La visión local Siglo 21
MEZCLAS ASFALTICAS ESPECIALES
• Comportamiento Superior: •Deformaciones permanentes •Fatiga •Fisuramiento térmico •Durabilidad •Fricción •Nivel de confort •Amigables con el medio ambiente •Menor costo del ciclo de vida.
En los primeros años de concesión….1
• Preocupación de los concesionarios de caminos:
•Fricción •Durabilidad
En la Ciudad de Buenos Aires…..2003
• Especificaciones técnicas
•Capas asfálticas de bajo espesor •Aplicación de nuevas técnicas
En definitiva
• Especificaciones técnicas • Reducir espesores • Aumentar durabilidad • Reducir tiempos de habilitación • Difundir y promover las nuevas técnicas • Medio ambiente………. • y los costos ?
Mas de 15 años de experiencia.
• Mayormente con mezclas discontinuas elaboradas con asfaltos modificados con polímeros elastoméricos (SMA, MAC).
•Fricción •Durabilidad
•Sustentabilidad
SMA Composición Granulométrica
Más del 60 % en volumen 100 80 60 40 20 0 0.075
8 - 12 %
0.6
2.36
16 - 24 %
4.75
9.5 12.5
Menos del 40 %
Pero qué es la sustentabilidad y el desarrollo susten
se habla mucho, se sabe poco y se actúa menos !!
• American Society of Civil Engineers (2008, 157): •El desafio de satisfacer las necesidades humanas de los recursos naturales, productos industriales, energía, comida, transporte, refugio, y manejo efectivo del desperdicio mientras se conserva y protege la calidad del medio ambiente y los recursos naturales esenciales para el desarrollo futuro.
Pero qué es la sustentabilidad y el desarrollo suste
• Brundtland (1987) •La generación presente tiene el legítimo derecho de usar los recursos naturales, pero al mismo tiempo, tiene la responsabilidad de considerar las necesidades de las futuras generaciones cuando las emplea.
Qué significa en pavimentos asfálticos………….
•Debemos por tanto emplear combinaciones de materiales y técnicas de aplicación que resulten en pavimentos sustentables.
•Mezclas asfálticas más durables y técnicas más eficientes y ecológicas. Intervenciones de rápida habilitación al tránsito.
Hot Mix Asphalt Visions 2005 and Beyond: La sustentabilidad debe ser parte del proceso de diseño de pavimentos. Los materiales utilizados en la construcción inicial y rehabilitaciones de pavimentos deben ser reflejados en análisis de costo del ciclo de vida de los mismos.
Por lo tanto: - Sustentabilidad (Durabilidad) -Seguridad y Confort -Bajo Mantenimiento -Análsis del costo del CV -Análisis de Eco eficiencia
• Bases Asfálticas de Alta Resistencia • Carpetas Espesas • Carpetas Delgadas • Carpetas Combinadas • Carpetas de bajo nivel de ruido • Pavimentos de alta fricción
• Autopistas por Peaje • Autovías Interurbanas • Vias Urbanas • Puentes • Metrobus • Puertos: Apilamiento de Contenedores • Cruces FFCC
• Aeropuertos
Espesores, 20 a 100 mm
TMN/e: 2,2 a 3
VAT: 3 a 25%
VAM: 12 a 20%
• RN42 (TRL) • High binder content is good • Low air void content is good • Smaller nominal aggregate size is good
480,000 tn Asfalto 6 % Ligantes modificados
7 % de Mezclas Especiales • 2011
Accesos a Buenos Aires
Ciudad de Buenos Aires
Algunos tramos de algunas Rutas: 2, 226, 9, 36, 7, 8, 3, 205……..
Extensión 320 km
Red de Accesos a Buenos Aires
29.357.20 Superficie total 4de calzada (m ) 2
Granitullo 7,24%
15 %
Asfalto Natural 1,57%
Adoquín 13,68%
Otros 0,40%
Asfalto 61,51%
Hormigón 15,60%
Tipos de Calzada en la Ciudad de Buenos Aires
Alta Macrotextura Baja Macrotextura
Monocapa Bicapa (Super o Yuxtapuesto)
Ligante Convencional Ligante Modificado
Altos Vacíos (≥ 15%) Bajos Vacíos (≤ 4)
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Microaglomerado en caliente Capas delgadas en caliente Capas asfálticas tibias SMA Mezclas anticarburantes Mezclas con ligantes modificados Mezclas Drenantes Reciclados en caliente Asfalto-caucho
Innovaciones en Mantenimiento Urbano
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SMA MAC MAD CACD-AM3 RECICLADAS RESISTENTES A COMBUSTIBLES RESISTENTES AL AHUELLAMIENTO ARENA ASFALTO POLIMERO SMA tibio (Experimental) ALTO MODULO (Experimental) ASFALTO-CAUCHO (Experimental) WMA (Experimental)
Mezclas especiales (asfalto verde)
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WMA, Matt Corrigan RAP, Gerry Huber Preservación, Jim Moulthrop Durabilidad, Cliff Nicholls Ensayos de comportamiento, Andrew Cooper WMA y Nanotech, JJ Potti
Key note speakers
Mezclas densas delgadas: 20 a 30 mm
Microconcreto Asfáltico en Caliente (MAC F10)
Lugar de Emplazamiento
Plaza de la República- Abril 2004
Ligante Asfáltico
Cariphalte AM3
Riego de Liga
EBCR M (50/90)
Proveedor
Shell C.A.P.S.A. / REPSOL YPF
Empresa Constructora
Equimac S.A.C.I.F.E.I.
