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PAVIMENTOS – Pavimentos Flexibles en Frio y Caliente

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PRODESIONAL DE INGENIERIA TOPOGRAFICA Y AGRIMENSURA

Tema:

INFORME DE PAVIMENTOS FLEXIBLES EN CALIENTE Y FRIO Curso

: PAVIMENTOS

Docente: M.S.c. NESTOR CHURA CHIPANA Año

: 8vo SEMESTRE 2019 - I

Alumnos:  SAIRE QUIÑONES, NESTOR R. ……..… 153492  AQUINO, EDGAR ……………… 15  ……..…….. 15  …………….. 15  

..…….113672

PUNO - PERU 2019

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CONTENIDO

I.

INTRODUCCION

II.

OBJETIVO

III.

MARCO TEORICO

1. PAVIMENTO 2. ASFALTO EN LA CONSTRUCCION 1.1 DEFINICIÓN 1.2 EXTRACCIÓN 1.3 ENSAYOS EN LABORATORIO 3. ASFALTO EN CALIENTE 2.1 DEFINICION 2.2 NORMAS 4. ASFALTO EN FRIO 3.1 DEFINICION 3.2 APLICACIONES 3.3 NORMAS 5. EMPRESAS ASFALTERAS EN EL PERÚ 4.1 EL ASFALTO EN EL MERCADO IV.

BIBLIOGRAFIA

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Pag. 3

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I. INTRODUCCIÓN En la construcción de obras viales con pavimentos flexibles uno de los materiales activos es el asfalto debido a que este actúa como material cementante en la composición de mezclas densas, tratamientos superficiales, estabilizaciones, etc. El asfalto desde el perfil histórico hasta ahora ha formado parte de las grandes obras viales en el mundo debido a su composición, comportamiento estructural y mantenimiento complejo e interesante que este posee. El presente trabajo u informe de “PAVIMENTOS FLEXIBLES EN CALIENTE Y FRIO” se presenta una breve descripción de las diferentes tipos de pavimentos flexibles que podemos utilizar en el desarrollo de un proyecto.

Esto, con el fin de obtener el conocimiento básico del asfalto como materia prima y sus derivados como materiales de construcción en las obras viales, conocer también sus productos en el mercado peruano, desde la forma de extracción hasta la forma de venta, normativas que este debería cumplir al ser utilizado, etc. Información técnica que nos ayudara para poder tener criterio al analizarlo y trabajar con dicho producto.

En general los pavimentos son diseñados para soportar de manera adecuada los esfuerzos transmitidos a la superficie de rodadura, asimismo deberán soportar los diferentes cambios climatológicos y las condiciones de drenaje, finalmente el índice de tasa de crecimiento actual de la región viene aumentando progresivamente como consecuencia obtendremos el aumento del nivel de serviciabilidad de la infraestructura vial.

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II. OBJETIVO

III.1.Objetivo general

-

El objetivo del informe es de conocer los conceptos para la identificación y adecuada selección de Pavimentos Flexibles (en frio o caliente).

III.1.2. Objetivos específicos

-

Conceptos básicos de sus….

-

Optimización y aprovechamiento del….

Describir los tipos, nivel de severidad y causas que aportan al deterioro de los pavimentos flexibles. Proponer tratamientos sugeridos de reparación de fallas, que más se adecuen a una situación en particular de los pavimentos flexibles. Impulsar el mantenimiento permanente de las carreteras para así evitar futuras fallas que puedan presentarse en su vida útil.

