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MANTENIMIENTOPREVENTIVO A VIAS PAVIMENTADAS APLICANDO

MICROPAVIMENTO SLURRY SEAL – MOQUEGUA.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

AREA DE TRANSPORTES

AUTOR 1: Juan Carlos Alave Aguilar carlangascj@hotmail.com

AUTOR 2: Walter Lino Alave Aguilar walavea@hotmail.com

ASESOR: Ing. Edwin Gómez Quispe

I. BREVE INTRODUCCION AL TEMA. La demanda de una red de carreteras bien conservadas y eficientes continúa. El

asfalto es esencial para satisfacer esas exigencias, la preservación de las

carreteras de la nación es actualmente una prioridad para todos los niveles de

gobierno. Este renovado interés en el problema ha resultado en un aumento en

los recursos fiscales asignados al mejoramiento de los pavimentos. Hay ahora un

creciente énfasis en el mantenimiento preventivo y/o correctivo de vías asfaltadas.

Las emulsiones asfálticas son un método efectivo para mantenimiento preventivo

y/o correctivo de los pavimentos existentes. En los próximos años seguirá

habiendo una alta demanda de caminos bien conservados, y la necesidad de

utilizar asfalto se mantendrá. Habrá crecientes limitaciones en la provisión de

materias primas. Debido a estas formidables necesidades, no deben de ahorrarse

esfuerzos en utilizar materiales viales en forma económica y moderada. Estos

significan un mayor uso de emulsiones asfálticas. La industria de los pavimentos

asfálticos está presenciando muchos cambios.

En años recientes, la tecnología de emulsiones asfálticas ha sido innovadora en la

tarea de enfrentar los desafíos del creciente tráfico, de presupuestos cada vez

más reducidos y preocupaciones ambientales. El empleo adecuado de

emulsiones asfálticas puede resultar en pavimentos de buen comportamiento y en

sistemas de mantenimiento económicos pero versátiles.

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II. OBJETIVOS.

1.- Exponer la experiencia obtenida en la aplicación del MicropavimentoSlurrySeal

en la Carretera Binacional Moquegua Torata 0+000 al km 28+000 como

alternativa de mantenimiento preventivo para alargar la vida útil del pavimento

flexible existente.

2.- Mostrar lineamientos para el éxito de una obra de Micropavimentos en frio con

la tecnología SlurrySeal en el Perú.

III. HIPOTESIS DEL PROBLEMA.

El SlurrySeal es una alternativa de mantenimiento preventivo y/o correctivo que

mejora y corrige los niveles de servicialidad de las vías asfaltadas deterioradas y

que amplía el tiempo de servicio de los mismos.

IV. DESARROLLO DE LA PONENCIA.

En la presente sección de detalla los procedimientos realizados para la ejecuciónde la ponencia el cual se resume de la siguiente manera:

o Delimitación de la zona de trabajo el cual está Ubicada exactamente

en Torata 0+000 al km 28+000, perteneciente al Corredor vial Interoceánico Sur

Perú - Brasil Tramo V.

o Caracterización de materiales pétreos y filler en laboratorio de la

empresa contratista Construcción y Administración S.A, y elección del tipo de

emulsión asfáltica modificada a utilizar en laboratorio de TDM asfaltos.

o Diseño del SlurrySeal mediante la metodología de la ISSA realizada

en laboratorios de TDM asfaltos, en el cual se analizó el comportamiento de la mezcla

mediante el ensayo de Rueda Cargada y la verificación de la durabilidad mediante el

ensayo de Abrasión Vía Húmeda.

o Calibración del micro pavimentador para la aplicación del SlurrySeal

en el tramo de prueba ubicado en el Km. 00+000 al Km. 28 + 000.

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o Verificación de la regularidad superficial mediante la medición del IRI

con el Rugosímetro Merlín en el tramo de prueba.

o Finalmente se realizó la medición de la Resistencia al Deslizamiento

mediante el Péndulo Ingles.

o Procesamiento de datos, Interpretación de resultados y verificación

de parámetros de medición según especificaciones técnicas.

4.1 CARACTERIZACION DE MATERIALES PETREOS, FILLER Y DISEÑO DE

SLURRY SEAL

4.1.1 DEFINICIONES Y APLICACIONES

El mortero asfáltico SlurrySeal es una mezcla asfáltica de alto rendimiento para

pavimentación compuesta de agregados de granulometría cerrada, emulsión asfáltica,

filler mineral y agua, la cual es aplicada de manera efectiva como sello de pavimentos

envejecidos, sello de grietas superficiales, detienen la desintegración y dotan de

propiedades antiderrapantes, también cuenta con propiedades impermeabilizantes.

Se aplica para mantenimiento preventivo o correctivo con espesores desde 5 - 15 mm.

Su diseño y aplicación están normados en ISSA A - 105 y ASTM D - 3910, el mortero

asfáltico se aplica en capas delgadas (11 /2 veces el tamaño máximo del agregado).

