluye arena, grava,
piedra partida, desechos ó polvo de las rocas”.
2.5.2.1. TIPOS DE AGREGADO.
De acuerdo a su origen, los agregados pueden dividirse en dos
grandes grupos: agregados naturales y agregados artificiales.
Agregados Naturales: Son los provenientes de depósitos naturales y
constituyen la principal fuentes de agregados para mezclas asfálticas.
Ellos pueden ser utilizados en su estado original o procesados por
medios de triturado, cernido y lavado.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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Agregados Artificiales: Son los agregados producidos por
modificaciones de materiales que pueden involucrar cambios físicos y
químicos, como las escorias y los agregados livianos.
• Escorias: Es un material no metálico, consistente
esencialmente de silicatos de aluminio y cal, las escorias de
altos hornos se producen conjuntamente con el hierro, mientras
las escorias de acerías es un subproducto del proceso
siderúrgico, donde el arrabio se refina para obtener acero. En
Venezuela se logra y comercializa principalmente la escoria de
acería en las plantas de SIDOR en Puerto Ordaz, Estado
Bolívar; estas se han utilizados obras viales como: bases
granulares, carpetas asfálticas, tratamientos superficiales y
protecciones de taludes; no son aptas para la elaboración de
algunas obras en el hormigón, debido al contenido de óxido de
magnesio.
• Agregados Livianos: Es un agregado producido por expansión
y calcinación de arcilla o lutita; por procedimientos de tierras
diatomáceas y otros materiales. En el país se elabora en
Charallave, Estado Miranda. Es utilizado en mezclas de
concreto liviano, bloques para paredes, relleno de bajos pesos y
aislantes térmicos. Algunos de los usos en obras viales, son los
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
40
siguientes: carpetas asfálticas, tratamientos superficiales anti-
deslizantes, bases granulares y hormigón.
2.5.2.2. ORIGEN GEOLOGICO.
De acuerdo con el origen de las rocas que los constituyen, los
agregados naturales pueden clasificarse en tres tipos: ígneos, sedimentarios
y metamórficos.
Tabla Nº 2. Clasificación General de la Rocas.
CLASE TIPO FAMILIA
Intrusitas (Grano Grueso)
* Granito * Sienita * Diorita * Gabro * Peridotita * Piroxenita * Hornoblendita Igneas
Extrusivas (grano Fino)
* Obsidiana * Pomez *Tufa * Riolita * Basalto
Calcáreas * Caliza * Basalto
Sedimentarias
Silíceas
* Lutita * Areniscas * Chert * Conglomerado * Brecha
Foliadas * Gneis * Esquisto * Anfobolita Metamórficas
No Foliadas * Cuarcítica
* Serpentina
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
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41
Agregado Calcáreo: Según Kraemer Carlos (2004), en su edición
“Ingeniería de Carreteras” Volumen II, explica que la caliza es un tipo
de roca sedimentaria muy común en la Península Ibérica. Por esta
abundancia y por la relativa facilidad de su trituración, su utilización
está generalizada en todas las capas del firme, exceptuándose
únicamente su empleo como árido grueso en las capas de rodadura
bituminosas, pues se trata de una roca fácilmente puliméntale:
sometida a un tráfico intenso, puede dar lugar a superficies
deslizantes en un período de tiempo corto.
Es un tipo de árido que debido a su carácter básico, suele dar
pocos problemas de adhesividad, es decir, de afinidad con los ligantes
hidrocarbonatos. Se utilizan por ello, para mejorar las características
en las mezclas bituminosas si se emplea además otros áridos más
duros, pero también más ácidos. Los agregados calizos tienen
también una buena afinidad con los cementos, así como un bajo
coeficiente de dilatación térmica que resulta interesante, frente a los
fenómenos de contracción en los pavimentos de concreto o en las
gravas o suelos tratados con cemento empleados a veces con capas
inferiores del firme.
En ocasiones, se encuentran materiales de tipo calizos con
altas proporciones de minerales no calcáreos (calizas margosas, como
por ejemplo). Incluso a veces son rocas relativamente duras y
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resistentes a la fragmentación que cumple las exigencias mecánicas,
pero que pueden originar graves problemas por falta de adhesividad,
mala calidad de los finos, de gradación del esqueleto mineral, por
acción de las cargas del tráfico, entre otros no detectables con los
ensayos más habituales. Sin embargo, estos problemas pueden
ponerse de manifiesto mediante un sencillo estudio pectográfico, con
los que se puede determinar la composición mineralogíca y el estado
de evolución de cada componente.
Agregado Silíceo: Kraemer Carlos (2004), en su edición “Ingeniería
de Carreteras” Volumen II, indica que éstos son procedente de gravas
naturales silíceas, trituradas en mayor o menor proporción, es otro
material que suele ser de amplia utilización en las capas de un
pavimento. Hay zonas en las que se emplea solo gravas silíceas
cuando prácticamente es el único material existente.
Estos agregados, también de origen sedimentarios, solo se
extraen de yacimientos granulares. Las partículas de menor tamaño
se separan mediante el tamizado y a partir de ellas por trituraciones
sucesivas se obtienen las fracciones de menor tamaño. Estas
fracciones tienen una angulosidad tanto mayor, cuantas más caras de
fracturas presente. En ciertos yacimientos es difícil, sin embargo
encontrar bolos con un tamaño suficiente (100 mm) para garantizar,
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
43
después del proceso la angulosidad mínima que exigen las
especificaciones.
Pueden tener insuficiente adhesividad con los ligantes
hidrocarbonatos, que pueden mejorarse con aditivos. Sin embargo, si
el material tiene un elevado contenido de sílice y una angulosidad
suficiente, sus características mecánicas y su razonamiento interno
proporcionan un esquelo mineral bueno para utilizarlo incluso en
mezclas bituminosas, sometidas a la acción directa del tráfico.
2.5.2.3. CARACTERISTICAS DESEABLES DE LOS AGREGADOS.
Independientemente del tipo de mezclas asfáltica, las siguientes
propiedades son deseables en los agregados que la constituyen:
Granulometría y tamaño adecuado al tipo de construcción.
Contenido adecuado del material llenante (filler).
Resistencia y durabilidad.
Forma cúbica.
Baja porosidad.
Textura superficial adecuada.
Buena adherencia.
Limpieza.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
44
2.5.2.4. IMPORTANCIA DE LOS AGREGADOS EN EL SLURRY SEAL.
Según Merino Gustavo (1990), señala que los agregados a emplear
en el Slurry Seal tiene una importancia realmente excepcional, ya que
constituyen el esqueleto mineral de la lechada asfáltica, representando las ¾
partes de la misma. Los agregados deberán ser limpios, de trituración, duros,
angulosos, bien gradados, uniformes y durables.
Los agregados limpios deben estar desprovistos de materia orgánica y
de cualquier otra sustancia que sea perjudicial, como por ejemplo las arcillas.
En efecto, la presencia de finos activos en los agregados para el slurry seal
es peligrosa, la determinación de estos finos plásticos tienen una importancia
fundamental, para ello se recurre al ensayo de equivalente de arena. Cuanto
más alto sea el equivalente de arena más limpio es el agregado.
Las características de dureza y rugosidad se encuentra íntimamente
relacionadas con la resistencia a la abrasión y disgregación, debiéndose
exigir mayores grados de dureza cuanto mayor sea el tamaño de los
agregados, así como tratamientos en zonas de elevada intensidad de tráfico
o en tratamientos correctivos de deslizamientos.
La porosidad tiene doble interés, tanto por su influencia en la
absorción de agua como en la contribución a la rotura de la emulsión. La
naturaleza mineral tiene importancia, tanto desde el punto de vista de la
adhesividad como de su relación con el coeficiente del desgaste.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
45
2.5.3. FILLER MINERAL.
Constituye la clase granulométrica de un tamaño inferior a 80 micras.
Pueden ser de origen natural o artificial.
Igualmente Merino Gustavo (1990), expresa con respecto al filler en
la lechada asfáltica su naturaleza y contenido es de mucha importancia, por
su influencia en la adhesividad, velocidad de rotura de la emulsión asfáltica y
características finales de la emulsión. Una supuesta calidad aceptable, es el
contenido que deberá mantenerse dentro de unos límites muy estrictos, ya
que un exceso de filler en la mezcla hace que se necesite un contenido alto
de emulsión o de lo contrario la mezcla tendrá tendencia al agrietamiento
siendo frágil y quebradizo. De la misma manera, un defecto de filler unido a
un área con un equivalente de arena alto, origina mezcla segregables con
menor poder cohesivo y por lo tanto menos duradera a la acción del tráfico.
La arena tendera a sedimentar el asfalto subirá a la superficie y la lechada no
tendrá cohesión. El filler, por lo tanto mejorará la dispersión de las partículas
minerales, facilita la manejabilidad de la lechada y ayuda a producir una
mezcla densa, estable, con gran poder impermeabilizante y cohesivo. Como
filler de aportación pueden emplearse cenizas volantes, amiantos, cal
hidratada, pigmentos y cemento Pórtland, que es el más utilizado.
Desde el punto de vista estructural y teniendo en cuenta que la mezcla
deberá ser lo más impermeable posible, es evidente que su granulometría
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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deberá ser continua con elevado contenido de filler, a objeto de tener un
aglomerado de consistencia apropiada para dotar de buena cohesión a la
mezcla.
2.5.4. AGUA.
El agua es un componente importante para una mezcla de slurry seal,
ya que tiene la función de humedecer y disolver la mezcla, moderando las
reacciones químicas.
Las propiedades deseables de la emulsión, pueden ser afectadas por
los iones de calcio y magnesio presentes en el agua; por lo tanto el agua
debe ser limpia y libre se sustancias extrañas como sales solubles, reactivos
químicos y cualquier otro tipo de contaminantes.
2.5.5. ADITIVOS.
Los aditivos son productos empleados para mejorar la adherencia
entre el asfalto y los agregados. Estos pueden ser adicionados directamente
a la emulsión o a cualquiera de los componentes de la mezcla, ya que está
provee el control de las propiedades de rotura y curado.
A la mezcla de lechada pueden agregarse cantidades relativamente
pequeñas de aditivos líquidos o en polvo de alrededor de más o menos 1%.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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Dichos aditivos pueden usarse para mejorar las características de la mezcla,
las características de rotura u otras propiedades que se ponen de manifiesto
luego del curado. Estos materiales incluyen cemento pórtland, cal y sulfato
de aluminio en adicción a algunas sustancias químicas orgánicas. El
performance de cualquier aditivo debe evidenciarse en la mezcla de diseño.
2.6. TIPOS DE SLURRY SEAL.
Según I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association), clasifica las
mezclas de Slurry Seal en los siguientes tipos:
Tipo I: Las mezclas tipo I, poseen un buen comportamiento en áreas
de bajas densidad de tráfico, donde el principal objetivo es el sellado,
puede utilizarse en estacionamiento de playas, campos de aterrizajes
de aviones livianos o banquinas. Estas mezclas, llenan pequeños
huecos y corrige pequeños defectos en la carpeta, la finura del
material permite la penetración en las grietas, sellándolas así de
manera inminente. Se utiliza como tratamiento superficial preventivo.
Tipo II: Es la gradación para lechadas más ampliamente utilizadas las
de tipo II, estas protegen el pavimento subyacente de la oxidación y el
daño por humedad; pueden corregir casos de desprendimiento severo
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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de material y son empleadas en pavimento con tráfico moderado y
sobre bases estabilizadas.
Tipo III: Se emplean en correspondencia con aplicaciones
voluminosas (8,2 -13,6 Kg/m2) y altos valores de fricción superficial.
Las lechadas asfálticas de tipo III proporcionan una textura rugosa
antideslizante y una buena superficie de desgaste, corrige condiciones
superficiales severas y son empleadas en carreteras ce circulación
muy densa y tráfico pesado.
Gráfico # 4. Tipos de Slurry Seal.
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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2.7. CAMPOS DE APLICACIÓN.
Merino Gustavo (1990), señala que los campos de aplicación de las
lechadas asfálticas, tendrán su origen en sus principales características a
saber: su fluidez, su textura rugosa y por lo tanto, su capacidad de rellenar
huecos.
Atendiendo a estas características, los principales campos de
utilización son:
Tratamientos de Sellado: El objetivo inicialmente buscado por esta
técnica, basándose en la fluidez (característica de las lechadas), en
efecto es extender una capa de slurry sobre un pavimento abierto,
esta penetra por gravedad por los intersticios que presenta su
superficie, los colma y al evaporarse el agua, el mortero residual los
rellena impermeabilizando el pavimento, en consecuencia, al haberse
aumentado de este modo la densidad y compacidad del pavimento, se
ha conseguido una eficiente mejora del mismo. Debido a esta
propiedad, las lechadas asfálticas son idóneas cuando se trata de:
• Impermeabilizar superficies agrietadas o fisuradas, impidiendo la
acción del agua superficial sobre el firme e incluso el cimiento.
• Como tratamiento rejuvenecedor de pavimentos envejecidos
que presenten su superficie tipo “piel de cocodrilo”, para evitar
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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su progresivo deterioro, y conferirle a la par un aspecto
homogéneo.
Para este fin, la utilización de lechadas asfálticas desplaza a los
clásicos tratamientos superficiales monocapa. Por otro lado, estás
mezclas son utilizadas en el recubrimiento de taludes a fin de evitar
deslizamientos causados por la erosión del viento y de las aguas de
lluvia.
