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FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

PROYECTO DE APLICACIÓN DEL MORTERO ASFALTICO (SLURRY SEAL) EN EL MANTENIMIENTO DE CALLES EN LA CIUDAD DE LIMA

Integrantes: ➢ ASTO GARCIA, ORAL KELVIN ➢ CHILLIHUANI YUCRA, YIMY WILMAR ➢ CHOQUE CHUCTAYA, WILBER ➢ DE LA MATTA MADRID, JHERSSON DANMELL ➢ ZEGARRA INCA, FRANKLIN

Profesor: Mg. Lazo Lazaro, Guillermo

Lima- Perú 2018

2

1.

Contenido Antecedentes .................................................................................................. 4

2.

Introducción ................................................................................................... 4 2.1. Objetivos generales y específicos ............................................................... 5 2.2. Justificación ................................................................................................ 5 2.3. Metodologías .............................................................................................. 6

3.

Marco teórico especifico ................................................................................ 6 3.1. Definición del mortero asfáltico (slurry seal) ............................................. 6 3.2. Componentes básicos ................................................................................. 7

4.

Descripción del proyecto .............................................................................. 11 4.1. Ubicación del proyecto ............................................................................. 11 4.2. Condición actual del pavimento ............................................................... 12

5.

Desarrollo del tema y cálculo ....................................................................... 13 5.1. Diseño de slurry seal ................................................................................ 13 5.2. Caracterización de los materiales ............................................................. 13 5.3. Porcentaje teórica de emulsión ................................................................. 16 5.4. Ensayo de caracterización de mezcla ....................................................... 17 5.5. Ensayo de pérdida por abrasión ................................................................ 19 5.6. Ensayo de adherencia de arena rueda cargada LWT (ISSA TB 109) ...... 20 5.7. Cálculo de porcentaje óptimo de emulsión............................................... 21 5.8. Dosificación final de la mezcla ................................................................ 22

6.

Análisis de resultados ................................................................................... 23 6.1. Optimización de emulsión ........................................................................ 23

7.

Conclusiones y recomendaciones................................................................. 23 7.1. Conclusiones............................................................................................. 23 7.2. Recomendaciones ..................................................................................... 24

Referencias bibliográficas........................................................................................... 26

3 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Consistencia viscosa de la emulsión asfáltica ....................................... 8 Ilustración 2: Agregado sin presencia de finos ............................................................ 9 Ilustración 3: Agua usada para el diseño del slurry seal ............................................ 10 Ilustración 4: cal hidratada presentada como filler .................................................... 10 Ilustración 5: Área de estudio .................................................................................... 11 Ilustración 6: Vista del pavimento ............................................................................. 12 Ilustración 7: Condición actual del pavimento .......................................................... 13 Ilustración 8: Curva de distribución granulométrica ................................................. 14 Ilustración 9: Especificaciones técnicas .................................................................... 15 Ilustración 10: Curva de % de asfalto residual de Duriez .......................................... 16 Ilustración 11: Muestras para el ensayo de consistencia ........................................... 17 Ilustración 12: Resultados del ensayo de consistencia .............................................. 17 Ilustración 13: Resultados del ensayo de cohesión .................................................... 18 Ilustración 14: Resultados del ensayo de abrasión .................................................... 19 Ilustración 15: Perdida por adherencia ...................................................................... 21 Ilustración 16: Porcentaje de emulsión ...................................................................... 21

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Tipos de slurry seal según su uso .................................................................. 7 Tabla 2: Granulometría de los agregados según su tipo .............................................. 9 Tabla 3: Características del pavimento ...................................................................... 12 Tabla 4: Flujo del diseño ........................................................................................... 13 Tabla 5: Límite granulométrico para uso de TIPO II ................................................ 14 Tabla 6: Muestras para el ensayo de abrasión ........................................................... 19 Tabla 7: Máximo admisible de arena ......................................................................... 20 Tabla 8: Resultados del ensayo de adherencia........................................................... 20 Tabla 9: Dosificación de la mezcla ............................................................................ 22 Tabla 10: Resumen diseño final de mortero asfaltico................................................ 22

