Capas de rodadura: Carpetas de granulometría discontinua Ing. Ignacio Cremades Ibañez SURFAX S.A. de C.V. SEMINARIO INTERNACIONAL
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Capas de rodadura:
Carpetas de granulometría
discontinua
Ing. Ignacio Cremades Ibañez
SURFAX S.A. de C.V.
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Mezcla Abierta
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Concepto
• Son mezclas asfálticas uniformes, homogéneas y que se elaboran en caliente.
• Este tipo de mezclas se caracterizan por su elevado contenido de huecos (20 % mínimo).
• En la norma mexicana se definen dos granulometrías en función del espesor de la capa donde se vayan a aplicar.
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Usos
• Las mezclas de granulometría abierta se suelen emplear para formar capas de rodadura, no tienen una función estructural y generalmente se construyen encima de carpetas de mezcla densa para lograr las siguientes propiedades: – Permitir que el agua de lluvia sea desplazada fácilmente
por las llantas de los vehículos – Minimizar el acuaplaneo – Mejorar la visibilidad del señalamiento horizontal – Evitar la proyección de “spray” de agua hacia los vehículos
adyacentes – Disminuye el ruido de circulación de los vehículos
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Recomendaciones
• Las mezclas abiertas no deben de ser colocadas en: – Zonas donde exista susceptibilidad al
congelamiento
– Donde la precipitación pluvial sea menor de 600 milímetros por año
• Pueden ser usadas como capas retardantes de la reflexión de grietas para sistemas antifisuras
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Materiales
• Las especificaciones para los materiales pétreos se muestran a continuación:
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Materiales
• Las especificaciones para los materiales pétreos se muestran a continuación:
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Materiales
En cuanto al asfalto la norma mexicana recomienda lo ilustrado.
Para estas mezclas es indispensable utilizar asfalto modificado
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Diseño
• De acuerdo a lo establecido en la norma mexicana, para el diseño de mezclas abiertas se debe de utilizar el método Cántabro (M·MMP·4·05·036).
• En este método de ensayo se miden 2 parámetros: – Desgaste de las probetas: 30% máx.
– Vacíos: 20% mín.
– En España • Cántabro en seco: 20% máx.
• Cántabro en húmedo: 35% máx. (24 hr a 60º C)
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Diseño
• Existen algunos ensayos complementarios para el diseño de mezclas abiertas, en los cuales se verifican algunas propiedades importantes:
– Escurrimiento (AASHTO T305 y Schellenberg)
– Susceptibilidad al agua (AASHTO T-283)
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Escurrimiento (AASHTO T 305)
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Escurrimiento (AASHTO T 305)
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Escurrimiento (AASHTO T 305)
muestra la de inicial Peso C
(limpio) plato del inicial Peso B
nto)escurrimie(con plato del final PesoA
100C
BADrenaje
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Escurrimiento (Shellenberg)
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Escurrimiento (Shellenberg)
muestra la de inicial Peso C
(limpio) vasodel inicial Peso B
nto)escurrimie(con vasodel final PesoA
100C
BADrenaje
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Equipo y procedimiento de construcción
• Planta
– Verificar calidad y almacenamiento de agregados
– Verificar calidad del asfalto
– Adecuadas condiciones físicas y de operación de la planta
– Cumplimiento de la dosificación de los materiales
• Transporte
– Descarga adecuada desde en la planta al camión
– Cubrir los camiones
– Descarga adecuada a la pavimentadora
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Tendido de la mezcla
• Tendido – El riego de liga puede tirarse con petrolizadora. – La pavimentadora no requiere ser de un tipo especial. – Se deben utilizar rodillos lisos para la compactación,
funcionando de modo estático
• Aspectos constructivos – Es muy importante verificar la temperatura de
compactación de la mezcla, ya que, se está utilizando asfalto modificado.
– Las juntas deben hacerse verticales, de preferencia con un ligero riego de liga en la cara de la junta cuando esta se haga fría.