Tratamientos Antideslizantes: otro campo fundamental de las
lechadas asfálticas, lo constituyen su empleo en la corrección de
pavimentos existentes que sean deslizantes. En efecto, actualmente
resulta alarmante comprobar como muchas capas de rodadura de
pavimentos asfálticos, han alcanzado valores peligrosamente bajos
de su coeficiente de resistencia al deslizamiento, simultáneamente, en
estos mismos tramos, se manifiesta una tendencia al aumento de
accidentes. Para esto las posibles soluciones aplicables son: una
nueva capa de mezcla asfáltica y tratamiento superficial, donde el
slurry seal ha demostrado su eficacia, siempre y cuando el problema
sea consecuencia de una pulimentación excesiva de los agregados y
no cuando la causa sea debida a un exceso de ligante de la superficie.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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La duración y mantenimiento de un alto valor del coeficiente de
resistencia al deslizamiento, dependerá además de una adecuada
puesta en obra en atención a una serie de factores, tales como:
• Naturaleza y características de los agregados empleados.
• Espesor suficiente de la lechada.
• Tipo e intensidad de tráfico a soportar.
• Velocidad de tráfico.
2.8. VENTAJAS DEL SLURRY SEAL.
De acuerdo con la I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association),
especifica las ventajas de la mezcla en las siguientes categorías:
Es una solución extremadamente rentable para los pavimentos
oxidados, preservando los ya usados.
Flexibilidad, dependiendo de la gradación, la mezcla hará un gran
trabajo en todos los tipos de pavimentos, ya sean en aeropuertos,
estacionamientos o caminos.
Color y textura en negro en un solo tendido, que llenan las grietas y
los vacíos, cubriendo áreas bacheadas.
Utilización de materiales económicos.
Posibilidad de trabajar todo el año.
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Facilidad y rapidez de puesta en obra.
Desaparición del peligro de desprendimiento de gravilla.
Mejor control del pavimento.
Tiempo mínimo de apertura al tráfico.
2.9. ESPECIFICACIONES.
Para un agregado individual o para una mezcla de agregados a ser
empleados en una lechada, deberían cumplirse las siguientes
especificaciones:
Tabla Nº 3. Granulometrías para Slurry Seal.
TIPO DE GRADACIÓN I II III
Uso General Sellado de Fisuras y Sellado
Fino
Sellados en General,
Superficies de Textura Media
Superficies de Textura muy
Pronunciada
Tamaño de Tamiz Porcentaje Pasante Porcentaje Pasante Porcentaje Pasante
9,5 mm (3/8”) 100 100 100
4,75 mm (Nº4) 100 90 – 100 70 – 90
2,36 mm (Nº8) 90 – 100 65 – 90 45 – 70
1,18 mm (Nº16) 65 – 90 45 – 70 28 – 50
600 μm (Nº30) 40 – 65 30 – 50 19 – 34
300 μm (Nº50) 25 – 42 18 – 30 12 – 25
150 μm (Nº100) 15 – 30 10 – 21 7 – 18
75 μm (Nº200) 10 – 20 5 – 15 5 – 15
Contenido de residuo de asfalto,
en % de peso de agregado seco 10 – 16 7,5 – 13,5 6,5 – 12
Aplicación en Kg/m2, basada en el
peso del agregado seco. 3,6 – 5,4 5,4 – 9,1 8,2 – 13, 6
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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Tabla Nº 4. Especificaciones en Agregados.
El tipo de emulsión asfáltica para el sulrry seal deberán cumplir las
siguientes especificaciones:
Tabla Nº 5. Especificaciones en Emulsión.
ENSAYO ESPECIFICACIÓN (I.S.S.A.)
Equivalente de Arena 50 % min.
Resistencia al Desgaste 37 % máx.
Peso Unitario Suelto ______
Peso Especifico y Absorción
de Agregado Fino ______
ENSAYO ESPECIFICACIÓN (I.S.S.A.)
Emulsión CSS-1h
Residuo por Evaporación 55 % – 70 %
Sedimentación a los 5 días 7 % máx.
Retenido en la malla Nº 20 0,1 % máx.
Viscosidad Saybolt Furol
(25 ºC y 50 ºC) 20 seg – 100 seg
Peso Especifico _____
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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Con respecto al filler, se debe usar cal hidratada, cemento Pórtland,
polvo calizo o algún otro que cumpla con la norma A.S.T.M. D242.
Las especificaciones que deben cumplir la mezcla son las siguientes:
Tabla Nº 6. Especificaciones en el Slurry Seal.
2.10. ENSAYOS PREVIOS AL DISEÑO DE MEZCLA.
2.10.1. ENSAYOS EN LA EMULSIÓN.
Residuo por Evaporación Modificado. (A.S.T.M. D244,
A.A.S.H.T.O. T59): El objeto de está prueba, es determinar el
porcentaje de residuo que tiene la emulsión asfáltica. El residuo así
ENSAYO ESPECIFICACIÓN (I.S.S.A.)
Ensayo de Consistencia 2cm a 3 cm
Ensayo de Abrasión por
Humedad ≤ 800 g/m2
Ensayo de cohesión ≥ 20 Kg – cm
Tráfico Liviano ≤ 0,08 g/cm2
Tráfico Medio ≤ 0,06 g/cm2
Tráfico Pesado ≤ 0,06 g/cm2
Ensayo de la Rueda Cargada
(Exudación y deformación)
Tráfico muy Pesado ≤ 0,05 g/cm2
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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obtenido tiende a dar valores de penetración y ductilidad inferiores a
los que se obtienen con el residuo de la destilación. Este método es
modificado, cuando se trata de controlar la producción de un molino
coloidal que produce más de 20 ton por hora y es necesario conocer
inmediatamente los rangos o porcentaje de residuo.
Sedimentación a los 5 días. (A.S.T.M. D244, A.A.S.H.T.O. T59): El
objeto de está prueba, es obtener un índice de la tendencia a
sedimentarse que tienen los glóbulos de asfalto que componen la
emulsión, cuando está en reposo almacenada sin ningún tipo de
movimiento o recirculación.
Retenido en la Malla Nº 20 (0,840 mm). (A.S.T.M. D244,
A.A.S.H.T.O. T59): Esta prueba garantiza el tamaño de los glóbulos
en la emulsión son menores de 8 micras y que su finura es la
adecuada para garantizar el comportamiento. Los fabricantes emplean
la malla 0.415 mm (Nº 40) para probar la calidad de la emulsión que
producen sin que sea esto una exigencia.
Viscosidad Saybolt Furol. (A.S.T.M. D244, A.A.S.H.T.O. T59): La
viscosidad es definida, como la resistencia de un fluido a fluir. Para
emulsiones asfálticas, el ensayo de viscosidad Saybolt Furol, es
utilizado como una medida de la viscosidad, los resultados se
expresan en segundos saybolt furol. Dependiendo del tipo de
emulsión, el ensayo se realiza a las temperaturas de 25 º C o 50 º C.
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Peso Especifico. (A.S.T.M. D70, A.A.S.H.T.O. T59): El peso de la
unidad de volumen en (Kg/lts), se calcula hallando el peso de un
volumen estándar conocido. Los resultados se redondean al 0,01 de
Kg/lts a 25 º C.
2.10.2. ENSAYOS EN LOS AGREGADOS.
Granulometría. (A.S.T.M. C136, A.A.S.T.H.O. T27): El método del
tamizado, es un proceso mecánico mediante el cual se separan las
partículas de un suelo o de agregados, de manera uniforme y
cuantitativa en sus diferentes tamaños; se realiza utilizando tamices o
cedazos de aberturas especificadas de Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50,
Nº100, Nº200, Pasa 200.y es utilizado para clasificar los agregados.
Equivalente de Arena. (A.S.T.M. D2419, A.A.S.T.H.O. T176): Este
ensayo, desarrollado por el departamento de carretera de California,
es un método rápido en el laboratorio y en el campo, para así
determinar la presencia o ausencia de finos y arcillas no convenientes
que pueden ocasionar inconvenientes en los agregados de un
pavimento. El ensayo se aplica a la fracción que pasa por el
tamiz Nº 4.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
57
Dicho ensayo es importante para determinar la limpieza del
agregado, ya que algunos agregados contienen ciertas sustancias
extrañas como partículas livianas, terrones de arcillas, entre otros, que
los hacen inadecuados para las mezclas. Se usan normalmente
muestras secadas a temperatura de 100 +/- º C, ya que materiales
húmedos o mojados dan valores bajos de equivalente de arena.
Resistencia al Desgaste. (A.S.T.M. C131, A.A.S.T.H.O. T96):
Durante la elaboración, colocación y compactación de una mezcla
asfáltica, el agregado está expuesto a una rotura adicional y al
desgaste por abrasión; por ello los agregados deben tener un cierto
grado de capacidad para resistir la trituración, degradación y
desintegración en un momento dado. El ensayo de abrasión o
desgaste de los ángeles, mide la resistencia al uso o abrasión del
agregado.
Una resistencia relativamente alta al desgaste, indicada por un
bajo porcentaje de perdida por abrasión, es una característica
deseable para los agregados a utilizar en capas superficiales como
pavimentos asfálticos.
Peso Unitario Suelto. (A.S.T.M. C29, A.A.S.T.H.O. T19): Es el peso
por unidad de volumen de un material seco, considerando los vacíos
que quedan entre sus partículas, cuando estas no han sido sometidas
a ningún proceso especial de compactación o acomodo. El peso
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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volumétrico de un suelo es función de la granulometría y de la
densidad de las partículas del material, siendo mayor para materiales
granulares bien gradados, de alta densidad.
Peso Específico y Absorción de Agregado Fino. (A.S.T.M. C128,
A.A.S.T.H.O. T84): El peso específico de un material, es el cociente
entre el peso de volumen unitario de material y el peso de igual
volumen de agua a temperatura entre 20 y 25 º C. Existe tres tipos
aceptados de peso específico de los agregados, el peso específico
aparente, que considera el volumen del agregado como un volumen
total excluyendo el volumen de poros o capilares que pueden llenarse
de agua en 24 horas. El peso específico bruto considera el volumen
de las partículas de agregado incluyendo los poros que pueden ser
llenados con agua en 24 horas. El peso específico efectivo considera
el volumen total del agregado excluyendo el volumen de poros que
absorbe el asfalto.
El peso específico del agregado en la mezcla, depende del
petréo en que el mismo absorbe asfalto. Cuando se usa el peso
específico aparente, se asume que el asfalto será absorbido por todos
los poros permeables al agua. Si se usa el peso específico bruto se
acepta que el asfalto no será absorbido por dichos poros al agua.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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2.11. ENSAYOS CORRESPONDIENTE A LA MEZCLA.
Ensayo de Consistencia. (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T106): La
determinación de la consistencia en las lechadas asfálticas, es una
operación importantísima que permite definir la cantidad de agua
óptima para una correcta trabajabilidad en la mezcla. Entre los
métodos ideados, el más empleado es el propuesto por el
Departamento de Transporte de Kansas, denominado “Cono de
Consistencia”. Se considera que el porcentaje óptimo de agua es
aquel mediante el cual se consigue una fluencia de lechada entre 2 cm
y 3 cm de la escala.
Ensayo de Abrasión por Humedad. (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T114):
La prueba de abrasión en inmersión, proporciona un buen criterio de
diseño para los tratamientos superficiales de sello cuando se emplean
morteros asfálticos, logrando así relacionar sus resultados con el
comportamiento real en la construcción. Esta prueba mide la
resistencia de este tipo de capas delgadas bajo condiciones de
inmersión, que da una idea esencialmente de la adherencia y afinidad
entre el asfalto y el material pétreo.
La prueba trabaja bajo el principio de determinar las perdidas
en peso que sufre una probeta de slurry, bajo la acción abrasiva de
una rueda metálica con goma.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
60
Ensayo de cohesión. (A.S.T.M. 3910): Esta prueba nos permite
conocer como va progresando el curado o fraguado de una mezcla
según trascurre el tiempo. El valor de cohesión que se determina, con
un número indicativo de tipo de emulsión que combinada con los
materiales pétreos definirá un sistema de mortero.
La cohesión que se desarrolla según pasa el tiempo, será una
guía para el constructor de compactar y abrir al tránsito al tratamiento
superficial. Cuando se trabaja en condiciones desfavorables para
lograr la evaporación del agua del sistema, es obligatorio compactar si
quiere tener un buen resultado.
Ensayo de Rueda Cargada, Exudación y Deformación. (A.S.T.M.
3910, I.S.S.A. T109): Para definir el porcentaje máximo de ligante en
una lechada bituminosa, el investigador americano B. Benedict ha
propuesto el denominado el ensayo de rueda cargada, el cual implica
que por medio de una máquina simuladora del tráfico, pueda medirse
la resistencia a la exudación y deformación (lateral y ahuellamiento) de
la mezcla. Esta prueba permite cuantificar el ligante exudado después
de someter las probetas de slurry a un proceso de compactación de
1000 ciclos, pesando la arena absorbida por el betún excedente y bajo
condiciones de ensayo de temperatura 18 ºC y una carga de 125
Libras.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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2.12. DISEÑO DEL SLURRY SEAL.
De acuerdo a lo indicado por Rivera Gustavo (1998), en su publicación
enunciada Emulsiones Asfálticas, señala que en un método de diseño, como
en todos los proyectos de mezclas en general, lo primero que se tiene que
tomar en cuenta es identificar el material pétreo, con el objeto de conocer
todas sus características físicas mediante las pruebas correspondientes:
Identificación Petrográfica, Granulometría, Equivalente de Arena, Resistencia
al Desgaste, Peso Unitario Suelto y Peso Especifico.
Seguidamente el cemento o cal hidráulica que se vaya a emplear
como filler, debe escogerse entre las marcas conocidas que garanticen su
calidad. El cemento debe ser fraguado normal ya que el tipo de fraguado
rápido no es recomendable.
Por otra parte, la emulsión para los morteros deberá estar de acuerdo
con las exigencias de trabajo. Las emulsiones que se emplean en los
morteros asfálticos se dividen en dos grandes grupos: las aniónicas (medias
y superestables) y las catiónicas (rompimiento rápido, controlado, medio y
súper estables). Luego de escoger la emulsión deseada, se procede conocer
sus características físicas por medios de los ensayos siguientes: Residuo por
Evaporación, Viscosidad Saybolt Furol, Retenido en la Malla Nº 20,
Sedimentación a los 5 Días y Peso Especifico.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
62
Después de analizar las pruebas correspondientes que se realizan a
los diferentes elementos que componen la mezcla o mortero, se comenzará a
estudiar el diseño de la mezcla conforme a su posible comportamiento en la
construcción, en condiciones bajo las cuales se va a realizar la aplicación.
