ITC

C I I c B I B L I O T E C A

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN

CONSERVACIÓN, REHABILITACIÓN Y RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES.

T E S I S P R O F E S I O N A L

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE :

L ICENCIADO EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN

PRESENTA:

MOISÉS ZECUA M U Ñ O Z

DIRECTOR DE TESIS:

ING. FRANCISCO JAVIER MEJÍA DÍAZ

LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE LA SECRETARIA DE EDUCACIÓN PUBLICA

SEGÚN ACUERDO No 84330 DE FECHA 27 DE NOVIEMBRE DE 1984

MEXICO D.F. 1998

CONSERVACIÓN, REHABILITACIÓN Y RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

A mi esposa e hija. A mis padres y hermanos. Con un profundo agradecimiento por su paciencia, su fortaleza y su apoyo

CONSERVACIÓN. REHABILITACIONYRECONSTRL'CCION DEPAVI M E M O S FLEXIBLES

IN DICt

I.-IVIBODl COOS 1 11ANTECEDENTES i : OUETIVOS

; . CEVEKAI . ID IDES T

21-DEFINICIONES

J . - L I N E A M I E V T O S P A R A D E F I N I R P O S I B L E S C A U U S D E F A L U I •• 31 .DATOSDEDISEÍO S I - DATOSDECDNSRSLCCION ; Í - DATOSDE TRAFICO ; - • DATOSDELMEDIOAMBIENTE

*, 1 l! ! , S1" I . O S P A V I M E M O S F I IMBI ES 12

11-DEFORMACIONES - : • AGRIETAMIETVOS

l i - DESPRENDIMIENTOS 14. AFLORACIONESOMOVIMIEVTOSDELMATERIAL

5.. EVALLACIÓNDE PAVIMENTOS FLEXIBLE! 2)

Jl-CONDICIONESDELAESTRUCTLRADELPAVIMEVrO S2- COKDICIONESDELDRENAJE

Í..CONSERVACIÓNDEP AUMENTOS 2S él-CALAfATEGOEtiftlEtAS 12- BACHEO U-RENHÍlACIONES 6 1 - TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

61I-IMPERMEABILI7AC¡OVDECARPETAS

• - : - - : 1 :•:: SI I I SELLOCDNM ATERUL3-A 61 I .RIEGOSD ESELLOCONCEMENTO ASF ALT ICOPREME2CLA DO

614. MORTEROSASF ÁLTEOS

REHABILITACIÓN DE PAVIMENTOS 37 7 1 - CORTE O PERFILADO DE LA CARPETA EXISTENTE 7 2 - SOBRE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO 7 3 - CARPETAS ASFÁLTICAS DE ESPESOR DELGADO

7 3 1 - CARPETA DELGADA MEJORADA CON FIBBRAS 7 3 2 - CARPETA DE GRADUACIÓN ABIERTA (OPEN GRADED) 7 3 3 - CARPETA DE GRADUACIÓN CERRADA

7 4 - MODIFICACIÓN DE ASFALTOS CON POLÍMEROS 7 5 - USO DE GEOTEXTILES

RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO 57 8 1 - RECUPERACIÓN DE PAVIMENTOS EN EL LUGAR 8 2 - RECICLADO DE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO

EN PLANTA 8 3 - RECICLADO DE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO

EN EL LUGAR

CONCLUSIONES 67

ANEXO 68

BIBLIOGRAFÍA 73

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INTRODUCCIÓN

En la actualidad nuestro país cuenta con una red de caminos pavimentados, que se estima en 247,000 kms Los cuales requieren de conservar en óptimas condiciones sus niveles de servicio, con el objeto de mantener el crecimiento sostenido del país En Mexico los caminos se han convertido en el principal modo de transporte y en el pilar de actividad económica, manejándose por ellos del orden del 80 % de la carga y el 95% de los pasajeros que se generan durante el año

Dada la magnitud de caminos con los que cuenta nuestro pais, una de las inquietudes principales es mantener la superficie de los pavimentos existentes, por lo que el Programa Nacional de Conservación y Rehabilitación de las Carreteras Nacionales tiene como principal objetivo contar con vialidades en óptimas condiciones de circulación que permitan agilizar el movimiento de los usuarios

Del mismo modo todos los Estados de la República tienen el mismo objetivo de mantener, las calles, avenidas y vialidades rápidas que tienen a su cargo

En todas las esferas de la actividad humana se están experimentando muy profundos cambios, en particular, la evolución tecnológica de la Ingeniería de Vías Terrestres ha venido acelerando su marcha en los últimos años con el objeto de seleccionar los materiales y procedimientos constructivos que conduzcan a la optimizacion de la calidad de las obras y de los recursos utilizados en ellas

Actualmente para mantener los caminos, se realizan obras de rehabilitación y reconstrucción de pavimentos, reforzando la estructura y ampliando los anchos de calzada Se emplea tecnología de punta para conocer con precision el estado aue guarda el pavimento, se utiliza maqumana especializada que capta Ja conformación del pavimento a través de la emisión de sondas magnéticas, lo cual permite corregir a tiempo las fallas aue presenten estos Se emplea la tecnología mas avanzada para la recuperación de pavimentos y se utilizan carpetas de concreto asfáltico modificados y tratamiento superficiales ahulados

Por otra parte debe recordarse que el problema de la conservación de caminos es compleja y que su solución debe darse en tres vertientes la financiera, la organizacional y la técnico -económica En esta ultima tiene lugar la implemetacion de nuevas tecnologías, pero para que estas sean provechosas deben darse sobre un sistema de administración que permita racionalizar y optimar las acciones que se realicen

4

C I I c t9ArlTjfeDÍNTÉS.O 1 fc. L» A

Todos los pavimentos, desde el termino de su construcción requieren de mantenimiento, con el paso del tiempo presentan diferentes fallas, que se manifiestan en la capa de rodamiento

Si se desea tener un tráfico rápido, seguro y cómodo es necesario corregir dichas fallas lo mas pronto posible para evitar, que los problemas se vuelvan cada vez mas senos

Las pnncipales fallas que se presentan en los pavimentos son causadas por envejecimiento, fatiga de alguna de las capas que conforman la estructura del camino, las vialidades que no cuentan con un sistema de drenaje pluvial adecuado presentan senos problemas en su capa de rodamiento, además las fallas pueden ser causadas por el empleo de matenales y procedimientos constructivos no adecuados.

Aunado a todo esto el incremento que se tiene en el número de vehículos que circulan por las carreteras y el aumento de las cargas de los mismos han venido acelerando la destrucción de las carreteras, avenidas y vialidades en forma alarmante, esto tiene particular importancia, dentro de los problemas que presentan la red por el hecho de que en 1980 se modifico el reglamento de pesos y dimensiones que regula la operación de los vehículos en las carretera, aceptando mayores pesos que han ocasionado detenoros anormales a los pavimentos que se construyeron antes de esta época y que resultan ahora incapaces de atender adecuadamente la demanda del transporte, debido a los bajos niveles de servicio que presentan

Debido a lo antenor un porcentaje muy elevado de estos caminos requiere de una conservación, rehabilitación, reconstrucción o modernización, para elevar su nivel de servicio, además de que los tramos que presentan congestionamientos de trafico por fallas en el pavimento se atienden con elevada prioridad

Los trabajos que ejecutan en los tramos dañados comprenden entre otros la reposición de la carpeta asfáltica, trabajos de bacheo, renivelaciones, sellado de la carpeta asfáltica, refuerzos de pavimentos, limpieza y reparación de puentes, alcantanllado y señalamiento

El método convencional para rehabilitar una superficie dañada es el recubrimiento con una nueva sobrecarpeta, ésta con matenal nuevo continuara jugando un papel importante, sin embargo el reciclado de pavimentos esta adqumendo rápidamente importancia dentro de la renovación de superficies, ya que responde a la problemática económica del país y contnbuye a disminuir el problema de la escasez cada día más grande de recursos naturales

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1.2 OBJETIVO

En este trabajo daremos una descripción de los procedimientos constructivos actualizado y tradicionales que se están empleando en la actualidad en nuestro país para conservar, rehabilitar y reconstruir los pavimentos flexibles Cada una de estas técnicas ofrece maneras únicas de resolver las falla que presentan los

pavimentos, por lo antenor se detalla cada una de ellas Asi como de los equipo modernos que se emplean y los nuevos materiales asfálticos, que permiten prevenir los problemas que se observan en los pavimentos e incrementan la calidad, durabilidad de las obras

Se describen los hneamientos para definir las posibles causas de falla de los pavimentos flexibles y los deterioros mas comunes que se presentan, asi como los procedimientos que se utilizan para evaluar su estado estructural

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2.- GENERALIDADES

Todas las fallas que presentan los pavimentos son ocasionadas por muy variados factores que aquí se mencionan, siendo conveniente clasificar los distintos tipos de estructuras de los pavimentos que se construyen en el país.

2 i DIFEVICIONES.

Pavimento. Se define como pavimento al conjunto de capas de material seleccionado, que reciben en forma directa las cargas del tránsito, y las transmiten adecuadamente a las capas inferiores, proporcionando además la capa de rodamiento donde se debe tener una operación rápida y cómoda.

Las características que debe tener un pavimento son las siguientes: A).- Una resistencia y un espesor total suficiente para soportar la carga de los vehículos, así

como transmitir adecuadamente los esfuerzos a las terracerías, de tal manera que estas no se deformen en forma perjudicial. Es decir la calidad y espesores de los pavimentos están influenciados tanto por los esfuerzos debidos al tránsito como a la calidad de las terracerías.

B).- Debe prevenir la acumulación de agua, así como la penetración de la misma a los pavimentos.

C).- Tener una capa superior que sea adecuada para el rodamiento, que soporte las cargas y los agentes del intemperísmo.

Estas son las características que se buscan corregir o mejorar en los pavimentos existentes, mediante el uso de los distintos métodos de rehabilitación.

TIPOS DE OBRAS VIALES

OBARAS VIALES

ESPECIALES TIPO I TIPO II TlPOffl TIPO IV

TDPA

> 20 000 2 500 - 10 000

500 - 2 500

RED

AUTOPISTAS Y SUB-URBANAS AUTOPISTA Y FEDERAL FEDERAL Y ESTATAL ESTATAL RURAL

TIPOS DE OBRAS VIALES DE ACUERDO AL TRANSITO DIARIO PROMEDIO ANUAL (TDPA).

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Los pavimentos se pueden dividir en dos grandes grupos

A) Pavimentos flexibles B) Pavimentos rígidos

A).- Pavimentos flexibles. En este tipo de pavimentos la superficie de rodamiento se encuentra formada por una carpeta asfáltica, se construyen sobre la capa subrasante Los podemos clasificar en tres grupos

1 - Pavimentos tradicionales Están constituidos por una capa superficial, llamada carpeta asfáltica, construida por el sistema de riegos o con mezclas elaboradas en planta o en el lugar, sobre una capa de base y otra de sub-base naturales o sea sin tratamientos especiales

2 - Pavimentos de gruesa capa asfáltica Son los pavimentos cuya capa de base se encuentra construida con concreto asfáltico, dicha capa recibe el nombre de base negra

3 - Pavimentos semingidos Estos pavimentos tienen capa de base o sub-base tratada por medio de aglutinantes hidráulicos, como pueden ser cemento portland o cal

B).- Pavimentos rígidos. Se encuentran formados generalmente por una capa de concreto hidráulico que forma la superficie de rodamiento, apoyada sobre una capa de material no rígido que puede ser la sub­rasante o una capa de sub-base La rehabilitación de este tipo de pavimentos no se incluye en este trabajo, solo nos refenmos a los pavimentos mas utilizados en nuestro país, los pavimentos flexibles

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3.- LINEAMIENTOS PARA DEFINIR POSIBLES CAUSAS DE FALLAS.

Las causas de las fallas en un pavimento son muy numerosas y diversas, pueden ser de índice cuantitativo (transito), de tipo cualitativo (tipo de materiales que se utilizaron) Asi como aleatorio (lluvias, humedades)

Para poder determinar el origen de los deterioros se hace necesario evaluar el estado del pavimento, teniendo un conocimiento completo y actualizado del estado que guarda la estructura del pavimento Asi como de su superficie de rodamiento

Son cuatro los datos que se hacen necesarios para evaluar las posibles causas de falla en los pavimentos

3 i Datos de diseño 3 2 Datos de construcción 3 3 Datos de trafico 3 4 Datos de medio ambiente

3.1. DATOS DE DISEÑO. Para iniciar con la evaluación de un pavimento necesitamos determinar los parámetros existentes Estos datos se recaban de la Dependencia encargada de la conservación del camino en estudio y son los siguientes

- Tipo de pavimento y espesores de cada una de sus capas - Características geométricas del camino - Banco de materiales utilizados - Tipo de carpeta asfáltica construida - Diseño de drenaje y subdrenaje - Diseño de mezclas

Ademas se debe recabar información de reparaciones o actividades previas, como son - Descripción de tramos en cuanto a requerimientos de conservación - Tipos de fallas mas comunes y épocas en las que se presentan - Tipo de conservación aplicada bacheo, calafateo, renivelaciones, sobrecarpetas, riegos de

sello, etc - Evaluar la calidad y durabilidad de los trabajos de conservación

En la actualidad son indispensables estos datos para definir las causas de falla, sobre todo en los pavimentos antiguos de poco espesor (de 10 a 15 cm ) o cuando el cuerpo del pavimento esta totalmente contaminado

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3.2.- DATOS DE CONSTRUCCIÓN. Investigar las condiciones durante la construcción de la obra nos puede dar una idea mas clara para determinar las fallas de los pavimentos, en este rubro la bitácora de obra es un excelente medio de información notas de problemas de obra y condiciones de tiempo son particularmente utiles

Siendo necesario recabar los siguientes datos - Periodo de la construcción original del camino - Dependencia y Residencia encarga de la construcción - Calidad de los materiales y su colocación

Al establecer un balance de las fallas se observa que una buena parte de esta provienen de - Materiales inadecuados - Granulometna incorrecta - Porcentajes elevados de elementos redondos (cantos rodados) - Insuficiente dureza de los agregados (desgaste excesivo) - Agregados sucios

Fabricación deficiente - Porcentaje incorrecto de asfaltos o de finos - Insuficiente mezclado

Colocaciones que no satisfacen las condiciones requeridas - Insuficiente compactacion - Excesiva compactacion - Insuficiente temperatura de colocación - Segregación durante la colocación

3.3.-DATOS DE TRAFICO.