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III. MARCO TEORICO 1. DEFINICIÓN DE PAVIMENTO Pavimento es aquella estructura conformada por un conjunto de capas de materiales seleccionados y superpuestos, que reciben en forma directa las cargas del tránsito y los transmiten al suelo en forma uniforme y disipada. Estas capas deben de estar adecuadamente compactadas hasta alcanzar la resistencia especificada. Todo pavimento debe proporcionar una superficie de rodamiento de adecuado funcionamiento, capaz de resistir las cargas durante la vida útil de diseño. Las condiciones necesarias para su buen funcionamiento son las siguientes: ancho apropiado, resistencia adecuada al deslizamiento y a las cargas impuestas por el tráfico, buena adherencia y desagüe eficiente. Además debe proteger a la explanada de las precipitaciones y la intemperie. 1.1 DEFINICIÓN DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Un pavimento flexible cuenta con una carpeta asfáltica en la superficie de rodamiento, la cual permite pequeñas deformaciones de las capas inferiores sin que su estructura se rompa. El pavimento flexible resulta más económico en su construcción inicial, tiene un período de vida de entre 10 y 15 años, pero tienen la desventaja de requerir mantenimiento rutinario y periódico para cumplir con su vida útil. (Olivera, 2000). Un pavimento puede definirse como la capa o conjunto de capas de materiales apropiados, comprendidas entre el nivel superior de la terracerías y la superficie de rodamiento. Sus principales funciones son las de proporcionar una superficie de rodamiento uniforme, de color y textura apropiados, resistentes a la acción del tránsito, al intemperismo y otros agentes perjudiciales, así como transmitir adecuadamente a las terracerías los esfuerzos producidos por las cargas impuestas por el tránsito. En otras palabras, el pavimento es la súper estructura de una obra vial que hace posible el tránsito expedito de los vehículos con la comodidad, seguridad y economía previstos en el proyecto.

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Los pavimentos se dividen en pavimentos rígidos y pavimentos flexibles, pero en este proyecto analizaremos los pavimentos flexibles. (Rico, 2005). .

1.2 CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR UN PAVIMENTO Un pavimento para cumplir adecuadamente sus funciones debe reunir los siguientes requisitos: (Montejo, 2002).  Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito.  Ser resistente ante los agentes de intemperismo.  Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas de circulación de los vehículos.  Además debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehículos.  Presentar regularidad superficial, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios en función de las longitudes de onda de las deformaciones y de la velocidad de circulación.  Debe ser durable y económico.  Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje. 1.3 CICLO DE VIDA DE UN PAVIMENTO Los pavimentos sufren un proceso de deterioro permanente debido a los diferentes agentes que actúan sobre ellos, tales como: el agua, el tráfico, la gravedad en taludes, etc. Estos elementos afectan al pavimento, en mayor o menor medida, pero su acción es permanente y termina deteriorándolo convirtiéndolo en intransitable. Por lo tanto, el mantenimiento no es una acción que puede efectuarse en cualquier momento, sino más bien es una acción sostenida en el tiempo, orientada a prevenir los efectos de los agentes que actúan sobre el pavimento. (Menéndez, 2003).

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1.3.1 CICLO DE VIDA DESEABLE DEL PAVIMENTO El siguiente diagrama de flujo muestra el proceso que sigue un pavimento sin mantenimiento y otro con mantenimiento, en el que podemos apreciar que la falta de mantenimiento permanente conduce inevitablemente al deterioro total del pavimento, mientras que la atención constante del mismo mediante el mantenimiento rutinario, sólo requiere, cada cierto tiempo, trabajos de mantenimiento periódico. (Menéndez, 2003). Figura 3.2: Diagrama de flujo del ciclo de vida “fatal” y “deseable”.

Fuente: Mantenimiento rutinario de caminos con microempresas, (Menéndez, 2003).

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2. ALFALTO EN LA CONSTRUCCION 2.1 DEFINICION Según López Ch. (2003) los asfaltos utilizados en la pavimentación de carreteras son productos que provienen de la destilación del petróleo crudo. El Cemento Asfáltico (C.A.), Nombre técnico en nuestro medio, es de consistencia sólida a temperatura ambiente y para poder utilizarlo en pavimentación deberá encontrarse en estado líquido. Existen tres formas de licuificar el cemento asfáltico: a) Derritiéndolo b) Fluidificándolo c) Emulsionándolo a) Para derretir el C.A. y mezclarlo con los agregados se necesitan plantas asfálticas sofisticadas cuya utilización se justifica únicamente para grandes volúmenes. Mezcla Asfáltica en Caliente = C.A. + Agregados

