Aplicacion de Micropavimentos en El Altiplano

IX Congreso Nacional De Estudiantes De Ingeniería Civil UNI-FIC

APLICACION DE MICROPAVIMENTOS EN EL ALTIPLANO AUTORES : JAVIER CARLOS FUENTES SUCAPUCA. JOSEPH FLOREZ GIL.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - PUNO 1.

INTRODUCCIÓN:

Como una alternativa a lo que es el empleo del asfalto liquido Cutt Back RC – 250, en obras de pavimentos pavimentos flexibles en el Perú, el cual cuenta con una diversidad de climas es que presentamos una nueva alternativa en el diseño de pavimentos que son los Micropavimentos (microsurfacing) con emulsiones asfálticas modificadas Los Micropavimentos catalogados como el tipo de lechada asfáltica mas avanzada según el ISSA ( International Slurry Surfacing Association), presentan varias ventajas similares a las de un recapado asfáltico del tipo funcional, como son protección, durabilidad, seguridad y otros En la presente ponencia se detallan las características de la aplicación de los Micropavimentos, experiencia en el país vecino de Bolivia ejecutado por el Comando de Ingeniería del Ejercito Boliviano, aclarando las diferencias y similitudes para el correcto uso de la terminología técnica.

2. §

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OBJETIVOS: El objetivo de esta ponencia es dar a conocer una nueva forma estructural del pavimento flexible que nos permitirá utilizar los Micropavimentos con Emulsiones Asfálticas y además que pueda adaptarse a los diferentes climas del Perú. Presentar la ultima tecnología como una alternativa en el diseño de pavimentos flexibles, debido a que no existen investigaciones en nuestro medio al respecto y es escasa la bibliografía bibliografí a disponible. disponi ble. Por lo tanto esperamos que el pres presen ente te trabajo contribuya e incentive a la investigación de nuevas tecnologías

3. HIPÓTESIS DEL PROBLEMA. Existe una tendencia para cambiar el concepto de los Pavimentos Flexibles en lo que se refiere a su estructura de diseño por lo que son, los Micropavimentos, que consiste en la utilización de Emulsiones Asfálticas Cationicas Modificadas en reemplazo del conocido RC–250 y otros, una nueva alternativa de pavimentación de vías teniendo como parámetro principal la relación costobeneficio. Página 1 de 10


4. MICROPAVIMENTOS CON EMULSIONES. 4.1. 4.1.

RESEÑA HISTORICA: HISTORI CA:

Gracias a la aparición de equipos de flujo continuo y a los avances en la tecnología de emulsiones, en Alemania se logra una lechada de calidad superior, capaz de ser colocada en capas de mayor espesor la cual fue llamada MICROPAVIMENTO (microsurfacing). Desde la década de los ’60 en adelante se han conseguido desarrollos notables en la industria, gracias a la incorporación de nuevos tipos de emulsiones y aditivos, y al desarrollo sostenido de equipos de mezclado y colocación.

4.2.

DEFINICIÓN:

El ISSA define a los Micropavimentos como el tipo mas avanzado o superior de lechada asfáltica, de mayor estabilidad, capaz de ser distribuido en espesores variables hasta de 50 mm. Los Micropavimentos pueden corregir un mayor número de irregularidades superficiales presentes en un pavimento y presentan varias ventajas similares a las de un recapado asfáltico del tipo funcional. Las Emulsiones Asfálticas utilizadas en Micropavimentos, son un sistema bifásico, donde el asfalto es disperso en una fase acuosa, mantenida estable por medio de un agente tenso activo que evita la separación de las fases. La calidad del Agente Tenso activo es el que dará las características ala Emulsión, ya que el asfalto y el agua son los mismos, no varia.

5. USO DE EMULSIÓN ASFÁLTICA MODIFICADA: La emulsión necesariamente incorpora polímeros, por lo que el asfalto residual presenta mejor comportamiento reológico. La emulsión no sólo incorpora polímeros, sino además requiere un tipo especial de emulsificador que permita el rápido quiebre y curado, y una alta compatibilidad con el agregado usado. Este tipo de sistemas agregado-emulsión se conocen como «Quick-Traffic», «Quick-Traffic», y por lo general se pueden abrir al tráfico en una o dos horas, siendo una ventaja en comparación con el sistema tradicional.

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6. TIPO DE AGREGADOS AGREGADO S USADOS: El agregado a usar en Micropavimentos corresponde sólo a los tipos II y III, es decir, es un agregado grueso. Además, las exigencias mecánicas impuestas al agregado son mayores, aunque en la última guía de lechadas ISSA las especificaciones para agregados son bastante similares a las de micropavimento. El cuadro que se presenta a continuación refiere granulometría de los tipos de agregados II y III.

a

la

Tamices: % en peso que pasa

Mm

ASTM

10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 0.08

3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº30 Nº50 Nº100 Nº200

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

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

Cuadro 1: Tipos de agregado usado en Micropavimentos.