Sin duda uno de los factores que ocasionan, daños severos en la estructura de los pavimentos y esto es debido al incremento de las cargas permitidas en el autotransporte Estudios en carreteras, demuestran que en promedio casi el 50% de los vehículos, transitan sobre cargados, hasta con un 30% en exceso Esto ha ocasionado deterioros anormales a los pavimentos

Actualmente los pesos autorizados son los siguientes Para dos ejes en tandem con ocho llantas 18 ton y el peso brutal máximo permitido de 77 5

ton El conocimiento del transito nos da los parámetros para solucionar el problema de capacidad de carga en las carreteras, esto se traduce en un parámetro muy complicado al relacionar la carga aplicada y el comportamiento del conjunto de capas que forman la estructura vial, estos parámetros se deben ver desde dos puntos de vista, el primero en el sentido de que la carga maxima no cause deterioros severos o fallas por roderas, agrietamientos o deformaciones

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visibles, y el segundo es relativo a la capacidad estructural para soportar muchas repeticiones de cargas menores, sin perdida acelerada de la calidad de servicio

Lo anterior es indicativo de que debe presentarse particular atención a la estructuración de los pavimentos, principalmente en los rangos de transito pesado y muy pesado con el proposito de que los pavimentos tengan la rigidez, resistencia y durabilidad adecuada para estas condiciones de transito

Por otra parte, la estructuración no debe restringirse a las capas superiores del pavimento, pues como se ha mencionado anteriormente, el efecto de las cargas aplicadas por los vehículos modernos llega a manifestarse a profundidades importante, que afectan a la capa superior de las terracenas

3 4 DATOS DEL MEDIO AMBUENTE.

Los parámetros del medio ambiente y las condiciones del clima, influyen en forma determinante en el deterioro del cuerpo de un pavimento

La presencia de agua en mayor cantidad que la normal y los ciclos de hielo, deshielo en zonas frías, son los parámetros que mas influyen

Presencia de agua El agua se infiltra en el cuerpo del pavimento ya sea por - Por la superficie pavimentada a través de las grietas y baches - Por infiltración lateral, el agua que proviene de los acotamientos se desplaza honzontalmente hacia el cuerpo de la vialidad, este es uno de los problemas que se presenta con mayor frecuencia, ademas de ser de los mas peligrosos Pueden resolverse en forma eficaz impermeabilizando y construyendo un drenaje eficaz

- Por afloracion capilar el agua proviene del nivel freatnco, en este caso el problema de la evacuación del agua es complejo y en general requiere de un estudio especial

- El contenido de agua el subsuelo cuando es muy elevado, puede provocar importantes trastornos ya que llega a modificar la capacidad soporte del suelo

Los ciclos de hielo y deshielo. Durante las heladas (en el momento del hielo), el agua que existe dentro del pavimento se transforma en cristales de hielo, hay una demanda de las zonas no congeladas a las congeladas Durante el deshielo, el contenido del agua del suelo es muy elevado dentro de un espesor muy variable El transito pesado entonces provoca asentamientos mas o menos importantes, produciendo deformaciones y grietas que hacen que el cuerpo del pavimento envejezca prematuramente

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4 - FALLAS OBSERVADAS EN LOS PAVIMENTOS

Las fallas de los pavimentos se manifiestan en la superficie de rodamiento, por lo cual resulta de suma importancia el análisis de la descripción del tipo de falla que se presentan en la capa de rodamiento

Entendiendo como falla la perdida de algunas de las características de servicio, para las cuales fue diseñado el pavimento Las fallas en los pavimentos pueden ser tanto de tipo funcional como del tipo estructura

Cuando se presenta una falla en el pavimento, es necesario corregir los daños lo mas rápido posible, antes de que progresen y ocasionen una destrucción total, ademas del estado de la capa de rodamiento depende la posibilidad de un transito seguro, cómodo y rápido

Tipos de fallas en los pavimentos.

Algunos de los síntomas superficiales de los diversos tipos de fallas de los pavimentos son

1 - Deformaciones 2 - Agrietamientos 3 - Desprendimientos 4 - Afloraciones

Las deformaciones y las fisuras (agrietamientos) afectan por lo general las capas inferiores para luego alcanzar la capa superior, mientras que los desprendimientos y afloraciones de desarrollan y originan en la capa superior

CAPAS I DESPRENDIMIENTOS I I AFLORACIONES SUPERIORES • l ^ — ^ — J fc^—^—«^—

CAPAS r _ ^ _ i _ _ 1 — - . L — ^ - . INFERIORES I DEFORMACIONES I I AGRIETAMIENTOS

Independientemente de la importancia de los daños, si se desea una maxima efectividad en la rehabilitación es importante realizar las reparaciones a tiempo Cuando mas pronto se inician los trabajos de una zona dañada en mas fácil y económico corregir el daño Esto es muy importante, si la superficie presenta grietas que facilitan el paso del agua a la estructura del pavimento, aceleran su pronto deterioro

Se han clasificado en los cuatro grupos antes mencionados las fallas mas comunes que presentan las diferentes vialidades en Mexico, ademas estas a su vez se subdividen

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4.1.- DEFORMACIONES. Dentro de este grupo tenemos las siguientes fallas típicas 1 1 - Roderas o canalizaciones 1 2 - Ondulaciones transversales (corrugaciones) 1 3 - Protuberancias 1 4 - Asentamientos transversales

1 i Roderas ó canalizaciones. Son asentamientos o deformaciones permanentes de la carpeta asfáltica, en el sentido

longitudinal de la carretera, ubicadas en la zona de huellas o rodadas de los vehículos Se producen como consecuencia de una baja estabilidad de la carpeta, por falta de compactacion o por la falta de espesor de las capas subyacentes Ademas esta falla se puede presentar por la falta de drenaje y subdrenaje, cuando se encuentra el nivel demasiado elevado del manto freático En la fig 4 1 se muestra este tipo de falla

FIG 4 1 Los problemas que se tienen cuando se presentan estas fallas, son principalmente acumulación del agua en estas zonas, lo que vuelve peligrosa la carretera y al transito vehicular, ademas de que el agua que se acumula, ocasiona baches

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1.2.- Ondulaciones (corrugaciones).

A estas fallas también se les denomina corrimiento de la carpeta, son ondulaciones en el sentido perpendicular o longitudinales al eje del cammo que contiene en forma regular crestas v valles alternados

Esta se presenta por las siguientes razones 1 - limones deficientes entre capas asfálticas 2 - Deficiente estabilidad de la carpeta asfáltica 3 - Producto de la fuerza tangencial de aceleración % frenado de vehículos en una zona de alto transito 4 - Deformaciones diferenciales del suelo de cimentación que se refleja en las capas supenores

Generalmente es necesario reponer de alguna forma la uniformidad de la superficie Este tipo de falla se muestra en fig 4 2

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FIG. 4.2

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1 3 - Protuberancias. Son desplazamientos de parte del cuerpo de la carpeta asfáltica hacia la superficie, formando un montículo de considerables dimensiones

Las causas probables de esta son 1 - Acción del transito intenso 2 - Estabilidad inadecuada de la mezcla asfáltica 3 - Alto valor de flujo de la mezcla asfáltica 4 - Liga deficiente entre capas de base y carpeta

1 4 - Asentamientos transversales.

Estos asentamiento se presentan en áreas del pavimento localizadas en elevaciones mas bajas que las áreas adyacentes, en el sentido transversal al eje del camino

Las causas probables de esta falla pueden ser 1 - Deformación diferencial vertical del suelo de cimentación o de las capas que forman el pavimento 2 - Cargas excesivas ó superiores a las del diseño 3 - Comparación inadecuada 4 - Drenaje ó subdrenaje deficiente, que permite el paso de agua a las diferentes capas que forman, la sección de la vialidad ocasionando cambios volumétricos 5 - Desplome de cavidades subterráneas

En todo los casos será necesario definir con exactitud la causa de la falla para evitar que los problemas se vuelvan a presentar

4.2.- AGRIETAMIENTOS

Son vanos los tipos de gnetas que se presentan en las carpetas asfálticas, siendo algunas de estas, etapas tempranas de postenores fallas que requieren de soluciones mas costosas, si no se realizan las reparaciones a tiempo, dentro de las grietas mas comunes tenemos

2 1 - Gnetas longitudinales 2.2 - Gnetas piel de cocodrilo 2 3 - Gnetas tipo mapa 2 4 - Agnetamiento parabólico (cornmiento)

2.1.- Grietas longitudinales. Son dos tipos de gnetas longitudinales a) Longitudinal por el eje Son líneas de falla paralelas al eje del camino o en muchos casos

sobre el eje del camino y pueden deberse a deficiencias en las juntas de construcción del pavimento, asentamientos, deficiencia de la junta de construcción longitudinal

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b) Transversales: Agrietamiento de la carpeta que sigue un padrón transversal o perpendicular al eje del camino y sus posibles causas son acción del tránsito, reflejo de grietas en capas subyacentes, espesor de la carpeta.

2.2 Grietas en forma de piel de cocodrilo. Se manifiestan como fisuras en la superficie de la carpeta asfáltica, formando un patrón regular con polígonos hasta de 20 cm. Estas fisuras están interconectadas.

Se deben usualmente a una falla de la base, a la existencia de un terreno excesivamente flexible formando colchón, a la escasez del espesor de la carpeta, esto es cuando se somete a volúmenes mayores de tránsito para los que fue diseñada. Se muestra este tipo de falla en la fig. 4.3.

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FIG. 4.3

2 .3- Grietas tipo mapa. Este tipo de grietas propician la desintegración de la capa de rodamiento, ya que facilitan el paso del agua a las capas inferiores, se manifiestan como fisuras finas formando polígono regulares, este tipo de falla es una manifestación temprana de un agrietamiento que con el paso del tránsito, toma las características de piel de cocodrilo. Sus causas son iguales a las de el ejemplo anterior y son: 1.- Calidad deficiente de alguna de la capa de la sección estructural. 2 - Debilidad de la estructura del pavimento. 3.- Escasez de espesor de la carpeta. 4.- Fuertes solicitaciones de tránsito. Se observa esta falla en fig. 4.4

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FIG 4 4

2 4 - Grietas finas.

Se manifiestan como pequeñas fisuras superficiales muy próximas las unas con las otras ya que no conforman un patrón regular y se extienden a cierta profundidad, pero no al espesor total de la carpeta, siendo sus posibles causas

1 - Envejecimiento de la carpeta 2 - Oxidación del asfalto (penetración de agua en la carpeta) 3 - Mala dosificación de asfalto 4 - Exceso de finos en la carpeta asfáltica Estas grietas deben sellarse lo mas rápido posible ya que permiten el paso del agua a las capas inferiores ocasionando problemas de desprendimiento

2 5 Agrietamiento parabólico. Son grietas con forma de parábola o de media luna que se forman en la carpeta asfáltica en la

dirección del transito Este tipo de fallas pueden presentarse, por tener una capa de rodamiento débil, mezcladas

inestables en las zonas de frenaje o arranque de vehículos, o tener una falta de adherencia entre la capa superficial y la capa de base por al negó

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4.3.- DESPRENDIMIENTOS.

Dentro de este grupo las fallas más comunes son: 3.1.- Baches. 3.2.- Desprendimientos de agregados. 3.3.- Desintegración. 3.4.- Desprendimiento del sello.

3.1.-Baches. Se debe a la desintegración de la superficie, se reflejan como oquedades de varios tamaños en la capa de rodamiento y que penetran hasta la base ó por debajo de ella, por lo que se dividen en profundos ó superficiales, siendo estos últimos los que afectan exclusivamente a la carpeta. Este tipo de falla se presenta en la fig. 4.5.

FIG. 4.5

Son varias las causas que pueden, producir un bache, las mas comunes son: - Falta de resistencia en la carpeta, inestabilidad en la misma por falta de cemento asfáltico. - Falta de espesor en la carpeta. - Puntos débiles de la superficie como juntas de construcción, que con el paso de los vehículos se abren, y el agua facilita que se formen los baches. - Defectos de construcción desde las terracerías. - Mala calidad de los materiales inferiores, incluyendo las terracerías como alto contenido de asfalto.

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e n e ,SJ 6 1 . I 0 Í E C A 3 2 Desprendimiento de agregada

Son pequeñas depresiones en forma de crater, por separación de los agregados gruesos de la carpeta asfáltica, dejando huecos en la superficie de rodamiento

Para frenar el desprendimiento de agregados, es necesario, realizar lo mas pronto posible el negó de sello Estas son capas de asfalto y matena pétreo, que impermeabilizan el pavimento, lo protegen del desgaste y proporciona una superficie antidenapante

Las causas probables de esta falla son - Falta de afinidad del matenal pétreo con los asfaltos - El contenido de asfalto óptimo de la mezcla este por abajo del especificado - Este problema de desprendimiento se presenta, cuando la mezcla elaborada en caliente, no se compacta a su temperatura mínima especificada, es decir se enfna el matenal, y no alcanza el grado mínimo de comparación

3 3 Desintegración: Se define como un detenoro grave de la carpeta asfáltica en pequeños fragmentos con perdida

progresiva de los matenales que la componen Dentro de las causas probables de esta falla tenemos 1 - Fin de la vida útil de la carpeta asfáltica 2 - Acción del transito intenso y pesado, para lo cual no fue diseñada la estructura del pavimento 3 - Contenido pobre de asfalto en la mezcla 5 - Compactacion insuficiente de la carpeta 6 - Acción de heladas o hielo 7 - Presencia de matenales, de mala calidad en las capas infenores 8 - Separación de agregado y asfalto ligante 9 - Desintegración de los agregados de la carpeta

Como se observa son muchas las causas que ocasionan este tipo de falla, para su reparación se requiere de un estudio minucioso, y con este poder determinar si la falla esta relacionada con las capas infenores Esta falla se presenta en la Fig 4 6

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FIG. 4.6

4.4.- AFLORACIONES. Dentro de este tipo de fallas tenemos 4 1 - Llorado de asfalto 4 2 - Afloramiento de humedad

4 1 - Llorado de asfalto. La exudación o llorado de asfalto es una falla que es muy común encontrar Son consecuencia del empleo de un exceso de matenal asfáltico en la aplicación de un

tratamiento de sellado

Sobre dosificación de riego de liga que tiende a subir a la superficie Dando lugar a una superficie resbaladiza como consecuencia de la excesiva cantidad de asfalto También puede dar lugar a la ondulación de la superficie debido a la inestabilidad del concreto En la fig 4 7 se observa el llorado de asfalto por el exceso de asfalto en el tratamiento de negó de sello con matenal 3-A

3 4 Desprendimiento del sello. Es una desintegración parcial o zomficada de la superficie de rodamiento, el agregado tiende a

desprenderse dejando zonas expuestas por el arranque de la gravilla o matenal pétreo 3-A Las causas que motivan estas fallas son 1 - Separación de la película de liga de los andos por humedad o falta de afinidad

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2 - Dosificación inadecuada del ligante 3 - Calidad dudosa del material ligante 4 - Ejecución de los trabajos en malas condiciones de clima

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FIG. 4.7 tí-

FIG. 4.8

4 2 Afloramiento de humedad.