Las temperaturas de producción deberán ser de 140°C en promedio. El gasto y servidumbre del calentamiento del C.A. es un despilfarro desde el punto de vista económico y energético. b) Para fluidificar el C.A. se le deberá adicionar un solvente de petróleo como la gasolina, kerosene, o aceite obteniendo un asfalto rebajado (Cut Back) cuya consistencia es semi-líquida a temperatura ambiente. En la producción de mezcla asfáltica en frío es necesario calentar el asfalto rebajado (RC-250) a 60°C como mínimo y los agregados a utilizarse deberán encontrarse completamente secos. Mezcla Asfáltica en Frío = C.A. + Solventes de Petróleo + Agregados secos

El destino final de los solventes del rebajado (hasta 25% de su volumen) es la evaporación, perdiéndose energía, dinero y lo que es peor aún, contaminando enormemente el medio ambiente y afectando directamente la capa de ozono de nuestra atmósfera.

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c) La Emulsión Asfáltica es producida rompiendo el C.A. en minúsculas partículas y dispersándolo en agua por medio de un emulsificante. La emulsión asfáltica es líquida a temperatura ambiente. La producción de mezcla asfáltica con emulsión se realiza a temperatura ambiente y los agregados pueden encontrarse húmedos. Mezcla Asfáltica = C.A. + Emulsificante + Agregados Con Emulsión Asfáltica El destino final del agua es la evaporación, la cual continuará con su ciclo natural sin ningún tipo de contaminación. 2.2 EXTRACCION Si se tuviese en un depósito alcohol y agua y éste se llevase a calentar, a 72ºC aprox. El alcohol comenzaría a evaporarse. Cuando la temperatura alcance los 100ºC el agua se evaporaría. De manera similar se refina el petróleo. Mediante el incremento paulatino de temperatura el crudo del petróleo se descompone liberando los solventes más livianos, como la gasolina, el kerosene y el diésel. Para separar los destilados más pesados, no solo es necesario incrementar la temperatura sino someterlo a vacío. Luego de un periodo de tiempo se obtendrá el cemento asfáltico. En la figura 1.1 se muestra la temperatura a la cual los solventes se van separando del crudo del petróleo.

Figura 1.1 Productos y temperatura típica de destilación

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2.3 NORMATIVA Un asfalto aprobado debe cumplir con los siguientes requerimientos que muestran: • Asociación Americana de Carreteras Estatales y transportes Oficiales – Norma AASHTO M20/ M81 Y AASHTO MP1 (SUPERPAVE). • Sociedad Americana para Ensayos y Materiales – Normas ASTM D946/D2028. • Instituto Del Asfalto USA

3. ASFALTO EN CALIENTE 3.1

DEFINICION

SEGÚN COMPANY ASPHALT: El Asfalto preparado en Caliente, Las que se fabrican en plantas especiales, donde el cemento asfáltico es calentado a temperaturas elevadas, en el rango de 150 a180 °C. Los agregados se calientan a más de 100°C. La puesta en obra se realiza a una temperatura no menor de 110°C. A una temperatura menor la mezcla se endura y en esa condición, ella no pueden extenderse y menos aún compactarse adecuadamente. Las mezclas asfálticas están constituidas por: Aproximadamente por un 90 % de agregados de piedra y arena gruesa, un 5% de polvo mineral (filler que pasa la malla # 200) y otro 5% de ligante asfáltico. El ligante asfáltico y el polvo mineral son los dos elementos que más influyen tanto en la calidad de la mezcla asfáltica como en su costo total. • Durabilidad • Capacidad soporte • Resistencia a la desintegración superficial • Mitigación del Ruido • Capacidad de ser reciclado • Trabajabilidad Asfalto en caliente se vende por m3 cubico. Recomendaciones para mezclas asfálticas en climas fríos con altitud mayor de 3.000 msnm y cambios muy marcados entre las máximas y mínimas temperaturas

