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PAPER 18-21/2019 SLURRY SEAL Y MICROSUPERCIE Ponentes: Contenido 1. Introducción La conservación y mantenimiento preventivo de los pavimentos es primordial en la infraestructura vial de un país. Su condición y evaluación previa tanto estructural como funcional determina el tipo de tratamiento a realizar y es allí donde el Slurry Seal y la Microsuperficie son una alternativa técnica – económica interesante a tener en cuenta por las autoridades, empresas contratistas y concesionarios viales. Los altos rendimientos y costos de aplicación permiten que la conservación de carreteras utilizando estas técnicas puedan ser usados ampliamente en vías de alto y bajo tráfico. Dominar la técnica y ofrecer un servicio confiable de aplicación debe ser el objetivo de un grupo de trabajo dedicado a este tratamiento. El estudio y la práctica permanente son necesarias para dominar estas aplicaciones. La producción y aplicación del slurry y/o Micro-superficies no es una ciencia, es una técnica, apoyada entre otros por la ingeniería química, mecánica y civil, que junto con la computación, nos ofrecen emulsiones asfálticas de gran desarrollo, máquinas de aplicación con mandos hidráulicos, sistemas de registro y control computarizados que nos garantizan un buen desempeño. Las situaciones de aplicación en obra deben ser estudiadas y comprendidas, siempre pueden ocurrir cosas nuevas, pero, entre más se conozca la interacción entre los materiales y su producto final, la superficie a aplicar, el entrenamiento del personal, las normas de control, las máquinas mezcladoras y las ayudas meteorológicas nos darán la posibilidad de prevenir, controlar y evitar malas aplicaciones. 2. Objetivos

Introducir a los asistentes al evento en estas técnicas de conservación aclarando y afianzando los conceptos básicos, basados en experiencias de aprendizaje continuo hacia la implementación de buenas practicas. 3. Definición Que es el Slurry Seal Vs Micro-superficies. Principales características, diferencias, donde usarlos. Slurry Seal: Mezcla de emulsión asfáltica (Rotura lenta), Agregados gradados, llenante mineral (cal, cemento, cenizas) y agua. No aporta capacidad estructural. ISSA A-105. Reestablece la parte funcional del pavimento. Las características a mejorar de la superficie son: Llenado de grietas, fisuras Impermeabilizar Resistencia al deslizamiento Desprendimiento Estético y uniformidad Microsuperficie: Es una mezcla diseñada con emulsión asfáltica modificada con polímero (rotura lenta controlada),tipo quick set, agregados minerales provenientes 100% de trituración, llenante mineral, mezclados y distribuidos uniformemente sobre una superficie adecuadamente preparada. Ventajas de la Microsuperficie La mezcla se puede colocar en espesores más gruesos mientras se mantiene estable. Macrotextura, mejora la resistencia al deslizamiento y textura superficial (seguridad vial). Rotura y curado rápido para apertura al tráfico. Buena cohesión. Mejora la durabilidad del pavimento. ISSA A-143, ASTM D-6372. El slurry seal o micro-superficie son usados para proteger e impermeabilizar y retardar el endurecimiento causado por la oxidación, para maximizar la vida útil de los pavimentos existentes. 4. Componentes Materiales utilizados en la mezcla tales como: Emulsión asfáltica con o sin polímero, agregados, agua, aditivos, filler o llenantes. Podemos utilizar también fibras, grano de caucho reciclado, RAP y pigmentos. 5. Diseño de Mezcla.

ISSA Recomended Performance Guidelines for Slurry Seal Mix Design (A-105) and Micro-Surfacing (A-143). Gradación Tipo I, II y III. Slurry Seal. GRADACION TAMIZ Pulg. m.m