Se presentan zonas húmedas en la superficie con o sm encharcamiento, como consecuencia de una deficiencia del drenaje o subdrenaje

Cuando el agua proviene de las capas inferiores, fluye a la superficie, a través de las gnetas o zonas menos compactadas, por capilandad o presión hidrostática por el efecto del tránsito, este problema ocasiona desintegración de estructura del pavimento

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5 - EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES

La evaluación de un pavimento tiene como proposito conocer el estado actual del mismo desde los puntos de vista superficial y estructural, ademas de establecer las razones por las que se encuentra en esa condición Los equipos mas usuales para determinar la condición estructural son la viga Benkelman, el curvimetro Dehelen, el Dynafect, etc Con la finalidad de simular lo mejor posible el efecto producido por el transito de vehículos, se han diseñado equipos como los llamados deformometros de impacto (Falling Weight Deflectometer) Con estos equipos se puede determinar la condición estructural de un pavimento a través de índices y calificaciones, para posteriormente, conocer los módulos elásticos de las diferentes capas que lo forman

Por el amplio usos de las computadoras, también se tiende a utilizarlas directamente en diversas modalidades de calculo para el diseño y la revision de estructuraciones de pavimentos De esta manera se utilizan cada vez mas los modelos de simulación para el diseño integral de los pavimentos

5.1 CONDICIONES ESTRUCTURALES DE LOS PAVIMENTOS

Seleccionar el tipo de rehabilitación en un pavimento es una decision de considerable significado económico Por ello, tomar tal decision sin tener el adecuado conocimiento de la condición estructural del pavimento, puede acarrear consecuencias muy graves

La deflexion superficial ha sido utilizada por largo tiempo como un indicador de la capacidad de carga de los pavimentos, la deflexión depende de los espesores y módulos de deformación de las diferentes capas del pavimento y el deterioro de este depende de los esfuerzos y deformaciones criticas en los materiales que lo forman, que pueden causar agrietamientos en capas estabilizadas con cemento Portland o asfalto y deformaciones permanentes en suelos sin estabilizar En un sistema multicapa como un pavimento, los esfuerzos y deformaciones unitarias, no se relacionan con las deflexiones superficiales de una manera sencilla o directa ya que dos secciones de pavimento pueden mostrar la misma deflexion, pero ofrecen comportamientos muy diferentes

Equipos que miden la respuesta a cargas repetidas o dinámicas

El Dynaflect y el Road Rater son los equipos mas conocidos y utilizados en esta categoría, las deflexiones son generadas por dispositivos vibratorios que imponen una fuerza dinámica sinusoidal que se superpone al peso estático del vehículo o remolque La magnitud de esa fuerza dinámica es menor que el doble del peso estático, de manera que el dispositivo vibratorio siempre aplica una fuerza de compresión de magnitud variable sobre el pavimento

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Medidas de deflexión superficial

El equipo de aplicación de cargas dinámicas son un medio rápido y eficiente para recolectar datos de deflexion, de los cuales pueden determinarse en forma adecuada las propiedades de los materiales que forman las capas de pavimento

El deflectometro de impactos parece ser la mejor elección entre los equipos que miden la deflexion de pavimentos debido a que la carga que pueden aplicar es la mejor aproximación que se tiene hasta la fecha de las cargas reales que impone al transito, ademas de la facilidad para variar las magnitudes de las cargas para ajustarse a diferentes condiciones

5.2 CONDICIONES DEL DRENAJE.

Evaluar las condiciones del drenaje es relativamente sencillo pero de suma importancia Los problemas del drenaje normalmente manifiestan senos problemas en la estructura del pavimento como baches, asentamientos, grietas en la capa de rodamiento asi como desintegración de la estructura

Al evaluar el drenaje pluvial debemos cercioraron que la vialidad cuente con el equipamiento necesario para desalojar el agua pluvial y evitar al máximo que esta llega a el pavimento, por lo anterior es necesario contar con un programa permanente de desasolve de coladeras y alcantanllas, asi como limpieza de cunetas y contracunetas evitando encharcamientos en la superficie de rodamiento

El ingeniero debe controlar y eliminar ademas del agua pluvial el agua subterránea por medio de captación y conducción, impidiéndole que erocione o que provoque presiones indeseables Las obras que se construyen con este fin, en general, son costosas, sin embargo, si se toma en cuenta el ahorro que se tendrá durante la conservación, es seguro que se justificaran ampliamente

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6.- CONSERVACIÓN DE PAVIMENTOS.

Al estar en operación una vialidad se va detenorando, presentando diferentes condiciones de servicio a través de los años La conservación tiene como principal objetivo, mantener, las obras con las condiciones y características, tales como fueron planeadas, siendo importante corregir oportunamente los daños que presenten para evitar que progresen y ocasionen senos problemas

Por lo antenor la conservación de los caminos es de suma importancia, para asegurar un transito seguro, cómodo y eficiente, durante la vida de proyecto Es importante mencionar que los trabajos de mantenimiento se realizan sobre caminos con una capacidad estructural aceptable, y que no proporcionan un refuerzo al pavimento

El detenoro que va teniendo una obra, se mide mediante valores que van de 1 a 5, estos son índices de servicio Cuando una obra se pone en servicio tiene un índice de entre 5 y 4 5 el cual va disminuyendo conforme pasa el tiempo Esto índices conforme pasa el tiempo y el trafico van disminuyendo (fig 6 1)

5 •=— B r t ^_^ , OBRA VIAL CON BUEN MANTENIMIENTO

ÍNDICE 4 •- x \ ^ " s j f

DE 3 -• \ > ^ _ _ _ FALLA FUNCIONAL

SERVICIO 4 • - \ \ ^ ^ FALLA ESTRUCTURAL

1 •- n' J l J t——— OBRA VIAL CON MAL MANTENIMIENTO

0 ' 1—• N

AÑOS

Fig. 6.1 Esquema que muestra el detenoro que se va teniendo en las obras a través de tiempo y el efecto de una conservación buena y otra deficiente

Dentro de las actividades que se realizan para corregir las fallas que presentan los pavimentos flexibles y mantener la superficie de rodamiento en buenas condiciones tenemos las siguientes

6 1 - Calafateo de gnetas 6 2 - Bacheo 6 3 - Renivelaciones 6 4 - Tratamientos superficiales (negó de sello)

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6.1.- CALAFATEO DE GRIETAS.

Las gnetas son fallas que se presentan en los pavimentos muy a menudo, y estas pueden tener su origen en la estructura del pavimento o en la calidad de los materiales de sus diferentes capas

El calafateo no debe aphcarce en zonas donde las gnetas tienen una profundidad tal que llegue a las capas de sub-base o terrecerías, ni cuando las gneta por su número no pueden rellenarse, en estos caso se aplican normalmente trabajos de bacheo Es importante realizar los estudios necesarios antes de efectuar cualquier trabajo, para localizar y supnmir las causas de las fallas

Este trabajo debe de efectuarse en forma oportuna antes de que el agua se introduzca por la gnta y ocasione problemas mayores

Los lincamientos generales que se toman en cuenta para efectuar la corrección de gnetas, según el tipo de las misma son las siguientes

Gnetas aisladas cuya profundidad no sobrepase la capa de base

/ .- Cuando el ancho de la grieta sea de tres (3) mm.

Se rellena con un producto asfáltico rebajado, cuya fluidez garantice la penetración del asfalto De preferencia deberán utihzarce asfaltos rebajados, como emulsiones asfálticas de rompimiento rápido, mezcladas con agua en una proporción de 80 % y 20 % respectivamente, la dosificación de dicha mezcla por metro cuadrado es de 0 5 a 0 6 Its

Existen productos elaborados con asfalto y hule látex, como es el caso del PA-5 del cual hablaremos más adelante

2.- Cuando el ancho de la grieta es mayor de 3 mm.

Se sacan los materiales extraños de las gnetas mediante un chorro de aire compnmido, si el matenal contenido en las gnetas es arena puede dejarse, ya que este matenal queda confinado en las gnetas al momento de realizar el negó de asfalto

Los materiales que se utilizan para el taponamiento de gnetas son emulsiones y matenales pétreos (arena) en la siguiente dosificación

Emulsión asfáltica de rompimiento rápido 1 5 lts/m2 Matenal pétreo (arena) 3 0 lts/m2

6.2.-BACHEO.

Son un conjunto de labores requendas para reponer una porción de la superficie de rodamiento que ha sido destruido o removida por el tráfico

Los baches se dividen en profundos y superficiales, siendo estos últimos, los que afecta solo la capa de rodamiento

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Generalmente en su reparación se utiliza el siguiente procedimiento

a) Se abre una caja a todo lo largo y ancho del bache, llegando hasta la profundidad necesaria, para eliminar todo el material defectuoso o inestable que se encuentre

b) Se modifica la forma del bache para cuadrarlo, en una figura regular, aunque para esto se tenga que ampliar el area del mismo, esto también se hace necesano cuando se presenta un bache profundo, para obtener las condiciones de trabajo necesarias, para la colocación y compactacion del matenal con el que se rellenara la oquedad Los costados del orificio deben de ser aproximadamente verticales

c) Si la excavación llego a nivel de base, todo el bache se puede rellenar con concreto asfáltico por capas, previos negos de impregnación y de liga

d) Cuando los baches sean profundos y cuando se considere económico el procedimiento, se construyen las capas inferiores con el mismo tipo de materiales que fueron usados en la construcción de la base y la sub-base, con estos mismos materiales se sustituyen las capas de las terracenas si fuera necesano

e) Se debe de tener, un buen control en la compactacion de las diferentes capas y mas si se trabajan baches profundos

Este tipo de actividades son de las mas comunes en la conservación de caminos, cuando se presentan zonas con agnetamientos considerables, para su reparación normalmente se procede al bacheo de las mismas

6.3.- RENIVELACIONES.

Son un conjunto de labores requendas para reponer la porción de la superficie de rodamiento que ha sufrido alguna deformación y/o desplazamiento de su nivel onginal

Antes de realizar cualquier actividad para recuperar el nivel onginal de un pavimento manifestado en una deformación o asentamiento, es necesano realizar estudios para identificar la causa de la falla, a fin de efectuar la corrección adecuada que garantice que el problema no vuelva a presentarse en un lapso previsible

Siempre que existan asentamientos y se programen actividades de rehabilitación de pavimentos, es necesano realizar previamente los trabajos de renivelacion, para lograr uniformidad en la nueva colocación de espesores

Procedimiento constructivo. El procedimiento que se sigue para renivelar la superficie que se trata es el siguiente

a) En caso de deformaciones pequeñas del orden de uno a tres centímetros, estas pueden corregirse empleando el sistema de morteros asfálticos de los cuales hablaremos mas adelante

b) Cuando las deformaciones son mayores de tres cm se pueden utilizar alguna de las siguientes técnicas

1 - Se remvela la superficie de rodamiento actual, recortando (fresado) en una profundidad tal que garantice una superficie honzontal y uniforme

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2 - Para corregir la superficie se coloca una capa de concreto asfáltico en el espesor necesano, de acuerdo con los siguientes lincamientos

• La zona por renivelar deberá limpiarse de matenales extraños tales como tierra, hierbas u otros

• Deberá definirse y marcarse el area por renivelar, siguiendo el perímetro que cubra en su totalidad la falla

• Deberá picarse la superficie de rodamiento en la zona por renivelar, dando un espaciamiento aproximado entre cada golpe del zapapico de 30 cm, barriendo a continuación el matenal excedente

• Postenormente se da un negó de liga en la totalidad del área por reparar con el producto asfáltico que se indique

• Inmediatamente se coloca la capa de concreto asfáltico, con motoconformadora y se compacta al 95 % de su peso volumétnco máximo

Es necesano vanar el tamaño del matenal pétreo de la mezcla de tal modo que nunca exceda en un cuarenta por ciento del espesor total que se coloca en la renivelacion

Además de estas actividades también se realizan normalmente trabajos de limpieza de acotamiento, mantenimiento en cunetas y obras de drenaje, así como mantenimiento en el señalamiento honzontal y vertical que opera en las vialidades

6.4 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES.

Estas actividades y las ya mencionas son el pan de cada día en la conservación de caminos, asi como el mantener la superficie de rodamiento en óptimas condiciones para el trafico, para lo cual se utilizan, diferentes técnicas de sellado, que pueden ser

• Impermeabilización de carpetas asfálticas • Riegos de sello con matenal 3-A • Riegos de sello con cemento asfáltico premezclado • Morteros asfálticos

6 4 1IMPERMEABILIZACION DE CARPETAS ASFÁLTICAS.

Es indudable que las gnetas, durante la temporada de lluvias, facilitan el paso de agua a las capas mfenores de la estructura base y sub-base, disminuyendo su capacidad de carga y acelerando el detenoro de la carpeta asfáltica, dando ongen a la formación de un numero mayor de gnetas, baches y finalmente desintegración de la misma capa de rodamiento

Con el objeto de impedir la filtración del agua a través del agrietamiento, actualmente en la rehabilitación de pavimentos se esta utilizando un producto que sella las gnetas e impide el paso del agua y que a la vez aglutinará las partículas sueltas además de ser un matenal elástico

Para lograr este objetivo se emplean negos de emulsión, o productos fabncados para este fin como el A S I 5 Este último es elaborado pnncipalmente con asfaltos y hule látex para darle elasticidad y algunos productos químicos para obtener mayor adherencia y afinidad entre el

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producto y el matenal pétreo de la carpeta y a la vez cuenta con una viscosidad mínima que le permite introducirse a las gnetas del pavimento, tratando de rellenarlas Al ser aplicado, este producto sella la gneta de abajo hacia amba y no únicamente superficialmente

La aplicación del A SI 5 (P A 5) el cual se fabnca en forma de concentrado, requiere de diluirlo en proporción de una parte de producto con tres o cuatro partes de agua dependiendo del tamaño de la abertura de las gnetas

Debido a la pendiente de la superficie en la que se va ha aplicar, la cantidad vana de 0 5 a 0 6 de Its /m2 Mayores cantidades debido a la pendiente originan que el producto escurra hacia las partes bajas

Dependiendo de la abertura de las gnetas conviene aplicar, uno, dos o tres negos

Previo a el negó solo es necesano eliminar la basura de la superficie, las partículas de arena que se encuentren en las grietas, no es necesario eliminarlas ya que el producto las aglutina perfectamente

El tiempo requendo entre un negó y otro o para abnr el transito de un tramo, vana de media a una hora, esto determina cuando al aplicar la palma de la mano sobre la superficie regada, esta no se mancha

Precauciones importantes con el equipo de riego de este producto:

El negó de este producto normalmente se hace con petrohzadora, es indispensable y necesano que una vez hecho el riego, se vuelva a cargar la petrohzadora con agua y recircule, con el objeto de que se limpien perfectamente sus conductos, la bomba y las espreas, repitiendo esta operación hasta que el agua salga limpia

De no tomar estas precauciones, el residuo del producto que quede en la bomba, hará que esta se pegue, onginando la ruptura del cluch o de la barra de mando, barndo de los engranes o cadenas según el tipo de bomba, asi como se tapen las espreas de la barra de negó

Cuando se realizan riegos de PA 5 es necesano aplicar todo el producto para evitar los problemas antes mencionados con la petrohzadora, por lo que deberán de calcularse los tramos mínimos para realizar negos de este producto Los negos para impermeabilizar las carpetas asfálticas son de uso común en la conservación de

pavimentos y se emplean al igual en la rehabilitación de pavimentos después de perfilar la carpeta asfáltica

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c I I c B I B L I O T E C A

6 4 2 - RIEGO DE SELLO CON MATERIAL 3-A.