4 1. Antecedentes Los gobiernos locales en su política de preservar las calles y avenidas de sus distritos, analizan y evalúan las condiciones del pavimento. Este proyecto “Aplicación Del Mortero Asfaltico (Slurry Seal) En El Mantenimiento De Calles En La Ciudad De Lima”, fue realizado en beneficio de los vecinos del contorno y sobre todo para mantener el flujo vehicular evitando el trafico por causas del deterioro del pavimento como son las peladuras, grietas longitudinales y transversales, exudación, ahuellamiento, entre otros daños los cuales son evaluados por el Paviment Condition Index (PCI). Este proyecto se centre en la Calle Ignacio Merino en el distrito de Lince, de lo cual se presenta los estudios básicos como el trafico y cargas por eje, estudio de la condición del pavimento, estudio de calculo del diseño del pavimento y el estudio de la señalización y seguridad vial.

2. Introducción Las redes viales en nuestro país se encuentran en una situación deteriorada por causa de muchos factores las cuales estas vías necesitan atenderlas inmediatamente con métodos, técnicas y tecnologías; sin embargo, se puede tratar por medio de conservaciones viales y uno de los métodos es el slurry seal (mortero asfaltico) por lo que este método ayudara a alargar la vida útil de un pavimento flexible, ya que por causa de la radiación, cambios climáticos y cantidad de trafico la carpeta asfáltica con el tiempo tiende a deteriorarse por causa la fatiga, deformaciones permanentes y esto puede quedar parcial o totalmente fuera de servicio. La aplicación del mortero asfaltico son muy poco aplicado en nuestro Perú sobre todo en el ámbito urbano ya sea por falta de conocimiento o en ámbito tecnológico, nosotros como ingenieros debemos de difundir este tipo de trabajo, ya que ayudara de manera eficaz en la vida útil del pavimento y la transitabilidad de los usuarios y además ayudara a evitar gastos innecesarios. El slurry seal para que tenga un buen uso se tiene tomar en cuenta lo siguientes puntos, el material que se va a usar tiene que ser de buena calidad, el diseño debe estar bien hecho y el proceso constructivo muy eficiente y también tener en cuenta la importancia del mantenimiento es detectar a tiempo los daños de la vía de menores efectos y este es el trabajo más importante para realizar el mantenimiento

5 de un pavimento y después de encontrar fallas se tendrá que realizar una investigación para determinar qué tipo de reparación necesita.

2.1. Objetivos generales y específicos 2.1.1. Objetivos generales Mejorar el nivel de transitabilidad y serviciabilidad de la vía y sus características técnicas; brindando, además, un plan de conservación para el mantenimiento sostenido, también la aplicación del mortero asfaltico ayudara a disminuir los costos asociados a sus actividades productivas, y que adicionalmente ayudara ciudad de lima a mejorar su calidad de vida y ayudara al desarrollo del Perú.

2.1.2. Objetivos específicos Aplicación del slurry seal (mortero asfaltico) en las vías de pavimentos flexibles para aumentar su vida útil y Devolver a la vía la serviciabilidad y el confort adecuado a los usuarios; así como una transitabilidad segura para las calles de lima.

2.2. Justificación El mantenimiento que se le puede dar una carretera es de suma importancia ya que está relacionado con aspectos económicos y respecto al tiempo, a la duración, cada cuanto tiempo se la dará y la calidad del mantenimiento. Ya que darle un buen mantenimiento a una carretera requiere de soluciones innovadoras como ésta que responde a criterios de desarrollo sostenible, seguridad para la sociedad, un pueblo y una ciudad. Las exigencias de presupuesto con respecto al mantenimiento de carreteras llevan a desarrollar distintos y nuevos equipos de trabajos fiables y eficientes. La evolución tecnológica en la maquinaria y equipos para asfalto garantizan un mayor rendimiento en la construcción brindando un mejor servicio y disponibilidad a los usuarios.