Microconcreto Asfáltico en Caliente (MAC F10)
Av. Santa Fé ABRIL 2006
Mezcla Densa con Asfalto Anticarburante (19mm) Abril 2003 Once - Constitución - Chacarita - Retiro
Densa con Asfalto Anticarburante
Densa convencional
Dosificación
ARIDO 6-19
43,1
ARENA DE
TRITURACION
43,6
ARENA
SILICEA
3,8
FILLER
CALCAREO
4,3
CEMENTO ASFALTICO
5,2
1997 : primer tramo MAD 19 mm TM, 50 mm espesor
Ligantes (EVA SBS) Cal hidratada
RN 36, Córdoba 1998 Primer tramo SMA
Combinación de dos agregados Asfaltita Cal
AU Riccheri – SMA-BY- 2000
SMA12AM3+SMA19AM3
Au J Newbery – SMA19AM3 Altos vacíos 2000
SMA en J Newbery
Au J Newbery Etapa 2: 2005 SMA10AM3 Altos Vacíos
Con asfalto modificado con SBS Primer semestre 2001
RN8: SMA19-AM3
Pavimento Compuesto: Concreto asfáltico, 14 cm
Tosca-Asfalto, 18 cm
Hormigón CP, 24 cm Subrasante
Con asfalto convencional Segundo semestre 2001
SMA19CA30
RN5, pavimento compuesto, 2003
Au Perito Moreno 2005 SMA10AM3 Bajos Vacíos
Au Dellepiane 2006 SMA-BY SMA10AM3+SMA19M
Av Córdoba 2005 SMA BY
Av Córdoba
Calle Delgado
Av del Libertador 2005
Vias Urbanas Tránsito Pesado
Avenidas Huergo-Madero 2005 Sistema bicapa inverso SMA19M/12AM3 + de 17 mil camiones diarios
Avenida Madero
Acceso Oeste 2003: combi SMA+F10
Acceso a RP52 2005 SMA10-CA30
Au Ezeiza-Cañuelas 2006 SMA10-CA30
Puerto Buenos Aires: SMA10AM3 Terminal 5 de Contenedores. 2006
Avenida Santa Fe 2006 SMA10 Fuel Safe Monocapa
TC 2000
Diagonal Norte: SMA-AM3
Cruce FFCC Retiro
Av. Lugones SMA10-SMA19
Mezcla Año
2010
m2 ejecutados Espesor
150.000 6 cm
Dosificación: Árido 6/12
74,80%
Arena 0/3
7,90%
Filler Calcáreo
9,40%
Cal
0,90%
Fibra
0,50%
AM3
6,50%
Autopista La Plata - Buenos Aires Año 1999
Mezclas drenantes: Av 9 de Julio Sur
MAC – AUSOL, 1999
MAC – Aspectos Constructivos Adecuación de terminadora
Colocación en 7,50 mts Ajuste de Tornillo sin fin Cierre de caja de distribución
+ fibras
27 % VAP
2,3 mm 5,5 % PmB (70% ER) 0,5 % Viatop 66 TM 19 mm
Aeropuertos
BRT en Buenos Aires
Rutas Nacionales 3 y 205 (concesiones)
Portella, CABA, 2009 Caliente
Asfalto-caucho
Tibio Caliente
WMA: Menores emisiones
Ciudad de Buenos Aires
Sin segregación térmica
Termografía
Au Ezeiza-Cañuelas, 2012
SMA con CT-40 (fibras aditivadas para facilitar la compactación a menores temperaturas)
• • • • • • •
Mejor calidad del aire Mayor eficiencia energética Mejor desempeño general Mas trabajabilidad Mejores condiciones de trabajo WMA es el futuro de las mezclas asfálticas El asfalto es el material más sustentable para pavimentos
Resumen WMA
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Método de diseño (AASHTO R35 appendix ?) Dosificación de materiales Compactación Marshall y SGC Manejo general en lab Selección del ligante asfáltico Especificaciones técnicas CC/AC Simulación de largo plazo
Cuestiones de diseño WMA
Requisitos sobre ligantes asfálticos Riego de liga:
Uso obligatorio: emulsión modificada CRR1m, para Micros, Drenantes y SMA
EUROPEO (UK, España, Francia, Italia, Alemania) MARSHALL WTT RTI RTIr En menor medida: Módulo Elástico, Fatiga, Creep EMPIRICO, RECETAS . DISEÑO PROPIEDADES VOLUMETRICAS+WTT, RTI, ESTAB MARSHALL SOLO EN LOS MAC • VAM,VAT, RBV • • • • • • • •
DISEÑO
• 25 mm a 6mm • 19 mm vs 12 mm (tránsito, macrotextura, ruido, trabajabilidad, volumen de asfalto, fricción, calidad de rodamiento, consumo de combustible, costos del usuario) • Fino vs Grueso • TM ideal ?