El negó de sello con material 3-A, consiste en la aplicación de un material asfáltico, cubierto con una capa de material pétreo, cuyo objetivo es - Impermeabilizar la carpeta - Protegerla del desgaste - Proporcionar una superficie antiderrapante Esta es la última capa que se construye en los pavimento, se debe tener mucho cuidado durante

su construcción, asi como de la calidad de los materiales empleados y de su proceso constructivo, ya que son muchos los factores que pueden ocasionar fallas en esta actividad Esto es de suma importancia, si se considera que esta capa ademas de cumplir con los objetivos antes mencionados, proporciona el acabado a la vialidad

Emulsiones asfálticas La emulsion canónica de rompimiento rápido es la mas utilizada y con ella se han conseguido

muy buena fijación del material pétreo Las condiciones bajo las cuales se deban realizar los trabajos de sello con emulsiones son las

siguientes - La emulsion presenta la ventaja de no requerir el secado del material, si no mas bien una humedad superficial, la cual es menos complicado - Por otra parte, debe trabajarse con rapidez, es decir la emulsion que es distribuida en el pavimento debe cubrirse inmediatamente con el material pétreo, antes de que la emulsion asfáltica rompa Para esto se trabajan tramos cortos, y el equipo que distribuyen el asfalto (petrohzadora), van separado de los esparcidores de sello en no mas de 10 mts - Es importante hacer notar que la emulsion debe ser fabricada dependiendo del material pétreo que se va ha utilizar, con el fin de tener una buena afinidad entre el material pétreo y asfalto - Para la aplicación de las emulsiones se debe elevar su temperatura ligeramente, entre 20 y 30° C lo necesario para que no se tapen las espreas de la petrohzadora, pues estos productos asfálticos ya tienen desde su elaboración una viscosidad baja, que incluso puede causar problemas en zonas de cierta pendiente, al escurrirse de las partes altas hacia las bajas

Construcción Es importante hacer notar que los riegos de sello no resuelven los diferentes problemas que

presenta los pavimentos asfálticos como son, deformaciones, agrietamiento o desprendimientos Es necesario corregir las fallas del pavimento antes de iniciar con las actividades de sellado

Los pasos a seguir para realizar estos trabajo son los siguientes - Es necesario barrer la superficie sobre la que se trabajara, esto se hace con barredoras mecánicas o con personal, es importante eliminar todo el polvo del pavimento para lograr una buena adherencia entre la carpeta de concreto asfáltico y la nueva capa de sello Los asfaltos utilizados en los riegos de sello son aplicados con petrohzadora, siendo esencial

que el equipo este en condiciones de extender el asfalto uniformemente sobre la superficie a tratar

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Se debe tener cuidado con la velocidad de aplicación de los asfaltos ya que un exceso de asfalto produce llorado y una falta de este produce desprendimientos del matenal pétreo, por falta de ligante

Antes de iniciar el trabajo debe comprobarse el funcionamiento de la barra distnbuidora El cierre de las válvulas debe ser instantáneo, tanto al abnr como al cerrar

Tendido def material pétreo. Al realizar esta operación se requiere que el tendido del matenas sea uniforme Normalmente el

ancho del negó de asfalto debe ser igual al ancho del esparcidor de sello, para poder cubnr todo el asfalto regado Los distnbuidores de matenal pétreo vanan desde una compuerta regulable muy sencilla unida a la compuerta de un camion, hasta unidades autopropulsadas de gran rendimiento, que reciben el agregado del camion en una tolva, lo alimentan a la caja esparcidora, donde es distribuido uniformemente y continuamente Esta caja esparcidora esta equipada con una cnba, que se localizas enfrente del rodillo, forzando que las partículas de agregado gruesas caigan pnmero sobre el asfalto fig 6 2 Para tener una buena dosificación en el tendido del matenal es necesano, regular la abertura

del esparcidor y la velocidad, para que el matenal se distnbuya en forma uniforme y en la longitud prefijada

Rastreo del material. Después de que el esparcidor distnbuye el matenal pétreo, una cuadnlla de personal cubre las zonas que no fueron cubiertas con matenal pétreo, asi mismo eliminan todas las ondulaciones, bordos o depresiones

Planchado del material. El equipo que se utiliza normalmente para el planchado de sello, son rodillos metálicos tipo

tandem con pesos de 4500 kg a 7500 kg, asi como compactadores de neumáticos con pesos similares a la tandem Los compactadores no deben de sobrepasar estos pesos ya que se ejercena mayor presión en el pétreo triturándolo ocasionando desprendimientos El planchado se inicia con el paso del equipo tandem el cual solo pasa dos veces sobre el matenal y postenormente entra el neumático que es esencial para hundir firmemente los andos en las zonas bajas o pequeñas deformaciones de la superficie, que normalmente no son cubiertas por los rodillos metálicos (tandem) Es importante aclarar que en este tipo de trabajos el equipo tandem y el compactador de neumáticos no compactan el matenal, solo proporcionan acomodo al pétreo

Después del planchado, es necesano eliminar toda la gravilla sobrante suelta en la superficie, es necesano barrerlo antes de abnr la vialidad a el transito, ya que resulta peligroso, provocando derrapones o volcaduras, ademas el matenal suelto es proyectado por los automóviles ocasionando rompimiento de parabnsas Este matenal se elimina ya sea con personal o con banedoras mecánicas

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MOTO EXTENDEDOR

PARTES COMPONENTES DEL MOTO-EXTENDEDOR

1.-GANCHO REMOLCADOR DEL CAMION. 2.-CAJA RECIBIDORA DE AGREGADOS. 3.-CONTROL MANUAL DE LAS COMPUERTAS

REGADORAS DEL AGREGADO. 4.-FRENO MECÁNICO. 5.-DOS BANDAS TRANSPORTADORAS QUE

ACTÚAN INDEPENDIENTEMENTE.

CERRADO 6.-PLACAS QUE EVITAN DESPERDI­

CIO DEL AGREGADO. 7.-MALLA PRIMARIA QUE EVITA EL

PASO DE BASURA Y MATERIAL -GRUESO.

8.-CAJA DE REGADO. 9.-AGITADOR.

10.-COMPUERTAS RADIALES. 11.-RODILLO DE REGADO. 12.-MALLA AJUSTABLE.

Fig. 6.2

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6.4 J RIEGO DE SELLO CON CEMENTO ASFÁLTICO PREMEZCALADO.

Con la idea de solucionar los problemas de desprendimiento que presentan los riegos de sello con matenal 3-A, se emplea el cemento asfáltico AC- 20, a razón de medio por ciento en peso del matenal pétreo mezclado en planta a 150°C y 0 8 lts/m2 a la misma temperatura regado en el camino

El equipo que se utiliza es el siguiente - Planta de concreto asfáltico para calentar el matenal pétreo e incorporar el asfalto - Esparcidor remolcable o autopropulsado de los ya mencionados con antenondad - Petrolizadora para el tendido del producto asfáltico - Compactador de neumáticos de 5 ton y un rodillos metálicos liso tipo tandem - Camiones volteo para transportar el matenal pétreo - Barredora mecánica para eliminar el matenal sobrante Procedimiento de construcción. El matenal pétreo se calienta en planta a 150°C se le incorpora el 0 5% de cemento asfáltico

en peso a la misma temperatura y se mezcla depositándose en camiones para ser transportados a la obra Se nega con la petrolizadora el cemento asfáltico a 150°C y se aplica a razón de 0 8 lts/m2, sobre la capa de asfalto se coloca el matenal pétreo con una dosificación de 8 lts/m2 con el esparcidor Tendido el matenal se hace pasar dos veces por la misma franja el compactador de neumáticos y el rodillo liso tipo tandem, postenormente con una banedora de tipo mecánico y con una cuadnlla de personal se recoge el matenal sobrante La finalidad de calentar el matenal pétreo y aplicarle parte del asfalto en planta, es lograr una mejor adherencia entre el pétreo y el asfalto, evitando el polvo durante la construcción, asi mismo favorece cuando la temperatura del medio ambiente es baja La apariencia de este trabajo es de buena calidad, el desperdicio de matenal que no se adhiere

es del orden del 8 al 10% Este sistema es económico siempre que se cuente con una planta de asfalto

El problema al que se enfrenta el sellado con matenal 3-A en la conservación y rehabilitación, en vialidades localizadas en zonas urbanas, son los horanos de trabajo que normalmente son nocturnos y muy restnngidos, no contando en muchos casos con el tiempo mínimo necesano para el fraguado de los asfaltos, esto a ocasionado que se tengan trabajos defectuosos Ademas en este tipo de tratamiento el estado climatológico es esencial, se recomienda seleccionar la época del año mas adecuada, resultando ser ideal la época de secas, con una temperatura del medio ambiente no menor de 18 grados centígrados, que proporcionan temperaturas altas en los pavimentos Condición que es desfavorable cuando se realizan estas actividades en horanos nocturnos por tener vialidades de alto transito

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6.4.4 MORTEROS ASFÁLTICOS.

Tienen por objeto, mejorar o reparar las característica de la superficie de rodamiento de los caminos, ademas de formar una capa de desgaste, regenerando la impermeabilidad y rugosidad de la superficie de rodamiento La pasta de fraguado relativamente rápido que se utiliza como tratamiento superficial de los

pavimentos asfálticos y que se elabora con emulsion asfáltica mezclada con arena o bien con gravilla y arena, asi como con filler mineral y un aditivo que regula la rotura de la emulsion, recibe el nombre de Mortero Asfáltico o Lechada Asfáltica, tiene su origen en Estados Unidos, donde se conoce como "Slurry Seal" El material pétreo constituye el esqueleto mineral, el filler sustenta el mismo y el asfalto confiere cohesion al conjunto

Es utilizada para sellar las carpetas donde la aplicación del riego de sello con material 3-A no es recomendable, como en el caso de los aeropuertos donde el material pétreo, cuando se desprende puede ocasionar senos problemas en las turbinas de los aviones, ademas presenta la ventaja de poder utilizar este método en vialidades donde por la intensidad del trafico, no es posible mantener cerrada las vialidades ya que minimiza el tiempo de intervención y como consecuencia las perturbaciones del transito

El campo de aplicación de los morteros asfálticos esta limitado casi exclusivamente a tratamientos de sellado e ímpermeabihzacion de pavimentos en vías de baja intensidad de trafico En los últimos años vanos factores han contribuido al desarrollo de esta procedimiento constructivo, como los que se indican a continuación - Los nuevos emulgentes y aditivos, ha hecho posible la fabricación de emulsiones de rotura

controlada de extraordinana importancia, especialmente cuando se trata de utilizar morteros asfálticos en vías urbanas cuyo trafico no puede estar interrumpido por mucho tiempo - El empleo de asfaltos modificados en la fabncacion de emulsiones mejoradas con

elastomeros, han permitido obtener ligantes dotados de baja susceptibilidad térmica y elevada cohesion, condiciones necesanas para resistir altas intensidades de transito - Aumento del tamaño máximo del matenal pétreo, esto tiene una gran importancia en los

nuevos empleos de las lechadas Se ha pasado de emplear pétreo de 2 a 3 mm de tamaño máximo a emplear de 12 mm

La secuencia del proceso evolutivo seguido por esta tecnología permite marcar su desarrollo asi Primera generación : Lechadas asfálticas con emulsion amónica de ruptura lenta, ando

tamaño máximo de 3 mm Segunda generación : Lechadas asfálticas con emulsion canónica de ruptura lenta, ando

tamaño máximo de 6 mm Tercera generación : Lechadas asfálticas con emulsion canónica de ruptura controlada, ando

tamaño máximo de 6 mm Cuarta generación : Microaglomerados en frío con emulsion cationica modificada con

elastomeros de rotura controlada, tamaño máximo mayor de 6 mm llegando a 12 mm

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En Mexico se utiliza la siguiente curva granulometnca del matenal pétreo para morteros asfálticos y en términos generales debe quedar comprendido dentro de la zona limitada por los valores siguientes

Característica de los componentes.

El material pétreo debe ser: Procedentes de trituración parcial o total Limpios (Equivalente de Arena superior a 50) Duros (Desgaste de Los Angeles inferior a 25) Coeficientes de pulimento acelerado superior a 0 40

Malla No

8 16 30 50

100 200

Pasa %

100 85-56 60-35 45-20 30-10 15- 5

Emulsiones. Las emulsiones empleadas han pasado de ser amónicas de rotura lenta a canónicas de ruptura controlada Actualmente se emplean, en los microaglomerados emulsiones modificadas con elastomeros, que se incorporan a la fase acuosa

La incorporación de los elastomeros modifica y mejora el ligante residual respecto al resultado de una emulsion normal del mismo asfalto, en cuanto a elasticidad, resistencia a la tracción y susceptibilidad térmica Esto se traduce en una mayor cohesion de la mezcla a temperaturas elevadas, una mayor flexibilidad a bajas temperaturas y un aumento al punto de reblandecimiento, lo que disminuye los riesgos de exudación En general los microaglomerados o micro-concretos asfálticos, obtenidos con ligantes

modificados, presentan frente a las lechas tradicionales una sene de ventajas como - Mejores resistencias mecánicas - Mayor resistencia a la deformación plástica, cualidad importante en espesores de 1 a 2 5 cm - Menor perdida a la abrasion, con igual granulometna de andos y porcentaje de ligante - Mejor rugosidad superficial y por lo tanto mejor adherencia neumático - pavimento

Construcción. La aplicación del mortero se efectúa a través de una maquina aphcadora de lechadas asfálticas,

consta de tolva de agregados y deposito de emulsion, agua filler y aditivo, todo ello montado sobre un camino Normalmente el agregado pasa de la tolva al cajón mezclador a través de una banda transportadora, graduando la cantidad de matenal por medio de la compuerta de paso a la cinta y por la velocidad de esta En las maquinas mas modernas la cinta transportadora actúa de bascula mediante un circuito electnco que indica al operador la cantidad en peso de matenal que entra al mezclador en un tiempo determinado Para trabajar con emulsiones de rotura controlada es imprescindible un sistema independiente de aditivo (deposito, bombas y aparatos de control), teniendo en cuenta que el tiempo de rotura de la emulsion en obra se regula con este elemento

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DEPOSITO DE FINOS

INYECTOR DE AGUA

INYECTOR DE EMULSIÓN-MEZCLADOR

TOLVA DE MATERIALES PÉTREOS

TANQUES DE AGUA Y EMULSION

IA DOSIFICADORA

fSPREAS DE AGUA PARA MOJADO DE LA SUPERFICIE POR TRATAR

"^-CAJA EXTENDEDORA

MAQUINA REVOLVEDORA EXTENDEDORA TIPO HIGH-WAY-

¡TANQUE DE AGUA Y EMULSION

(TOLVA DE MATERIALES PÉTREOS

DEPOSITO DE FINOS

-INYECCIÓN DE AGUA

INYECCIÓN DE EMULSION

^-MEZCLADOR

A EXTENDEDORA

BANDA DOSIFICADORA

•PREAS DE AGUA PARA MOJADO DE SUPEREICX )R TRATAR.