El primer paso es determinar el máximo porcentaje teórico de ligante
asfáltico, empleado por el método de M. Duriez modificado; partiendo de ese
valor, se procede a determinar la cantidad óptima de agua de mezclado y
tendido. Este método consiste en calcular la superficie específica mediante
la fórmula siguiente:
S.E.= 1/100 (0,342 G + 1,92 g + 15,33 K +118 f)
Donde:
S.E. = Superficie Específica.
G = % retenido entre las mallas 3/8” y Nº 4.
g = % retenido entre las mallas Nº 4 y Nº 50.
K = % retenido entre las mallas Nº 50 y Nº 200.
f = % pasa de la malla Nº 200.
Con el valor de S.E. se entra al gráfico de Residuo Teórico del Slurry
Seal, la cual posee tres curvas, donde sus valores dependen del tipo de
materiales y las propiedades de estas previamente determinadas.
Generalmente el criterio que influye al tomar la curva H, es que hay
una tendencia en muchos diseñadores en tomar el mínimo de ligante
asfáltico posible, para así obtener un mortero con bajo contenido de asfalto
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
63
que al someterse al paso de los vehículos trabaje como un sello de gravilla
fijada por el mortero sustituto del asfalto puro.
Gráfico # 5. Porcentaje de Residuo Teórico.
Fuente: Gustavo Rivera, (1998)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
64
Por medio de la gráfica obtendremos el % de Residuo Teórico de
Asfalto, a su vez el % Teórico de Emulsión se conocerá de la siguiente
forma:
% Teórico Emulsión = (% Residuo Teórico / % Residuo por Evap.) * 100
Donde:
% Residuo Teórico = se obtiene por la curva descrita anteriormente.
% Residuo por Evap. = se obtiene por el ensayo Residuo por
Evaporación (A.S.T.M. D244, A.A.S.H.T.O. T59).
Calculado el porcentaje teórico de emulsión asfáltica, se inicia el
proceso en cuanto a la cantidad necesaria de agua para realizar la mezcla,
está deberá determinarse por tanteos prácticos hasta hallar la más
adecuada. El porcentaje inicial por lo regular será aquel que al incorporarse
en la arena y mezclarse sin la emulsión, produzca una mezcla fácilmente
trabajable suelta, sin que exista agua libre. Para lograr esto a la precisión,
existe el Ensayo de Consistencia (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T106), la cual
consiste en una operación importantísima que permite definir la cantidad de
agua óptima para una correcta trabajabilidad en la mezcla. Se considera que
el porcentaje óptimo de agua es aquel mediante el cual se consigue una
fluencia de lechada entre 2 cm y 3 cm de la escala.
Determinada el agua de mezclado, está se mantiene constante para
a determinar el porcentaje óptimo de emulsión o ligante, empleando así el
ensayo de Abrasión por Humedad (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T114). Ésta
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
65
permite comprobar la resistencia a la abrasión que se efectúa variando los
contenidos de ligante, con el objeto de hallar la combinación que muestre la
menor abrasión posible. La prueba mide la resistencia de este tipo de mezcla
y capas delgadas, bajo condiciones de inmersión, lo cual da una idea clara y
esencial de la adherencia y afinidad entre el asfalto y el material pétreo.
Una vez conseguidos los valores de cantidad de agua necesaria y el
porcentaje óptimo de emulsión asfáltica que requiere la mezcla, se definen y
realizan dos ensayos, la cual tienen por objeto, determinar el tiempo de
curado de dicha mezcla (tiempo de apertura al tráfico) y la cantidad de
exudación más la deformación del mortero. Estas pruebas son: Cohesión
(A.S.T.M. 3910) y Rueda Cargada (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T109)
respectivamente. Hay que destacar que los resultados y análisis en ambos
ensayos repercuten de manera directa el diseño final de la mezcla.
2.13. PROCESO DE MEZCLADO Y COLOCACIÓN.
Según I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association), índica que
el primer paso es calibrar cada máquina de lechada con los mismos
materiales del proyecto, la calibración debería respectar las proporciones de
los materiales correspondientes al diseño de mezcla. Pueden aceptarse
informes sobre calibraciones previas con estos mismos materiales. Luego
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
66
deberían hacerse aplicaciones de prueba como una verificación final de la
consistencia y trabajabilidad de la lechada.
Es importante reparar todas las áreas de fallas previamente a la
aplicación de la lechada asfáltica, sellando las fisuras de la superficie del
pavimento con un aceptable sellador de fisuras, finalmente, la superficie debe
ser limpiada de todos los materiales sueltos, manchas de aceites, vegetación
y toda otra materia extraña. Si se emplea agua, las fisuras deberán estar
secas antes de la aplicación de la mezcla.
Cuando la superficie del pavimento este extremadamente seca y
hayan sufrido severos desprendimiento o se trate de un pavimento de
hormigón, en general no es necesario un riego de liga previamente a la
aplicación de la lechada. De ser necesario el riego de liga, debería consistir
de una parte de asfalto emulsificado y tres partes de agua. El distribuidor
tiene que ser capaz de aplicar uniformemente el riego con un volumen
unitario de 0,25 a 0,45 lts/m2, debiendo esperar el curado del riego antes de
aplicarse la lechada asfáltica.
Cuando las condiciones locales lo requieran, la superficie será
ligeramente humedecida con una muy fina aspersión de agua por delante de
la caja distribuidora, la cantidad unitaria de la aplicación debe ser ajustada
durante el día para adaptarse a las condiciones reinantes.
Durante la aplicación de la lechada asfáltica, no debiera haber grumos,
apelotonamientos y material grueso sin mezclar en la caja distribuidora. En
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
67
cada parte de la caja distribuidora tendría que haber suficiente material para
lograr un cubrimiento completo, para evitar así la sobre carga. Las estrías,
como aquellas causadas por un agregado de tamaño excesivo, deben ser
separadas inmediatamente con una escoba de goma en forma manual.
Hay que tener cuidado y evitar la excesiva acumulación de lechada en
las juntas longitudinales y transversales. En las juntas longitudinales se
permite un máximo traslapado de 150 mm ; las juntas transversales deben
ser lo suficientemente suaves para que permita un confortable
desplazamiento de los vehículos.
Para mejorar las juntas, corregir perfecciones menores y colocar las
lechadas en áreas inaccesibles a la maquina, se emplean rastras y escobas
manuales. El área a ser trabajada manualmente tiene que ser ligeramente
humedecida con agua, pudiendo luego colocar inmediatamente la mezcla,
poniendo cuidado en no dejar las áreas trabajadas a mano con una
apariencia desagradable.
Rara vez es necesaria la compactación de una lechada, aunque el uso
de un compactador neumático puede ayudar en proyectos de aeropuertos y
estacionamientos, donde el tráfico existente no alcanza a compactar
suficientemente la lechada luego de su aplicación. De ser necesaria la
compactación es indispensable utilizarse un compactador neumático de
nueve ruedas, con un peso entre 9 y 11 toneladas y un presión 50 a 60
lbs/pulg2, es adecuado y en general es suficiente dos pasadas. Es importante
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
68
compactar cuando el proceso de rotura esta lo suficientemente avanzado
para soportar el paso del compactador, sin que haya material que quede
adherido a los neumáticos. Los compactadores de ruedas de acero no son
adecuados para compactar estas mezclas, ya que tienden a apoyarse sobre
las zonas altas del pavimento, dejando sin compactar las áreas bajas;
además dejan marcas en la superficie y pueden triturar el agregado de mayor
tamaño.
Las lechadas asfálticas no debieran colocarse o ser extendidas
cuando existe la posibilidad de un periodo de lluvia o en condiciones de
niebla excesiva.
La fabricación y extendido de estas mezclas se realiza
simultáneamente en máquinas autopropulsadas, instaladas sobre un camión
diesel que consta esencialmente de:
Tolva de almacenamiento de agregados.
Tolva de almacenamiento de filler mineral.
Tanque agua y de emulsión asfáltica.
Tanque de aditivo.
Alimentadores de agregados y filler al cajón mezclador.
Bomba de suministro de emulsión y de agua.
Cajón mezclador.
Rastra extendedora del producto terminado.
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
69
Gráfico # 6. Maquinaria del Slurry Seal.
Los agregados se ponen en contacto inicialmente con el agua, se
prehumedecen, para luego pasar a mezclarse con la emulsión asfáltica. La
mezcla homogénea y con la consistencia adecuada sale del cajón mezclador
y cae a la rastra de extendido, cuya misión es la de distribuir uniforme y
homogéneamente. Las rastras de extendido suelen estar construidas por una
caja rectangular, de ancho variable, que se acopla perfectamente al
pavimento firme a revestir mediante gomas flexibles. Este cajón dispone de
unos compartimientos escalonados y abiertos por los que la lechada va
pasando distribuyéndose de manera uniforme.
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
70
De manera general la fabricación de la lechada o slurry, lleva consigo
las siguientes etapas:
Entrada al mezclador en las proporciones determinadas por la fórmula
de trabajo.
Homogenización de la mezcla sin emulsión.
Entrada de la emulsión.
Mezcla y homogenización del agregado húmedo con la emulsión para
construir la lechada propiamente dicha.
Vertido de la mezcla desde el cajón mezclador a la rastra.
Gráfico # 7. Proceso de Mezclado del Slurry Seal.
Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
71
Gráfico # 8. Proceso de Colocación del Slurry Seal. Fuente: I.S.S.A. (International Slurry Surfacing Association)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
72
3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS.
Aditivos: Son productos empleados para mejorar la adherencia entre
el asfalto y el agregado. (Asphalt Institute, 1982)
Agregado: Son áridos procesados, de ser posible 100 % triturados,
tales como granito, escoria, calizas, silíceas u otros agregados de alta
calidad. (Asphalt Institute, 1982)
Agregado Calcáreo: Viene de caliza, tipo común de roca
sedimentaria, compuesta por calcita (carbonato de calcio, CaCO3).
Cuando se calcina (se lleva a alta temperatura) da lugar a cal (óxido
de calcio, CaO). (Encarta, 2005)
Agregado Silíceo: Es cualquiera de las distintas rocas sedimentarias
en las que el sílice (óxido de silicio) es el constituyente principal. El
chert es la variedad más común; otras rocas silíceas son la arenisca,
el conglomerado de cuarzo, la arcosa y la novaculita. (Encarta, 2005)
Asfalto: Es un material cementante, entre carmelito oscuro y negro,
en el cual los constituyentes predominantes son bitumenes que
aparecen en la naturaleza o se obtienen en el procesamiento del
petróleo. El asfalto es un constituyente en proporciones variables, de
la mayoría de los petróleos crudos. (Asphalt Institute, 1982)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
73
Bitumen: Es un tipo de sustancia cementante de color negro u oscuro
(sólida, semi – sólida o viscosa), natural o fabricada, compuesta
principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, siendo típicos
los asfaltos, las breas o alquitranes, los betunes y las asfaltitas.
(Asphalt Institute, 1982)
Cemento Asfáltico: Es un asfalto con flujo o sin flujo, especialmente
preparado en cuanto a calidad y consistencia para ser usado
directamente en la producción de pavimentos asfálticos. (Asphalt
Institute, 1982)
Cemento Pórtland: Es un producto que se obtiene al pulverizar el
clinker, que consiste esencialmente en silicato de calcio hidráulico. Es
un aglomerante hidráulico conformado por un clinker de silicatos
pulverizados con la adicción de yeso natural. (Asphalt Institute, 1982)
Clinker: Producto que se obtiene del procesamiento de la materia
prima (material arcilloso y material calcáreo), formado por silicatos de
calcio cuando es sometido a cocción. (Asphalt Institute, 1982)
Concreto asfáltico: Es una mezcla en caliente, muy bien controlada,
de cemento asfáltico de alta calidad y agregado bien gradado (también
de alta calidad), compactada muy bien para formar una masa densa y
uniforme. (Asphalt Institute, 1982)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
74
Consistencia: Describe el grado de fluidez o plasticidad de un
cemento asfáltico o emulsión a determinada temperatura. (Asphalt
Institute, 1982)
Curado: Es el resultado final; no es mas que una película cohesiva
continua que mantiene a los agregados con una fuerte unión de
carácter adhesivo. Para que esto suceda, el agua debe evaporarse
completamente y las partículas de la emulsión asfáltica tiene que
coalecer y unirse al agregado. (Asphalt Institute, 1982)
Deformación: Es cualquier cambio que presente el pavimento con
respecto a su forma original. (Asphalt Institute, 1982)
Densidad: Es el grado de solidez que puede alcanzarse en una
mezcla dada y que solo esta limitado por la eliminación total de los
vacíos que se encuentran entre las partículas de la masa. (Asphalt
Institute, 1982)
Emulsión Asfáltica: Es una dispersión fina de asfalto y agua
estabilizada por medio de un emulsionante. (AEMA, 1992)
Emulsión Catiónica: Es aquella en que la polaridad de un
emulsionante es de carga positiva y descargan en el ánodo (ideal para
agregados silíceos que se originan negativamente). (AEMA, 1992)
Emulsión Catiónica: Es aquella en que la polaridad de un
emulsionante es de carga negativa y descargan en el cátodo. (AEMA,
1992)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
75
Estabilidad: Es la habilidad que tiene una mezcla asfáltica de
pavimentación de resistir deformación bajo las cargas impuestas.
(Asphalt Institute, 1982)
Exudación: Es el flujo de asfalto hacia arriba en un pavimento
asfáltico, resultando en una película de asfalto sobre la superficie.
