TEMA 6.6: TRATAMIENTOS SUPERFICIALES 1.- Definición y tipos 2.- Riegos sin gravilla 3.- Riegos con gravilla 4.- Lechadas bituminosas Caminos y Aeropuertos Curso 2010 - 11 Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos

UNIVERSIDADE DA CORUÑA

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1. Definición y tipos Definición: Técnica de pavimentación cuyo objetivo es dotar a un firme de unas ciertas características superficiales (textura, impermeabilidad), sin aumento directo y apreciable de la capacidad resistente, ni tampoco en general de la regularidad superficial.

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Tipos: Los tratamientos superficiales se pueden clasificar de la manera siguiente: • Riegos sin gravilla: Riego Riego Riego Riego Riego

en negro antipolvo de imprimación de adherencia de curado

• Riegos con gravilla: Monocapa Monocapa doble engravillado Bicapa Multicapa De sellado • Lechadas bituminosas y microaglomerados

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2. Riegos sin gravilla

Riegos en negro Se realizan en vías de baja intensidad de tráfico sobre superficies de rodadura pobres en ligante, envejecidas, descarnadas por pérdida de gravilla y faltas de impermeabilidad.

Riegos antipolvo Aplicación de un ligante sobre la superficie de un camino no pavimentado con objeto de eliminar el polvo.

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Riego de imprimación Aplicación de un ligante bituminoso fluido sobre una capa no bituminosa (granular o explanada), previamente a la extensión sobre ésta de una capa bituminosa. Los ligantes bituminosos a utilizar son: •EAI=Emulsión aniónica de imprimación. •ECI=Emulsión catiónica de imprimación. Son emulsiones especiales con mucho fluidificante. Se busca que el riego penetre en la capa de apoyo para que las dos capas estén solidariamente unidas. Dotación=1 Kg. /m2 6

Riego de adherencia Aplicación de un ligante bituminoso fluido sobre una capa bituminosa (o tratada con un conglomerante hidráulico), previamente a la extensión sobre ésta de otra capa bituminosa. Las emulsiones a utilizar son: •EAR1=Emulsión aniónica rotura rápida. •ECR1=Emulsión catiónica rotura rápida. Son ligantes poco viscosos de rotura rápida, con el fin de lograr una rápida extensión de la nueva capa y también para conseguir un buen reparto con poca dotación. Dotación=0,3 Kg. /m2 7

Riego de curado Su misión es asegurar el fraguado adecuado de capas tratadas con conglomerantes hidráulicos. Se emplean las mismas emulsiones que en los riegos de adherencia.

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Mezcla bituminosa Espesor afectado

Riego de imprimación Superficie imprimada

Material granular

Riego de adherencia Mezcla bituminosa

Mezcla bituminosa

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El objetivo es tener una buena unión entre las dos capas, con lo que se consigue: •Mayor resistencia a la fatiga del firme •Menor movimiento tangencial entre capas

Con adherencia

Sin adherencia

La “inercia” es mayor cuando existe adherencia y, por tanto, la deformación es menor y la fatiga también. 10

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Riego de adherencia

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3. Riegos con gravilla Monocapa Aplicación de una película continua de ligante bituminosos sobre la superficie de la carretera y una sola capa de árido de cubrición de tamaño uniforme. La capa de árido estará formada por una sola gravilla en su espesor. Bicapa. Multicapa Aplicación sucesiva de varios riegos monocapa (ligante-árido) con tamaños decrecientes en el árido. Monocapa doble engravillado Análogo al anterior pero con dos aplicaciones sucesivas e inmediatas de árido de distinto tamaño, de forma que el más pequeño rellena los huecos dejados por el más grueso, acuñándolo.

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Características de los materiales • ÁRIDOS: machaqueo, limpios, resistentes, cúbicos, poco pulimentables, granulometría muy uniforme. • ÁRIDO-LIGANTE: Buena adhesividad del árido con el ligante y resistencia al desplazamiento (Ensayo de placa Vialit) • LIGANTE: - Suficientemente fluido para lograr una aplicación uniforme, pero sin que se escurra sobre la superficie del firme. - Viscosidad inicial suficientemente baja para que el ligante moje la gravilla y la superficie sobre la que se aplica. - Ligante residual suficientemente viscoso para retener el árido.

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Ejemplo de husos granulométricos de áridos para un DTS

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Placa metálica plana, cuadrada, de 20 cm de lado y 2 mm de espesor. Para cada ensayo se usan un mínimo de 3 placas. Cada placa se coloca sobre una balanza y se pesa directamente el ligante a utilizar.

Se extiende una película de ligante y se incrustan 100 gravillas de la fracción a ensayar en cada placa, de forma uniforme.

Sobre un suelo horizontal se compacta mediante un rodillo.

Una vez compactado se deja la placa en reposo hasta que enfríe.