MAQUINA REVOLVEDORA EXTENDEDORA TIPO MADISON.

Fig. 63

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7 REHABILTACION DE PAVIMENTOS.

7.1.- CORTE O PERFILADO DE LA CARPETA EXISTENTE

El fresado, perfilado o corte de la carpeta asfáltica existente, ha alcanzado un gran auge dentro de la rehabilitación de pavimentos El corte de pavimento ha creado un nueva dimension en el retiro, recuperación y reutilizacion de los pavimentos, este sistema automatizado permite retirar la superficie desgastada o fallada de la capa de rodamientos de los pavimentos, a ritmos de producción elevados, dejando una superficie nueva La finalidad que se persigue al realizar este proceso, dentro de la rehabilitación de un

pavimento es la siguiente

- El pavimento desgastado, que presenta deformaciones, asentamientos y grietas puede ser retirado mediante el corte dejando un perfil renivelado para recibir una nueva carpeta, asegurando que esta sera uniforme - Elimina todas las fallas, superficiales que presenta la capa de rodamiento, como baches,

grietas, deformaciones y fallas superficiales El material que se obtiene puede ser utilizado, en procesos de reciclado de mezclas asfálticas, para formar nuevas capas de rodamiento o en trabajos de bacheo en vialidades secundarias - El perfilado prolonga la vida de la nueva capa debido a que esta colocada en un nivel uniforme de superficie compactada para el transito - Con el fresado se logran entrelazar fuertemente la union ente la superficie antigua y nuevas Con esto se elimina el efecto del planeo deteniendo el patinaje de la nueva capa con la eliminación de este problema, la superficie nueva se combina con la antigua a fin de formar un pavimento integral, dándole un refuerzo adicional al pavimento - Con la eliminación de la parte dañada del pavimento, se reduce el espesor de la capa nueva disminuyendo los costos de rehabilitación - La textura que resulta del fresado como ya se menciono presenta características de uniones supenores, con la facilidad de utilizar carpetas de concreto asfáltico delgadas, creando una nueva revolución en la industria del mantenimiento del pavimento

Al eliminar la capa dañada del pavimento, no se incrementa la elevación de rasantes, manteniendo la altura libre de los gálibos correspondientes a estructuras supenores, como puentes vehiculares o peatonales De igual forma no se reduce la altura del peralte de las guarniciones en vialidades urbanas En zonas urbanas donde no es posible cerrar la vialidad al transito para su rehabilitación por periodos prolongados, se realizan los trabajos en turnos nocturnos y en horarios de baja afluencia vehicular e inmediatamente después de realizar los trabajos de fresado se puede dar paso al trafico Con el fresado de la capa dañada, se elimina sobrecargas a el pavimento incrementando su

capacidad de carga

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Existen dos métodos de corte de carpeta

1.- Corte de la carpeta asfáltica en caliente. 2.- Corte de la carpeta asfáltica en frío.

1.- Corte de la carpeta asfáltica en caliente. Los métodos actuales de perfilado o corte en caliente exigen una cantidad considerable de

combustibles, no tienen un control satisfactorio de la superficie y no cortan tan profundo como se requiere, por lo que su uso es cada día menor

Cuando se requiere abrir al transito la vialidad fresada y se utiliza este procedimiento constructivo, se requiere de concluir los trabajos de sobrecarpetas los mas rápido posible, de lo contrario se presentan baches en toda la superficie

El funcionamiento del equipo que emplea este método, consiste básicamente en el calentamiento del pavimento ya se a través de una sene de quemadores o equipos que transmiten calor por rayos infrarrojos, para facilitar la extracción de la capa dañada, adicionado a esto el equipo cuenta con un rodillo cortador giratorio que desgasta la superficie y envía el material a un banda transportadora para depositarlo en un camion de volteo

2.- Corte en frío de la carpeta asfáltica.

Con este método se tiene un preciso control de la superficie, ademas de un alto rendimiento Este sistema consiste en remover , reducir simultáneamente el tamaño del material extraído y

cargarlo automáticamente, a base de equipos abrasivos montados sobre un cilindro de acero giratorio

Se hace girar el cilindro montado en su sistema de transporte móvil y se produce un efecto abrasivo sobre la superficie atacada, manteniendo la profundidad y precision del corte mediante un sistema de sensores hidráulicos dentro de un rango mas menos de 3 mm, el material es enviado a una banda transportadora, trabaja bajo un sistema hidráulico, permitiendo el movimiento de la banda, con un ángulo de 90° el sentido vertical

Dependiendo del tipo de equipo que se utilice se pueden realizar cortes con una sola pasada en anchos hasta de 3 81 mts (150") y profundidades hasta de 30 5 cm (12") Durante el proceso de corte es necesario contar con detectores de metales para localizar objetos metálicos como rejillas, coladeras , con el fin de evitar que las puntas de carburo de tungsteno del cilindro de corte, se dañen, ocasionan el paro del todo el proceso Adicional al equipo de corte es necesario contar en la obra con, camiones pipas de agua, para abastecer el equipo de corte, ya que el cilindro de corte se mantiene trabajando con un sistema de riego de agua Ademas de contar con camiones de volteo para retirar el material producto de fresado y una equipo de barrido para retirar el poco material que da en la superficie Los trabajos de fresado se programan en épocas de secas, las superficie descubierta debe de ser

lo mas rápido posible pavimentada para no tener problemas de bacheo, ya que una superficie fresada, con paso de vehículos y con la presencia de agua por lluvias, ocasiona baches y

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desprendimientos de material de carpeta, dando como resultado zona intransitables. En al fig. 7.1 se observa el equipo de corte en frío y el acabado de la superficie que deja la perfiladora.

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39

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Perfiladora o Fresadora

• 40

7.2 SOBRE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO.

El método convencional y aun común para rehabilitación de la superficie dañada es el recubrimiento con una nueva sobrecarpeta Este recubrimiento con matenal nuevo continua jugando un papel preponderante

Las carpetas de concreto asfáltico son las que se construyen mediante el tendido y compactacion de concretos asfálticos elaboradas en caliente, en una planta estacionaria, utilizando cementos asfálticos

Procedimiento de construcción para carpetas de concreto asfáltico.

El procedimiento de construcción, para este tipo de carpetas es como sigue Se eligen los banco de matenal pétreo, que en general serán de roca masiva como basalto, nolitas, andesitas, calizas, o bien, banco de conglomerados o aglomerados

Los probables banco se sondean, ya sea con maquinas rotatonas o a cielo abierto y se realizan los muéstreos correspondientes, los materiales se llevan al laboratorio para realizar las pruebas de identificación y por fin hacer la selección de los bancos que se usaran en la obra, en esta etapa

Se hace el proyecto de granulometna en el laboratorio y se encuentra el contenido óptimo de asfalto (cemento) Con base en la granulometna se calibra el abastecimiento de la planta mezcladora

Se hace la extracción de matenal, para rocas y conglomerados duros se necesitan explosivos Se realiza el tnturado y cnbado del matenal, para lo cual en general se requiere de una tnturadora de quijadas, una o dos de cono o de rodillos, cribas y bandas Es conveniente que se realicen almacenamientos con 3 o 4 tamaños diferentes, según los tamaños requendos por el proyectos granulometnco de la mezcla

En la planta de mezclado se inicia la elaboración de la mezcla asfáltica en los elevadores de cangilones, el material se lleva al cilindro de calentamiento y de secado, aquí el pétreo se calienta entre 150°C y 170°C En esta etapa, la planta produce una gran cantidad de polvo que se va a la atmosfera, a no ser que se tenga un equipo especial de captación, que en la actualidad es obligado para evitar la contaminación del aire

Ya con la temperatura necesana, el pétreo se eleva otra vez con cangilones a la unidad de mezclado, en donde, en primer termino, se hace un cribado para alimentar a 3 o 4 tolvas con matenal de diferentes tamaños Se pesa la cantidad de pétreos necesaria de cada una de ellas y se deposita en la caja mezcladora, en donde se provee del cemento asfáltico, a una temperatura de 160°C a 170°C Se realiza la mezcla hasta su completa homogeneizacion y por ultimo, se hace el vaciado al equipo de transporte o a un silo de almacenamiento provisional

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Existen dos tipos de plantas de producción discontinua o de "bachas" y de producción continua En la pnmera, se hace el mezclado en una caja, en donde se depositan el pétreo y el asfalto a la temperatura necesaria y por medio de aspas se hace mezclado en una caja, en donde se depositan el pétreo y el asfalto a la temperatura necesaria y por medio de aspas se hace el mezclado, hasta su homogeneizacion, en general para llenar un camion, se necesitan de 3 a 4 ciclos de mezclado En las segundas, el material pétreo y el asfalto se proporcionan en forma continua en un canal en el cual se tiene un tornillo sinfín de tal longitud que al final se tenga la mezcla homogénea y la producción se presenta en forma continua En la fig 7 2 muestra la planta de concreto asfáltico de procesamiento continuo y en la fig 7 3 una planta de bachas o de producción discontinua

Se transporta la mezcla al tramo, a donde debe llegar a una temperatura de 150 a 160°C, si es necesario, se deben utilizar lonas que la cubran durante el trayecto Antes de colocar la mezcla se debe dar un riego de liga con emulsiones de rompimiento rápido, sobre la superficie a encarpetar, en proporción de 0 7 L/m Al llegar el equipo de transporte al tramo se descarga la mezcla asfáltica en la maquina extendedora (finisher) fig 7 4, que forma una franja de mezcla asfáltica, evitando segregaciones de matenal y dándole una ligera compactacion Entre vehículo y vehículo se tiene una junta en donde puede haber una discontinuidad que deberá ser evitada o reducida por un equipo de rastnlleros, que en numero de 4 o 6 por extendedora, tienen como misión ademas de lo anterior, la de asegurar una textura conveniente en la superficie y borrar las juntas longitudinales entre las franjas

A una temperatura mayor de 135°C, se debe iniciar la compactacion de la franja, con un rodillo tipo tandem de aproximadamente 7 ton para dar un pnmer armado y permitir postenormente la entrada del compactador de neumáticos que proporciona la compactacion de la capa, para finalizar el planchado se introduce al tren de trabajo un compactador de rodillo liso con peso de 15 ton aproximadamente el cual no se puede usar desde el principio, porque produce el desplazamiento de mezcla El grado de compactacion sera de 95% como mínimo, con respecto al peso volumetnco de proyecto, que no necesanamente corresponde al máximo Para conocer este grado de compactacion, se extraen corazones con maquinas rotatorias

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PLANTA DE CONCRETO ASFÁLTICO MEZCLADOR CONTINUO

C I I c B I B L I O T E C

Éí.caudal continuóle áridos.recibe la

— DE, POLVO ;r | polvo., fino lede devolver-se a la mezcla si -es necesario.

-OS.

roaxi secado -directo

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mente la cantidad de cada tamaño necesaria para.mantener, el versos unidad clasi

Emparrillado cu

ma acción

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r**̂

Mezclador de eitr gemeIos,.que m e z — cía perfecEamentt el materiaJT

Mezclador calo-rifugado para -mantener la ten,

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MÍde^automltica^

dolo perr-eefamen te con los a r i — dos en elmezcla-dor de eies.geme los. TbSjIliiñenr tadores.de asTal to y áridos,es— tan^conectados -mecánicamente.

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«aceña T naos secos mi

( ™ „ o y summis-T" Erando la cantidad-necesaria de cada -tamaño.

La men ra coi as meir medidora.

de ali-on asegu-ireslofL-e eo.ei-

o que, all-a la txxnba

E] alimentador, de-2inta situado baño Las tolvas de aré-Ta tiene compuetas gran ángulo de con tacto,entre la are na y, la,cmta, reau ze al mínimo los -Suecos.

Los 'aiv 1

alimentadon ren, situados las tolvas ae áridos tienen, compuertas — regiilaDles.

Las .paletas "deíanjCaer Tos áridos formando — una cortina uniforme a través de íarilama y -los gases calientes-,— obteniendo el máximo -efecto de secado.

Los finos recogidos se trarispprtanrmedi ante un tornillo a laT5ase,.del eleva­dor de áridos cali­entes.

Las compuertas,reí gradas individual exactamente e T p o r centaie efe.cada — tipo de áridos ne­cesario.

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^..al, con al criamiento, de

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Lerr minera macena-.-^-^, w_ =sfe aLnivel -leí suelo.

La tolva de.t cenaje permite continuidad c runcioqamiento entre.descarnas sucesivas, evitar, do la segregación.

Es fácil tomar -muestras deseada uno de los ar-desyiando el 30 de materiE los recipientes -para ensayo.

ras ial a-

idora,conec-los .alimenta

Bomba medí tada cqn I~v ,-̂ ~ = --,x.--- piídos, que-dosll ica ..adecuadamen­te el asfalto enVla -cámara ae mezclado.

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PLANTA DE CONCRETO ASFÁLTICO MEZCLADORA DISCONTINUA.

OQLBCIOR POLVO Recupera polvo fino-que puede devolverse a la -mezcla s i es necesario.

Seoara yaSnacena los arlaos secos, 1rt Mide.Y cosifica la ~r caoíiáac necesaña je ¿ridps de cada tamaño.

Tamices vibratorio

JMAfFWUR ;UU¿i3?jy¿wfft

Almacena ios ando dosifica exact. cantidad de ca__. _. necesaria para man„-__-;onstantesVIas cantidar es optenioas.en ía uní lad clasificadora. -

LosatTdos que fluyen conti­nuamente sensecan ál maximo-

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se^expone a esta^accion repe tidamente,logrando un secado completo. °

el Emparrillado oue protege el secado de materiales gg.ta-mano excesivo y sustancias--extrañas.

El alimentador, de Anta situado bajo as Tolvas desarena :iene compuertas re

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La conducción auxi­liar para,el aire-extraíco del-secar dor,reduce al.mini mo 3as molestias -causadas por el —

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Punco de remolque Transpor­tadores

Rodillos de empuje Transportadores

Enrasadora

Punto de pivote

Ajuste de corona

Carpeta recién colocada

Fig. 7.4 45

7.3 CARPETAS ASFÁLTICAS DE ESPESOR DELGADO.

En numerosos países, en los referente a carreteras, tienen la meta de llevar a cabo y desarrollar revestimientos y capas superficiales con capas muy delgadas, tales capas superficiales son actualmente una necesidad, tanto en el aspecto técnico como en el económico para el mantenimiento de las carreteras de alta densidad de transito Las características que se esperan de una carpeta de espesor delgado de manera general son las siguientes

Regularidad superficial. Rugosidad Impermeabilidad. Bajo nivel de ruido.