(Asphalt Institute, 1982)
Flexibilidad: Es la habilidad que posee un pavimento asfáltico, para
ajustarse a asentamientos en la fundación. (Asphalt Institute, 1982)
Fraguado: Acción de espesamiento de la mezcla cuando se pone en
contacto con el agua. (Asphalt Institute, 1982)
Filler: Constituye la clase granulométrica de un tamaño inferior a 80
micras. Pueden ser de origen natural o artificial. (Asphalt Institute,
1982)
Impermeabilidad: Es la capacidad que posee un pavimento asfáltico
para resistir el paso del aire y agua dentro o a través del mismo.
(Asphalt Institute, 1982)
Malla: Es la abertura cuadrada de un tamiz. (Asphalt Institute, 1982)
Polímero: Dícese de un cuerpo químico obtenido por la unión de
varias moléculas para formar otra mayor. (Asphalt Institute, 1982)
Rotura: Es la perdida de agua del asfalto emulsificado. (Asphalt
Institute, 1982)
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
76
Slurry Seal: Es una capa de desgaste y de sello, por lo que no debe
considerarse como parte estructural del pavimento. Los morteros
están compuestos de gravilla, arena, finos (fillers) como cemento o
cal, agua, emulsión y aditivos si se requiere. (AEMA, 1992)
Tamiz: Es un aparato de laboratorio, usado para separar tamaño de
material y donde las aberturas son cuadrada. (Asphalt Institute, 1982)
Vacíos: Son los espacios de una mezcla compactada, rodeados de
partícula cubiertas de asfalto. (Asphalt Institute, 1982)
Viscosidad: Es una medida de resistencia al flujo. Es un método
usado para medir la consistencia del asfalto. (Asphalt Institute, 1982)
4. SISTEMA DE VARIABLES E INDICADORES.
Tabla Nº 7. Sistema de Variables e Indicadores.
OBJETIVOS VARIABLE DIMENSIÓN INDICADORES
Emulsión Catiónica
Silíceo Agregado
Calcáreo
Filler Cemento Pórtland
* Realizar los ensayos requeridos a los
componentes que conforman el Slurry Seal.
* Diseñar el Slurry Seal, utilizando los
agregados de tipo calcáreo y silíceo.
Slurry Seal
Agua Limpia y libre se
Sustancias Extrañas
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CAPITULO II. MARCO TEÓRICO
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5. DEFINICIÓN DE LA VARIABLE OPERACIONAL.
El Slurry Seal o lechadas asfálticas, es una mezcla de agregados
pétreos triturados y limpios, emulsión asfáltica, agua y cemento; que
mezclados en un camión especialmente diseñado para tal fin, extiende una
mezcla uniforme de escasos milímetros de espesor. Éstas proporcionan una
textura impermeable, antideslizante y altamente resistente a la abrasión o
desgaste producido por los neumáticos de los vehículos. Se mezcla y se
extiende de forma rápida sobre la vía, en donde se puede abrir el tráfico a las
pocas horas de haberse extendido.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO.
1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.
De acuerdo al titulo planteado “Estudio Comparativo del Slurry Seal
Utilizando Agregados de Tipo Calcáreo y Silíceo, como Tratamientos para el
Mantenimiento y Rehabilitación de Superficies Asfálticas” se puede
establecer que es de naturaleza descriptiva, ya que se realiza una serie de
experimentos a nivel de laboratorio, con la finalidad de analizar el
comportamiento de una mezcla de Slurry Seal con material pétreo de origen
calcáreo y otra con pétreo de origen silíceo. Con el objeto de estudiar la
aplicación de este tipo de tratamiento superficial en los pavimentos, se utilizó
el método de diseño M. Duriez, presente en las normas internacionales para
el diseño de mezclas de lechadas asfálticas con emulsiones asfálticas.
A tal efecto Hernández y otros (2000) expresa que, “Los estudios
descriptivos buscan especificar las propiedades importantes de personas,
grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a
análisis”.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
80
En función a lo antes mencionado, se puede definir basándose en
Tamayo (1998), el tipo de investigación como Evaluativa bajo un Diseño
Experimental, la misma consiste en buscar las razones o causas que
provocan ciertos fenómenos. Abarca más allá de la descripción de conceptos
o fenómenos, o de establecimiento de relaciones entre conceptos; están
dirigidas a responder el por qué ocurre un fenómeno y en qué condiciones
se da ésta, o por qué dos o más variables están relacionadas.
2. POBLACION Y MUESTRA.
Población.
Según Tamayo y Tamayo M. (1993), en el libro de Procesos de la
Investigación Científica dice, “Una población esta determinada por sus
características definitorias, por tanto, el conjunto de elementos que posea
estas características se denomina población o universo. Población es la
totalidad de fenómenos a estudiar en donde las unidades de población posee
una característica común, la cual se estudia y da origen a los datos de la
investigación”
Para Shelltiz (1990), en su publicación llamada Métodos de
Investigación en las relaciones sociales, define que la población “Es el
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
81
conjunto de todas las cosas que concuerdan con una serie determinada de
especificaciones”
Esta investigación tiene como población, el estudio comparativo del
Slurry Seal, utilizando agregados de tipo calcáreo y silíceo, como
tratamientos para el mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas.
Muestra.
Tamayo y Tamayo M. (1993), define la muestra como “el conjunto de
operaciones que se realiza para estudiar la distribución de determinados
caracteres en su totalidad de una población, partiendo de la observación de
una fracción determinada”.
Egg Ander (1992), en su texto Técnicas de Investigación Social, índica
que “la muestra es el conjunto de operaciones que se realizan a estudiar la
distribución de varios caracteres en la totalidad de la población, universo o
colectivo, partiendo de la observación de una fracción de la población
considerada”
Este trabajo de investigación tiene como muestra, los trabajos y
ensayos realizados a los componentes de la mezcla de Slurry Seal y el
diseño del mismo, utilizando material de tipo calcáreo y silíceo, como
tratamientos para el mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
82
3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS.
Técnica Experimental: Con el propósito de estudiar el
mantenimiento y rehabilitación de superficies de pavimentos
utilizando mezcla de Slurry Seal, ya sea con agregado calcáreo o
silíceo, se hace necesario analizar desde el punto de vista técnico y
experimental, el uso y comportamiento de dicha mezcla como
tratamiento de superficie.
Técnica de Observación Bibliográfica: Según Bavaresco Aura
(1998), la mayoría de investigaciones deben apoyarse en esta técnica,
ya que los libros, folletos, documentos, revistas, periódicos, entrevistas
personales, entre otros, brindan al lector – investigador, todo el
soporte del marco teórico, lo que significa que se percata de todo lo
escrito o que este relacionado con el tema de investigación.
4. DESCRIPCIÓN DE ENSAYOS.
4.1. ENSAYOS A LOS AGREGADOS.
Procedimiento de Ensayo Granulométrico de los Agregados por
el Método del Tamizado (A.S.T.M. C136, A.A.S.T.H.O. T27):
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
83
Una vez tamizado el material, este se separó en dos fracciones mediante
el tamiz Nº 4, la fracción retenida es la fracción granular gruesa y la que paso
dicho tamiz es la fracción granular fina.
Toda la fracción fina fue pesada y cuarteada (Ver fotografía # 1), hasta
alcanzar una fracción representativa de 500 g. (Ver fotografía #2), la cual se
vertió en el tamiz Nº200, inmediatamente se lavó el material para lo cual se
utilizó el flujo proveniente del grifo, se consideró un lavado satisfactorio
cuando el agua salio limpia y clara (Ver fotografía # 3).
El material retenido se colocó en una especie de recipiente adecuado,
utilizando para ello un frasco lavador, luego se secó la muestra en el horno a
una temperatura de 105 ± 5 ºC por un tiempo mínimo de 18 horas y hasta un
peso constante, se procedió al calculo granulométrico para poder clasificarlo
y identificarlo (Ver fotografía # 4).
Pesado el material seco fue llevado a la tamizadota durante diez minutos,
lo cual nos permitió separar la muestra en los tamices seleccionados con
sus aberturas especificadas (Nº4, 8, 16, 30, 50, 100, 200 y pasa 200)
(Ver fotografía # 5).
A medida que se realizaba el tamizado, se pesó un recipiente en la
balanza, en la hoja de registro se anotó el peso retenido en gramos de cada
tamiz seleccionado (Ver fotografía # 6).
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
84
Fotografía # 1. Cuarteo Material Fotografía # 2. Pesada de Muestra
Fotografía # 3. Lavado de Material Fotografía # 4. Secado al Horno
Fotografía # 5. Proceso Tamizado Fotografía # 3. Retenido en cada Tamiz
Fuente: S.A.E.M.A.
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85
Ensayo de Equivalente de Arena (A.S.T.M. D2419, A.A.S.T.H.O.
T176):
La Muestra del material pétreo fue tomada del agregado pasante por la
malla Nº 4, desechando todo el material retenido.
El funcionamiento del sifón se inició soplando dentro de la botella por la
parte superior, a través del pequeño tubo y la pinza de la manguera abierta.
De esta forma el aparato quedo listo para emplearse.
Por medio de la varilla conectada al sifón y por la manguera se agregó la
solución dentro de la probeta hasta una altura de 10cms (4 pulgadas) (Ver
fotografía # 7).
Se vació dentro del cilindro el contenido de una cápsula llena con la
muestra de agregado. La cánula llena contiene más o menos 110 gramos de
material suelto como promedio (Ver fotografía # 8). Se golpeó firmemente
varias veces el fondo de la probeta contra la palma de la mano, para hacer
que salieran cualquier burbuja de aire acelerando así como la saturación de
la muestra y se dejo reposar durante 10 minutos.
Transcurrido los 10 minutos, la probeta se selló con un tapón y se agitó
vigorosamente en la forma longitudinal de un lado a otro, manteniéndolo en
forma horizontal. Se tuvó que completar 90 ciclos en aproximadamente 30
segundos con una carrera de 20 cm (8 pulgadas), aproximadamente. Se
consideró un ciclo un movimiento completo de oscilación.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
86
Para agitar correctamente la muestra a esta frecuencia, fue necesario que
el operador moviera solamente los antebrazos relajando el cuerpo y los
hombros. Hay aparatos manuales y mecánicos que hacen este agitado.
Se quitó el tapón y se introdució el tubo del irrigador procurando limpiar
las paredes de las probetas hasta llegar al fondo (Ver fotografía # 9). Una vez
hecho esto, se separó el material arcilloso de la arena, para lo cual fue
necesario suspenderlo en la solución mediante un movimiento suave con el
tubo irrigador y agitando ligeramente la probeta.
Cuando el nivel llegó a 37.5cms (15 pulgadas), se sube lentamente el
tubo irrigador sin cortar el chorro de manera que el nivel del liquido se
mantenga en los 37.5 cm, en donde, se dejó la probeta en total reposo
durante 20 minutos (Ver fotografía # 10).
Pasado este tiempo se anotó la lectura del nivel superior de la arcilla en
suspensión (H), con aproximación de 2.54 mm (0,1 pulgada).
Se metió lentamente el pinzón dentro de la probeta, hasta que éste
descanso libremente sobre la arena. Se giró ligeramente sin empujar hacia
abajo, hasta que pudo verse uno de los tornillos insertados para centrar. Se
anotó el nivel (h), correspondiente de apoyo al centro del rodillo.
El porcentaje de equivalente de arena se calculó de la siguiente forma:
• %EA = h/H x 100
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
87
Donde :
• %EA: Porcentaje equivalente de arena.
• h : Nivel superior de la arena.
• H : Nivel superior de la arcilla.
Fotografía # 7. Llenado a 4 pulg.
Fotografía # 9. Lavado con Tubo Irrigador Fotografía # 10. Reposo de 20 min.
Fotografía # 8. Vertido del Material
Fuente: S.A.E.M.A.
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88
Ensayo de Resistencia al Desgaste. (A.S.T.M. C131, A.A.S.T.H.O.
T96):
Una vez seleccionado el método a utilizar y determinado el peso de la
muestra a usar, se colocó en la máquina de los ángeles (Ver fotografía # 11),
la muestra y el número de esferas correspondiente para el ensayo.
Inmediatamente se inición su mecanismo, a una velocidad comprendida
entre 30 y 33 revoluciones por minutos y el número total de vueltas fue
especificado en el método a utilizar.
Una vez cumplido el número de vueltas prescrita, se descargó el material
del cilindro y se procedió a efectuar una separación en la muestra ensayada.
La fracción granular fina que se retuvo en el tamiz # 12, se lavó la muestra
pasante se desechó (Ver fotografía # 12). Luego de haber lavado el material
se secó en el horno a una temperatura comprendida entre los 110 +/- 5 ºC.
(Ver fotografías # 13 y # 14). Donde después fue tomado su peso
constante.
El calculo fue el siguiente: % Desgaste = ((Pi – Pf) / Pi) * 100, donde:
• Pi = Peso Inicial
• Pf = Peso Final
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
89
Peso Unitario Suelto. (A.S.T.M. C29, A.A.S.T.H.O. T19):
El material a estudiar, representó la mejor posible la composición medida
del préstamo ó acopio, obtenido mediante el muestreo normalizado (A.S.T.M
D75).
La muestra se secó en el horno a una temperatura no mayor de 110ºC,
hasta peso constante.
Fotografía # 11. Maquina de Ángeles Fotografía # 12. Proceso Tamizado
Fotografía # 13. Lavado del Material Fotografía # 14. Después de Secado
Fuente: S.A.E.M.A.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
90
Luego se vertió la muestra en un envase cilíndrico, cuidando que no se
compactara ni se acomodara (Ver fotografías # 15 y # 16).
Inmediatamente se enrazó en material (Ver fotografía # 17), para obtener
así después su peso suelto por medio de la balanza (Ver fotografía # 18).
Para asegurar un resultado constante, se debió realizar este ensayo 3
veces, para así garantizar resultados confiables.