6 2.3. Metodologías En la ciudad de lima y en Perú sea observado que las redes viales necesitan atenderlos porque se encuentran en un estado deteriorado y necesita ser inmediatamente atendido con tecnologías y técnicas de aplicación como es el slurry seal ya que esta técnica ayuda al desarrollo de nuestras calles y la serviciabilidad de nuestras vías. El slurry seal ayudara a prolongar la vida útil del pavimento flexible con un protocolo de normativa de aplicación, estudios y procesos constructivos, como principales características la mezcla en frio, la colocación in situ ya sea con emulsiones asfálticas con rotura lenta, rápida y controlada(CQS); sin embargo, según las recomendaciones establecidas por la ISSA el procedimiento del slurry seal se tiene que determinar el contenido de agua con el ensayo de consistencia optima, el contenido de emulsión y el contenido de filler en la parte final de los agregados y estos medirlos con ensayos de abrasión en húmedo y rueda cargado y esto realizara para cada diseño; cabe recalcar, el mortero asfaltico para que tenga un buen uso se tiene tomar en cuenta lo siguiente el material que se va usar tiene que ser de buena calidad, el diseño debe estar bien hecho y el proceso constructivo muy eficiente.

3. Marco teórico especifico 3.1. Definición del mortero asfáltico (slurry seal) El mortero asfáltico (slurry seal) es la mezcla compuesta por emulsión asfáltica, agregados pétreos con granulometría definida, filler, agua y aditivos en otros algunos casos, están mezclados proporcionalmente según el diseño de mezcla través de las fórmulas. La mezcla aplicada como superficie de rodadura sobre el pavimento es producida, extendida y uniformemente distribuida por una maquina especialmente diseñada.

3.1.1. Normativa El mortero asfáltico (slurry seal), fue definido así alrededor de los años 1960 por Raymond Young quien creo la máquina de aplicación continua de esta tecnología. Actualmente se usan las siguientes normas: ➢ Norma ISSA A105 (Internacional Slurry Surfacing Association)

7 ➢ Norma ASTM D3910 ➢ Norma EG-2013 Sección N° 420 (en Perú) Aparte existen otras normas y metodologías que se desarrollan a profundidad para uso y aplicación de la misma. Principales características: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

Mezcla en frio Colocación IN SITU Alta fricción Durable Pronta apertura al tráfico Bajo en ruido

3.1.2. Tipos de mortero asfáltico Los tipos de mortero asfáltico se dividen de acuerdo a su uso:

Tabla 1: Tipos de slurry seal según su uso TIPO I

Para penetración de USOS

grietas y sello sobre áreas de tráfico bajo.

TIPO II

TIPO III

Para corregir

Se usa para

desintegración severa,

corregir condiciones

oxidación, resistencia al

superficiales severas,

deslizamiento sobre

tráfico pesado y

áreas de tráfico

resistencia al

moderado a pesado

deslizamiento

Fuente: ISSA A 105

3.2. Componentes básicos 3.2.1. Emulsión asfáltica Son pequeñas dispersiones de micropartículas de asfalto dentro de una matriz acuosa. Las emulsiones típicamente contienen entre un 40-75% de contenido de asfalto, presenta consistencia visco elástica presentan altas y bajas densidades. El tamaño de una partícula varía entre 0.01 a 20 micrones de diámetro.

8

Ilustración 1: Consistencia viscosa de la emulsión asfáltica

3.2.1.1.

Rotura de la emulsión asfáltica El contacto de la emulsión asfáltica con el material pétreo produce un desequilibrio que ocasiona su rotura, llevando las partículas del asfalto a adherirse a la superficie del material pétreo, se usan en imprimación, sellos de arena-asfalto y en slurry seal.

3.2.1.2.

Rotura Lenta (CSS) Emulsión de mediana reactividad se usa para ser la mezcla con agregados de granulometría abierta con bajo contenido de finos (mezcla fría en planta o “in situ”, slurry seal, tratamiento de fisuras).