Ademas una carpeta de concreto asfáltico con espesor delgado debe de ser económica Las exigencias de impermeabilizacion y rugosidad son en general difíciles de solucionar

Un concreto asfáltico con espesor muy delgado, no tiene ninguna posibilidad si no esta bien adherido con el pavimento anterior La construcción de la capa ligante debe ser realizada muy cuidadosamente, la elección de la cantidad de asfalto, es un punto muy delicado Debe ser suficiente para asegurar una liga en toda la superficie, pero no debe de ser excesiva para evitar el afloramiento del asfalto a través de la mezcla

Dentro de las técnicas que se utilizan para la rehabilitación o construcción de pavimentos nuevos tenemos los siguientes procedimientos constructivos

1.- CARPETA DELGADA MEJORADA CON FIBRAS. 2.- CARPETA DELGADA CON MATERIAL DE SELLO DE GRADUACIÓN ABIERTA

(OPEN GRADED). 3.- CARPETA DELGADA CON MATERIAL DE 3/8" DE GRADUACIÓN CERRADA.

7.3.1 CAPERTA DELGADA MEJORADA CON FD3RAS.

La adición de fibras cortas y finas permite utilizar un porcentaje importante de asfalto Se pueden fabricar asi concretos asfálticos con alto contenido de asfalto que pueden

presentar excelente estabilidad mecánica, incluyendo una resistencia elevada a la deformación La alta cantidad de asfalto favorece la impermeabilidad y un buen comportamiento a la fatiga

y al envejecimiento Las fibras presentes en el material fino del concreto asfáltico , crean un efecto de micro-

armado, de tal manera que la mezcla presenta una fuerte resistencia a la tracción

El sistema de carpeta delgada mejorada consiste en las siguientes etapas - Un ligante que asegure principalmente las funciones de impermeabilidad y de adherencia - Una capa de rodamiento que asegure principalmente las funciones de uniformidad y rugosidad

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Capa ligante. Estas capa esta constituida de emulsión de asfalto mejorada con elastómeros La dosificación por metro cuadrado es adaptada según las condiciones del pavimento El objetivo de esta capa es de llenar los vacíos del antiguo pavimento y de ligar sobre la totalidad de la superficie Como resultado de la experiencia practica la dosificación vana de 0 5 a 1 0 lt /m2 de emulsion a 69% de asfalto mas elastómeros El elastómero otorga al asfalto residual, una cohesión alta con una menor susceptibilidad térmica que impide todo reflejo del asfalto en exceso a través de la carpeta

Capa de rodamiento. Esta capa está constituida de concreto asfáltico en caliente, de espesor muy delgado El aglutinante es rico en asfalto y filler, estructurando con fibras seleccionadas Dichos materiales deben de cumplir con todas las especificaciones de los concretos asfálticos para un tráfico pesado De manera general la composición es Alrededor del 70% de matenal de 6 a 10 mm tnturado, de 10 a 15 % de arena de 0 a 2 mm y alrededor de 20 % de mortero (filler, fibras y asfalto ), las fibras utilizadas son de asbesto y la cantidad de asfalto es alta de 6 5 a 7 % El diseño de la mezcla se ajusta en función de la intensidad del tránsito y del estado del

pavimento anterior (deflexiones, fisuración, etc) Este concreto asfáltico es conocido como Mediflex, presenta una textura superficial rugosa, drenante y al mismo tiempo una gran flexibilidad La dosificación varía de 45 a 55 kg /m2, o sea un espesor entre 1 5 y 2 5 cms Se controla la mezcla por cualquier método convencional Marshall, Hveem, etc

Procedimiento constructivo.

Fabricación del concreto. La fabncación del concreto asfáltico Mediflex, se hace generalmente en planta de bachas o en planta con tambor mezclador secador (continuo) Las temperaturas de fabncación del Mediflex, son aproximadamente las mismas que las temperaturas de una mezcla normal y también se puede almacenar en silos

Capa ligante. La aplicación se hace con una petrolizadora convencional y se debe lograr una buena dosificación , por lo que se requiere venficar y medir al pnncipio y al final del riego, para tener un control, estricto de la cantidad de matenal aplicado

Extendido. El equipo de extendido es el clasico Pero debe tener una plancha pesada y debe ser

aneglada especialmente para poder aplicar una carpeta con un espesor entre 1 5 y 2 5 cm

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Compactación. Para la compactación únicamente se utiliza una aplanadora tipo tandem de rueda metálica que

va directamente atrás, muy cerca de la extendedora durante el tendido del material La carpeta Mediflex puede ser abierta al trafico tan pronto como la temperatura de la mezcla sea la misma que la temperatura ambiente

Características de sistema y su comportamiento.

Textura superficial. La carpeta asfáltica mejorada presenta una textura superficial bastante abierta que asegura una buena eliminación lateral de las aguas superficiales, hay que hacer hincapié que la mezcla Mediflex presenta una muy buena drenabilidad superficial

Permeabilidad. Las observaciones hechas sobre especímenes extraídos en el campo, han demostrado la formación de una barrera "impermeable" en la capa ligante Por una parte la emulsion llena los vacíos del antiguo pavimento y por otra parte, después de abrirse al trafico la emulsion sube ligeramente, algunos mm, en la parte inferior de la carpeta Mediflex

Resistencia al reflejo de grietas. La mezcla Mediflex elimina las grietas pasivas, que resultan del envejecimiento del pavimento,

al contrario cuando hay grietas activas debidas a cambios volumétricos por temperatura, esas grietas reaparecen de nuevo después de un cierto tiempo

Durabilidad. Es cierto que la cantidad de asfalto alta en la mezcla, es un factor favorable para la resistencia al envejecimiento En el aspecto estructural, la mezcla Mediflex tiene un buen comportamiento a la fatiga Campos de uso. Este tratamiento se adapta muy bien para la rehabilitación y mantenimiento de pavimentos, se puede usar con todo tipo de trafico, incluyendo el pesado y se adapta muy bien cuando se tiene los siguientes problemas Niveles para pavimento urbanos y suburbanos Cuando es necesario disminuir al mínimo los gálibos de los puentes Evitar sobrecargas permanentes en puentes Cuando se tienen problemas de impermeabilidad Se puede precisar que en relación con su espesor muy delgado, las carpetas asfálticas de espesor delgado no es un refuerzo estructural, y se debe considerar como una capa de rodamiento, por lo tanto no conviene sobre ponerlo en pavimentos con fallas estructurales o en muy malas condiciones, son aplicadas dentro de un conjunto de procesos para rehabilitar o dar mantenimiento a una vialidad

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7.3.2 CARPETA DELGADA CON MATERIAL DE SELLO DE GRADUACIÓN ABIERTA (OPEN GRADED).

Actualmente las carpetas delgadas tipo Open Graded, tienen un auge muy importante dentro de la rehabilitación y conservación de pavimentos, estas microcarpetas como también se les conoce, están sustituyendo los sellos tradicionales en vialidades de alto transito vehicular Estas carpetas cumplen con los siguientes objetivos:

Por su textura dan una rugosidad a la carpa de rodamiento Impermeabilizan la carpeta Eliminan el ruido Por su textura abierta disminuye el reflejo de grietas Eliminan las deformaciones superficiales dando una superficie muy uniforme Eliminan el agua pluvial lateralmente, lo que permite un mejor frenado a los automóviles

durante lluvias No se tienen desprendimientos de matenal después de su aplicación Los sellos tradicionales

desprenden muchísimo matenal, lo que ocasiona derrapes de automóviles y el matenal suelto en vialidades urbanas tapa los drenajes pluviales

Para poner en operación los tramos, solo se espera que la temperatura de la microcarpeta baje, esto tarda aproximadamente 20 minutos

Los materiales que se utilizan para la construcción de carpetas asfálticas delgadas son los siguientes Materiales Pétreos. Se obtiene mediante tratamientos de cribado, trituración parcial o total, con tamaño máximo de

3/8", con la siguiente graduación

Malla

1/2" 3/8"

No 4 No 10 No 200

% Que Pasa

100 95-100 30-50 5-15 0-4

Asfalto. Se utiliza cemento asfáltico AC-20 o asfaltos modificados con polímeros Equipo. a) Para la elaboración de la mezcla asfáltica se emplean plantas normales para concreto asfáltico b) Para distnbuir el matenal se emplean, extendedoras del tipo finisher c) Para la compactacion se utilizan compactadores tipo tandem de 8 a 10 ton de peso Procedimiento de construcción.

El índice plástico de este matenal debe ser N P El % máximo de perdida por abrasion debe ser de 30% El equivalente de arena mínimo de 55 %

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El procedimiento es el siguiente, el material pétreo se calienta en planta, incorporándose asfalto a la misma temperatura, siendo esta entre 160 y 170° C, la dosificación es de 6 a 7 % en peso del material pétreo, dependiendo del diseño del laboratorio (Por método Marshall) Se mezcla el material y se lleva a los camiones El equipo de tendido distribuye la mezcla asfáltica a una temperatura que vana de 150° a 140°

C y posteriormente se procede a darle dos pasadas con rodillo metálico para espesores de 2 a 3 cm, la compactacion se realiza ha una temperatura mmima de 135° C Del cuidado que se tenga con las temperaturas depende en gran medida el éxito de la microcarpeta El riego de liga se aplica a razón de 0 3 lt/m2 de residuo asfáltico

7.3.3 CARPETA DELGADA CON MATERIAL DE CERRADA.

3/8" DE GRADUACIÓN

Este tratamiento difiere del anterior en lo siguiente, se emplea mayor cantidad de arena, para la particularidad de no dejar una superficie abierta, si no superficie bastante densa

Los materiales que se utilizan para la construcción de carpetas asfálticas delgadas son los siguientes Materiales Pétreos. Se obtiene mediante tratamientos de cribado, trituración parcial o total, con tamaño máximo de

3/8", con la siguiente graduación

El índice plástico de este material debe ser N P El % máximo de perdida por abrasion debe ser de 30% El equivalente de arena mínimo de 55 %

El asfalto, El Equipo y Procedimiento de construcción es idéntico al empleado en las carpetas del tipo Open Graded

Malla

1/2" 3/8"

No 4 No 10 No 40 No 200

% Que Pasa

100 95-100 70-85 48-65 15-40 3-8

Observaciones. Por su alta dosificación peligrosas para el trafico

de asfalto y su cerrada textura, puede ocasionar superficie lisas,

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7.4 MODIFICACIÓN DE ASFALTOS CON POLÍMEROS.

La modificación de asfalto con polímeros representa una alternativa viable para fabricar concretos asfálticos para carreteras de altas especificaciones

La idea inicial tras la cual se empezaron a hacer las primeras pruebas con estos materiales fue la de impartirle a las mezclas asfálticas propiedades que se asemejaran a el comportamiento de los hules, es decir mayor ductibihdad, tenacidad y mejor resistencia a variaciones en las condiciones climáticas De ahí que se hablara de "Ahular el Asfalto"

CAMBIOS EN EL ASFALTO. Cambios inmediatos en algunas propiedades físicas • Disminución de la penetración • Aumento del punto de ablandamiento • Aumento del intervalo de plasticidad • Disminución de la fragilidad a baja temperatura • Aumento de viscosidad • Disminución de la susceptibilidad térmica • Mejora de la adhesividad • Incremento de la cohesidad • Aumento de la carga de rotura mediante ensayos de tracción a diferentes temperaturas • Aumento de la durabilidad debido a la disminución de la oxidabilidad • Disminución en deterioro por permeabilidad

VENTAJAS SOBRE EL USO DE ASFALTOS MODIFICADOS.

Las mejoras que se han observado, en la construcción de carpetas asfálticas elaboradas con asfaltos modificados con polímeros incluye las siguientes • Mejora la resistencia a la fatiga • Mejora la resistencia a la deformación permanente • Excelente desempeño en altas temperaturas no se reblandece y a bajas temperaturas no se

fractura • Reduce la formación de roderas • Reducen los costos de mantenimiento

RECOMENDACIONES PARA EL MANEJO DEL ASFALTO MODIFICADO.

Una vez elaborado el asfalto con polímeros es necesario tener mucho cuidado con la temperatura de manejo en las en plantas de concreto asfáltico La temperatura normal de operación debe permanecer entre 157 a 163 °C (se recomienda usar aceite térmico) Debe tenerse agitación donde sea posible, ya sea a base de agitación mecánica y/o bombas de recirculacion

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Nunca permitir que la temperatura de almacenaje exceda 204°C y no debe exceder de 193°C por mas de dos horas

Cuando es necesario almacenar el material por periodos prolongados de 3 días o mas, se deja enfriar el asfalto a una temperatura mínima de 135°C en tanques con excelente agitación mecánica, y a un mínimo de 149°C en tanques con agitación pobre o bombas de recirculacion y recircular periódicamente (una vez por día) Al menos 24 horas antes de usarse el matenal se debe calentar, agitar y recircular Es ideal tener un tanque diseñado solo para asfalto modificado

Carpetas asfálticas elaboradas con asfaltos polímerizados.

Las mezclas con asfaltos polímerizados se producen el plantas normales de procesamiento continuo o discontinuo El procesamiento de los materiales se realiza a altas temperaturas Normalmente no se requieren modificaciones a los equipos existentes, la temperatura de elaboración de la mezcla debe ser de 163 a 170°C y las temperatura mínima de mezcla al entregar en la obra debe ser 162°C La colocación de la mezclas se realiza con extendedoras normales o finisher y se debe asegurarse que los trabajos de mano de obra se completen antes que la temperatura baje a 134°C Después de este punto la mezcla empezara a pegarse en todo (herramienta, zapatos, etc ) La mayoría de las mezclas colocadas con espesor entre 5 y 7 cm generalmente solo, requiere de

3 pasadas completas (ida y vuelta) con el equipo de compactacion estático y una o mas pasadas usando vibración La tercera pasada debe finalizarse antes que la temperatura de la superficie alcance una temperatura de 115°C El uso de rodillos ahulados no se recomienda, ya que la mezcla se pegara a ellos

Que cambia en el pavimento al usar asfaltos modificados.

Mejora la resistencia de la deformación permanente, ocasionada por altas temperaturas y cargas altas o lentas, situaciones que se presentan en

Climas callentes Zonas de transito pesado Zonas de estacionamiento

Mejora la resistencia a la fractura permanente ocasionada por fuerzas derivadas de bajas temperaturas o cargas aplicadas rápidamente (frecuencias altas)

Carga = Compresión. Descarga = Retorno a la posición original.