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Según la (EG-2013 pág. 575); Para casos de pavimentos bituminosos ubicados en zonas con altitud mayor de 3.000 m.s.n.m. en que generalmente existen climas severos con alta pluviosidad y gradientes térmicas diarias altas, situación climática muy frecuente en el país, es preciso tener en cuenta entre otras las siguientes recomendaciones:  Se deberá proporcionar una mezcla rica en cemento asfáltico, que debe ser superior a 6%, sin embargo, ello dependerá de las condiciones propias de obra y la calidad de los agregados.  El diseño de la mezcla deberá ser indicado en el Proyecto.  Se recomienda el uso de cal hidratada, como material aglomerante, espesante de mezcla y de adhesividad y estabilidad.  En caso de requerirse aditivos mejoradores de adhesividad del par agregado-bitumen, será indicado en el Proyecto y este deberá cumplir la especificación correspondiente.  Se usaran camiones térmicos.  Se usará un equipo de transferencia de material para verter la mezcla asfáltica a la pavimentadora, evitando que el volquete vacíe directamente a ella, con la finalidad de evitar la segregación y uniformizar la temperatura. Limitaciones climáticas Según la (EG-2013 pág. 576); Las mezclas asfálticas calientes se colocarán cuando la base a tratar se encuentre seca, la temperatura ambiental sea superior a 6ºC, y no haya precipitaciones pluviales; además la base preparada debe estar en condiciones satisfactorias. 3.2 NORMAS Las normas necesarias para este tipo de mezcla asfáltica asfáltica en caliente son las siguientes:  MTC E 509 Conocimientos necesarios para la toma de testigos  MTC E 506, MTC E 508 Y MTC E 510 Métodos indicados para hallar densidades  MTC E 1004 Ensayo de resistencia al deslizamiento  MTC E 504 Ensayo de Marshall

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4. ASFALTO APLICADO EN FRIO 4.1

DEFINICION

El asfalto en frio es el material cementante aplicado en construcciones viales a temperatura de ambiente y no menor a 10°C, los cuales nos brinda un buen comportamiento a climas variados a diferencia del asfalto en caliente. El asfalto en frio está compuesto por asfaltos emulsionados. Emulsiones asfálticas: Secretaria de Transportes y Comunicaciones (2001) menciona que podemos definir una emulsión como una dispersión fina más o menos estabilizada de un líquido en otro, los cuales son no miscibles entre sí y están unidos por un emulsificante, emulsionante o emulgente. Repsol (2011) menciona que las emulsiones son mezclas de cementos asfálticos con agua y un emulsificante. TDM (2012) menciona que las emulsiones asfálticas son una alternativa económica, segura y ecológica para fines de pavimentación, ya que su manejo se realiza a temperatura ambiente y sin emisiones contaminantes. Tipos de emulsiones asfálticas: a) Emulsiones Aniónicas En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad negativa a los glóbulos de asfalto, o sea que están cargados electro negativamente. b) Emulsiones Catiónicas En este tipo de emulsiones el agente emulsificante le confiere una polaridad positiva a los glóbulos de asfalto, o sea que están cargados electro positivamente. 4.2

APLICACIONES

Según López Ch. (2003) las aplicaciones son las siguientes: • Riegos de Imprimación Es una aplicación inicial de emulsión asfáltica sobre una superficie absorbente (base) para impermeabilizar la superficie, reducir sus vacíos capilares, revestir y trabar las partículas minerales sueltas, endurecer la

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superficie y promover la adhesión entre la base y la carpeta asfáltica o tratamiento superficial.

Figura 3.1.Ejecución de la imprimación (Repsol 2011)

• Riegos de Liga Es una aplicación ligera de emulsión asfáltica sobre un pavimento existente para asegurar la adherencia entre dos superficies que se superponen. El riego deberá ser muy delgado y deberá cubrir uniformemente la totalidad del área a ser repavimentada.