3.2.2. Agregados Los agregados sin finos con minerales componen entre el 82% y el 90% del slurry seal, deben estar triturados, limpios, duros y libre de químicos, arcillas u otras materias que puedan afectar su adherencia, mezclado y colocación.

9 Ilustración 2: Agregado sin presencia de finos

3.2.3. Granulometría de los agregados La granulometría del agregado varía en función del uso del slurry seal, tenemos:

Tabla 2: Granulometría de los agregados según su tipo TIPO

I

II

III

Tamaño del tamiz

%pasa

%Pasa

%Pasa

3/8 (9,50 mm)

100

100

100

N° 4(4,75 mm)

100

90-100

70-90

N° 8(2,36 mm)

90-100

65-90

45-70

N° 16(1,18 mm)

65-90

45-70

28-50

N° 30(0,60 m)

40-60

30-50

19-34

N° 50(0,30 m)

25-42

18-30

12-25

N° 100(0,15 m)

15-30

10-21

7-18

N° 200(0,075 m)

10-20

5-15

5-15

Fuente: ISSA A 105

La gradación por utilizar se indica en el diseño y estará en función del estado de la superficie y la uso que va cumplir el slurry seal.

3.2.4. Agua El agua para ser usada para el diseño del slurry seal debe ser limpia y libre de materia álcalis y otras sustancias deletéreas. Su PH, medido de acuerdo a la norma NTP 339.073, debe estar entre los valores de 5,5 y 8,0 y el contenido de sulfatos (S04) según norma NTP 339.074, no debe ser

10 superior a 3.000 ppm, en resumen, se considera adecuada el agua potable para emplearlo sin necesidad de realizar ensayos de calificación o control de los parámetros indicados.

Ilustración 3: Agua usada para el diseño del slurry seal

3.2.5. Filler El filler o relleno de origen mineral, tiene como función rellenar los vacíos espesante del asfalto o como mejorador de adherencia a la combinación agregado-asfalto, podrá ser de preferencia cal hidratada, que deberá cumplir la norma AASHTO M-303. El material de relleno es usado en el slurry seal para mejorar la gradación del agregado, y principalmente para proporcionar a la superficie de rodadura la alta resistencia al desgaste. Se usan entre 0.5% al 2% en peso respecto al agregado seco. Los filler más usados son el cemento portland tipo I y la cal hidratada, también el polvillo proveniente de la trituración de agregados puede usarse siempre que cumpla con las especificaciones requeridas.

Ilustración 4: cal hidratada presentada como filler

11

4. Descripción del proyecto El proyecto “Aplicación Del Mortero Asfaltico (Slurry Seal) En El Mantenimiento De Calles En La Ciudad De Lima”, se ejecutó específicamente en la Calle Ignacio Merino en el distrito de Lince. Donde se realizó las evaluaciones de la condición del pavimento, el estudio y diseño para el tratamiento superficial haciendo uso del Slurry Seal.

4.1. Ubicación del proyecto En la siguiente figura se muestra la ubicación del área de estudio de la avenida Ignacio Merino en Lince – Lima. Iniciando su recorrido en la Calle Montero Rosas y culminando en la Av. Javier Prado Este. Haciendo un total de 13 cuadras. El pavimento actual es de una mezcla asfáltica en caliente de un ancho de calzada igual a 6.6 m de doble carril en un solo sentido.

Ilustración 5: Área de estudio

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Ilustración 6: Vista del pavimento

Tabla 3: Características del pavimento Tipo Número De Carriles Ancho De Calzada Longitud Numero De Cuadras Clasificación Trafico

Concreto Asfaltico En Caliente 2 - Mismo Sentido 6.6 m 1250.00 m 13 Calle > 1500 Vhe/Day

4.2. Condición actual del pavimento El pavimento se encuentra en un deterioro progresivo y acelerado, presentándose las fisuras longitudinales y transversales, peladuras, desprendimiento de agregados y en algunas zonas se presenta la exudación.

