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• SantiagoZabalaP

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Mezclas en Frío Tipo Concreto Asfáltico Como es de conocimiento general, un concreto asfáltico en caliente convencional es una mezcla de áridos gruesos y finos de alta calidad con cemento asfáltico, densamente graduada. Los áridos y el cemento asfáltico, calentados individualmente entre 130 y 160°C, son mezclados en planta, aplicados con máquinas terminadoras y compactados en caliente. Son mezclas cuidadosamente elaboradas y compactadas para lograr una elevada densificación y bajo porcentaje de vacíos, consideradas como las de mejor calidad entre las mezclas asfálticas el caliente, con excelentes propiedades de estabilidad. durabilidad y flexibilidad. Basados en este concepto y dada su similitud, definimos las mezclas asfálticas en frío tipo concreto, como las constituidas por la combinación de uno o más agregados pétreos y un relleno mineral (filler), de ser necesario, con un asfalto emulsionado catiónico o diluido con solvente, cuya mezcla, aplicación y compactación se realizan en frío (condiciones ambientales). Si bien el ligante puede ser precalentado hasta no más de 60°C, el resto de las operaciones, como queda expresado, se llevan a cabo a temperatura ambiente. Los agregados pétreos no requieren secado ni calentamiento, es decir, que se los emplea tal como se presentan en el acopio, con su humedad natural. Estas mezclas también pueden ser elaboradas en la misma planta central destinada a la elaboración de las mezclas caliente, prescindiendo para ello del sistema de calefacción para el secado de los áridos y el calentamiento y circulación del asfalto. Igualmente es posible la preparación in situ, es decir, sobre la misma calzada donde va a ser aplicada, para lo cual se utilizarán maquinarias y equipos más simples como son las moto niveladoras y mezcladoras livianas de una sola pasada, tipo moto pavimentadora, etc. Las mezclas en frío con emulsiones catiónicas o con asfaltos diluidos al solvente presentan un amplio margen para su elaboración en relación con las mezclas convencionales en caliente. En primer término porque el ligante emulsión es más adaptable a los agregados pétreos locales con elevado contenido de finos de difícil eliminación y en segundo lugar, porque pueden ser mezclados durante un tiempo más prolongado. En cambio, el mezclado en caliente es una operación que se ve limitada en ese aspecto, para evitar el enfriamiento de la mezcla antes de su compactación. La decisión del uso de una u otra mezcla, en cada caso particular, dependerá del cotejo técnicoeconómico, de la magnitud y lugar de emplazamiento de la obra, del tránsito, condiciones climáticas reinantes, etc. Estas mezclas en frío son utilizadas, generalmente como capas de rodamiento, de base o sub.-base. Clasificación y husos granulométricos: De acuerdo con el porcentaje de vacíos final, las mezclas en frío se clasifican en densas, semi densas y abiertas. Los límites están dados por: * Mezclas cerradas (densas, DF): 3 a 6% de vacíos. * Mezclas semi cerradas (semi densas, SF): 6 a 12% de vacíos. * Mezclas abiertas (AF): superior a 12%. Para cada uno de estos tres tipos de mezclas, se adoptan, además, tres husos granulométricos de acuerdo con el espesor que tendrá la capa compactada. Utilización de las mezclas en frío para conservación y bacheo Los tipos de deterioro más frecuentes en las calzadas de pavimentos flexibles son: peladuras por envejecimiento o por acción del agua; grietas diversas; depresiones; bordes destruidos, baches de distinta magnitud, etc. De acuerdo al grado de deterioro que presente la calzada, se deberá seleccionar el tipo de material o mezcla más adecuado. Así por ejemplo, tratándose de fisuras o grietas menores, la reparación puede consistir en la aplicación de un riego de emulsión (entera o diluida) seguido o no de un riego de arena. Si se trata ya de peladuras y/o leves depresiones, se aplicará una lechada asfáltica. Ahora bien los