Figura 3.2. Ejecución del Riego de liga (Repsol 2011) • Mezclas Asfálticas El avance tecnológico ha hecho posible que las mezclas con emulsión se desempeñen tan bien como otros tipos probados de mezclas asfálticas. Pueden utilizarse en cualquier pavimento desde servicios livianos hasta los más pesados. El agregado constituye entre el 90 y el 95% en peso de una mezcla con emulsión. Se deberá respetar algunas especificaciones si la mezcla ha

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de cumplir requisitos de estabilidad, resistencia al deslizamiento y durabilidad.

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manejabilidad,

flexibilidad,

La emulsión asfáltica a utilizar será la Catiónica de Rotura Lenta con Residuo Asfáltico de 60% en promedio, debiendo realizarse la mezcla a temperatura ambiente. Los agregados granulométricas.

deberán

cumplir

con

las

especificaciones

La mezcla se puede preparar en boogie, en trompo mezclador, con cargador frontal, en planta asfáltica, etc., dependiendo del volumen de mezcla requerido. La mezcla preparada deberá almacenarse 24 horas antes de usarse. Las proporciones, los compuestos y dosificación están establecidos por el diseño que debe proporcionar el productor de la emulsión para el agregado a tratar. El orden de mezclado en un trompo o mezcladora es el siguiente: 1° Arena Gruesa 2° Piedra Chancada 3° Cemento Portland Tipo I (Opcional) 4° Agua limpia 5° Emulsión Asfáltica C.R.L. (CSE) Es necesario considerar que antes de adicionar la emulsión asfáltica, los agregados deberán estar homogéneamente humedecidos. Después de agregar la emulsión asfáltica se deberá visualizar una mezcla totalmente homogénea respecto al color. La colocación de la mezcla se realiza exactamente igual que las mezclas convencionales y se abre el tráfico de forma inmediata. Debido a que la emulsión asfáltica es altamente adherente, se recomienda aplicar un sello simple para evitar que la mezcla se adhiera a los neumáticos de los vehículos.

• Tratamientos superficiales  Tratamiento Superficial Simple Consiste en una aplicación de material bituminoso seguido de una distribución de agregados pétreos.

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Figura 3.3. Tratamiento monocapa (Repsol 2011)  Tratamiento Superficial Doble Consiste en dos aplicaciones de material bituminoso, cada una de ellas seguida de una distribución del agregado pétreo, en general el tamaño nominal del primer agregado es el doble del segundo.

Figura 3.4. Tratamiento bicapa (Repsol 2011)  Tratamiento Superficial Múltiple Consiste en tres o más aplicaciones de material bituminoso, cada una de ellas seguida de una distribución de agregado pétreo de menor tamaño.

Figura 3.5. Tratamiento múltiple (Repsol 2011) • Slurry Seal o Lechadas Son mezclas constituidas por áridos finos, filler, emulsión, agua y aditivos. Espesores promedios de tres a seis milímetros. Su objetivo es de impermeabilizar, tratamiento de terminado y superficial, antideslizante.

Figura 3.6. Slurry Seal – mortero asfaltico (TDM asfaltos 2013)

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• Suelos estabilizados con emulsión asfáltica Se define como suelo estabilizado con un producto bituminoso, la mezcla íntima, convenientemente compacta, de suelo, agua, ligante bituminoso y eventualmente adiciones, cuyo fin es mejorar las características resistentes del suelo, disminuyendo su capacidad de absorción de agua y/o aumentando su cohesión, por efecto de la incorporación de ligante bituminoso. Según Gonzales y otros (2007) para poder tener más criterio en las aplicaciones es necesario saber los grados normalizados de emulsiones asfálticas. 4.3

NORMAS

Mediante Oficio N° 354 – 2006-MTC/20 del Ministerio de Transporte y Comunicaciones se solicitó la inclusión de Emulsiones Asfálticas Catiónicas, en el listado de bienes comunes. Para su elaboración se tomó como referencia la Norma Técnica Peruana – NTP 321.059:2002. Según López Ch. (2003) Por la importancia de este componente, debe ser también muy estrictamente evaluado mediante las pruebas típicas para una emulsión:  VISCOSIDAD