13 Ilustración 7: Condición actual del pavimento

5. Desarrollo del tema y cálculo 5.1. Diseño de slurry seal 5.1.1. Procedimiento de diseño

Tabla 4: Flujo del diseño

5.2. Caracterización de los materiales 5.2.1. Caracterización del agregado Con fines de mantenimiento de la calle Ignacio Merino del distrito de Lince se eligió mortero asfaltico en función al uso de TIPO II (tratamiento

14 antideslizante y corrección de desgaste) que presenta el siguiente límite granulométrico. Por otra parte, el agregado propuesta fue proveniente de la cantera San Martin en el distrito de San Juan de Miraflores de la capital Lima.

Tabla 5: Límite granulométrico para uso de TIPO II Tamiz ASTM

Abertura en mm

% Retenido parcial

% Retenido acumulado

% que pasa

3" 2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" #4 #8 #10 #16 #30 #50 #100 #200

76.100 50.000 25.000 19.000 12.500 9.500 6.350 4.750 2.360 2.000 1.180 0.590 0.297 0.149 0.075

0 0 0 0 0 0 1.5 1.9 11.9 4.2 14.4 18.3 16.7 12.3 8.3

0 0 0 0 0 0 1.5 3.4 15.3 19.5 33.9 52.2 68.9 81.2 89.5

100 100 100 100 100 100 98.47 96.59 84.65 80.49 66.1 47.83 31.14 18.86 10.54

Ilustración 8: Curva de distribución granulométrica

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Se pudo observar que la granulometría del agregado se encuentra dentro del rango requerido y se concluyó que el agregado es adecuado para el diseño. Además, se obtuvieron P.U.S.S =1730kg/m2 y equivalente de arena es de 51.0%. El espesor de la capa de mortero asfaltico se obtuvo a través de recomendaciones de ISSA para un tamaño máximo del agregado. En este caso fue el tamiz ¼¨ por lo que se propuso de 10.00mm.

5.2.2. caracterización de la emulsión asfáltica Para fines de diseño para el proyecto se propuso una emulsión asfáltica catiónica de rotura lenta (CSS- aproximadamente 1hora). Esta emulsión asfáltica es adaptable a las condiciones ambientales de lima y es más que suficiente para el nivel de tráfico requerido. La emulsión asfáltica fue adquirida de la empresa BITUPER (Bitúmenes del Perú) con las siguientes especificaciones técnicas.

Ilustración 9: Especificaciones técnicas

5.2.3. Cemento El filler que ha sido agregado fue portland tipo I con un porcentaje de 0.5% respecto al agregado seco.

16 5.2.4. Agua Agua potable que se uso fue de la ciudad de lima que es muy adecuado para este este tipo de trabajos.

5.3. Porcentaje teórica de emulsión Para ello se usó el método de Duriez, con fines de cálculo del área superficial del agregado, basado en granulometría, y en consecuencia de ello determinar el porcentaje teórico de asfalto a usar empleando la constante de módulo de riqueza. 𝑆𝐸 = 0.01 ∗ (0.342 ∗ 𝐺 + 1.92 ∗ 𝑔 + 15.33 ∗ 𝐾 + 118 ∗ 𝐹) 𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒:

𝐺: % 𝐴. 𝑅 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 3/8`` 𝑦 𝑁 04 𝑔: %𝐴. 𝑅 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑁 04 𝑦 𝑁 50 𝐾: % 𝐴. 𝑅 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑁50 𝑦 𝑁 200 𝐹: % 𝐴. 𝑅 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑎 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑁200

𝑆𝐸 = 0.01 ∗ (0.342 ∗ 3.4 + 1.92 ∗ 67.4 + 15.33 ∗ 37.3 + 118 ∗ 5.4) 𝑆𝐸 = 10.8

Ilustración 10: Curva de % de asfalto residual de Duriez

% 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 = 8.5% % 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 62%