Tipo I

%PASA, Peso Tipo II Tipo III

3/8” 9.5 #4 4.75 #8 2.36 #16 1.18 #30 0.6 #50 0.3 #100 0.15 #200 0.075

100 100 90-100 65-90 40-60 25-42 15-30 10-20

100 90-100 65-90 45-70 30-50 18-30 10-21 5-15

Tolerancia, %

100 70-90 45-70 28-50 19-34 12-25 7-18 5-15

+/-5 +/-5 +/-5 +/-5 +/-4 +/-3 +/-2

Microsuperficies GRADACION TAMIZ Pulg. m.m

%PASA, Peso Tipo II Tipo III

3/8 #4 #8 #16 #30 #50

100 90-100 65-90 45-70 28-50 19-34

9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3

100 70-90 45-70 28-50 19-34 12-25

Tolerancia, %

+/-5 +/-5 +/-5 +/-5 +/-4

#100 #200

0.15 0.075

12-25 5-15

7-18 5-15

+/-3 +/-2

Características de los agregados, EA, resistencia a los sulfatos , desgaste de los ángeles, azul de metileno(reactividad) Propiedades de las emulsiones asfálticas. Microsuperficie Emulsión asfáltica, consideraciones especiales. Prueba

Método AASHTO ASTM

Estabilidad almacenamiento T59 24 h. Destilación Punto de Ablandamiento, T53 Anillo y bola Penetración a 25 oC, T49

Especificación

D6930

1% Máx

D6997 D36

62% Min. 57oC Min.

D5

40-90

El fabricante de la emulsión asfáltica correspondiente emitirá un certificado de análisis de calidad por cada despacho. Agregados, 100% triturados. Requerimientos Mínimos. Prueba Equivalente de Arena Resistencia a los sulfatos

Método AASHTO ASTM T176 D2419 T104 C88

Desgaste Máquina Angeles T96 Azul de metileno

Especificación 65% Min. 15% Máx Na2 SO4 25% máx Mg SO4 30% Máx. 10% Máx.

C131

CUADRO COMPARATIVO SLURRY SEAL La Emulsión Asfáltica puede Usar Polímeros Tiempo de mezclado 180 seg.

MICROSUPERFICIE La EA siempre usa polímeros Ej:latex SBS, EVA. Tiempo de mezclado 120 seg.

Espesor aplicado igual al tamaño Máximo del agregado Control de rotura de la EA por Evaporación.

El espesor aplicado puede ser 1.5 veces mayor al tamaño Máx del Agregado. El rompimiento de la EA es por Reacción química.

El curado de la mezcla depende de las condiciones climáticas

El curado de la mezcla no depende de las condiciones climáticas.

Impermeable, rejuvenece la superficie Detiene el desprendimiento.

Rellena pequeñas deformaciones, Máx. 2 Cms. Aplicación multicapa.

Vida útil esperada 3-5 años.

Vida útil esperada 4-8 años.

Pruebas a la mezcla. Tiempo de mezclado, ISSA TB 113. La prueba de manejabilidad es usada para predecir cuánto tiempo el material puede ser mezclado en la maquina de aplicación antes de que la emulsión comience a romper .Es más para información a ser usada por el contratista que por la calidad del producto final. Es particular de cada diseñador, equipo y condiciones ambientales. Es sin embargo, una buena prueba de campo para revisar las fuentes de agregados, aditivo y emulsión asfáltica a utilizar. Consistencia, ISSA TB 106 El ensayo del cono de consistencia se utiliza para determinar la cantidad de agua necesaria para formar mezcla estable y manejable. El ensayo utiliza el cono de absorción de arena ASTM C-128 o AASHTO T-84 y una base de escala de flujo, también se utiliza para el control de campo. Cohesión, ISSA TB 139 Es la simulación del giro torsional del neumático de un vehículo, que mide el torque necesario para desintegrar una muestra de mezcla. Evalúa la cohesión inicial y la apertura al trafico. Rueda Cargada LWT, ISSA TB 109 Determina el contenido máximo de asfalto en mezclas de slurry o microsuperficie por la medición de adhesión de arena en especímenes sujetos a la simulación de cargas pesadas bajo la acción de una rueda, además de medir desplazamientos laterales por el mismo efecto. Desprendimiento en húmedo, ISSA TB 114

Esta prueba nos ayuda a evaluar el comportamiento del agregado y su compatibilidad con los componentes de la mezcla. La formulación de la emulsión, el llenante y aditivos pueden ser evaluados rápidamente con el propósito de mantener un buen cubrimiento bajo las condiciones de la prueba. 90% mínimo. Desgaste por abrasión húmeda, WTAT ISSA TB 100 Esta prueba determina la resistencia a la abrasión de mezclas de slurry o micro-superficies relacionada con el contenido de asfalto, siendo una de las pruebas que ISSA utiliza para determinar el contenido óptimo de asfalto. De acuerdo a los desgastes máximos establecidos nos referencia un contenido mínimo de asfalto. Se define como abrasión a la perdida de material por unidad de superficie que presenta el espécimen. Prueba de clasificación, ISSA TB 144 ( Schulze- Brever test Machine) Ensayo de compatibilidad de Filler( llenante)-asfalto. El método provee un sistema que asigna valores de clasificación a las características tales como: Perdida por abrasión, adhesión y adhesión a altas temperaturas, de una combinación de ligante-llenante para comparar con los valores obtenidos. ESPECIFICACIONES PARA EL DISEÑO DE LA MICROSUPERFICIE PRUEBA