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Requisitos de calidad y acabado
• Al igual que las mezclas convencionales, las abiertas deben cumplir con lo siguiente:
– Índice de perfil (uniformidad en el tiro, planicidad)
– Rugosidad (textura superficial)
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Sistema CASAA
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Concepto del sistema CASAA
• El sistema fue desarrollado en Francia, país donde se conoce con el nombre comercial de Novachip®, aquí en México se denomina CASAA (Carpeta ASfáltica Altamente Adherida).
• Es un sistema que se compone de una mezcla asfáltica semiabierta (gap graded) ligada con un riego generoso de emulsión asfáltica modificada.
• El sistema CASAA busca aprovechar la permeabilidad de la mezcla asfáltica para drenar agua a través de su estructura, pero sin permitir su paso a las capas inferiores.
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Esquema del sistema CASAA
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Ventajas del sistema CASAA
• Capa drenante que reduce el acuaplaneo
• Antiderrapante
• Retarda el agrietamiento
• Reduce el nivel de ruido
• Mejora la visibilidad
• Apariencia agradable
• Apertura rápida al tráfico
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Desempeño del sistema CASAA
• Es un tratamiento diseñado para el mantenimiento preventivo
• Es resistente a la formación de roderas (trabazón mecánica)
• No es susceptible a las delaminaciones (membrana asfáltica de alta adherencia)
• Aplicable sobre concretos asfálticos e hidráulicos
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Materiales para el sistema CASAA
• Las características especificadas en México para los agregados son las siguientes: Tabla 6a – Especificaciones de la Mezcla.
Límites Granulométricos (Composición en Peso)
Tipo A Tipo B Tipo C
Tamaño Máximo
Nominal
Malla No. 4 95 mm (3/8”) 127 mm (1/2”)
Abertura o No. de
Malla (ASTM )
% que Pasa % que Pasa % que Pasa
190 mm (3/4”)
158 mm (5/8”) 100
127 mm (1/2”) 100 85 - 100
95 mm (3/8”) 100 85 – 100 60 - 80
No. 4 40 – 55 28 – 36 28 –36
No. 8 22 – 32 20 – 32 20- 32
No. 16 15 – 25 15 – 23 15 – 23
No. 30 10 – 18 10 – 18 10 – 18
No. 50 8 – 13 8 – 13 8 – 13
No. 100 6 – 10 6 – 10 6 – 10
No. 200
4 – 7 4 – 7 4 – 7
Todas las pruebas deberán ser desarrolladas por un laboratorio aprobado por la Dependencia.
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Materiales para el sistema CASAA
• Las características especificadas en México para los agregados son las siguientes:
Tabla 1 – Propiedades del Agregado Grueso*
PRUEBAS Método Especificación
Pérdida por Abrasión “ Los Angeles” AASHTO T 96-94 30 % max
Intemperismo Acelerado
Sulfato de Magnesio o Sulfato de Sodio
AASHTO T 104-94 18 % max 12 % max
Indice de partículas planas y alargadas, @ 3:1 ASTM D 4791 25 % max
Partículas trituradas, una sola cara. ASTM D 5821 95 % min
Partículas trituradas, dos o más caras. ASTM D 5821 85 % min
Pérdida por Abrasión “ Micro-Deval ” AASHTO TP58-99 18 % max
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Materiales para el sistema CASAA
• Las características especificadas en México para los agregados son las siguientes:
Tabla 2 – Propiedades del Agregado Fino*
PRUEBAS Método Especificación
Equivalente de Arena AASHTO T 176-86 55 min
Azul de Metileno (en materiales que
pasan la malla 200)** AASHTO TP 57-99 10 max
Angularidad (en muestra sin
compactar). AASHTO T 304-96 45 min
Tabla 3b – Propiedades del Filler Mineral *
PRUEBA Método Especificación
Azul de Metileno (en materiales que
pasan la malla 200) AASHTO TP 57-99 5 max
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Materiales para el sistema CASAA
• Las especificaciones en México para el asfalto de la mezcla son las siguientes:
Tabla 4 – Especificaciones del Cemento Asfáltico.