Fotografía # 17. Enrazado del material Fotografía # 18. Pesado del Material
Fotografía # 15. Vertido del Material Fotografía # 16. Material en el Cilindro
Fuente: S.A.E.M.A.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
91
Peso Específico y Absorción de Agregado Fino. (A.S.T.M. C128,
A.A.S.T.H.O. T84):
Se utilizó aproximadamente 1000 gramos de agregado fino, obtenido del
agregado que se deseó ensayar por el método de cuarteo en un envase
adecuado. Después de secarlo a peso constante, a una temperatura de
100ºC a 110ºC, se cubrió la muestra con agua y se dejó en reposo durante
24 horas (Ver fotografía # 19).
La muestra fue extendida sobre una superficie plana expuesta a una
corriente suave de aire tibio y se removió con frecuencia para garantizar un
secado uniforme (Ver fotografía # 20).
Se continúo esta operación hasta que los granos del agregado fino no se
adhierieron marcadamente entre sí. Seguidamente se colocó el agregado
fino en forma suelta en el molde cónico, golpeando la superficie suavemente
25 veces con la barra compactadora o de metal (Ver fotografía # 21),
levantando el borde verticalmente. En los primeros intentos existió humedad
libre, ya que el cono del agregado fino mantuvo su forma. Se siguió secando,
revolviendo constantemente y se probó a intervalo frecuente hasta que el
cono se derrumbo al quitar el molde. Esto ídica que el agregado fino alcanzó
una condición de superficie seca. Se pesó el picnómetro más agua a 500 cm³
(Ver fotografía # 22).
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
92
Posteriormente fue introducido de inmediato en el picnómetro una muestra
de 500 g. del material preparado (Ver foto # 23); se llenó de agua hasta
alcanzar la marca de 200 cm³ a una temperatura de 20ºC. Luego se rodó el
frasco sobre la superficie plana para eliminar las burbujas de aire, después
de aproximadamente una hora fue llenado con agua hasta la marca de 500
cm³ y se determinó el peso total del agua introducido en el frasco (Ver fotos
# 24 y # 25).
Inmediatamente se sacó el agregado fino del frasco y se secó hasta un
peso constante a una temperatura de 100ºC a 110ºC. Se enfrío hasta una
temperatura con un secador y luego se pesó (Ver foto # 26).
Abreviando términos obtenidos en el ensayo, se tuvo:
• Wsss = Peso de la muestra saturada y superficialmente seca.
• Wseco = Peso de la muestra seca en gramos.
• Wagua = Peso de 500 mililitros de agua a 20ºC, en gramos.
• W(agua+muestra) = Peso de la muestra mas agua hasta la
marca, en gramos
• Peso Especifico aparente, Gsa = Qseco / ( Wseco – Wagua)
• Peso Especifico o bulk, Gsb = Wseco / (Wsss – Wagua)
• Absorción % = [( Wsss – Wseco) / Wseco] x 100
• Peso Especifico Efectivo, Gse = (Wms – Wa) / (Vms – Vb)
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
93
Donde:
• Wms = Peso de la muestra seca
• Wa = Peso del Asfalto en mezcla.
• Vms = Volumen de la muestra seca
• Vb = Volumen del asfalto en mezcla
Fotografía # 19. Inmersión de Material Fotografía # 20. Proceso de Secado
Fotografía # 21. Proceso Compactación Fotografía # 22. Picnómetro más Agua
Fuente: S.A.E.M.A.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
94
3.4.2. ENSAYOS A LA EMULSIÓN.
4.2. ENSAYOS EN LA EMULSIÓN.
Residuo por Evaporación Modificado. (A.S.T.M. D244,
A.A.S.H.T.O. T59):
• Equipos:
Recipiente de lámina con una capacidad de un litro.
Una balanza de 1500 g de capacidad y 0,1 gr de aproximación.
Fotografía # 23. Vertido de Material Fotografía # 24. Vertido de Agua
Fotografía # 25. Peso Picnómetro + Agua + Muestra Fotografía # 26. Después de secado.
Fuente: S.A.E.M.A.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
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Agitadores de vidrio o metal con extremos redondos de 6,4 mm de
diámetro y 18 cm de longitud.
Estufa eléctrica o de gas pequeña.
• Procedimiento:
Se pesó el recipiente con el agitador y anotó el resultado como Pt.
Luego se agregó una cantidad cualquiera de emulsión Pe, que sumando
con el peso Pt fue el peso P.
Se calentó el recipiente con emulsión, hasta lograr la evaporación del
agua contenida. Debió moverse constantemente la emulsión para evitar que
se derramara al hacer espuma por el agua que contenía. Dejó de tener agua
cuando el asfalto no presento burbujas y su estado líquido fue uniforme (Ver
fotografía # 27).
Se pesó el recipiente de inmediato y obtuvo un valor Pi; éste será aquel
que contiene la tara más el cemento asfáltico puro, pues aunque la emulsión
hubiera contenido solventes estos se habrían evaporados.
El pesaje tiene un error por temperatura, pero para los fines de la prueba
los resultados no se verion muy afectados y son suficientes para respaldar
una producción industrial que requiere de resultados inmediatos.
Cálculos: el peso del residuo asfáltico fue calculado de la siguiente
manera:
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
96
Sedimentación a los 5 días. (A.S.T.M. D244, A.A.S.H.T.O. T59):
• Equipos:
Dos probetas de vidrio de 500 ml de capacidad con graduaciones cada 5
ml con base ancha, con diámetro exterior de 5.0 +/- 0.5 cm.
Una pipeta de vidrio de 60cc.
Embudo de vidrio.
Se requiere además el equipo que se utiliza para determinar el residuo por
evaporación.
PtPIPIPePtPe −=−+−= )(Pr
100Pr100)(Re% ×=×−
=PePe
PtPIsiduo
Fotografía # 27. Proceso de Evaporación de Agua
Fuente: S.E.C.O.F.A.L..C.A.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
97
• Procedimiento:
Usando el embudo, se introducío en cada una de las probetas una
muestra representativa de emulsión; se dejó tapada libre del contacto del
aire, durante el tiempo especificado de la prueba (Ver fotografía # 28).
Transcurrido el lapso de tiempo (5 días), se extrajo de la parte superior
los primeros 55 cc de cada una de las muestras, evitando alterar el resto de
la muestra en la probeta. Colocando así 50 g de esta muestra tomada en los
recipientes para obtener el residuo por evaporación Rs (Ver foto # 29).
A continuación se eliminaron los 390 cc siguientes de cada probeta
empleando la pipeta; se mantuvo cuidado en no perturbar la emulsión
restante para evitar falsear los datos.
Los 55 cc últimos de la probeta se extrajeron y se pesaron 55 g en un
recipiente, para determinar el residuo por evaporación Ri.
Se calcularon los residuos de cada muestra y se reportaron como un
promedio
221
% iii
RRR
+=
221% ss
sRRR +
=
%7%%% <−= si RRS
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
98
Retenido en la Malla Nº 20 (0,840 mm). (A.S.T.M. D244,
A.A.S.H.T.O. T59):
• Equipos:
Malla U.S. Estándar con diámetro de 7,6 cm, de aberturas cuadradas de
0,845 mm (Nº 20), con su fondo y tapa.
Probetas de 500 cc y vasos de precipitado de 1000 cc.
Agua destilada.
Balanza con capacidad de 2000 g y aproximación de 0,1 g (Ver fotografía
# 30).
• Procedimiento:
Se pesó la malla con fondo y tapa (Pt se consideró como tara) (Ver
fotografía # 33).
Fotografía # 28. Muestra en Reposo Fotografía # 29. Extracción de Muestra
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
99
Se tomó una muestra de emulsión homogenizada y se vertió en el vaso de
1000 cc, a continuación se pasó por la malla, para retener los glóbulos
mayores de 8 micras (Ver fotografía # 31).
Fue lavada la malla con agua acidulada o solución jabonosa diluida hasta
que esta salio limpia (Ver foto # 32).
Seguidamente se colocó el fondo y la tapa, y el conjunto se secó en el
horno durante 2 hrs a 100 ºC +/- 5 ºC, después de lo cual se sacó del horno,
se dejó enfriar a la temperatura ambiente y se peso, Pr (Ver foto # 33).
Cálculos: el resultado que se reportó, calcula de la siguiente forma:
%1.01001000
% <×−
= tr PPR
Fotografía # 30. Implementos. Fotografía # 31. Vertido de Muestra por la Malla
Fuente: S.E.C.O.F.A.L..C.A.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
100
Viscosidad Saybolt Furol. (A.S.T.M. D244, A.A.S.H.T.O. T59):
• Equipos:
Viscosímetro Saybolt Furol normalizado.
Un vaso especial volumétrico de vidrio refractario de 400 ml.
Baño de agua con temperatura controlable.
Malla de abertura cuadrada U.S. Standard de 0,841 mm (20).
• Procedimiento:
La muestra se homogenizó en su recipiente, evitando la formación de
burbujas y luego se vació 100 ml en el vaso de precipitado.
Inmediatamente se sumergió el vaso en el baño de agua durante 30
minutos a una temperatura de 25 o 50 ºC, según el caso que se trate, hasta
que la muestra alcanzó la temperatura de prueba +/- 0,5 ºC. Durante éste
Fotografía # 33. Pesado antes y después de Secado Fotografía # 32. Lavado con Solución
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
101
lapso se mezcló la muestra con ligeros movimientos circulares del
termómetro, a razón de 60 revoluciones por minuto aproximadamente.
Luego se vació la muestra en el tubo del viscosímetro a través de la malla
de 0,841 mm (Nº 20), hasta que rebaso el nivel del tubo de derrame.
Una vez lleno el tubo y sin agitar la muestra, se determinó la viscosidad
quitando rápidamente el tapón de la boquilla, permitiendo así que la muestra
escurra hacia el matraz aforado. Usando segundos, se inició la cuenta del
tiempo que tarda en llenarse el matraz especial estándar hasta la marca de
aforo. Este tiempo t expresado en segundos fue la viscosidad Saybolt Furol
a la temperatura de la prueba (Ver fotografía # 34).
Fotografía # 34. Proceso del Ensayo.
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
102
Peso Especifico. A.S.T.M. D70, A.A.S.H.T.O. T59):
Previamente el picnómetro fue pesado y anotado como dato en la planilla
de ensayo, recibiendo el nombre de peso del picnómetro (Ver fotografía #
35).
Se llenó el picnómetro, con agua destilada a temperatura ambiente y se
inserto el tapón, luego se sumergió el picnómetro con agua, dentro de un
vaso de precipitado lleno de agua a 25 ºC, durante un tiempo de 30 minutos
(Ver fotografía # 36).
El picnómetro se retiró del baño, se secó con una toalla limpia o con un
papel absorbente, se mantuvo cuidado de que el menisco en el orificio del
tapón estuviera a nivel de la superficie del mismo. Luego se procedió a pesar
el picnómetro con el agua, la lectura obtenida se anotó en la planilla de
ensayo como peso del picnómetro más agua destilada a 25 º C
aproximadamente (Ver fotografía # 37).
Luego se colocó la muestra previamente diluida en el picnómetro a dos
tercios de su capacidad total (Ver foto # 38), se dejó enfriar a temperatura
ambiente. Cuidando que al momento de colocar la muestra en el picnómetro
se pusiera en contacto con las paredes del mismo y por encima del nivel
final, evitando así la creación de burbujas de aire. Se introducio éste en el
baño de agua a una temperatura de 25 ºC aproximadamente por un lapso de
30 minutos (Ver fotografía # 39).
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
103
Se retiró el picnómetro del baño, se secó con una toalla y posteriormente
se procedió a pesarlo. Este dato se anotó como picnómetro más cemento
asfáltico a 25 ºC (Ver fotografía # 39).
Se lleno la otra porción del picnómetro con agua destilada y se sumergió
en el baño de agua a temperatura de 25 ºC durante un periodo de 30
minutos.
Luego de transcurrido el lapso de tiempo de enfriamiento, se procedió a
secar el picnómetro con una toalla, teniendo cuidado que el menisco en el
orificio del tapón estuviera a nivel con la superficie del mismo. Se pesó el
picnómetro + agua + cemento asfáltico a 25 ºC.
La gravedad específica del asfalto (Ge) se calculó mediante la siguiente
formula:
Ge = ((Ga – Gp) / (Gw – Ga)) – (Gaw – Ga), donde:
• Ge = Gravedad específica
• Gp = Peso del picnómetro
• Gw = Peso del picnómetro + agua destilada
• Ga = Peso del picnómetro + cemento asfático
• Gaw = Peso del picnómetro + cemento asfáltico + agua
destilada.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
104
Fotografía # 38. Muestra en Inmersión Fotografía # 39. Proceso de Pesado.
Fotografía # 36. Muestra en Inmersión.
Fotografía # 38. Vertido de Emulsión en Picnómetro
Fotografía # 35. Peso del Picnómetro
Fotografía # 37. Peso de Picnómetro + Agua
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
105
5. DISEÑOS DE LAS MEZCLAS.
Después de analizar las pruebas correspondientes que se realizaron a
los diferentes elementos que componen la mezcla o mortero, se procedió a
estudiar el diseño de la mezcla conforme a su posible comportamiento en la
construcción, en condiciones bajo las cuales se va a realizar la aplicación.
El primer paso fue determinar el máximo porcentaje teórico de ligante
asfáltico, empleado por el método de M. Duriez modificado; partiendo de ese
valor se procedió a conseguir la cantidad óptima de de agua de mezclado y
tendido. Este método consistió en calcular la superficie específica mediante
la fórmula siguiente:
Diseño de Mezcla con Agregados de Origen Calcáreo y Silíceo.
El procedimiento empezó después de haber obtenido todos los datos
físicos de los agregados y haber establecido la granulometría de trabajo
(Slurry Seal Tipo II). Definida ésta, se calculó su superficie específica (SE),
mediante la fórmula siguiente:
S.E.= 1/100 (0,342 G + 1,92 g + 15,33 K +118 f)
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
106
Tabla Nº 8. Superficie Específica.