% 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖𝑜𝑛 =

% 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 ∗ 100 % 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛

17

% 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖𝑜𝑛 =

8.5 ∗ 100 = 13.7% 62

5.4. Ensayo de caracterización de mezcla 5.4.1. Ensayo de consistencia Este ensayo se desarrolló siguiendo la metodología de ISSA TB-106, con fines de obtener el porcentaje óptimo de agua. Los porcentajes de emulsión se tantean, teniendo de referencia % teórica de emulsión, para el ensayo se propusieron 4 porcentajes diferentes 12% 13% 14% y 15%, con dichos porcentajes se obtuvo el siguiente gráfico.

Ilustración 11: Muestras para el ensayo de consistencia

% teoría de emulsión = 13.7% Por otro lado, la metodología indica que el porcentaje óptimo de agua, de un mortero asfaltico radica cuando la consistencia este entre 2- 2.5cm.

Ilustración 12: Resultados del ensayo de consistencia

18 De la gráfica se pudo observar que el 12.5% fue la humedad optima, es decir el %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑎 = 12.5%(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜)

5.4.2. Ensayo de cohesión El ensayo se desarrolló siguiendo los lineamientos de la metodología ISSA TB-139 con fines de medir el torque durante rompimiento de la mezcla. Es decir, se mide el torque durante el desarrollo del rompimiento y fuerza de cohesión el cual define el tiempo set y el tiempo temprano de tránsito como una función del torque y tiempo. En la metodología se tomaron las siguientes consideraciones. Tiempo de rotura si se obtuviera un torque de 12kg-cm antes de 30 minutos la mezcla asfáltica es considerada de rotura rápida. Tiempo de apertura de tráfico: si se obtiene un torque de 20kg.cm antes de 1 hora la mezcla es considerada apertura rápida al tránsito. Las mediciones del torque se hicieron en intervalos de tiempo de 30, 60, 90, 120 minutos. Un torquímetro registro las siguientes datas para el tiempo de 30 minutos se obtuvieron un torque de 12 kg- cm, 60min- 60 kg-cm, 90min-19 kg-cm y 120min-21kg-cm.

Ilustración 13: Resultados del ensayo de cohesión

De las cuales se obtuvieron los siguientes resultados 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑢𝑟𝑎: 30𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑝𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑓𝑖𝑐𝑜: 4ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠

19 5.5. Ensayo de pérdida por abrasión Se desarrolló siguiendo la metodología ISSA TB- 100, primeramente, se preparó un molde de forma circular y se coloca en agua a 25 grados por un periodo de 1 hora, luego esta erosiono mecánicamente en el agua, luego el material se lava y se secó a una temperatura constante de 60 grados, y se calculó la pérdida de peso que se expresa en gramos perdidos por unidad de área (g/m2) ISSA TB 100 establece el límite máximo de perdida de abrasión de 807 g/cm2 debajo de este límite no tendrá la mezcla perdida por abrasión. Los resultados del ensayo se muestran en la siguiente gráfica.

Tabla 6: Muestras para el ensayo de abrasión Contenido de % de Emulsión 12 13 14 15 MAX

Perdida por Abrasión (g/m2) 856.4 629.7 503.8 419.8 807

Fuente: BITUPER SA

Ilustración 14: Resultados del ensayo de abrasión

20 5.6. Ensayo de adherencia de arena rueda cargada LWT (ISSA TB 109) La finalidad del ensayo es para evitar que el asfalto exude bajo la acción de las cargas de tránsito, se colocó como indica la normativa una carga de 125 libras a través de una rueda de caucho hasta cumplir 1000 ciclos, luego se colocó arena 200 g de arena Ottawa y se aplica 100 ciclos adicionales. Las exigencias de ISSA TB 109 indican que el máximo admisible de arena adherida en la muestra debe de ser 538gr/m2 para tráfico alto, a continuación, se muestra para diferentes intensidades de tráfico

Tabla 7: Máximo admisible de arena Intensidad de

Arena adherida

transito

(g/m2)

Ligero

750

Medio

640

Pesado

590

Muy pesado

538

A continuación, se muestra los resultados de los ensayos de adherencia para diferentes porcentajes de emulsión asfáltica. Se puede observar en espécimen que contenía 15% de emulsión excede los máximos permisibles de ISSA.