Las aplicaciones recomendadas para cada tamaño de áridos son las siguientes:

Tipo II: Es el tipo de lechada más usado, protege la superficie

subyacente del envejecimiento y daño por efecto del agua, y mejora la fricción superficial. Además puede corregir desintegración de la superficie. Se usa principalmente en pavimentos que soportan tráfico moderado. Tipo III: Este tipo de lechada se usa para conseguir altas tasas

de aplicación y elevados valores de fricción superficial. Se aplica en vías con elevados niveles de tráfico.

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7. VENTAJAS Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROPAVIMENTOS

7.1. 7.1.

DESEMPEÑO DESEMPEÑ O MECÁNICO: MECÁNICO :

Debido a la alta calidad del agregado y la incorporación de polímeros, el micropavimento exhibe mejores parámetros mecánicos que la lechada.

7.2. 7.2.

APERTURA AL TRÁFICO:

Como ya se mencionó, el micropavimento es una mezcla que se clasifica como «Quick-Traffic», lo que significa que desarrolla cohesión interna rápidamente y por ello el tiempo de apertura al tráfico es mucho menor. Por ejemplo, ISSA menciona que un micropavimento normal podría ser abierto al tráfico en una hora (micropavimento de 12.7 mm de espesor, curado a 24ºC y 50% de humedad).

7.3. 7.3.

ESPESOR DE APLICACIÓN: APLICAC IÓN:

El micropavimento presenta una mayor consistencia durante el mezclado y colocación y por lo tanto mayor desempeño mecánico durante la vida de servicio. Su gran estabilidad permite la aplicación en espesores mayores, aproximadamente 1.5 veces el equivalente a la lechada para el mismo tamaño máximo de agregado.

7.4.

CONSTRUCCIÓN:

Los Micropavimentos no pueden ser colocados con el mismo tipo de equipo usado para lechadas asfálticas. Como se requiere mayor energía mecánica para distribuir el micropavimento, el diseño de la caja distribuidora debe ser más robusto y la potencia disponible mayor. La gran mayoría de los equipos que se fabrican actualmente son capaces de aplicar tanto lechadas como Micropavimentos. Cualquier equipo que puede aplicar micropavimento puede aplicar lechadas asfálticas, pero no viceversa.

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8. MATERIALES, REQUERIMIENTOS EN ENSAYOS DE DESEMPEÑO, DESEMPEÑO, CONSTRUCCIÓN, Y COLOCACIÓN DE LOS MICROPAVIMENTOS. Detallamos en el Cuadro Nº 2

DESCRIPCIÓN Agregado -

Graduación Partículas chancadas Equivalente de arena Solidez sodio/magnesio

- Desgaste Los Angeles

MICROPAVIMENTO tipo II o III 100 % chancado mínimo 65% 15% máx. sulf. sodio 25% máx. sulf. magnesio 30% máximo

Emulsión - Tipo de emulsión - Polímero - Residuo - Penetración (residuo) - Punto de Ablandamiento

QS-1h modificada (Sistema QuickTraffic) 3% mín. c/r cont. asfalto 62% mínimo 40-90 57 ºC mínimo

Ensayos de trabajabilidad - Consistencia - Tiempo de mezcla - Cohesiómetro

no requerido 120seg. mínimo 12 kg-cm mínimo 20 kg-cm mínimo

Ensayos mecánicos - Adhesión de arena - Pérdida por abrasión - Desplazamiento lateral - Gravedad específica - Clasif. compatibilidad

538 g/m2 máximo 538 g/m2 máx. 1 día 807 g/m2 máx. 6 día 5% máximo 2.10 máx. (1000 ciclos) AAA, BAA (11 ptos. mín.)