Con estos valores de S.E. que se obtuvieron para cada agregado, se
procedió a entrar al gráfico de Residuo Teórico del Slurry Seal, la cual posee
tres curvas, donde sus valores dependen del tipo de materiales y las
propiedades de estas previamente determinadas. En este caso se escogió la
curva G, ya que ambos materiales (Calcáreo y Silíceo) presentaron
características y propiedades físicas promedio. Inmediatamente se realizó el
cálculo el % teórico de emulsión de la siguiente manera:
% Teórico Emulsión = (% Residuo Teórico / % Residuo por Evap.) * 100
Superficie Específica
% Retenidos y Pasantes Agregado
Silíceo
Agregado
Calcáreo
G = % retenido entre las mallas 3/8” y Nº 4 0,45 0
g = % retenido entre las mallas Nº 4 y Nº 50. 74,46 70,35
K = % retenido entre las mallas Nº 50 y Nº 200. 16,18 15,67
f = % pasa de la malla Nº 200. 8,91 13,98
S.E. = Superficie Específica. 14,42 20,24
Fuente: Los Autores
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
107
Tabla Nº 9. Porcentaje Teórico de Emulsión.
Gráfico # 9. Porcentaje de Residuo Teórico.
Agregados S.E. % Residuo
Teórico
% Residuo
Evaporación
% Teórico de
Emulsión
Silíceo 14,42 9,42 60 15,7
Calcáreo 20,24 9,9 60 16,5
Fuente: Los Autores
Fuente: Gustavo Rivera, (1998)
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
108
Ensayo de Consistencia. (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T106):
Calculado el porcentaje teórico de emulsión asfáltica y determinado el
tipo de emulsión (Css-1-h), se inició el proceso en cuanto a la cantidad
necesaria de agua para realizar la mezcla (Ver foto # 40), está se determinó
por tanteos prácticos hasta hallar la más adecuada. En este ensayo se utilizó
un cono metálico con las siguientes dimensiones: 1,5” de diámetro superior;
3,5” de diámetro inferior y 2,9” de altura.
La escala de fluencia está constituida por siete círculos concéntricos,
inscrito sobre un papel, donde el círculo más pequeño tiene 3,5” de diámetro
incrementándose el radio de cada círculo en 1 cm respecto al más pequeño.
El cono fue situado por su mayor diámetro y centrado del mismo, se
llenó con las diferentes mezclas a estudiar y una vez levantado, la mezcla
ocupó tanta más superficies cuanto más fluida era (Ver fotografía # 41). Se
consideró que el porcentaje óptimo de agua es aquel mediante el cual se
consigue una fluencia de lechada entre 2,0 cm y 3,0 cm (Ver fotografías # 42
y # 43).
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
109
Ensayo de Abrasión por Humedad. (A.S.T.M. 3910, I.S.S.A. T114):
La prueba de Abrasión en Inmersión, es un buen instrumento de
diseño para los tratamientos superficiales tipo mortero o slurry seal, así se
logran relacionar sus resultados con el comportamiento real en la
construcción.
Esta prueba mide la resistencia de este tipo de capas delgadas bajo
condiciones de inmersión, dando una idea de la adherencia y afinidad de la
Fotografía # 40. Proceso de Mezclado Fototografía # 41. Vertido de Slurry en el Cono
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
Fotografía # 42. Mezcla muy Fina Fotografía # 43. Mezcla Óptima
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
110
emulsión con los materiales pétreos. Hay que destacar que para la
dosificación de las diferentes mezclas con agregados calcáreo y silíceo,
estas se realizaron tomando en cuenta el porcentaje teórico de emulsión
calculado y a su vez un punto por arriba y otro por abajo. El procedimiento
del ensayo fue el siguiente:
Se preparó la mezcla de agregado (calcáreo y silíceo), agua, emulsión y
cemento Pórtland, en las proporciones predeterminadas para formar la
combinación correcta del mortero asfáltico. Luego se formaron especimenes
ayudados de un aro de metal (según especificaciones) sobre una base de
vinyl. Inmediatamente se vaciaron las mezclas de morteros con las
consistencias adecuadas y se extendieron, ayudado por un hule limpiador de
vidrios (Ver fotografía # 44).
Seguidamente se dejaron reposando las mezclas, retirándoles los aros al
cabo de un minuto (Ver fotografía # 45). Después se secaron a 60 +/- 5 ºC
en el horno de temperatura controlable hasta lograr un peso constante.
Se pesaron el conjunto de especimenes con su base, obteniéndose el
peso Pe1, luego fueron colocados en inmersión o en un baño de agua a 25 +/-
5 ºC durante una hora antes de la prueba (Ver fotografía # 46).
Pasado el tiempo establecido se sometieron a la abrasión e inmersión
durante cinco minutos en la maquina de ensayo (Ver fotografía # 46).
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
111
Después de haberlos sometidos a desgaste las probetas fueron secadas
hasta obtener peso constante en un horno a 60 +/- 5 ºC.
Se pesaron nuevamente el conjunto y se tiene un segundo peso Pe2.
Los cálculos de la abrasión sufrida en g/m² de acuerdo a la fórmula
siguiente:
Fa = (Pe1 – Pe2) / A
Donde:
• Fa = Factor de Abrasión (g/m²)
• Pe1 = Peso del conjunto antes de la prueba
• Pe2 = Peso del conjunto después de la prueba
• A = Área de desgaste en el espécimen (0.03038 m2)
Esta área de desgaste es para la manguera de 12.7 cm (5 pulgadas)
de longitud. El área varía de acuerdo a la longitud de la manguera.
Fotografía # 44. Realización de Especimenes Fotografía # 45. Especimenes
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
112
Ensayo de cohesión. (A.S.T.M. 3910).
Este Ensayo nos permiten conocer como va progresando el curado o
fraguado de una mezcla mortero según trascurre el tiempo. El valor de
cohesión que se determina, es sólo un número indicativo de tipo de emulsión
que combinada con los materiales pétreos definirá un sistema de mortero.
La cohesión que se desarrolla según pasa el tiempo será una guía
para el constructor para compactar y abrir al tránsito el tratamiento
superficial. Sin embargo hay que llamar la atención a los resultados que
señalan que cualquier tipo de mortero obtiene la máxima cohesión hasta que
la humedad contenida en la mezcla llega a un límite máximo de 5 a 6 %, esto
es aproximadamente el 33% del agua inicial contenida. Esta investigación
aparece en la publicación de ISSA 1985 de la convención 12 en Nueva
Orleáns.
Fotografía # 46. Inmersión durante 1 Hora Fotografía # 47. Proceso en la Maquina
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
113
Cuando se trabaja en condiciones desfavorables para lograr la
evaporación del agua del sistema, es obligatorio compactar se quiere tener
un buen resultado.
El proceso del ensayo fue el siguiente:
Se elaboró la mezcla de mortero para ensayar de acuerdo al método
descrito en “La prueba de Abrasión en Inmersión”, empleando las cantidades
óptimas de emulsión y agua de mezclado.
De acuerdo al tamaño máximo del agregado se colocó el aro de metal con
altura adecuada sobre la fibra de vidrio asfaltada a la loseta de vinyl.
Se vacío la mezcla del mortero en el molde. Se elaboraron 5
especimenes tomando el tiempo en que se elaboraron (Ver fotografía # 48).
Se empezó a observar la progresión del curado de la mezcla, apoyando
un papel absorbente. Cuando el papel comenzó a señalar que había
presencia de agua libre de emulsión, se anotó el tiempo y se inició el proceso
de las pruebas.
El primer espécimen que se probó en el cohesiómetro, marco el tiempo de
principio de la series.
Se siguieron probando los especimenes elaborados, anotando los valores
de cohesión que se obtuvieron, así comos los tiempos cuando se efectuaron
las pruebas. El proceso término cuando se logró un torque sobre la muestra
de 20 Kg – cm, la cual es el valor sugerido por la norma (Ver fotografía # 49).
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
114
Ensayo de Rueda Cargada, Exudación y Deformación. (A.S.T.M.
3910, I.S.S.A. T109):
Sirve para definir el porcentaje máximo de ligante en una lechada
bituminosa. El ensayo consistió en someter las probetas de Slurry Seal, tanto
las del punto óptimo de contenido de emulsión de cada material, como 1 %
más por arriba y 1 % por debajo. Luego de haber trascurrido el tiempo de
rotura y de curado (24 horas), cada una de ellas fue sometida a la acción de
una maquina simuladora del trafico, y con la que posteriormente después de
realizar los cálculos correspondientes, se pudo medir la resistencia a la
exudación y deformación que se presento encada una de ellas.
Fotografía # 48. Preparación de Especimenes Fotografía # 49. Proceso de Ensayo
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A. DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
115
En esencia, la maquina posee una rueda de caucho blando, de una
pulgada de anchura y tres de diámetro, que bajo una carga de 125 lbs y a
razón de 44 ciclos por minuto, circulo sobre la probeta de Slurry de 5 cm. de
ancho, 35 cm. de longitud y 0,5 cm. de espesor (Ver fotografía # 50).
El ensayo nos permitió medir el ligante exudado y la deformación
(lateral y ahuellamiento) antes de comenzar el ensayo, la muestra fue pesada
(Pi) (Ver fotografía # 51), luego ya en la maquina se colocó una capa de
arena de otawa sobre la probeta a ensayar, para dar así inicio a un proceso
de compactación de 1000 ciclos (Ver fotografías # 52 y # 53). Después de
haber concluido dichos ciclos (Ver fotografía # 54), la probeta fue pesada
nuevamente (Pf) para ver cuanto de la arena colocada había sido adherida o
absorbida por la misma y por diferencia de peso entonces, se pudo calcular
el porcentaje de betún excedente el cual representa la exudación. De igual
manera se midieron en promedio la deformación (lateral y ahuellamiento) de
los especimenes (Ver fotografía # 55). El cálculo de exudación se realizo de
la siguiente manera:
E = (Pi – Pf) / A, Donde:
• E = Exudación
• Pi = Peso inicial
• Pf = Peso final
• A = Área de muestra (190 cm2)
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
116
De acuerdo al tipo de tráfico, se pueden definir valores máximos de
absorción de arena y son los siguientes:
Trafico ligero………........0,08 gr/cm2
Trafico medio…..............0,06 gr/cm2
Trafico pesado………….0,06 gr/cm2
Trafico muy pesado…... 0,05 gr/cm2
Fotografía # 50. Elaboración de Especimenes Fotografía # 51. Pesado de Especimenes
Fotografía # 52. Colocación de Arena de Otawa Fotografía # 53. Proceso del Ensayo
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CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO
117
Fotografía # 54. Final del Proceso Fotografía # 55. Medición de Deformación
Fuente: S.E.C.O.F.A.L.C.A.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
1
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.
El objetivo principal de ésta investigación, es realizar un estudio
comparativo entre un slurry seal compuesto principalmente con agregado
silíceo y otro con agregado calcáreo, como tratamientos para el
mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas. Para poder lograr
esto, fue necesario describir los elementos teóricos – prácticos que
fundamentan los tratamientos superficiales en estudio, dichos elementos se
encuentran contemplados en el capitulo II de la presente investigación,
dando así fiel cumplimiento al primer objetivo específico planteado.
El estudio se basa esencialmente en evaluar el comportamiento y
analizar la relación que existe entre cada uno de los agregados nombrados y
la emulsión asfáltica (CSS-1-h) común utilizada en dichas mezclas; los otros
dos componentes restantes que integran las lechadas asfálticas son el agua
y filler, los cuales, poseen en ésta oportunidad una participación de manera
estable, es decir, no afectan relativamente el comportamiento final de las
mezclas, ya que se emplearon para tal efecto.
En éste sentido, para obtener una eficiente evaluación y comparación
entre las dos mezclas asfálticas diseñadas, fue indispensable y además
indicado por especificaciones (I.S.S.A.), realizar ensayos previos de calidad
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
2
a los componentes primarios (agregado calcáreo, agregado silíceo y
emulsión) que constituyen dichas mezclas; asegurando de ésta manera
resultados y diseños confiables, los cuales, serán herramientas
fundamentales para el análisis de resultados contemplado en éste capitulo.
Los procedimientos que se realizaron de las pruebas experimentales,
están contenido el capitulo III bajo apoyo fotográfico, de esta manera se
concluye el segundo objetivo específico planteado en la presente
investigación.
1. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ENSAYOS DE AGREGADOS.
Según la International Slurry Surfacing Association, establece que se
deben realizar previamente pruebas experiméntales de laboratorio a los
agregados (Calcáreo y Silíceo), las cuales son: Granulometría, Equivalente
de Arena, Resistencia al Desgaste, Peso Unitario Suelto y Peso Específico.
Con respecto a la granulometría de los dos materiales pétreos sus resultados
fueron óptimos, es decir, cumplieron con las especificaciones para una
mezcla de Slurry Seal Tipo II ambos agregados. Los cálculos, resultados y
curvas granulométricas se encuentran de manera detallada, en las planillas
Nº 9 y Nº 10 ubicadas en los anexos A.
En cuanto al resto de los ensayos, sus resultados y especificaciones
se encuentran descritos en la siguiente tabla.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
3
Tabla Nº 10. Resultados de Ensayos a los Agregados.
Por lo anteriormente descrito, se puede apreciar que los dos tipos de
agregados presentaron características y propiedades funcionales para el
diseño de las mezclas en estudio, ya que de acuerdo a las especificaciones
emanadas por la I.S.S.A. todos los resultados de los ensayos se mantuvieron
al margen de éstas; garantizando así de una manera u otra el buen
desarrollo y cumplimiento de la presente investigación. Las planillas de
cálculos y resultados de éstas pruebas se reflejan detalladamente desde la
Nº 11 hasta la Nº 18, correspondiente a la sección de anexos A.
2. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ENSAYOS DE LA EMULSIÓN.
De acuerdo a la International Slurry Surfacing Association, índica que
las pruebas experiméntales de laboratorio que se deben realizar
Resultados Ensayos
Agregado Silíceo Agregado Calcáreo
Especificaciones
(I.S.S.A.)
Equivalente de Arena 80 % 73 % 50 % min.
Resistencia al Desgaste 36 % 31,36 % 37 % máx.
Peso Unitario Suelto 1,583 g/cm3 1,4 g/cm3 _______
Peso Específico 2,53 2,49 _______
Fuente: Los Autores DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
4
previamente a la emulsión asfáltica, para las mezclas de slurry seal son:
Residuo por Evaporación, Sedimentación a los 5 Días, Retenido en la Malla
Nº 20, Viscosidad Saybolt Furol y Peso Específico. La tabla Nº 11, refleja de
forma clara y concisa los resultados y especificaciones de los ensayos
realizados a la emulsión asfáltica tipo Catiónica, súper estable de rotura lenta
(CSS-1-h), para su utilización en el diseño de las mezclas en estudio.
Tabla Nº 11. Resultados de Ensayos a la Emulsión Asfáltica.
Por lo anteriormente descrito, se puede analizar que el tipo de
emulsión asfáltica CSS-1-h (Catiónica, súper estable de rotura lenta), posee
características y propiedades óptimas para el diseño de las mezclas en
Ensayos Resultados. Emulsión
Asfáltica (CSS-1-h)
Especificaciones
(I.S.S.A.)
Residuo por Evaporación 60 % 55 % - 70 %
Sedimentación a los 5 Días 1,34 % 7 % máx.
Retenido en la Malla Nº 20 0.09 % 0,1 % máx.
25 ºC 24, 46 seg
Viscosidad Saybolt Furol 50 º C 21,17 seg
20 seg – 100 seg
Peso Específico 1,023 ______
Fuente: Los Autores
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
5
estudio, debido a que los resultados cumplen con las especificaciones
provenidas por la I.S.S.A.; de ésta manera se certifica el inmejorable avance
y acatamiento de la presente investigación. Las planillas de cálculos y
resultados de éstos ensayos se reflejan detalladamente en la planilla Nº 19,
correspondiente a la sección de anexos A.
3. ANÁLISIS AL CEMENTO PORTLAND Y EL AGUA.
Cemento Pórtland: Este componente fue utilizado como material
filler, escogiéndose por un fraguado de tipo normal y entre las marcas
conocidas para garantizar su calidad, fue empleado de tal manera que
no representara una variante entre las mezclas en estudio. La
dosificación utilizada para las lechadas asfálticas fue del 1 % del peso
total.
Éste 1 % de cemento pórtland se incorporó a la dosificación de
las mezclas asfálticas con el fin de mejorar la dispersión de las
partículas minerales facilitando así, la manejabilidad, densidad,
estabilidad, impermeabilidad, cohesividad y el control de tiempo de
rotura de ambas lechadas asfálticas.
Agua: El agua utilizada en las lechadas asfálticas fue potable, limpia,
sin sustancias extrañas y compatible con los demás componentes.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
6
Éste elemento tampoco representa relativamente una variantes entre
las dos mezclas en estudio, ya que se empleo de forma adecuada y
bajo las normas establecidas. Una de las funciones en ésta
investigación fue de humedecer y disolver la mezcla, moderando así
las reacciones químicas.
De acuerdo a lo expresado y analizado en los puntos uno, dos y tres
del presente capitulo, se puede decir, que se ha alcanzado el tercer objetivo
específico planteado en la investigación.
4. ANÁLISIS DE DISEÑOS Y RESULTADOS EN LAS MEZCLAS
ASFÁLTICAS.
Una vez culminados los ensayos preliminares a los diferentes
componentes de las mezclas asfálticas y su posterior verificación con el
cumplimiento de las especificaciones (I.S.S.A.), se procedió a realizar los
diseños en base a las distintas características y propiedades que posee cada
material y al mismo tiempo las pruebas requeridas para tales diseños, las
cuales son: Consistencia, Resistencia a la Abrasión, Cohesión y Simulación
de Tráfico.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
9
• Análisis del Ensayo de Consistencia.
La determinación de la consistencia en las lechadas asfálticas, fue una
operación de importancia, que nos permitió definir la cantidad óptima de agua
para una correcta trabajabilidad en la mezcla. Los ensayos se realizaron bajo
las normas A.S.T.M. 3910 Y I.S.S.A. T106 para ambas mezclas.
En relación a la mezcla de slurry seal con agregado calcáreo, se logró
determinar, que la cantidad de agua necesaria para obtener una óptima
trabajabilidad fue del 24 %, valor que suministró a la mezcla asfáltica una
consistencia, homogeneidad y fluidez apropiada, pudiendo así cumplir con
las especificaciones difundidas por la I.S.S.A., la cual se encuentra entre 2cm
y 3 cm de la escala.
Con respecto a la mezcla con agregado silíceo, se pudo establecer el
porcentaje preciso de agua para obtener la mejor trabajabilidad en un 13 %,
valor que proporcionó al slurry seal una consistencia, homogeneidad y fluidez
adecuada, logrando así cumplir con las normas establecidas por la I.S.S.A.,
la cual se localiza entre 2 cm y 3 cm de la escala.
Además de esto se pudo observar que a través de los gráficos # 10 y
# 11 realizados en ambos ensayos, existe una relación entre la cantidad de
agua y grado de consistencia, es decir a menor % de agua disminuye dicha
consistencia.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
12
Gráfico # 12. Perdida de Peso Vs % Emulsión Agregado Calcáreo.
Gráfico # 13. Perdida de Peso Vs % Emulsión Agregado Silíceo.
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
15,5 16,5 17,5
% EMULSIÓN
PERDIDA DE PESO Vs % EMULSIÓN. AGREGADO CALCÄREO
PERDIDA DE PESO Vs % EMULSIÓN. AGREGADO SILÍCEO
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
800,0
900,0
14,7 15,7 16,7
% EMULSIÓN
Fuente: Loa Autores.
Fuente: Los Autores.
Especificación
Especificación
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
13
• Análisis del Ensayo de Abrasión en Inmersión.
Ésta prueba nos permitió, medir la resistencia y comportamiento de
éste tipo de tratamientos superficiales bajo condiciones de inmersión, la cual,
nos aportó una idea esencial de la adherencia y afinidad entre la emulsión y
el material pétreo. La prueba consistió en determinar la perdida de peso que
sufrió cada una de las probetas de slurry seal, bajo la acción abrasiva de una
rueda metálica con goma. Los ensayos se realizaron bajo las normas
A.S.T.M. 3910 Y I.S.S.A. T114 para ambas mezclas.
En relación a las probetas de slurry seal con agregado calcáreo, se
utilizó el 24 % de humedad obtenido en el ensayo de consistencia; el % de
emulsión empleado fue el óptimo teórico, variando un 1% por arriba y otro
por debajo; finalizado el ensayo, se pudo determinar que las 3 probetas
cumplieron con la especificaciones establecidas por la I.S.S.A., escogiendo la
de menor perdida como el % de emulsión óptimo de diseño (16,5%).
Al igual que las probetas de slurry seal con agregado calcáreo, los
especimenes con material silíceo cumplieron de la misma manera con las
normas I.S.S.A.; utilizando un 13 % de humedad óptima y alcanzando el 15,7
% de emulsión asfáltica, para la probeta de menor perdida de peso.
En los gráficos # 12 y # 13, reflejan los distintos comportamientos en
las pruebas ejecutadas en base a los resultados obtenidos.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
16
Gráfico # 14. Torque Vs Tiempo de Curado. Agregado Calcáreo.
Gráfico # 15. Torque Vs Tiempo de Curado. Agregado Silíceo.
TORQUE Vs TIEMPO CURADO. AGREGADO CALCÁREO
0
5
10
15
20
25
30 60 100 120 140
TIEMPO DE CURADO (min)
TORQUE Vs TIEMPO CURADO. AGREGADO SILÍCEO
0
5
10
15
20
25
60 100 150 180 240 TIEMPO DE CURADO (min)
Fuente: Los Autores.
Fuente: Los Autores.
Especificación
Especificación
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
17
• Análisis del Ensayo de Cohesión.
Éste ensayo nos permitió conocer, como iba progresando el curado y
rotura de la mezcla a medida que transcurría el tiempo. Los ensayos se
realizaron bajo las normas A.S.T.M. 3910 para ambas mezclas.
En relación a las 5 probetas de slurry seal con agregado calcáreo, se
utilizaron el 24 % y el 16,5 % de humedad y emulsión asfáltica, obtenidos
en los ensayos de consistencia y Abrasión en Inmersión respectivamente.
Alcanzando así por medio de la briqueta Nº 4 el torque mínimo de 20 Kg –
cm a los 120 minutos, siendo éste, el tiempo de apertura al tráfico exigido
por las especificaciones establecidas por la I.S.S.A.
Para las probetas de mezcla con material silíceo, se empleo el 13 %
y 15, 7 % de humedad y emulsión asfáltica correspondientemente;
estableciéndose igualmente la briqueta Nº 4, con un torque mínimo de 20 Kg
– cm a los 180 minutos, cumpliendo de ésta manera con las normas de la
I.S.S.A.
En los gráficos # 14 y # 15, se puede apreciar la relación existente
entre la cantidad de torque y el tiempo de curado o rotura, constituyendo de
ésta manera, que a medida que transcurre el tiempo el torque incrementa su
valor para ambas mezclas.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
20
Gráfico # 16. Arena Adherida Vs % Emulsión. Agregado Calcáreo
Gráfico # 17. Arena Adherida Vs % Emulsión. Agregado Silíceo.
ARENA ADHERIDA Vs % EMULSIÓN. AGREGADO CALCÄREO
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
0,080
0,090
15,5 16,5 17,5
% EMULSIÓN
ARENA ADHERIDA Vs % EMULSIÓN. AGREGADO SILÏCEO
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
0,080
0,090
14,7 15,7 16,7
% EMULSIÓN
Fuente: Los Autores.
Fuente: Los Autores.
Especificación Tráfico muy Pesado
Especificación Tráfico Medio y Pesado
Especificación Tráfico muy Pesado
Especificación Tráfico Medio y Pesado
Especificación Tráfico Liviano
Especificación Tráfico Liviano
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
21
Gráfico # 18. Deformación Lateral Vs % de Emulsión. Agregado Calcáreo.
Gráfico # 19. Deformación Lateral Vs % de Emulsión. Agregado Silíceo.
DEFORMACIÓN LATERAL Vs % EMULSIÓN. AGREGADO CALCÄREO
0
0,5
1
1,5
2
2,5
15,5 16,5 17,5
% EMULSIÓN
DEFORMACIÓN LATERAL Vs % EMULSIÓN. AGREGADO SILÍCEO
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
14,7 15,7 16,7
% EMULSIÓN
Fuente: Los Autores.
Fuente: Los Autores.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
22
Gráfico # 20. Ahuellamiento Vs % de Emulsión. Agregado Calcáreo.
Gráfico # 21. Ahuellamiento Vs % de Emulsión. Agregado Silíceo.
AHUELLAMIENTO Vs % EMULSIÓN. AGREGADO CALCÁREO
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
15,5 16,5 17,5
% EMULSIÓN
AHUELLAMIENTO Vs % EMULSIÓN. AGREGADO SILÍCEO
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
14,7 15,7 16,7
% EMULSIÓN
Fuente: Los Autores.
Fuente: Los Autores.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
23
• Análisis del Ensayo de Rueda Cargada.
Mediante éste ensayo, pudimos medir la resistencia a la exudación y
deformación (lateral y ahuellamiento) de las mezclas asfálticas. Esta prueba
nos permitió cuantificar el ligante exudado después de someter las probetas
de slurry seal a un proceso de compactación de 1000 ciclos, pesando la
arena absorbida por el betún excedente, bajo condiciones controladas de
ensayo a temperatura 18 ºC y una carga de 125 Libras. Los ensayos se
realizaron bajo las normas A.S.T.M. 3910 y I.S.S.A. T109 para ambas
mezclas.
En relación a las 3 probetas de slurry seal con agregado calcáreo, se
utilizó el 24 % de humedad obtenido en el ensayo de consistencia; el % de
emulsión empleado fue el óptimo teórico, variando un 1% por arriba y otro
por debajo; finalizado el ensayo, se pudo determinar que las 3 probetas
cumplieron con las especificaciones establecidas por la I.S.S.A.
Al igual que las probetas de slurry seal con agregado calcáreo, los
especimenes con material silíceo cumplieron de la misma manera con las
normas I.S.S.A.; utilizando un 13 % de humedad óptima y el 15,7 % de
emulsión asfáltica, alterando 1 % por arriba y otro por debajo.
En los gráficos # 16 y # 17, se puede observar la relación existente
entre la exudación y el porcentaje de betún, estableciendo de ésta manera y
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
24
de acuerdo a las especificaciones, que para evaluar los porcentajes de
emulsión utilizados, se debe tomar en cuenta el tipo de tráfico con el cual se
quiere diseñar.
Ahora bien en los gráficos # 18, # 19, # 20 y # 21, se puede apreciar la
correspondencia presente entre las deformaciones (lateral y ahuellamiento) y
el los porcentajes de ligante utilizados, donde a mayor cantidad de emulsión,
la deformación se incrementa significativamente.
De acuerdo a los análisis señalados en cada uno de los ensayos
realizados a las diferentes mezclas asfálticas, podemos concluir que las
expectativas basadas en el objetivo específico Nº 4, fueron cumplidas a total
cabalidad.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
25
5. ANÁLISIS DE CUADRO COMPARATIVO ENTRE MEZCLAS DE
SLURRY SEAL.
Tabla Nº 12 .Cuadro Comparativo entre Mezclas de Slurry Seal.