Tabla 8: Resultados del ensayo de adherencia Contenido de %

Arena adherida

de emulsión

(g/m2)

12

215.7

13

350.4

14

395.4

15

593

21 Ilustración 15: Perdida por adherencia

5.7. Cálculo de porcentaje óptimo de emulsión Para poder obtener el porcentaje óptimo de la emulsión superponemos las gráficas de abrasión y adherencia como se muestra a continuación. Y seguidamente Con la curva de abrasión se pudo hallar el contenido de emulsión mínimo y con la curva de adherencia se pudo hallar el contenido máximo. Para obtener el contenido de emulsión asfáltica corregida se toma las recomendaciones de ISSA TB 111, que la emulsión asfáltica mínimo se corrige de 0.3 porcentuales más al valor mínimo de la emulsión, es decir aumentar al mínimo valor de la emulsión 0.3 12.2+0.3=12.50%

Ilustración 16: Porcentaje de emulsión

Por lo tanto 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜 % 𝑒𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑠𝑓á𝑙𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑠 𝑑𝑒 12.5% Para poder obtener el óptimo porcentual de emulsión se toma el valor medio entre la máxima y la mínima de la emulsión. %𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑚𝑢𝑙𝑠𝑖𝑜𝑛 =

12.5% + 14.70% = 13.60% 2

22

5.8. Dosificación final de la mezcla La dosificación de las cantidades de cada componente se calcula en función al 100% del peso seco del agregado, a continuación, se muestra en la tabla.

Tabla 9: Dosificación de la mezcla Dosificación Para Mortero Asfaltico (% Del Agregado) Emulsión

13.6%

Agua de recubrimiento

12.5%

Cemento portland tipo I

0.5%

Respecto Al m3 Del Agregado Emulsión

62.2 galones/m3

Agua de recubrimiento

57.1 galones/m3

Cemento portland tipo I

8.7 galones/m3

Tabla 10: Resumen diseño final de mortero asfaltico DOSIFICACIÓN PARA MORTERO ASFALTICO (% Del Agregado) Emulsión 13.60% Agua De Recubrimiento 12.50% Cemento Portland Tipo I 0.50% RESPECTO AL m3 DEL AGREGADO 62.2 Emulsión Galones/m3 57.1 Agua De Recubrimiento Galones/m3 8.7 Cemento Portland Tipo I Galones/m3 PRUEBAS REALIZADAS EN MORTERO ASFALTICO Abrasión 540g/m2 Rueda De Gada 380 g/m2 Consistencia 2.3cm Tiempo De Mezclado >180 Minutos COMPATIBILIDAD WET Stripping 99% COHESIÓN Cohesión A 30 Minutos 12kg-cm Espesor De La Capa = 10.0mm

23 6. Análisis de resultados En esta sección, se analizan los resultados obtenidos en los diseños de mezcla de morteros asfálticos al emplear los agregados provenientes de la cantera San Martin en el distrito de San Juan de Miraflores de la capital Lima. De acuerdo a los resultados en la sección de diseño y cálculos de slurry seal, el asfalto teórico hallado en base a la granulometría (AT)= 10.8% teoría de asfalto residual = 8.5% y porcentaje de emulsión teórica = 13.7% Del ensayo de Consistencia de Mortero Asfáltico (ISSA TB 1 06), se determina 12.5% como valor óptimo de agua en la mezcla (incluyendo el % de humedad natural del agregado). Del ensayo de la cohesión se determina el tiempo de rotura de 30min lo que significa una rotura rápida y el tiempo de apertura de trafico de 4 horas lo que significa que es una apertura lenta al tránsito. Del ensayo de perdida por abrasión se obtiene que para un contenido de emulsión de 13.7% se tiene una perdida por abrasión de 580gr/m2. Del ensayo de adherencia de arena rueda cargada LWT (ISSA TB 109) se determina que en el espécimen que contenía 15% de emulsión excede los máximos permisibles de ISSA.