Si el asfalto no tiene la flexibilidad suficiente para regresar a su posición original, el fenómeno anterior ocasiona fracturas permanentes

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7.5 GEOTEXTILES

Durante los últimos años ha existido un desarrollo vertiginoso de materiales sintéticos para la mdustna de la construcción, siendo probablemente el ejemplo mas vigente el caso de los geotextiles Estos en el sentido tradicional de la palabra son textiles pero fabricados de fnbras sintéticas,

en lugar de algodón, lana o seda como tradicionalmente se fabrican Con esto se evita la biodegradacion, pues están hechas como ya se menciono de fibras sintéticas, porosas, tejidas o no tejidas, punzonadas Presentan la ventaja de que al ser porosas permiten una fácil circulación del agua, ya sea a lo largo o través de si mismas, con diferentes permeabilidades según el método que se utilice para su fabricación Ademas presenta la ventajas de que pueden producirse en gran escala y a bajo costo

Los geotextiles realizando las siguientes funciones en los pavimentos

1 - Separación Evitar o reducir la mezcla de materiales de distintas granulometnas 2 - Refuerzo Soportar esfuerzos de tension y los distribuye a las capas inferiores

Evita la reflexion de grietas a una nueva carpeta 3 - Filtración Reducir o evitar la migración de finos por flujo 4 - Drenaje Permite el libre flujo del agua, reduciendo la presión 5 - Impermeabilizacion Cuando se impregna con asfalto

Entre otras ventajas que ofrece, son su alta deformabilidad, se puede producir con características particulares y su colocación es rápida y sencilla

En la rehabilitación de pavimentos su uso ha sido importante por la función que presenta como refuerzo de pavimentos e ímpermeabilizacion

Fabricación de geotextiles. Se fabrican de fibras derivadas del petróleo, conocidas como polímeros, los principales son - Prolipopileno (65 %) - Pohester (32%) - Pihamida (2%) - Pohetileno (1%) En el mercado contamos con una gran vanedad de fibras textiles elaboradas con matenales

sintéticos , existiendo dos tipos básicamente Tejidas y No Tejidas

Fibras tejidas

El geotextil tejido se produce de manera convencional , en una maquina textil y en una gran vanedad de tejidos Estas vanaciones tienen una influencia sobre las propiedades físicas y mecánicas del geotextil El patron particular del tejido se determina por la secuencia en la que las fibras se entrelazan en

le telar y por la posición de las agujas en el punzonado

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Fibras no tejidas

Para su fabricación se funde el polímero, por medio de calor o las fibras de igual forma ser puede lograr por impregnación mediante la adición de un producto ligante resinas , que puede proporcionar en algunos casos características especiales de resistencia o impermeabilidad La fibra que resulta es dura y compacta , en apariencia con el proceso antenor se logran producir fibras de alta resistencia y de menor peso por unidad de area compradas con las producidas por el solo punzonado , debido a la union de las fibras utilizadas en ese proceso

Los geotextiles en la rehabilitación de pavimentos.

En este caso el geotextil esta dedicado a desempeñar diversas funciones al mismo tiempo, pudiendo desempeñar, tres y hasta cuatro a la vez

La restauración de pavimentos ya viejos o severamente dañados, con un numero excesivo de grietas, incluyendo el calavereo, representan un problema en la conservación y mantenimiento de carreteras Dentro de la rehabilitación de pavimentos la técnica se basa en la colocación de sobre carpetas, empleando para ello espesores variables entre 5 y 10 cm El mayor problema en el caso de utilizar sobre carpetas para mejorar la superficie de

rodamiento, es que las grietas pre-existentes, del pavimento antenor se reflejan en poco tiempo en la nueva sobre carpeta El objetivo que se persiguen al utilizar los geotextiles en la rehabilitación de pavimentos son

los siguientes 1 - Disminuir el espesor de la sobrecarpeta, para un tiempo equivalente de vida, al compararlo

con un diseño sin geotextiles, refuerza el pavimento 2 - Incrementar el tiempo de vida de la sobrecarpeta, usando el mismo espesor que sena sin

utilizar el geotextil 3 - Retardar o impedir el agnetamiento por fatiga de las capas del pavimento, al actuar como

un elemento de refuerzo de alta resistencia a la tension 4 - Retardar y reducir el agnetamiento producido por flexion en grietas y juntas de

construcción 5 - Restnngir o evitar la entrada de agua a las capas infenores, constituyendo una capa

impermeable 6 - Reducir los costos de mantenimiento y de operación del pavimento, al prolongar su vida

útil

Construcción. El éxito de las sobrecarpetas reforzadas con geotextiles, depende sobre todo de la buena

construcción e instalación del material, el cual se indica a continuación

1 - Preparación de la superficie 2 - Aplicación del negó 3 - Colocación del geotextil 4 - Colocación de la sobre carpeta

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1.- Preparación de la superficie.

La superficie sobre la que se colocara el geotextil deberá estar razonablemente limpia de polvo, agua vegetación y otros desechos Deben eliminarse todas las fallas que presenta la superficie de rodamientos, como baches o

deformaciones

2.- Aplicación del riego de asfalto.

El riego debe ser aplicado de forma uniforme sobre el pavimento existente, a razón de 0 9 al 3 l/m2 ó de acuerdo a las recomendaciones de proyectista La cantidad de asfalto empleado deberá ser suficiente para satisfacer las propiedades de retención asfáltica del geotextil y al mismo tiempo ligarlo con el pavimento existente tomando en cuenta la porosidad de éste Para la aplicación del asfalto se utiliza una petrohzadora El asfalto debe tener la temperatura

adecuada para permitir un riego uniforme Para cementos asfálticos la temperatura de aplicación es del orden de 140 a 150°C, la

temperatura de aplicación de la emulsión vana entre 5 y 40 ° C La temperatura del asfalto, nos permita que el material se fluya , perfectamente por la espreas

de la petrohzadora y que la aplicación sea uniforme, nunca se deberá de exceder una temperatura mayor de 162 ° C para evitarles daños a los geotextiles

Si durante el negó se presentan zonas con maternal en exceso este deberá eliminarse, ya sea de forma manual o poreando la superficie con arena y posteriormente retirando el material La cantidad de asfalto que se utiliza es muy importante , si se usa muy poca , el geotextil no alcanza a saturarse y por ello permanecerá permeable al agua, cuando se usa en exceso se "llora" la superficie de rodamiento, formando una superficie resbalosa y deslizante La cantidad de asfalto que debe usarse depende de las características del pavimento existente y

del tipo de geotextil por emplear

TABLA CANTIDAD DE ASFALTO REQUERIDO, DE ACUERDO AL ESTADO DEL

PAVIMENTO EXISTENTE

Condición de la superficie de rodamiento del pavimento existente. (l/m2)

Superficie con exceso de asfalto, "llorado" Lisa no porosa Ligeramente porosa y oxidada Ligeramente porosa, oxidada y agrietada Agrietada, con baches, porosa y oxidada

0 a 0 09 0 09 a 0 23 0 23 a 0 36 0 36 a 0 50 0 50 a 0 59

55

3.- Colocación del geotextil. El geotextil se coloca sobre el negó asfáltico un mínimo de arrugas, antes de que el asfalto se enfrie y se pierda adherencia Todos los pliegues o arrugas mayores de una pulgada deberán de cortarse y dejarse planos Un buen cepillado o incluso el paso de un rodillo de neumáticos podría ser necesario para garantizar una perfecta adherencia entre el geotextil y la superficie por repavimentar Los traslapes en las juntas del geotextil deberán ser suficientes para asegurar un cerramiento perfecto de dichas juntas, normalmente los traslapes son del orden de 7 a 15 cm Las juntas transversales se traslapan en el sentido de la pavimentación, para evitar que alguna orilla pudiera ser levantada por la pavimentadora En ocasiones es necesario una segunda aplicación de asfalto en los traslapes del geotextil para

asegurar una liga adecuada en la doble capa de geotextil

Los problemas relacionados con los pliegues, arrugas o dobleces, van generalmente ligados con el espesor del asfalto que se colocan sobre ellos Cuando los pliegues son tan grandes como para que puedan doblarse, ninguna cantidad de asfalto sera suficiente para satisfacer los requerimientos de la capa multiple de geotextil que se forma por lo tanto los pliegues deberán de cortase y luego aplanarse Se debe colocar la cantidad de asfalto necesario para satisfacer la necesidad del traslape

4.- Colocación de la sobre carpeta.

Esta se coloca inmediatamente después de tender el geotextil, los giros de la pavimentadora y de los camiones deben ser los mínimos para evitar daños en le geotextil Antes de colocar la sobercarpeta se porea la superficie con mezcla asfáltica y se pasa un rodillo

de neumáticos para adherirlo con fuerza sobre el riego de asfalto, esta actividad a demás facilita el movimiento de equipo de construcción y previene la deformación excesiva del geotextil No debe permitirse el transito sobre el geotextil

Consideraciones en el uso de geotextiles.

La colocación de geotextiles para los fines que anteriormente se esbozaron, es relativamente sencilla, pero requiere de vanas precauciones asi como de estudios

Cuando se utilizan geotextiles se debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones

1 - Nunca deberá creerse o pensarse que un geotextil de 160 a 320 gr/cm2 puede soportar vehículos con solo cinco centímetros de sobre carpeta , cuando el pavimento se encuentra bastante detenorado, antes deben de realizarse todas las reparaciones correspondientes, de bache, renivelaciones y calafateo de gnetas

2 - Cuando se utilizan emulsiones asfálticas se debe tener cuidado de que estas rompan antes de que se coloque el geotextil

3 - Los geotextiles durante su almacenamiento deben protegerse de la humedad y de la luz solar , pues estos son susceptibles a los rayos ultravioleta Los fabricantes le añaden "negro de humo " para protegerlos

56

8 RECONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS

8.1 RECUPERACIÓN DE PAVIMENTOS EN EL LUGAR

Con paso lento pero seguro, la técnica de la recuperación de pavimentos continua

avanzando en nuestro país, su éxito se fundamenta principalmente en la reducción de

costos en la rehabilitación de pavimentos asfálticos, lográndose ahorros de 30 a un 60%

comparado con los métodos tradicionales de rehabilitación de pavimentos, aunque la

técnica de la recuperación de pavimentos existe desde hace ya algún tiempo, sm duda

alguna el desarrollo de la maquinaria es lo que ha impulsado a este novedoso

procedimiento constructivo

Tomando en consideración que los materiales vírgenes, escasean y su transportación

representa erogaciones muy fuertes, asi como las limitaciones en la explotación de los

recursos naturales por el impacto ecológico que representa, se nos exige enfocar el rumbo

de la ingeniería de pavimentos, hacia la optimizacion de los recursos, basados en la

utilización de métodos de recuperación de pavimentos como alternativa de solución y

procedimiento constructivo del futuro

QUE ES LA RECUPERACIÓN DE PAVIMENTOS.

La definición generalizada de la recuperación de pavimentos se describe como el

procedimiento constructivo que disgrega y mezcla en el mismo lugar la estructura de un

pavimento existente con una cierta cantidad de material subyacente, al cual se le adiciona

material asfáltico dosificado para formar una base estabilizada de alta calidad

Es decir, se vuelve a utilizar los materiales que componen la estructura del pavimento

existente haciéndolo mas económico que la reconstrucción tradicional, gran parte de los

ahorros de costos proviene de reutilizar los materiales de pavimentos existentes, el

trabajo se realiza en el lugar, en forma rápida y con equipo mínimo, y sobre todo con

pocas interrupciones del flujo normal del transito

La recuperación de caminos esta concebida para producir una base homogénea y

mejorada, lo que significa tener bases mas estables que representan bajos costos de

conservación Este procedimiento constituye ya una nueva tecnología de reconstrucción 57

LA IMPORTANCIA DEL PROCESO.

La filosofía económica de nuestros tiempos es maximizar beneficios minimizando

costos, esto se logra utilizando métodos de construcción económicos y ecológicamente

benignos

La aplicación del proceso de la recuperación de pavimentos implica la reutilizacion

completa del matenal, esto elimina la etapa del desperdicio de los recursos los cuales

cada día son mas escasos

Estos trabajos consisten en la rehabilitación de pavimentos antiguos, mediante el

aprovechamiento casi total de la base y capa asfáltica superficial existente, los deterioros

que presentan estos pavimentos se manifiestan principalmente en deformaciones y

agrietamientos que tiene su origen en diferentes causa las cuales pueden ser, el

endurecimiento del asfalto a través del tiempo o el fin de la vida útil del camino

El procedimiento mas común de efectuar la recuperación consiste en, escarificar la capa

existente, disgregarla, mezclarla con algún producto asfáltico o estabilizador , asi como

matenal pétreo virgen incorporado directamente, después se tiende la mezcla para

postenormente afinarla y proceder a su compactacion

Tratándose de calles de ciudades muchas veces no es posible la construcción de una capa

adicional, por problemas de niveles de banquetas, en cuyo caso la capa recuperada es

suficiente para rehabilitar el pavimento detenorado

Es conveniente señalar que el éxito de éste tratamiento depende de las condiciones de las

capas infenores del pavimento, si no existe un buen apoyo por deficiencia de calidad o

exceso de humedad en la base, o tenacerías, el trabajo de recuperado puede fracasar en

poco tiempo, pudiendo manifestarse pronto en la nueva capa condiciones similares a las

que existían onginal mente

PROCESO.

La recuperación de profundidad total consiste de tres pasos básicos pulvenzación,

introduciendo aditivos o matenales adicionales, nivelación y compactacion y finalmente

la aplicación de una superficie de desgaste de rodamiento

58

pf2P5! ROTOR EN ACCIÓN

cubierta sistemas de aditivos líquidos

barra desmenuzadora

tuerta delantera ' • y e * :

compuerta trasera

fi¡P¡¡

Fig. 8.1 59

La pulverización y mezclado es un proceso mecánico que físicamente rompe el matenal

del pavimento hasta una granulometna utihzable, mientras se le incorpora una cantidad

especifica del matenal existente en la base como se muestra en la fig 8 1

Durante la fase de mezclado, pueden agregarse matenales vírgenes que ayudaran a crear

la base deseada Los porcentajes de aditivos se expresan conforme al peso del matenal

que se mezcla En la mayona de los proyectos se requiere la adición de agua para

obtener la humedad optima que permita la mezcla apropiada de los matenales y aditivos

En algunos proyectos la cantidad de matenal existente no es suficiente para lograr el

espesor de base tratada deseado En este caso puede incorporarse matenal virgen a la

base, colocándose sobre el pavimento existente antes de comenzar el proceso Después

de completarse el mezclado, el matenal de base esta listo para nivelarse y compactarse

Puede ser necesano aplicar después un negó de liga para asegurar una buena adherencia

entre la nueva base y la capa de desgaste En algunas ocasiones la liga puede ser

combinada con arena para abnr la carretera mas pronto al trafico

La recuperación de profundidad total por si misma puede ofrecer muchas alternativas a la

restauración de un pavimento en particular Todos o algunos de los siguientes pasos

pueden encontrarse en un proyecto de este tipo

• Limpieza de hombros y cunetas

• Pulvenzacion de superficie

• Nivelación y compactacion de matenal pulvenzado

• Aplicación y mezclado de aditivos tales como

Matenal virgen

Agua

Emulsion asfáltica

Cemento

Cal hidratada

Cal viva

• Nivelación y compactacion de matenal de base tratado

• Aplicación de la capa de rodamiento

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VENTAJAS Y DESEMPEÑO.