Resultados de Mezcla de Slurry Seal Tipo II
Agregado Calcáreo Agregado Silíceo Ensayos % Humedad = 24 %
% Emulsión = 16,5 %
% Fill er = 1 %
% Humedad = 13 %
% Emulsión = 15,7 %
% Fill er = 1 %
Especificaciones
I.S.S.A.
Consistencia 2,3 cm 2,5 cm 2 cm – 3 cm
Abrasión en
Inmersión 49,4 g/m2 131,7 g/m2 ≤ 800 g/m2
Cohesión 20 kg – cm a los 120 min 20 kg – cm a los 180 min ≥ 20 kg - cm
Tráfico Liviano ≤ 0,08 g/cm2
Tráfico Medio y
Pesado ≤ 0,06 g/cm2 Exudación 0,053 g/cm2 Exudación 0,063 g/cm2
Tráfico Muy Pesado ≤ 0,05 g/cm2
Def. Lat. 2 cm Def. Lat. 0,82 cm ____________________
Rueda
Cargada
Ahuell. 0,28 cm Ahuell. 0,24 cm ___________________
Fuente: Los Autores.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
26
En virtud de dar cumplimiento al objetivo específico Nº 5 de la
presente investigación, el cual establece elaborar un cuadro comparativo que
presente características, propiedades y bondades de cada uno de los
tratamientos superficiales estudiados, éste nos permitirá determinar por
medio de un análisis exhaustivo y preciso el tratamiento superficial que
satisfaga de una mejor manera las exigencias mínimas a cumplir por la
International Slurry Surfacing Association (I.S.S.A.).
Es importante recordar que las mezclas asfálticas manejadas en el
presente estudio, son tratamientos para el mantenimiento y rehabilitación de
superficies asfálticas, constituidas principalmente por: material pétreo de
gradación fina ajustado a la mezcla de slurry seal Tipo II normalizado por
I.S.S.A., emulsión asfáltica catiónica superestable de rotura lenta (CSS-1-h),
cemento pórtland utilizado como material llenante filler que ayuda a controlar
la rotura de la mezcla y agua potable limpia, sin sustancias extrañas y
compatible con los demás componentes.
Para realizar el cuadro comparativo entre un slurry seal y otro, fue
necesario e indispensable evaluar mediante pruebas experimentales de
control, los diferentes componentes que integran ambas mezclas; además de
esto se diseñó y ejecutó cada unos de los ensayos requeridos para las
mezclas de slurry seal. El estudio de comparación entre dichas mezclas
asfálticas, se basara principalmente en los resultados de los análisis
obtenidos a través del pto Nº 4 del presente capitulo, los cuales nos permitió
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
27
establecer las dosificaciones finales de diseño de los tratamientos
superficiales que participan en ésta investigación.
A continuación se presenta la Tabla Nº 13, en donde se índica los
porcentajes óptimos de humedad, emulsión asfáltica y cemento pórtland
utilizados para ambas mezclas de slurry seal. Es importante destacar que
estos porcentajes fueron calculados en función de los diferentes pesos
obtenidos en las variables, para cada unos de los ensayos requeridos de
diseño.
Tabla Nº 13. Dosificaciones de Mezclas Asfálticas.
Ahora bien, una vez establecido el cuadro comparativo en función a
los ensayos realizados y sus respectivos resultados en las distintas mezclas
Dosificación
Componentes Slurry Seal.
Agregado Calcáreo
Slurry Seal.
Agregado Silíceo
Granulometría de Agregado Tipo II Tipo II
% Humedad 24 % 13 %
% Emulsion Asfáltica (CSS-1-h) 16,5 % 15,7 %
% Cemento Portland 1 % 1 %
Fuente: Los Autores.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
28
de slurry seal, podemos concluir para cada una de estas pruebas lo
siguiente:
Ensayo de Consistencia: Éste ensayo no nos permite establecer un
patrón comparativo en cuanto a los resultados obtenidos, ya que el objetivo
del mismo es determinar exclusivamente de manera empírica el porcentaje
óptimo de humedad para ambas mezclas de slurry en estudio. Dicho
porcentaje se determinó cuando la mezcla alcanzo la consistencia adecuada,
la cual está establecida entre 2 cm y 3 cm de la escala normalizada por
I.S.S.A.
Ensayo de Abrasión en Inmersión: A diferencia de la prueba de
consistencia, el ensayo de abrasión en inmersión nos permitió cuantificar y
comparar las perdidas de peso (g/cm2) obtenidas en ambas mezclas
estudiadas, producto del desgaste generado por la acción abrasiva de la
rueda metálica con goma a las probetas de slurry seal ensayadas. De ésta
manera, se puede decir, que la mezcla asfáltica con agregado calcáreo
obtuvo menores perdidas de peso en relación a la del agregado silíceo,
representando así la de mejor comportamiento en éste ensayo.
Ensayo de Cohesión: Mediante ésta prueba se determinó como fueron
progresando los procesos de rotura hasta alcanzar los curados respectivos
en los especimenes ensayados de las mezclas de slurry seal, según el
tiempo transcurrido. Obteniendo así que la mezcla con agregado calcáreo
presento a los 120 minutos un torque de 20 Kg – cm, necesario para
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
29
compactar o aperturar el tráfico a los usuarios; mientras que la otra variable
arrojo un torque de 20 kg – cm a los 180 min.
Ensayos de Rueda Cargada: La cantidad de ligante exudado después
de someter las probetas de slurry seal a un proceso de compactación de
1000 ciclos con carga de 125 libras, pudo determinarse por diferencias de
peso antes y después del ensayo. El slurry seal con agregado calcáreo se
adapto a ser utilizado para un tráfico medio, pesado y hasta cierto punto muy
pesado, ya que el resultado obtenido en exudación está cercano a los limites
de los valores exigidos por la norma para ésta condición de tráfico. Por su
parte el agregado silíceo se ajusto para ser utilizado bajo condiciones de
tráfico liviano y hasta cierto punto puede ser empleado para un tráfico medio
y pesado en circunstancias sumamente controladas, debido a la cercanía del
valor de exudación con el límite establecido por I.S.S.A en cuanto al tipo de
tráfico de diseño.
Por otra parte las deformaciones (lateral y ahuellamiento) producidas
en ambas mezclas, bajo la acción del proceso de compactación llevado a
cabo por la maquina simuladora de tráfico, dio como resultado que la
variable con agregado silíceo presento menores deformaciones en relación a
la mezcla con agregado calcáreo, debido a que éste ultimo era un material
casi 100 % triturado lo que origina más desplazamiento entre sus particulas.
De acuerdo a los análisis elaborados anteriormente, podemos
establecer que la mezcla que obtuvo un mejor comportamiento en los
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
30
ensayos elaborados fue la del agregado calcáreo, ya que presento la menor
perdida de peso en la prueba de abrasión, un aceptable tiempo de curado y
por ende rápida apertura al tráfico en el ensayo de cohesión y puede ser
aplicada para condiciones de tráfico medio y pesado debido al valor de
exudación obtenido en la prueba de rueda cargada. En lo que respecta a las
deformaciones presentadas por esta mezcla, fueron un poco mayor a las de
la otra variable, lo cual pueden ser controladas o disminuidas por medio de la
restricción a ser empleadas en tráfico muy pesado.
A continuación se presentan los gráficos # 22 y # 23, en donde se
pueden apreciar los porcentajes óptimos de ligantes obtenidos para cada
mezcla estudiada, junto a él los rangos de tolerancia para la puesta en obra
del +/- 1 %, los cuales dan una visión clara de la perdida por abrasión y la
exudación que pueden presentar cada mezcla asfáltica. Cabe destacar que
dicha tolerancia es definida por la International Slurry Surfacing Association
I.S.S.A.
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO IV. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
31
Gráfico # 22. % Óptimo de Ligante. Agregado Calcáreo.
Gráfico # 23. % Óptimo de Ligante. Agregado Silíceo.
% ÓPTIMO DE LIGANTE. AGREGADO CALCÁREO.
Arena Aderida (Exudación)
Perdida de Peso (Abrasión)
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
0,070
15,5 16,5 17,5
% EMULSIÓN
% ÓPTIMO DE LIGANTE. AGREGADO SILÍCEO.
Perdida de Peso (Abrasión)
Arena Aderida (Exudación)
0 0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
14,7 15,7 16,7
% EMULSIÓN
% Ligante Óptimo +/- 1 %
Margen de Ligante
Margen de Ligante
% Ligante Óptimo +/- 1 %
Margen de Ligante Margen de
Ligante
Fuente: Los Autores.
Fuente: Los Autores.
DERECHOS RESERVADOS
CONCLUSIONES
151
CONCLUSIONES.
De manera general se puede señalar, que las dos mezclas en estudio
tanto la de slurry seal con material calcáreo como la de agregado silíceo,
cumplieron y se ajustaron a las exigencias y normativas establecidas por
los distintos organismos y regulaciones competentes; obteniendo como la
de mejor resultado la mezcla de material calcáreo, ya que obtuvo una
menor perdida de peso por desgaste a la abrasión, el tiempo de apertura
al tráfico de la misma fue significativamente menor y con respecto a la
exudación de ligante o emulsión, se evidenció que la mezcla puede ser
utilizada para un tráfico más pesado a diferencia de la otra donde se
ajustó a un tráfico liviano o medio.
Por medio del análisis del ensayo de abrasión en inmersión, pudimos
constatar que la mezcla de slurry seal con agregado calcáreo presentó
menor perdida de peso con respecto a la de material silíceo, bajo las
condiciones de inmersión y abrasión, ésta perdida de peso se mantuvo en
el 49,4 grs/m2, a diferencia de los 131,7 grs/m2 de la mezcla con agregado
calcáreo.
Con respecto a la cohesión de ambas mezclas, la relación emulsión
asfáltica – agregado calcáreo arrojó condiciones de tiempo más
favorables con tan solo 120 minutos de rompimiento y curado, lo que
establece un menor tiempo de apertura al tráfico en comparación a la
DERECHOS RESERVADOS
CONCLUSIONES
152
mezcla de slurry seal con material pétreo silíceo, la cual obtuvo 180
minutos.
Se debe tener presente, que cuando el pavimento de concreto asfáltico no
reúne las condiciones estructurales para soportar el tráfico proyectado
para los próximos años ó si ya evidencia problemas estructurales, la
técnica de rehabilitación o superficie con la técnica de slurry seal no debe
considerarse.
Es importante destacar que la emulsión catiónica utilizada es ésta
investigación se ajusta a agregados tanto de origen calcáreo como
silíceo, debido al tipo de composición que posee dicha emulsión.
El uso de la mezcla de slurry seal no sustituye a la mezcla de concreto
asfáltico, sin embargo es una alternativa que ofrece alta calidad y bajos
costos en el mantenimiento preventivo de las vías.
En la colocación de slurry seal se utiliza solo una maquinaria y poca
mano de obra, lo que disminuye considerablemente el tiempo de
ejecución y los costos de inversión.
El empleo de las emulsiones asfálticas, ha revolucionado la técnica de
pavimentación pues permite trabajar el cemento asfáltico en frío,
eliminando el uso de calderas y quemadores, permitiendo así cortar los
tiempos de costosa inactividad durante el periodo de lluvias, con la
correspondiente reducción en los costos de producción y manteniendo
una buena calidad en los trabajos ejecutados.
DERECHOS RESERVADOS
RECOMENDACIONES
153
RECOMENDACIONES.
Promover la utilización de la mezcla de slurry seal como una técnica
viable para el mantenimiento y rehabilitación de superficies asfálticas,
debido a sus múltiples beneficios, características y propiedades.
De acuerdo a los resultados obtenidos, se recomienda emplear está
mezcla con agregado de origen calcáreo, ya que con este se obtuvo un
mejor comportamiento.
Todos los casos de rehabilitación y mantenimiento deben ser estudiados
bajo el punto de vista técnico, pues existe un gran número de variables.
Cuando el pavimento presenta fallas estructurales, no se recomienda el
uso de la técnica de slurry seal, salvo que sean corregidos con
anterioridad.
Tomar en cuenta en todo momento todos los estudios y ensayos previos a
los componentes de la mezcla y verificar que cumplen con las
especificaciones normalizadas.
Es indispensable que las labores de colocación de la mezcla, así como la
supervisión de la misma se realice por personal calificado, para obtener
una correcta aplicación que garanticé el trabajo.
Promover el conocimiento de nuevas técnicas de mantenimiento y
rehabilitación de vías a los sectores públicos y privados relacionados con
el área de la vialidad, siendo esto a través de foros, charlas, simposios y
DERECHOS RESERVADOS
RECOMENDACIONES
154
congresos que puedan ayudar al adiestramiento y capacitación de
quienes tenga la inquietud en profundizar estos nuevos métodos.
Mantener el equipo de colocación en buen estado, ya que de lo contrario
perjudica la mezcla en el momento su aplicación.
Crear un laboratorio de vialidad, bien equipado tratando de mantener la
nueva tecnología, donde se efectúen los ensayos que conduzcan a la
producción de componentes diversos y de mayor calidad.
Crear conciencia acerca del control de calidad, este es un factor
importante para que la producción de resultado y no falle.
DERECHOS RESERVADOS
BIBLIOGRAFÍA
155
BIBLIOGRAFÍA.
Akzo Nobel. GUIA DE APLICACIONES ASFALTICAS. Seminario de
Emulsiones. San Antonio, Texas 2000.
Asphalt Institute. PRINCIPIOS DE CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS
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Galván Mari Carmen. GUÍA TECNICA DEL PAVIMENTO. 1984.
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DERECHOS RESERVADOS
BIBLIOGRAFÍA
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Vialidad (FUNDALANAVIAL).
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Rivera E. Gustavo. EMULSIONES ASFÁTICAS, Cuarta Edicción, Editorial
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Tamayo y Tamayo, Mario. PROCESO DE LA INVESTIGACION
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DERECHOS RESERVADOS