6.1. Optimización de emulsión Se realizaron muestras de mortero asfáltico con el porcentaje de emulsión teórico (13.7%) y con variaciones en 12%, 13% y 14% y 15%. Las muestras son sometidas a los ensayos WTAT y LWT. Para determinar el contenido de emulsión corregido que resulta 12.5%, además de que para una intensidad de transito muy pesado que corresponde a 538 g/m2 como valor de arena adherida en la curva de abrasión le corresponde 14.7% de emulsión, para determinar un promedio entre la corregida y el del límite máximo que corresponde al % óptimo de emulsión =13.60%.

7. Conclusiones y recomendaciones 7.1. Conclusiones Slurry seal es una alternativa de solución más versátil para el mantenimiento de las carreteras, desde el punto vista económica resulta rentable ya que a través

24 de su aplicación se obtiene una superficie duradera incrementando la vida útil operativo de las carreteras a través de la protección contra la oxidación, exudación y el deterioro. La ciudad de lima al ser un lugar con un clima templado y las lluvias son mínimas. Dichas condiciones se prestan para el uso de slurry seal convencional sin tener que modificar el contenido del asfalto mediante el uso de polímeros. El slurry seal se puede aplicar en cualquier superficie pavimentada que este limpia incluso sin utilizar riego de liga ni equipo de compactación, que puede ser transitada pocas horas después de tu aplicación de esa forma, se reducen los tiempos de cierre de las vías cuando se están haciendo mantenimientos. El slurry seal no es conveniente usar en vías que presentan un alto deterioro, debido a que los costos de correcciones localizadas en la vía y el trabajo de preparatorio antes del tratamiento superficial se elevarían. La vida útil de un tratamiento superficial con el slurry seal es de 3 a 5 años, alternativa de bajo costo y mayor beneficio.

7.2. Recomendaciones El slurry seal mejora y corrige los niveles de serviciabilidad de los pavimentos asfaltados siendo una alternativa eficaz para tomar en cuenta cuando se realizan mantenimientos de las vías. Es recomendable cuando se usa el slurry seal como sello para superficies de pavimentos con fisuras, grietas y bacheos, sean bien ejecutadas ya que de esto depende el buen comportamiento del slurry seal. En algunos casos el uso exclusivo de agregado triturado puede afectar a la trabajabilidad y una deficiente compacidad, por este motivo es recomendable mejorar el agregado adicionando arena natural para mejorar la estabilidad del slurry seal. El uso slurry seal es recomendado para labores exclusivos de mantenimiento de vías cuyos daños no están comprometidos a nivel

25 estructural. Si es que se tiene dudas sobre la condición de carga del pavimento se recomienda realizar la evaluación estructural, ya que si el pavimento se encuentra deficiente estructuralmente tendría que optarse por otra alternativa de solución.

26 Referencias bibliográficas

AEMA Asphalt Emulsion Manufactures Association (2010). Manual básico de emulsiones asfálticas. Estados Unidos: Maryland. CALTRANS DIVISION OF MAINTENANCE (2007). Slurry Seal de Flexible Paviment Preservation. California USA. Hualpa, A. (2015). Aplicación del mortero asfaltico (slurry seal) en el mantenimiento de calles en la ciudad de lima (Tesis de pregrado). Universidad Nacional de Ingenieria (UNI), Lima, Perú. ISSA Internatonal Slurry Surfacing Association (2010). Design Technical Bulletins. Estados Unidos: Maryland. Ministerio de Transportes y Comunicaciones – MTC (2013). Especificaciones técnicas generales para construcción EG-2013. Perú, Lima. Ministerio de Transportes y Comunicaciones – MTC (2013). Manual de Ensayos de Materiales EM-2000. Perú, Lima.