baches (según la definición del Instituto del Asfalto) son roturas de la superficie, que penetran hasta la base o por debajo de ella. Para la reparación de este tipo de deterioros se podrán utilizar las mezclas en frío tipo concreto, seleccionando la que más se adecue a la envergadura de la rotura, de acuerdo a sus características granulométricas y textura superficial. Así, en profundidades inferiores a 5 cm, aproximadamente, se utilizan las mezclas tipo "sheet asphalt", donde el tamaño máximo de las partículas minerales es del orden de 6 mm. Si la profundidad a rellenar no supera los 10 cm (y no está comprometida la base) es posible emplear una mezcla densa tipo concreto, con áridos de 20 mm de tamaño máximo. Cuando se trate de rellenar espesores superiores a 10 cm, sería inapropiado y antieconómico utilizar únicamente una mezcla asfáltica. En estos casos se puede efectuar un relleno hasta unos 3 cm antes del nivel de la calzada con un agregado pétreo o (especialmente si la base está muy dañada) con suelo - cemento, suelo - cal, suelo - arena - cal o tosca, etc., continuando con una adecuada compactación. Luego se efectúa un riego de liga y se completa el relleno con una mezcla tipo sheet. De acuerdo con la granulometría del agregado a emplear se podrá optar por diferentes emulsiones catiónicas. Así, tratándose de una granulometría semi densa, se puede emplear una emulsión de corte medio, pero en el caso de mezclas densas, las más apropiadas son las lentas de curado rápido, porque permiten elaborar una mezcla con bajo tenor de humedad y donde la emulsión está completamente "cortada" inmediatamente después de su preparación. Esto acarrea grandes ventajas al efectuar un bacheo, pues resultan así más resistentes a la acción inmediata del agua y sólo requieren una moderada compactación inicial, que luego es completada por el tránsito. En todos los casos, el proceso constructivo involucra una serie de operaciones, cuya ejecución reviste gran importancia para la obtención de adecuados resultados. Estas operaciones son: encuadrar y recortar la zona a bachear, de modo que la depresión tenga paredes rectas y lo más verticales posible; eliminar todo el material suelto o flojo mediante barrido o soplado; efectuar un riego de liga de corte rápido de tal forma que el fondo del bache quede solamente salpicado, mientras que las paredes verticales y bordes se "pintan" uniformemente con emulsión. La cantidad necesaria es de aproximadamente 0,8 l/m2. Luego se procede al rellenado del hueco, lo que se efectuará, de acuerdo con la profundidad del mismo. Pero, en todos los casos, la mezcla asfáltica será distribuida y acomodada con rastrillos, quedando a un nivel algo superior al de la calzada, de modo que al ser densificada por el tránsito, alcance el mismo nivel que aquélla. Se procede luego a realizar una pre compactación, mediante pasadas longitudinales de un camión o camioneta, a baja velocidad, haciendo pasar los neumáticos una o dos veces por el mismo lugar. Luego se libera al tránsito, el que completará la compactación de material, liberando el agua ocluida, con el consecuente aumento en los valores de densidad y estabilidad.

Mezclas Asfálticas en Frío Las mezclas en frío se preparan con emulsiones superestables (sin solvente) y agregado graduado y partido tanto en planta como con mixer y aún in situ. Se agrega cemento o cal para aumentar la resistencia al agua. Debido a que se utilizan emulsiones sin solvente la mezcla asfáltica no se puede almacenar por más de unos pocos días. Se han utilizado una gran variedad de agregados, en la tabla de abajo se muestran las recomendaciones de la AEMA. Esta organización recomienda un mínimo de 35 en equivalente de arena para material procesado y 30 para otros. Si el agregado tiene un equivalente de arena menor a 25 son tratados con cal o cemento. Malla, mm