• Método económicamente eficiente para la creación de secciones mejorada

• Elimina el posible reflejo de grietas en la nueva superficie de rodamiento

• Reacia los materiales existentes conservando los recursos naturales y la energía

• El proceso se desarrolla "m situ"

• Se eliminan los procesos de calentamiento, mezclado y acarreo de los métodos

convencionales

• La sección de la carretera puede mantenerse o ajustarse

• El transito de emergencia o local usualmente continua durante la rehabilitación de la

carretera (un carril puede siempre estar abierto al trafico)

• Elimina la necesidad de tirar el material

• Mejora la resistencia a la penetración de heladas a la sub-base

• Ahorros mediante la reducción del espesor total del pavimento

61

B I 6 L i ü i E C A

Fig. 8.1

c u e B I B L I O T E C A

8.2 RECICLADO DE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO EN PLANTA.

El reciclado de los pavimentos asfálticos, comúnmente requiere consideración especial ya que el aglutinante con frecuencia se endurece haciéndose quebradizo Los modificadores del asfalto se utilizan para reblandecer estos aglutinantes viejos y asi producir mezclas con propiedades similares a la de los materiales asfálticos convencionales El método objeto de este trabajo permite seleccionar los tipos y cantidades de los modificadores asfálticos para producir la mezcla deseada, incluyendo modificadores tales como agentes rejuvenecedores suavizantes, aceites fluidificantes y cementos asfálticos suaves El método consiste en los siguientes pasos generales

- Evaluación de los materiales recuperados - Determinación de la necesidad de agregados adicionales - Selección del tipo y cantidad de modificador - Preparación y pruebas de las mezclas - Selección de las combinaciones óptimas de agregados nuevos y modificadores asfálticos

El análisis de este estudio está sustentado en la filosofía general de utilizar los materiales reciclados, agregado nuevo y modificador para producir una mezcla con propiedades tan cercanas a la de una mezcla de concreto asfáltico nuevo como sea posible

Descripción del proceso.

El reciclado es un término que describe una sene de procesos para rehabilitación de pavimentos asfálticos en frío y en caliente así como de pavimentos de concreto hidráulico, en el caso que nos incumbe, esta sene de procesos se inicia con

a) Remoción y despedazamiento en frío de una manera controlada, tanto en espesor como en ancho transversal del pavimento existente y enseguida, si es requendo, se someterá a un proceso normal de reducción de tamaños, técnica de fresado

b) Después se efectúa el proceso de calentamiento y mezclado durante el cual se le incorpora determinada cantidad de cemento asfáltico nuevo y agregados vírgenes así como algún agente rejuvenecedor para restituir las cualidades onginales del cemento asfáltico

c) Finalmente, se repone de manera convencional, con la mezcla asfáltica resultante, ya sea como base de liga o como capa rodante

La única técnica que ha dado resultado en la circulación por medio de una planta dosificadora de mezcla, es mediante el método de transferencia de calor, en el que el agregado virgen es supercalentado en la secadora y transiendo a la torre en forma normal, el concreto asfáltico recuperado y que ha sido previamente reducido a un tamaño apropiado es transiendo a la tolva pesadora en la torre de mezclado por un sistema transportador auxiliar y luego es proporcionalmente vertido dentro del molino mezclador junto con el agregado virgen supercalentado el cual por medio de transferencia le transmite su calor. Ahí según se mezclan los dos matenales se les incorpora el diferencial del cemento resultante del diseño así como un agente rejuvenecedor de asfalto, se almacena en la tolva y se descarga al equipo de acarreo

63

El método de transferencia de calor reduce a un mínimo la posibilidad de contaminación del aire y los problemas de acumulación de matenal al no circular el concreto asfáltico recobrado por la secadora, el montacargas en caliente y la torre de cribado, asimismo evita la formación de gases con el consabido peligro de explosión al aplicar directamente el quemador sobre el concreto asfáltico recuperado

Mediante este sistema, el porcentaje de matenal recuperado que puede ser utilizado depende de los siguientes factores

- La temperatura a que se caliente el agregado virgen

- La temperatura y el contenido de humedad del concreto asfáltico recuperado cuando de combina con el agregado virgen supercalentado

- La temperatura a que se desea en la mezcla final

Mezcladores de cilindro En una operación de mezclado normal realizada en planta para fabncacion de mezcla asfáltica de producción continua, el matenal pétreo nuevo es dosificado en el alimentador en frío, luego es secado, calentado y mezclado con cemento asfáltico caliente con una secadora cilíndnca de flujo paralelo

Como el agregado es introducido en el extremo supenor del secador se somete a una exposición directa del quemador y en consecuencia a temperaturas muy altas ocasionadas por la llama y los gases callentes, si nosotros tratamos de recircular concreto asfáltico proveniente de la recuperación mediante cualquier método del pavimento existente sin ninguna modificación al equipo mencionado, nos encontraremos que al exponer este tipo de matenal especialmente las partículas muy finas a muy altas temperaturas se corre el nesgo de incendio o de explosión y en el mejor de los casos existirá una producción del humo muy espeso que rebasara ios limites de contaminación permisibles

SISTEMAS DE RECICLADO EN PLANTA ESTACIONARIA. Al respecto se menciona de una forma someta los sistemas

Sistema de alimentación central. La alimentación del agregado nuevo se efectúa de forma comente o sea por el extremo en que se encuentra el quemador y donde es supercalentado, en algún punto dentro de Ja segunda mitad del cilindro es introducido el concreto asfáltico recuperado, lejos de la exposición directa de la llama y de los gases a muy alta temperatura, y existe ademas un protector térmico para protección de las radiaciones caloríficas

La transferencia de calor tiene lugar cuando los dos matenales son combinados, se añade el cemento asfáltico y/o un agente rejuvenecedor, terminado el mezclado en el extremo mfenor del cilindro

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Sistema de tambor en tambor. El sistema denominado de tambor en tambor consiste en insertar coaxialmente en el extremo de entrega del cilindro secador un cilindro mas pequeño, modificando la posición del quemador el cual descarga directamente dentro del mismo

Mientras que el agregado virgen se introduce en el tambor pequeño o donde es secado y calentado, el material recuperado se introduce por el espacio anular entre ambos sin exponerse directamente a la intensa temperatura de la llama del quemador pero calentándose de una manera suave al revolverse contra el tambor interior A continuación se mezclan completamente mientras descienden a lo largo del cilindro principal y en cuyo trayecto se le incorpora a la mezcla el complemento requerido de cemento asfáltico

PROCESO ESCALONADO PARA RECICLADO DE MATERIAL PRODUCTO DE LA RECUPERACIÓN DE PAVIMENTO EXISTENTE MEDIANTE PLANTA DE OPERACIÓN EN CALIENTE

Agregado recuperado

Nuevo agregado correctivo

Material recuperado.

Calentamiento Y mezclado

Mezcla reciclada.

Asfalto viejo

Asfalto nuevo.

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8.3 RECICLADO DE CARPETAS DE CONCRETO ASFÁLTICO EN EL LI GAR.

En la actualidad el avance tecnológico de Jos equipos de reciclado permiten reciclar los materiales en el lugar utilizando un solo equipo

El proceso consiste en

- Precalentar la carpeta asfáltica existente por medio de rayos infrarrojos, con el objeto de no dañar las características físicas del asfalto residual, este equipo es alimentado con gas butano, transmite el calor a través de paneles que están montados en un chasis, con un motor que lo hace autopropulsado eleva la temperatura de 90 a 100° C

- Con un segundo equipo de calentamiento eleva la temperatura de la carpeta de 120 a 130° C y se conoce con el nombre de REM1XER

- Se introduce al proceso mezcla asfáltica virgen, y se envía al tambor mezclador El equipo cuenta con tolvas donde se descarga la mezcla asfáltica que es transportada en camiones de volteo

- Se disgrega la carpeta asfáltica existente calentada, con un rodillo fresador equipado con puntas de tungsteno, la profundidad de corte puede ser hasta de 8 cm

- El disgregado de la carpeta se hace de una forma cuidadosa y el matenal es transportado a un proceso de cribado y disgregado hasta obtener la granulometna de proyecto Cortado el matenal se hace pasar al tambor mezclador

- Dentro del tambor mezclador se homogeniza el matenal producto del corte y el concreto asfáltico virgen

- La mezcla reciclada es transportada a un tornillo sinfín, el cual envía la mezcla a la regla de colocación para ser tendida la mezcla de forma uniforme

- Tendido el material se procede a su compactacion utilizando compactador de neumáticos y compactadores lisos tipo tandem vibratonos

La capa que se obtiene es de muy buena calidad y puede emplearse como base o capa de rodamiento

Actualmente estos equipos cuentan con un sistema computanzado, para aplicar aditivos rejuvenecedores, que por medio de espreas dosifican este producto al matenal fresado y el mismo tambor de fresado sirve para hacer una mezcla uniforme

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CONCLUSIONES.

El intereses mundial por mantener en condiciones óptimas de servicio las carreteras, avenidas, calles y aeropuertos han propiciado el desarrollo de numerosas tecnologías nuevas que ahora están disponibles y se emplean en nuestro país dando lugar a nuevos y novedosos materiales de construcción como es el caso de los asfaltos modificados que mejoran en gran medida la calidad de todos los materiales donde se emplean, Emulsiones, morteros y concretos asfálticos

Los equipos de reciclado que aquí se mencionan cubren los procedimientos constructivos mas actualizados en el aspecto de rehabilitación y reconstrucción de pavimentos que a la vez son las tecnologías mas avanzadas, mas económicas y que presentan menos molestias a los usuanos durante el proceso de construcción a su vez dando una mayor capacidad estructural al pavimento y aumentando su vida útil

Cuando se tiene fallas en los pavimento es necesario atender a tiempo estos problemas de lo contrario, el deterioro evoluciona rápidamente, causando un mayor daño

Cada técnica ofrece diferentes variables para corregir las fallas que presentan los pavimentos, asi mismo se usa de forma combinada para incrementar la capacidad estructural y de servicio de los mismos La elección de alguna de estas técnicas o su combinación debe ser de forma sistemática considerando el costo inicial, costo de mantenimiento y vida útil de la alternativa que se decida emplear

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ANEXO

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

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PROCEDIMIENTO 1.

Cortar hasta 20 cm el matenal que constituye el pavimento actual, mediante un equipo de recuperación de pavimentos

El matenal recuperado, disgregado y homogemzado, se le agrega un producto asfáltico del tipo y proporción que sea ordenada

Posteriormente el matenal recuperado y tratado sera perfilado de acuerdo a la sección transversal que se indique y se procederá a compactarlo hasta alcanzar el grado que se señale

Sobre la superficie tratada, se aplicara un riego de sello

PROCEDIMIENTO 2.

Cortar hasta 20 cm el matenal que constituye el pavimento actual, mediante un equipo de recuperación de pavimentos

El matenal recuperado, disgregado y homogemzado, se le agrega un producto asfáltico del tipo y proporción que sea ordenada

Posteriormente el matenal recuperado y tratado sera perfilado de acuerdo a la sección transversal que se indique y se procederá a compactarlo hasta alcanzar el grado que se señale

Sobre la superficie tratada, se construirá una carpeta asfáltica con el espesor que se indique

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PROCEDIMIENTO 3.

Colocar sobre el pavimento 10 cm de material triturado de 1 '/•>" a finos

Con recuperadora de pavimentos, se escarifican 20 cm del pavimento actual y se mezclan con los 10 cm adicionales de material nuevo

Al material se le incorpora el 13% en peso, de cemento Portland

Una vez homogeneizada la mezcla, sera perfilada para formar una nueva sección transversal y compactada hasta obtener el grado de compactacion que sea especificado

Sobre la superficie tratada se colocara una microcarpeta de 3 cm de espesor

PROCEDIMIENTO 4.

Para el acondicionamiento de la superficie actual, previamente se efectuara el bacheo superficial y de caja, que sea indicado y ordenado

En las zonas de la superficie del pavimento que acusen deformaciones y/o asentamientos se aplicaran renivelaciones aisladas

Sobre esta superficie se aplicara un negó de sello con material pétreo premezclado

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PROCEDIMIENTO 5.

Para el acondicionamiento de la superficie actual, previamente se efectuará el bacheo superficial y de caja, que sea indicado y ordenado

En las zonas de la superficie del pavimento que acusen deformaciones y/o asentamientos se aplicarán renivelaciones aislada

Sobre esta superficie se construirá una carpeta asfáltica en el espesor que se indique

PROCEDIMIENTO 6.

Para el acondicionamiento de la superficie actual, previamente se efectuara el bacheo superficial y de caja, que se indique y ordene

En las zonas de la superficie del pavimento que acusen deformaciones y/o asentamientos se aplicarán renivelaciones aisladas

De acuerdo con el estudio de evaluación, se colocara el espesor de concreto asfáltico que sea necesario, para formar una capa de base asfáltica

Posteriormente se aplicará un riego de sello del tipo que indique el proyecto

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PROCEDIMIENTO 7.

Para el acondicionamiento de la superficie actual, previamente se efectuara el bacheo superficial y de caja, que se indique y ordene

En las zonas de la superficie del pavimento que acusen deformaciones y/o asentamientos se aplicaran renivelaciones aisladas

De acuerdo con el estudio de evaluación, se colocara el espesor de concreto asfáltico que sea necesario, para formar una capa de base asfáltica

Sobre la capa anterior se construirá una carpeta en el espesor que se indique

PROCEDIMIENTO 8.

Para el acondicionamiento de la superficie actual, previamente se efectuara el bacheo superficial y de caja, que se indique y ordene

En las zonas de la superficie del pavimento que acusen deformaciones, y deterioro de la carpeta asfáltica se recorta la carpeta asfáltica existente con fresadora, en el espesor que indique el estudio de evaluación

Para impermeabilizar la carpeta asfáltica fresada, cuando se tienen grietas menores 3mm se aplica un riego con producto asfáltico del tipo que indique el proyecto, terminado este trabajo en las grietas mayores a 3mm, se realizan trabajos de calafateo, mediante el uso de emulsiones asfálticas y arena

De acuerdo con el estudio de evaluación, se colocara el espesor de concreto asfáltico que sea necesario, para formar la capa de rodamiento

Posteriormente se aplicara el sellado del tipo Open graded

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O 1 I c B I B L I O T E C A

Bibliografía

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