Ensayo de la placa Vialit I. Preparación de las placas para el ensayo.

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Se coloca la placa invertida, con los áridos hacia abajo.

La placa invertida se apoya en las tres varillas del dispositivo para ensayo.

Se deja caer una bola de acero de aproximadamente 500 gramos, tres veces, en menos de 10 segundos

Se recogen las gravillas que caen y las que se pueden arrancar con la mano.

Ensayo de la placa Vialit II. Realización del ensayo.

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Se utilizan emulsiones de rotura rápida y elevada concentración de betún residual. • EAR1 y EAR2. • ECR1, ECR2, y ECR3. Dosificación  En riegos monocapa (STS) Se considera que la altura de gravilla mojada por el ligante, tras unas semanas bajo el tráfico, debe ser aproximadamente dos tercios de la altura total. Se utiliza para dosificar una regla de carácter empírico: la REGLA DEL DÉCIMO: 24

 2

D

d

A



d=tamaño mínimo de la gravilla en mm. D=tamaño máximo de la gravilla en mm.

La dotación media de gravillas d/D ha de ser A l/m2 y la dotación de betún residual A/10 Kg./m2.  En riegos bicapa (DTS) Gravilla 1.er riego

Gravilla 2.º riego

Tamaño mm.

Dotación l/m2

Tamaño mm.

Dotación l/m2

5/10 7/13 10/20

6-8 8-10 12-14

2/5 2/5 3/6

4-6 4-6 5-7

Ejemplo de dotaciones de áridos en DTS 25

Ejecución Las fases constructivas son las siguientes: 1. Preparación de la superficie existente. 2. Aplicación de un ligante bituminoso. 3. Extensión y apisonado del árido.

En el caso de ejecución de un Tratamiento Monocapa Doble Engravillado es preciso además realizar una segunda extensión y apisonado del árido.

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Riego Monocapa. Tratamiento Superficial.

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Riego Monocapa Doble Engravillado.

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Riego Bicapa. Doble Tratamiento Superficial.

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Extendido de gravillas

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Tren de maquinaria para un Doble Tratamiento Superficial

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Extendedora autopropulsada y camión. Gravillas 6/10 mm.

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Segunda extendedora. Gravillas 3/6 mm.

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VIDEO

Compactador de neumáticos

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4. Lechadas bituminosas (slurries) Definición y aplicaciones: - Aplicación sobre una superficie de rodadura de una o dos capas de mortero bituminoso fabricado en frío con áridos, emulsión bituminosa, agua y, eventualmente, polvo mineral de aportación y adiciones, cuya consistencia es la adecuada para su puesta en obra mediante una rastra provista de una maestra de goma. - Se utilizan como: • Tratamientos de sellado (pavimentos abiertos, envejecidos o fisurados). • Obtención de superficies de rodadura antideslizantes (su textura es áspera). • Superficies de colores mediante pigmentos colorantes.

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Características de los materiales: • ÁRIDOS: de gran calidad; triturados en proporción elevada; resistentes al desgaste; no pulimentables; muy limpios. Tipos

Abertura de los tamices EN 933-2 (mm.) 12,5

10

8

6,3

4,

2,

1

0,500

0,250

0,125

0,063

LB-1

100

85-98

77-92

-

55-74

35-55

25-41

15-30

9-20

5-12

3-7

LB-2

-

-

100

80-95

60-84

40-64

25-45

15-31

10-22

6-14

5-9

LB-3

-

-

-

100

75-90

55-75

40-60

25-45

15-30

8-20

6-12

LB-4

-

-

-

-

100

77-92

53-74

35-56

20-40

12-26

10-18

Husos granulométricos de las lechadas: Cernido acumulado (% en masa)

• LIGANTE: en general se utiliza una emulsión bituminosa especial de rotura lenta. 37

Tipo, composición y dotación: Características Dotación media (kg/m2) Capa en que se aplica (*) Betún residual (**) (% en masa del árido)

Campo de aplicación

Tipo de lechada LB1

LB2

LB3

LB4

14-18

11-14

8-11

5-8

cualquiera

1ª o única

6-10

9-12

T2 a T4, arcenes de T0 a T2 y 1ª capa

Arcenes de T3 y T4, sellado y 1ª capa

2ª o única 5-6,5

T0 a T2 y; T3 y T4 (en vías de servicio)

5,5-9

(*) Cuando la superficie a tratar fuera de textura fina y lisa, y no fuera posible, o aconsejable, mejorarla mediante un fresado de pequeño espesor, para permitir una mejor adherencia al pavimento, será preceptivo aplicar al menos dos (2) capas, la primera será tipo LB3 (categorías de tráfico pesado T0 a T2), o LB4 (resto de categorías de tráfico pesado). (**) Se tendrán en cuenta las correcciones por peso especifico y absorción de los áridos, sin son necesarias.