Equipos - caja mezcladora - caja extendedora extended ora

mezclador de paletas extendedor de paletas paletas

Colocación - espesor - ahuellamiento ahuella miento máximo

1.5 TM (Tamaño Máximo) Hasta 5 cm (en capas)

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Cuadro Nº02 Materiales, Requerimientos En Ensayos De Desempeño, Construcción, Y Colocación De Los Micropavimentos

9. CASO PRACTICO APLICADO EN LA

REPUBLICA DE BOLIVIA:

E n 1984 el gobierno de Bolivia autorizo la construcción de la carretera entre Tiquina, un pequeño pueblo localizado en la parte sudeste del Lago Titicaca y Copacabana en las cercanías de la

frontera con Perú. El objetivo primordial fue el de promover avances regionales en transportación y soportar mayores desarrollos turísticos. El proyecto incluía la construcción de una carretera de 47 km. de doble sentido usando concreto asfáltico convencional. El trazo original y definitivo era a través de valles y terrenos montañosos con altitudes excediendo 4000 mts. sobre el nivel del mar, donde el agua hierve a los 88º C; posteriormente el proyecto fue cancelado debido a altos costos de ejecución. Después de once años el Comando de Ingeniería del Ejercito Boliviano y Cordepaz, la Agencia en cargo de desarrollos regionales en La paz, reevaluaron posibilidades económicas y técnicas del proyecto pero nuevamente los costos parecieron ser un obstáculo; no obstante ellos creyeron que la respuesta era: emulsiones asfálticas. después de un largo y cuidadoso estudio se dieron a la tarea de buscar la empresa con capacidad de apoyar con apropiada tecnología este proyecto, de esta manera fue determinado que ANAA, con su larga historia de soporte en la tecnología de emulsiones, les asistiera para llevar adelante este proyecto. La Prefectura de La Paz, la agencia ahora a cargo de la supervisión aprobó finalmente el proyecto para que los trabajos se iniciaran. De esta manera el comando de ingeniería adquirió una planta AN modelo SEP In Line de 20 ton/hs totalmente computarizada para la producción de todo tipo de emulsiones asfálticas para este, así como para otros proyectos.

9.1. 9.1.

DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCT URAL DE LA CARRETERA CARRETER A

El proyecto basado en especificaciones ASTM Y AASHTO fue posible posible debido a estrictos parámetros en su diseño. La primera fase del proyecto incluía el movimiento de tierra y la apertura de la plataforma del camino utilizando explosivos en varios kilómetros de montaña a un ancho de 10,5 mts. La segunda fase del proyecto estaba en la creación de una subrasante mejorada con materiales granulares producto de trituración natural sobre la rasante que ofrecía el terreno rocoso Página 6 de 10


totalmente irregular. Usando para esto materiales inertes en su mayoría con espesores mínimos de 10 cm entre la rasante la subrasante. La tercera fase correspondía a la colocación de material natural tipo granular como base, la composición requería un 60 % de suelo nativo nati vo y triturados triturad os naturale natu rales s y 40 % grava de la rivera rivera del del Lago Lago, , luego de lo cual se procedió a estabilizar con emulsión asfáltica usando para ello una recicladora/estabilizadora. El porcentaje de emulsión en la estabilización se determino en base a Ensayos Marshall Modificados cuyas curvas de estabilidad nos determinaron un contenido optimo de emulsión asfáltica del 8 % basado en el peso de suelo con los materiales anteriormente descritos, utilizando para ello e llo emulsificante e mulsificante Redicote E-4868 de AN, fue necesario ajustar parámetros de humedad tanto para mezclado como para compactación estableciéndose un optimo de 6 %. En este proyecto se utilizo una emulsión catiónica de rompimiento lento la cual fue necesario aplicarla a 50ºC debido a problemas de bombeo en la maquina estabilizadora al no estar equipada con camisa térmica apropiadas en la bomba, en el equipo de medición y en los pulverizadores de emulsión. La carretera fue abierta al trafico inmediatamente para permitir su consolidación durante un periodo de dos a tres semanas hasta lograr el fraguado .Después de los procesos de estabilización se aplico un riego de imprimación a razón de 1,1 lt/m 2 usando asimismo emulsión catiónica de rompimiento lento. La cuarta fase del proyecto consistió en la aplicación de dos capas de Micropavimentos (micro - surfacing) sur facing) con un espesor espesor de 18 mm cada una, como superficie de rodamiento, utilizando para ello una maquina aplicadora marca AN modelo HD- 10 equipada con caja esparcidora expansible hidráulicamente con un segundo escotillón de nivelación y terminado. El Micropavimento aplicado según normas ISSA fue tipo III utilizando para ello agregados totalmente triturados y emulsión modificada con polímeros siendo esta la primera vez que una emulsión de este tipo es usada en Bolivia. Para la fabricación y producción de la emulsión modificada se utilizo emulsificante Redicote C - 147 al 1,2 % el polímero usado fue Látex SC - 63 una dispersión estireno-butadieno-rubber al 3 %. El porcentaje de emulsión para el Micropavimento fue determinado en 14 % basándos basá ndose e en el peso total to tal de agrega ag regados dos con normas normas ASTM e ISSA utilizándose equipo de laboratorio de pruebas de abrasión en húmedo (WTAT) rueda de carga (LWT), cohesimetro (CMT) y análisis de finos en mezcla con emulsiones modificadas Schulze - Breuer Ruck (SBR). Página 7 de 10