Base

38.1

90-100

25.4

--

100

19.0

60-80

90-100

12.7

--

--

100

9.5

--

60-80

90-100

4.75

20-55

35-65

60-80

2.36

10-40

20-50

35-65

1.18

--

--

0-5

0.6

--

--

--

0.30

2-16

3-20

6-25

0.15

--

--

--

0.075

0-5

2-8

2-10

3.8-4.8

3.6-4.8

Asfalto

Espesor 20 mm

Espesor 10 mm

Diseño de las mezclas El objetivo primero es el de encontrar una emulsión que le otorgue a la mezcla buen recubrimiento, trabajabilidad y compactación en las condiciones de uso planificadas (por ejemplo, una mezcla realizada en planta puede requerir una emulsión diferente si la mezcla se efectúa con una mezcladora), para luego determinar el contenido de asfalto. También es conveniente determinar la resistencia al agua de la mezcla parcial y completamente curada. Una primera aproximación al contenido de asfalto en la mezcla se puede obtener con la misma formula utilizada para mezclas en caliente partiendo de la curva granulométrica del agregado: P = 0.05 A + 0.01 B En donde A = porcentaje de pasa 4.75 mm.; B = porcentaje de retenido en malla 4.75 mm. y P = Contenido de Asfalto Recubrimiento Primero se determina el contenido de agua de pre-humectación efectuando distintas mezclas con diferentes contenidos de agua y la cantidad de emulsión que corresponde al contenido de asfalto deseado. Las mezclas se efectúan sobre 500 g de agregado mezclando a mano vigorosamente durante 30 seg. EL objetivo es obtener un recubrimiento de entre el 85 – 100 %. El contenido de agua de pre-humectación debe ser ajustado a un mínimo pues su exceso puede causar problemas con la compactación. Siempre es más conveniente seleccionar una emulsión más reactiva que aumentar el contenido de agua lo cual obligará airear la mezcla antes de la

compactación. El contenido de agua debería ser controlado en obra para obtener mejores resultados. Durante el transporte y la aplicación de la mezcla la emulsión tenderá a drenar y descubrir el agregado. Esté drenar de la emulsión debe ser minimizado seleccionando la emulsión menos sensible a este efecto. Para medir esta sensibilidad se prolonga el tiempo de mezcla del ensayo por 2 minutos al cabo del cual se rechequea el recubrimiento. Compatibilidad Para chequear la compatibilidad de la emulsión y el agregado preparar 100 g de muestra sin compactar de la formulación en ensayo y curarla en estufa a 60ºC durante toda la noche. Sobre esta muestra se realiza el ensayo de recubrimiento en ebullición. La incorporación de cemento o cal incrementa la resistencia al agua de la mezcla. Trabajabilidad La mezcla preparada con emulsión asfáltica puede comenzar a tomar consistencia inmediatamente después de preparada o luego de un período de horas o días. Esto determina una “ventana de trabajabilidad” de la mezcla requerida para su transporte y aplicación la cual depende de las características del proyecto. Es prudente contar con un margen de trabajo de por lo menos 30 minutos para contrarrestar efectos de la temperatura u otras variables de obra. El ensayo de trabajabilidad se efectúa guardando la mezcla en recipientes cerrados o bolsas plásticas y examinándolas a diferentes tiempos. Para simular la presión durante el almacenamiento se modifica el ensayo colocando pesos sobre las mezclas. Según los resultados obtenidos se puede decidir cambiar la emulsión o imponer restricciones a los tiempos de almacenamiento antes de la aplicación de la mezcla. Compactibilidad En estos ensayos se mide el grado de compactación obtenida por un esfuerzo de compactación normalizado. Para mezclas preparadas a partir de emulsiones asfálticas el método más simple es medir la densidad de la mezcla compactada a partir de una probeta compactada. Una mejor aproximación se logra usando un método normalizada sobre una probeta curada por secado en estufa a 60ºC toda la noche. La AEMA recomienda como una medida de la compactibilidad un método presentado como propuesta de norma en ASTM. Las probetas son formadas por compactación Marshall permitiendo un curado parcial durante 48 horas a 60ºC y recompactado a 60ºC con una carga estática 178N (40.000lbs.) usando el método de doble PLUNGER. Con este método se obtienen valores de densidad cercanos a las experiencias de campo. Contenido Optimo de Asfalto Aquí es necesario preparar distintas probetas variando el contenido de emulsión de a 1% o 0.5% entre ellas y curarlas completamente en estufa a 60ºC durante 48 horas. Luego se determinan las propiedades estructurales relevantes para la futura aplicación de la mezcla, se puede medir Estabilidad Marshall, Estabilidad Hveen, California Bearing Ratio (CBR), modulo de resilencia, etc. Es seleccionado un nivel de asfalto tal que la probeta cumpla con los requisitos de modulo de Stiffness, resistencia al ahuellamiento, y resistencia al agua para la aplicación es estudio. Resistencia al Agua Es esencial evaluar la resistencia al agua de la probeta tanto parcialmente como totalmente curada. Las probetas son totalmente curadas a 60ºC por 3 días y la resistencia al agua es medida según la norma ASHTO T283 buscando un valor de al menos 55%. Existen métodos alternativos como por ejemplo el SOAKING basados en la estabilidad Marshall o CBR. Para mejorar la resistencia al agua se puede incrementar el contenido de asfalto o agregar tanto cal o cemento.