Tamaño máximo
• Ligantes convencionales: CA30, CA20
• Ligantes modificados: asfaltita, EVA, SBS, SBR, anticarburante, extra resistencia al ahuellamiento, tibio, etc. • Selección del ligante en función del clima, tránsito y consideraciones estructurales
LIGANTE
• De diseño: entre 3,5 y 4% para las finas y 3,0 a 3,5% para las gruesas
• De colocación: 2 y 6% para las finas y 2 a 5% para las gruesas
VACIOS en lab y en campo
• • • • • • • • •
TEXTURA ESTRUCTURA GRANULAR MASTIC (tipo de ligante, filler, etc) VAM,VAT, RBV Relación Tmn/espesor Nivel de Confort (IRI, Ruido, rodadura) Nivel de Seguridad (fricción y visibilidad) Nivel de Ecoeficiencia (emisiones, energía, reciclabilidad) FUNCION ESPECIFICA
DISEÑO
• Al principio Europeas y Americanas • Comisión Permanente del Asfalto, 2003 - 2010
Especificaciones tecnicas
Estabilidad/Fluencia Marshall: no es aplicable ni en CAD ni en SMA, EM sólo en CAC, E/FM en mezclas continuas. Wheel Tracking Tests Resistencia Retenida Creep Confinado Fatiga
Compactación Marshall Discontinuas, 50gpc
Continuas, 75 gpc
Hamburg Wheel Tracking Test
Schellenberg Test
Extracción de ligante, granulometría y fibras Análisis cualitativo de las fibras recuperadas
fibras
Testing
Controles In Situ • Temperatura • Textura • Permeabilidad • Espesor • Adherencia entre capas • Uniformidad
REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR EL EQUIPO DE DISTRIBUCIÓN DE CONCRETOS ASFALTICOS Característica
Requisitos
Caja de distribución
La porción de la caja de distribución que excede el chasis de la terminadora, debe contar con cierre frontal (contraescudo). En tanto que la parte inferior de tal dispositivo, debe contar con una cortina de goma que alcance la superficie de la calzada durante la operación de distribución.
Tornillos helicoidales
Se debe procurar que la altura del tornillo sin fin sea tal que su parte inferior se sitúe a no más de 2,5 veces el espesor de colocación de la capa.
Plancha
La posición altimétrica de la plancha debe poder ser regulada en forma automática mediante sensores referenciados a la capa de base u otro medio que permita distribuir la mezcla con la mayor homogeneidad del perfil longitudinal. El calentamiento de la plancha debe ser homogéneo, evitando sobrecalentamientos localizados de la misma.
LCCA: aplicación en proyectos • Buscar el menor costo a largo plazo que satisface el resultado buscado. • Incluir costos de mantenimiento, rehabilitación y reconstrucción de cada alternativa • Probabilístico • En todo proyecto vial: seleccionar la técnica de pavimentación de mayor costoefectividad
Costos de dos alternativas
AC, concreto asfáltico, AC-TL, microconcretos asfálticos, AC-VTL, concreto asfáltico ultradelgado, UTLAC, concretos ultradelgados franceses, PA, mezclas drenantes, 2L-PA, mezclas drenantes dobles, HRA, concreto asfáltico inglés, Mastic-A, mezcla asfáltica sin vacíos de aire.
LCCA • Si se considera solamente el costo inicial de construcción de la mezcla asfáltica, se seleccionará la mezcla más barata con menor vida de servicio.
Medio Ambiente Emisiones de CO2e
Conclusiones Las decisiones que se toman en proyectos afectan el medio ambiente y el uso de recursos energéticos. Resulta fundamental aplicar principios sustentables en el diseño de pavimentos, (asfalto verde) Sin análisis de costos presentes y futuros no se pueden tomar decisiones correctas en relación a la sustentabilidad.
Conclusiones II En Argentina se han venido aplicando técnicas de capas asfálticas sustentables desde hace un poco más de 15 años con excelente resultados. Bases, carpetas delgadas, capas combinadas, etc.
Diferentes tipos estructurales Diferentes combinaciones de materiales
Final Si bien se cuenta con más de 15 años de experiencia el uso de las mismas está sólo entre 7% del total de mezclas asfálticas. Mayormente se han desarrollado en BA y zona de influencia. Faltan sumar Provincias y RN. Debemos pues integrar técnicas y humanos responsables de su aplicación en todo el país. Sin el crecimiento en la aplicación de técnicas sustentables pueden haber más caminos, pero no necesariamente mejores.
Afectuosamente……….
En memoria del Dr Jorge Agnusdei (1935 - 2012)