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Dosificación: 1. Se establece la granulometría de los áridos de acuerdo a los tamices establecidos en la definición de huso granulométrico. 2. Tipo de emulsión (de acuerdo al PG3).

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3. Contenido de emulsión bituminosa siguiendo los criterios siguientes: Categoría de tráfico pesado Ensayo

T0 y T1

T2

Consistencia (cm.) Perdida máxima en abrasión por vía húmeda (g/m2) Par de torsión mínimo, a los 60 minutos (kg · cm)

T3 y arcenes

T4 (*)

0a2 450

550 20

650

750

-

-

(*)También en arcenes, o cuando la lechada bituminosa tenga la finalidad exclusiva de sellar un pavimento.

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Consistencia, con el cono, de las lechadas bituminosas I. Preparación de las muestras.

Base graduada plana metálica, cuadrada de unos 30 cm de lado y 3 mm de espesor, con Molde con forma de tronco de cono, que puede ser

círculos concéntricos impresos, con radios

metálico o de plástico rígido, con base de 89 mm.

crecientes de 10 en 10 mm, siendo el círculo menor de 89 mm.

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Consistencia, con el cono, de las lechadas bituminosas II. Realización del ensayo.

El molde lleno y enrasado, se levanta con un suave movimiento vertical y se deja que la lechada fluya libremente. Se mide la fluencia en cuatro puntos separados 90 grados. 42

Consistencia, con el cono, de las lechadas bituminosas III. Obtención de resultados.

El valor medio de las cuatro lecturas, es el resultado. Los resultados correspondientes a diferentes contenidos de agua se pueden representar gráficamente. Se obtiene el contenido óptimo de agua. 43

Abrasión por vía húmeda de las lechadas bituminosas I. Equipo necesario.

Abrazaderas

Baño de ensayo y disco metálico que sirve de base

Máquina de abrasión, molde anular, loseta cuadrada de plástico rígido de la que se recorta el soporte de la probeta y material de abrasión (manguera de goma recortada).

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Abrasión por vía húmeda de las lechadas bituminosas II. Preparación de la muestra.

Se prepara una muestra de lechada con el contenido de agua obtenida del ensayo de consistencia. Se llena el molde anular colocado sobre la base (loseta) y se enrasa el mismo. Se cura en estufa, se deja enfriar y se somete a baño auxiliar de agua. El conjunto base-probeta se fija a la máquina de abrasión mediante abrazaderas de tornillos. Así la muestra queda introducida en el baño de agua de ensayo.

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Abrasión por vía húmeda de las lechadas bituminosas II. Realización del ensayo y resultados

Durante cinco minutos se ensaya la muestra mediante el movimiento planetario del cabezal de abrasión. El resultado es la perdida de masa de la probeta expresada en g/m2. Es preciso ensayar tres probetas por cada contenido de emulsión.

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Método de ensayo para clasificar las lechadas bituminosas por medida del par de torsión, en el cohesiómetro, en función del tiempo de curado I. Realización del ensayo.

Cohesiómetro, que consta de un cilindro de presión en cuya parte superior se puede acoplar el torsiómetro. La probeta se somete a una presión (con el cilindro) equivalente a la ejercida por un automóvil de tipo medio. Además se aplica con el torsiómetro un esfuerzo de torsión y se mide el par torsor, en varios intervalos de tiempo sobre probetas iguales. El tiempo necesario para alcanzar una torsión máxima constante (o hasta que el pie de goma del cilindro no mueva ninguna partícula de árido de la muestra) es el tiempo de curado de la emulsión

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Clasificación de las lechadas bituminosas en función del par de torsión y del tiempo de curado II. Resultados.

- Tiempo de rotura: par de 12 kg.cm (si se produce en los 30 primeros minutos se trata de una lechada de curado rápido) - Tiempo de apertura al tráfico: par de 20 kg.cm (si se produce en los 60 primeros minutos se trata de una lechada de apertura rápida al tráfico) 49

Fabricación y ejecución: •

Se fabrica con un equipo especialmente diseñado, montado en un camión o autopropulsado.

•

Transporte por separado de áridos, emulsión, agua y filler.

•

Se utiliza una mezcladora de flujo continuo, obteniéndose una mezcla consistentemente uniforme y fluida.

•

Se aplica a una superficie pavimentada existente por medio de una rastra de extendido que va unida a la unidad de mezclado de lechada.

•

El pavimento puede ser utilizado de nuevo en corto plazo. 1 Tolva de áridos 2 Tolva del filler 3 Compuerta dosificadora de áridos 4 Cinta transportadora 5 Inyector de la emulsión 6 Inyector del agua 7 Mezclador 8 Rastra de extendido 9 Lechada bituminosa (Slurry)

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Equipo de lechadas bituminosas 51

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