ISSA

ESPECIFICACION

Tiempo de mezcla (25oC)

113

120 Seg.

Cohesión húmeda A 30 Minutos A 60 Minutos

139

Adherencia Desnudamiento Húmedo

12 kg-Cm Mínimo 20 Kg-Cm Mínimo 114

90% Mínimo

Perdida por Abrasión Húmeda 100 1 Hora en agua 6 Dias en agua

538 gr/m2 Máx. 807 gr/m2 Máx.

Desplazamiento lateral

5 % máx.

Gravedad especifica Después de 1000 ciclos De 56,7 Kg

147

2,1 Máx.

Exceso de asfalto LWT

109

538 gr/m2 máx.

Clasificación Compatibilidad

144

11 puntos Mín.(AAA,BAA)

6. Equipo de aplicación Diagrama general explicativo y secuencial de operación de la máquina. Todos los equipos, herramientas y máquinas utilizadas en la aplicación de Slurry-Micro-Superficie deben mantenerse en condiciones de trabajo satisfactorio todo el tiempo. La máquina deberá ser específicamente diseñada y fabricada para aplicar Slurry y/o Micro-superficies generalmente montada sobre un camión especialmente acoplado a las necesidades de operación o tipo remolque. Los materiales serán mezclados de forma secuencial automática, con una máquina autopropulsada. Será una unidad de mezcla de flujo continuo que entrega y proporciona cantidades precisas de componentes a través de un mezclador de paletas de doble eje. Se requiere una capacidad de almacenamiento suficiente para todos los componentes de la mezcla para mantener un suministro adecuado a los controles de dosificación. La utilización de maquinaria continua para carreteras de alto volumen de tráfico, para minimizar las juntas transversales, optimizar rendimientos y costos deberá ser capaz de cargar materiales de forma frontal mientras continua aplicando el sello. La máquina de funcionamiento continuo debe estar equipada para proporcionar al operador un control total de las velocidades de avance y retroceso durante la aplicación. 6.2 Cajas de aplicación Hay muchos tipos y variaciones de cajas esparcidoras pero todas ellas realizan la misma función, la cual es extender la mezcla de manera uniforme sobre la superficie a proteger. Las cajas esparcidoras van desde unidades simples, cajas grandes equipadas con sinfines, extensiones especiales y controles hidráulicos. Las cajas especiales se utilizan para rellenar deformaciones, surcos en la superficie. La caja que se utiliza para determinado tratamiento depende también de la tasa de aplicación. Slurry seal Generalmente se utilizan cajas de arrastre que pueden tener sinfines y el espesor de aplicación depende esencialmente del tamaño máximo del agregado de acuerdo a la gradación empleada. Micro-Superficies.

Las cajas esparcidoras utilizadas generalmente tendrán paletas de doble eje o sinfines para mover y esparcir la mezcla, así como también caucho primario y secundario a lo ancho que garantizan un espesor y acabado de acuerdo con la gradación empleada. Cuando los surcos o deformaciones superan los 12.7 mm deben ser tratados con una mezcla de Micro-superficie y una caja especial de llenado.