Preparación de la mezcla Los mezcladores comúnmente utilizados en el ámbito vial pueden ser utilizados como por ejemplo un mezclador de cemento (hormigonera). Las plantas para preparar mezclas en frió que posean 2 o más tolvas para diferentes tamaños de agregados son preferibles para lograr mezclas de calidad constante. Las plantas para mezclas en caliente pueden ser utilizadas pero el efecto del calor es perjudicial siendo necesario modificarla para contrarrestar esto. Se hace necesario eliminar el calentamiento y regular el nivel de humedad del agregado. Las plantas móviles son también aplicables mientas que las técnicas de mezcla in situ presentan ventajas económicas. Los agregados secos deben ser pre-humectados a un 2 - 3% de humedad antes de agregar la emulsión pero se debe evitar un exceso de agua ya que puede traer problemas de compactación. En planta el dosaje de agua se puede ajustar “a ojo” hasta obtener una mezcla bien recubierta y de consistencia seca. Se debe vigilar el almacenamiento de los agregados para controlar la humedad. Al abandonar el mezclador la mezcla se debe presentar de color marrón. Si la mezcla se almacena por largos periodos se debe cubrir para prevenir que pierda humedad. Aplicación de la mezcla La mezcla puede ser aplicada tanto con PAVER o con GRADER dependiendo de la obra. El GRADER presenta la ventaja de permitir cierta aireación pero se pierde en textura. La mejor compactación se consigue con una combinación de rodillo neumáticos y metálicos, siendo suficiente para pequeños trabajos el uso de platos compactadores. Una secuencia típica de compactaciones consta de varias pasadas con rodillo metálico, inicialmente con vibrador, a continuación con rodillo neumático y finalmente con metálico nuevamente. Las capas de menor espesor curan más rápido que las gruesas pero el espesor mínimo es de 2 –21/2 veces del tamaño mayor del agregado. El tamaño máximo de la capa que puede ser correctamente compactado es de aproximadamente 10 cm. tanto que, si se desea obtener un espesor final mayor se deben aplicar varias capa de hasta 10 cm. cada una. No es necesario efectuar un riego de liga entre las capas. Unas semanas después de la aplicación, que es cuando la mayoría del agua se ha evaporado, la carpeta debe ser sellada por cualquiera de las técnicas conocidas sin que sea necesario aplicar un riego de liga. Para Descargar “AEMA82-ColdMix.PDF” “AEMA83-ColdMix.PDF” No dude en contactarnos por cualquier consulta o para ampliar su información a nuestro correo electrónico [email protected]