Como ultima etapa del proyecto, se establece la construcción de cunetas recubiertas con mortero asfáltico (slurry seal) para el control de flujos pluviales y de origen así como la señalización apropiada. Actualmente el proyecto se encuentra parcialmente terminado, la superficie de rodamiento tiene apariencia a un concreto asfáltico convencional con un pavimento capaz de soportar severas condiciones climáticas. Es interesante notar que la fabricación y aplicación de emulsiones fueron a muy bajas temperaturas debido a las altitudes de esta región Andina. Las técnicas de estabilización con emulsiones asfálticas exceden especificaciones cuando es usada de acuerdo a los procedimientos Marshall Modificados además de proveer ventajas excepcionales en estabilidad e impermeabilidad siendo superior a cualquier otro aditivo o sistema. Este proyecto en Bolivia es reconocido como uno de los primeros en utilizar esta nueva tecnología. Oficiales Bolivianos comentaron en entrevistas a medios de comunicación, y en la Conferencia Latinoamericana/EE.UU. sobre Tecnología del Asfalto en Austin, Texas,(1), que reconocen lo superior que significo el soporte de “todo un sistema” así como la transferencia de tecnología ofrecido por ANAA.

10.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

De todo lo antes expuesto concluimos que lo mas importante es la la construcción y conservación eficiente del patrimonio que representa la red vial en un país otorgando seguridad y comodidad permanente en los usuarios. •

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El Uso de Micropavimentos como tecnología innovadora, por así decirlo, en nuestro país presenta ventajas principalmente en lo referido a la vida útil de la vía. El uso de Micropavimentos no reemplaza a la tecnología del asfalto en caliente, el empleo de cada uno de estas tecnologías está en función a las características de cada obra como son climas,. Materiales pétreos, envergadura, disponibilidad de equipo y materiales. Esta nueva tecnología de Micropavimentos son mucho mas ecológicos en comparación con el asfalto en caliente y con mas razón en la tecnología de asfalto en frío con rebajados (Cuttbacks) las cuales son directamente nocivas a la capa de Ozono. Página 8 de 10


La versatilidad de los Micropavimentos consiste en que: Se puede utilizar con cualquier tipo de áridos pudiéndose efectuar un diseño para cada tipo. La mezcla se realiza in situ y la colocación es mecánica o manual aun en superficies húmedas. Los áridos húmedos no necesitan secarse para garantizar la adherencia al ligante. No presentan riesgos de incendios, toxicidad ni es nocivo al medio ambiente. La apertura al trafico es casi inmediata. No se observó desprendimiento de los agregados en las capas de sello colocadas en zonas de clima agresivo de alta precipitación pluvial y temperaturas bajo 0ºC como es el caso del altiplano Boliviano.

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En el Perú, se está empezando a utilizar tecnologías modernas como geotextiles, estabilizadores de suelos, asfaltos modificados y emulsiones asfálticas. Para evitar el estancamiento tecnológico en las redes viales es que apelamos a que el Gobierno por medio del Órgano Rector Técnico Normativo, dinamice el uso de estas tecnologías como Micropavimentos, exigiendo a las empresas consultoras presentar proyectos modernos, y no como casi siempre simplemente copias repetidas de tecnologías tradicionales usadas desde los años ’50. Estas disposiciones obligaran e incentivaran a todas las empresas a investigar continuamente la aplicación e nuevas tecnologías tal como vienen realizando otros países. Para esto se debe analizar básicamente la relación COSTO-BENEFICIO que implica la utilización de estas nuevas tecnologías para extender el periodo de la vida útil de las vías.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA. •

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Memorias del Libro de Ponencias del Tercer Congreso Nacional del Asfalto. Año 1999. Información Técnica sobre el Asfalto y sus Aplicaciones Ricardo E. Bisso Fernández Edit. PETROPERU S.A. 1998. Ingeniería de Pavimentos para Carreteras Ing. Alfonso Montejo Fonseca Edit. Universidad Católica de Colombia 1998. El Asfalto en la Ingeniería Vial Ing. Jorge Luis Yamunaque M. Edit CONPAVI Ltda. ES/ BRASIL 1993 Página 9 de 10


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Slurry Seal (Lechada Asfáltica) Ing. Jorge Luis Yamunaque M Edit ABR Brasil 1993. Experiencias sobre el diseño y criterios para la Construcción de Pavimentos en Zonas de Altura. Ing. Pablo del Aguila Rodríguez . 1999.

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Aplicacion de Micropavimentos en El Altiplano

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