6.3 Calibración Cada una de las máquinas que se utilicen en el proyecto deberá calibrarse de acuerdo con el diseño del Slurry y/o Micro-superficie aprobado. El proceso de calibración de todos los componentes se hará en diferentes configuraciones relacionados con los dispositivos de medición de la máquina. Cualquier reemplazo de componentes que afecte la dosificación del material requiere que la máquina sea recalibrada. Los contratistas y/o fabricantes de máquinas ISSA también pueden proporcionar métodos de calibración. 6.4 Mantenimiento El mantenimiento de las máquinas, herramientas, señalización y equipo de laboratorio son fundamentales para tener los rendimientos programados en la ejecución del proyecto. Consulte con el fabricante de su máquina para obtener ayuda y realizar un adecuado programa de mantenimiento. Un buen mantenimiento se traduce en ahorro de dinero. 7. Experiencia y buenas prácticas En la planeación del proyecto de aplicación del slurry o Micro se debe conocer: disponibilidad de emulsión asfáltica y agregados, distancia de acarreos, Lote para acopio y operación, tráfico vehicular y condiciones ambientales entre otros. 7.1 Preparación de la superficie. Antes de aplicar la mezcla diseñada, la superficie debe limpiarse de todo material suelto, manchas de sedimentos, vegetación y cualquier otro material objetable. Cualquier método de limpieza estándar será aceptable. Si se usa agua, las grietas deben dejarse secar completamente antes de aplicar el tratamiento. Las cajas de inspección de servicios deben protegerse mediante un método adecuado. Normalmente, no se requiere una capa adhesiva a menos que la superficie a cubrir este extremadamente seca, lisa, de concreto, ladrillo o sea para proteger bases estabilizadas o granulares no tratadas con asfalto. Para esto podemos

utilizar emulsiones asfálticas de rotura lenta diluidas en agua en proporción 1:3 o 1:1 dependiendo de la superficie a proteger. Dosificación de aplicación entre 0.3-0.7 Lt/M2. Se recomienda tratar las grietas más anchas de 0.64 cm en la superficie del pavimento con un sellador de grietas aprobado generalmente asfaltos modificados, así como también realizar reparaciones , bacheos en los sitios que presenten daño estructural antes de la aplicación del sello. 7.2 Diseño de mezcla de laboratorio Vs ajuste del diseño en obra. Las pruebas de laboratorio han demostrado que la precisión y reproducibilidad de los resultados pueden ser afectados por muchos factores. Generalmente se requieren ajustes en la obra en los componentes de la mezcla tales como agua, finos, aditivo y emulsión asfáltica dependiendo de la superficie a aplicar, tráfico vehicular y condiciones climáticas. Esto tiene que ver con la trabajabilidad de la mezcla, tiempo de rotura, cohesión y curado que nos determina la apertura al tráfico. El control de humedad y gradación en los acopios (almacenamiento de agregados) pueden ser altamente variables, se requiere tener cubierta la zona de los materiales para el control de humedad especialmente en tiempo de lluvia. En micro-superficies el agua es bastante sensible. Un 1-2% de cambio en el contenido de agua puede tener un efecto significativo en los resultados de laboratorio y calidad en la aplicación. Se debe trabajar con el mínimo porcentaje de agua y control de aditivo. La preparación de las muestras tiene una influencia considerable en los resultados de laboratorio cuando de detecta segregación de los agregados pétreos. Ajuste en el contenido de asfalto en la mezcla: algunas veces y especialmente en clima cálido y de alto tráfico pesado es necesario reducirlo hasta 1,0 % por debajo del optimo y ajustar sus componentes. La viscosidad del asfalto en el caso de la micro-superficie en algunos casos esta alrededor de 8,000 poises a 60 oC. Esto se logra con la adición del polímero respectivo. La dureza del residuo asfáltico en la emulsión depende generalmente de las condiciones climáticas. Climas de moderado-caliente el asfalto será con baja penetración y asfaltos mas blandos para condiciones ambiente frías. (40-90 mm/10). La experiencia del personal de obra, operadores, conductores, ayudantes supervisor e ingeniero es uno de los principales factores que afectan el éxito del proyecto. EXPERTICIA.

8. Conclusiones. Éxito – proyecto Selección y tipo de vía, carretera, concesión vial con adecuada evaluación previa funcional y estructural del pavimento. Calibración de los equipos de aplicación. Evaluación de materiales- agregados, emulsión asfáltica, llenantes y aditivos. Experiencia, experticia del contratista en la aplicación de estos tipos de tratamientos. Supervisión y control adecuado del proyecto. 9. Preguntas 10. Referencias ISSA Recomended performance guidelines for slurry seal mix design (A-105). ISSA Recomended performance guidelines for micro-surfacing mix design (A143). ASTM D-6372 Pavement preservation Slurry seal application checklist Pavement preservation Microsurfacing application checklist. Federal Highway Administration, State of the practice design, construction and performance of Micro-surfacing.