AASHTO T50 Ó ASTM D244

 ASENTAMIENTO

AASHTO T59 Ó ASTM D244

 RETENIDO EN MALLA

AASHTO T59 Ó ASTM D244

 CARGA DE LA PARTÍCULA

AASHTO T59 Ó ASTM D244

 pH

AASHTO T59 Ó ASTM D244

 CONTENIDO DE ASFALTO RESIDUAL

AASHTO T50 Ó ASTM D244

 PENETRACIÓN

AASHTO T49 Ó ASTM D5

Norma de Calidad Norma de calidad acreditada por la Norma Técnica Peruana - NTP 321.059:2002.

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5. EMPRESAS ASFALTICAS EN EL PERU En el Perú se producen asfaltos en la refinería de Talara, Conchán (Petroperú) y en la Refinería de La Pampilla (privatizada), aunque también tenemos otras refinerías como la refinería de Iquitos y la Refinería de Pucallpa, en estas no se producen asfaltos. De estas refinerías la que tiene mayor variedad en la producción de asfaltos es la refinería Conchán, produciendo asfaltos para pavimentación y asfaltos de uso industrial. Los asfaltos que produce Petroperú, se hacen en base a especificaciones técnicas vigentes que permanentemente son actualizadas dando como resultado una calidad Innovada y Mejorada. En este sentido, cuidadosos y estrictos controles de calidad demuestran que los asfaltos que produce Petroperú cumplen con los requerimientos de entidades mundiales tales como: • Asociación Americana de Carreteras Estatales y transportes Oficiales – Norma AASHTO M20/ M81 Y AASHTO MP1 (SUPERPAVE). • Sociedad Americana para Ensayos y Materiales – Normas ASTM D946/D2028. • Instituto Del Asfalto USA En razón a ello, presentan una calidad de exportación, teniendo aplicabilidad diversa y éxito en países con climas calurosos, templados, fríos y frígidos. Petroperú exporta asfalto a Ecuador, Bolivia y Chile. 5.1

EL ASFALTO EN EL MERCADO

En el mercado peruano se encuentran una variedad de empresas que comercializan el asfalto como producto cementante y otras que lo procesan y luego lo utilizan en la construcción de obras viales. De las cuales analizaremos 1 de cada tipo.  REPSOL ASFALTOS Empresa extractora de asfalto como materia prima y venta del asfalto como cementante, los productos que ofrece son: a. Asfaltos líquidos o diluidos RC 250 (curado rápido) MC 30 (curado medio) b. Cementos asfalticos PEN 60/70 PEN 85/100 PEN 120/150

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 TDM ASFALTOS Empresa que procesa y luego utiliza el asfalto, es decir brinda también servicios de puesta a obra del producto a utilizar. Los productos que ofrecen son: i. BETUTEC (asfaltos modificados con polímeros) ii. PRIMETEC (emulsión asfáltica para imprimación) iii. EMULTEC (emulsiones asfálticas convencionales y modificadas con polímeros) iv. SELLATEC (sellador de grietas) v. ADHESOL (mejoradores de adherencia)

IV.

CONCLUSION Podemos concluir que durante el transcurso de elaboración de este trabajo, se pudieron conocer aspectos importantes relacionados con……

V.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS



Emulsiones Asfálticas MS19. Asphalt Institute.



Diseño moderno de pavimentos asfalticos. Minaya y Ordoñez.



La deformación permanente en las mezclas asfálticas y el consecuente deterioro de los pavimentos asfálticos en el Perú. Ing. Néstor Huamán Guerrero.



Pavimentos Bituminosos en Frío. Juan Antonio Fernández del Campo



Las emulsiones asfálticas, moderna alternativa para la construcción y mantenimiento de carreteras en la zona de selva. Ing. Víctor López Chegne.



http://www.repsol.com/pe_es/corporacion/conocerrepsol/repsol-en-el-mundo/peru.aspx



http://www.asfalto-rc-250.com.pe/project/asfalto-en-caliente/



www.tdmasfaltos.com.pe

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