Pruebas Método Min. Max.
Estabilidad de la Red de Polímero AASHTO PP-5 10 %
Separación de Polímero Anillo – Bola 2.0 C.
Recuperación Elástica a 10C. ASTM D6084 65 %
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Materiales para el sistema CASAA
• Las especificaciones en México para la emulsión polimerizada son las siguientes:
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Diseño de mezcla CASAA
• De acuerdo con la especificación particular que se tiene en México en el diseño se deben hacer las siguientes verificaciones: – Espesor de la película asfáltica: > 11 micrones (Manual MS-
2)
– Drene de asfalto: < 0.3% (AASHTO T 305)
– Resistencia retenida: > 85% (AASHTO T283)
– Vacíos: 13 al 25%
– Compactación: Equipo giratorio a 100 revoluciones
– Vacíos en agregado mineral: > 20%
– Proporción de polvo: 0.6 a 1.2
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Procedimiento de construcción del sistema CASAA
• La producción de la mezcla se hace en una planta convencional, no se requiere de ningún elemento adicional.
• El control de producción debe ser especialmente cuidadoso en la calidad de los materiales (sobretodo del cemento asfáltico y de la emulsión modificada) y en la dosificación de materiales en la mezcla asfáltica.
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Procedimiento de construcción del CASAA
• Después del transporte, que debe ejecutarse con los mayores cuidados, para evitar que la mezcla pierda temperatura y su compactación se dificulte, se debe utilizar un equipo especializado que sea capaz de dosificar la emulsión del riego de liga y tender la mezcla en una sola pasada.
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Máquina utilizada para el tiro del CASAA
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Máquina utilizada para el tiro del CASAA
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Máquina utilizada para el tiro del CASAA
Emulsión
polimerizada
Mezcla
asfáltica
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Parámetros de tendido de la mezcla
• La capa que recibirá el sistema deberá estar libre de polvo y de sustancias potencialmente dañinas para la mezcla
• La emulsión modificada para el riego de liga deberá ser aplicada sin diluir con la barra rociadora del equipo a una temperatura entre 49 y 75º C, dejando una dosificación de 0.70 a 1.5 lt/m2.
• La mezcla asfáltica se aplicará a una temperatura entre 140 y 165º C.
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Equipos de compactación (CASAA)
• Se debe utilizar compactadores de rodillo de tambor metálico liso.
• El peso mínimo de los compactadores será de 10 ton.
• El equipo debe operarse en modo estático.
• El proceso de compactación deberá terminar antes de que la temperatura de la mezcla esté por debajo de los 85º C.
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Requisitos de calidad y acabado del CASAA
• La uniformidad de la dosificación del riego de liga se verificará dividiendo el volumen de emulsión aplicada entre el área.
• Existen algunas tolerancias para la producción con respecto al diseño. En granulometría van desde 5 hasta 1% para mallas de mayor abertura a malla No. 200, respectivamente. Para el asfalto la tolerancia en la producción es de 0.3% respecto a lo indicado en el diseño.
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Requisitos de calidad y acabado del CASAA
• El sistema CASAA debe tener una macrotextura, medida con la prueba de mancha de arena de mínimo 13 cm. y máximo 16 cm.
• Obviamente deberá cumplir los espesores establecidos en el proyecto.
• Al tratarse de una capa de rodadura deberá cumplir con una regularidad superficial (perfil longitudinal) mínimo, el cual se establece que el Índice de perfil máximo será de 14 cm./km. (N·CTR·CAR·1·04·006)
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Ejemplo de mezcla CASAA
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Mezclas asfálticas tipo SMA
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Concepto de mezclas tipo SMA
• Sistema desarrollado en Alemania hace casi 40 años.
• Este tipo de mezclas están normalizadas en México (Normas SCT)
• Es una mezcla asfáltica en caliente que se caracteriza por ser impermeable, estable, durable y resistente a la formación de roderas.
• Sus características se logran a través de la formación de una estructura granular con contacto entre partículas gruesas, rellena con un mástico rico en ligante y estabilizado con fibras.
• Estas mezclas pueden ser utilizadas tanto como capas de rodadura, así como capas estructurales.
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Materiales para mezclas SMA
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Materiales para mezclas SMA
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Diseño de mezclas SMA
1.- Evaluación de los materiales
– Agregados
– Asfalto
2.- Diseño de granulometría
Contenido de asfalto fijo
Evaluación de al menos 3 granulometrías
3.- Obtención del contenido óptimo de asfalto
– Evaluación de al menos 3 contenidos
1. Verificación de la fórmula de trabajo
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Parámetros de diseño volumétrico para mezclas SMA
• Compactación SGC 100 giros
• Compactación Marshall 75 golpes c/cara
• Contenido de Asfalto, % 6.5 mín.
• Fibras de celulosa , % 0.3 mín.
Vacíos en la mezcla, % 2 a 4
VMA, % 17 mín.
VFA, % 75 a 82
VCADRC > VCAMIX
• Escurrimiento, % <0.3
• Resistencia conservada 80% mín.
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Procedimiento de construcción para mezclas tipo SMA
• La producción de las mezclas SMA es el punto crítico en el proceso por los siguientes factores: – Elevado contenido de asfalto
– Elevado contenido de polvo mineral
– Granulometría discontinua
– Incorporación de las fibras de celulosa
– Condiciones de las plantas (se utilizan regularmente plantas continuas)
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Equipo para el transporte y tendido
• En general las mezclas SMA no requieren de equipos especializados para su transportación y tendido, solo se requiere que el proceso se haga lo más automatizado posible, evitando la segregación de la mezcla.
• El tendido si requiere de que las juntas se hagan verticales.
• Para la compactación se requieren rodillos lisos, trabajando de modo estático y bien humectados.
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Obras en México
• León, Gto. (2002)
• Celaya, Gto. (2004)
• Aguascalientes, Ags. (2005)
• México, D.F. (2005)
• Aeropuerto San Luis Potosí (2005)
• Veracruz -Tabasco, Ver. (2006)
• Autopista del Sol, Gro. (2006)
• Mexicali - San Felipe, B.C. (2007)
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Obras en México
• Aeropuerto de Tijuana, B.C. (2007)
• Silao, Gto. (2007)
• Guadalajara - Colima (2007)
• Tehuacan - Oaxaca (2007)
• Autódromo de Querétaro (2008)
• Culiacán, Sin. (2008)
• Mazatlán, Sin. (2008)
• Tepic - Mazatlán. (2008)
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Obras en México
• Guadalajara Cd. Guzmán. (2009)
• Cd. Guzmán- Colima. (2009)
• Aeropuerto de Guadalajara 2005, 2011.
• México-Querétaro. Tepozotlan (2011)
• México-Querétaro. Palmillas (2011)
• Ampliación Cd. Guzmán.Colima (2012)
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Ejemplo SMA
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Comparativo entre capas de rodadura utilizadas en México
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Autodromo de Querétaro
Ejemplo SMA
Comparativo entre capas de rodadura utilizadas en México
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Comparativo entre las mezclas utilizadas como capa de rodadura
• En México se utilizan como capas superficiales las siguientes:
– Mezclas de granulometría densa (no son precisamente capas de rodadura)
– Mezclas abiertas
– Mezclas tipo SMA
– Mezclas semiabiertas (CASAA)
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Características de los agregados
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Granulometría de las mezclas
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Granulometría de las mezclas
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Vacíos de las diferentes opciones
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Contenido de asfalto de las opciones
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Contenido de asfalto de las opciones
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Contenido de asfalto de las opciones
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Durabilidad
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Funcionalidad de las opciones
• Las mezclas densas son las menos funcionales, debido a que tienen una menor macrotextura, por lo que no son adecuadas para ser usadas como capa de rodadura.
• El resto de opciones presentan prácticamente las mismas propiedades funcionales, salvo que las mezclas abiertas son las más silenciosas.
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