Pruebas y Selección de los Componentes

Es el primer paso para el diseño para micro-pavimentos y abarca a los dos componentes

principales:

1. Agregados. 2. Emulsión Asfáltica Tipo CSS - 1, CSS - 1 h, CQS - 1 h y CQS - 1.

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4.1.2. AGREGADOS

Los agregados constituyen entre el 82 y el 90% del peso del SlurrySeal, estos deben de

estar triturados, limpios, duros y libres de químicos, u arcillas y otras materias que puedan

afectar su adherencia mezclado y colocación la tabla № 1 muestra las recomendaciones

establecidas por la ISSA.

El agregado debe de ser limpio, anguloso, durable, bien graduado, y uniforme. De ser

posible debiera emplearse material de trituración en un 100%.

Los requisitos mínimos para un agregado o mezcla de agregados son:

• Equivalente de arena, ASTM D 24198 (AASTHO T 176) = 45% mínimo.

• Durabilidad ASTM C88 (AASTHO T 104) = 25% utilizando sulfato de magnesio o

= 15% utilizando sulfato de sodio.

• Perdida en la Prueba los Ángeles ASTM C 131 (AASTHO T 96) = 35% máximo.

TABLA Nº 1 GRANULOMETRIA PARA MEZCLA ASFALTICA SLURRY SEAL

TIPO DE GRADUACION TIPO I TIPO II TIPO III

USOS

Para penetración

de grietas o sello

sobre áreas de

trafico bajo

(estacionamientos,

aeropuertos para

aviones livianos)

Para corregir

desintegración

severa, oxidación,

resistencia al

deslizamiento, para

trafico moderado a

pesado

Se usa para corregir

condiciones

superficiales severas,

tráfico pesado y

resistencia al

deslizamiento

TAMAÑO DE

MALLA

PORCENTAJE

QUE PASA

PORCENTAJE

QUE PASA

PORCENTAJE

QUE PASA

9.5 mm. (3/8") 100 100 100

4.75 mm. (№ 4) 100 90-100 70-90

2.36 mm. (№ 8) 90 -100 65-90 45-70

1.18 mm. (№ 16) 65 -90 45-70 28-50

600 µm. (№ 30) 40 -65 30-50 19-34

300 µm. (№50) 25 -42 18-30 12-25

150 µm. (№100) 15 -30 10-21 7 -18

75 µm. (№ 200) 10 -20 5 -15 5 -15

Asfalto residual en base al

% del peso seco del

agregado

10-16 7 .5 -13 .5 6 .5 -12

Tasa de aplicación

(kg/m2), en base al peso

seco del agregado

3.5 - 5.4 5 .4 -9 .1 8 .2 -13 .6

* Recomendadas por la Asociación Internacional de Recubrimientos de Mortero Asfaltico ISSA ( International SlurrySurfacingAssociation)

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4.1.3. PRUEBAS A EFECTUARSE A LOS AGREGADOS

Prueba azul de metileno ISSA TB 145

Equivalente de arena ASTM 2419/ AASTHO T - 176

Análisis granulométrico ASTM c - 136 AASTHO T - 27

Gravedad especifica ASTM c 128/ AASTHO T - 84

Abrasión los ángeles ASTM c 131/ AASTHO T - 96

Unidades de peso ASTM c 29/ AASTHO T -19

4.1.4. FILLER MINERAL De acuerdo a la norma ASTM D 546 – AASTHO T 37, se pueden utilizar

indistintamente como relleno mineral: cemento Portland Tipo I, cal hidratada,

polvo de piedra caliza o ceniza volcánica, con un porcentaje máximo del 2%.

La adición de este relleno mineral tiene como finalidad incrementar las

propiedades de manejabilidad en la mezcla, así como, mejorar la parte fina de la

curva granulométrica de los agregados, influyendo en el comportamiento a la

ruptura y curado del mortero asfaltico.

4.1.5. PRUEBAS PARA LA DETERMINACIÓN DEL DISEÑO DE MEZCLA DE SLURRY SEAL. Se considera la metodología desarrollada por la ISSA A 105 (International

SlurrySurfacingAssociation) que se muestra a continuación.

DIAGRAMA DE FLUJO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS

PRUEBAS Y SELECCIÓN DE MATERIALES

CARACTERISTICAS DE LA MEZCLA

APLICACION

CONTENIDO OPTIMO DE EMULSION

- EMULSION- AGUA- FINOS MINERALES- POLIMEROS- ADITIVOS DE CONTROL- AGREGADOS

ABRASION VIA HUMEDA

RUEDA CARGADA

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Las pruebas y ensayos de laboratorio más relevantes para el diseño son:

Ensayo de consistencia con el cono (ISSA TB 106)

Prueba de mezclado manual (ISSA TB 113)

Prueba de recubrimiento bajo agua (ISSA TB 114)

Prueba de cohesión en húmedo (ASTM D 3910)

Prueba de desgaste por abrasión en húmedo (ISSA TB 100)

Prueba de rueda cargada (ISSA TB 109)

4.2.0. EVALUACIÓN DE LA RUGOSIDAD DEL PAVIMENTO MEDIANTE EL RUGOSIMETRO MERLIN 4.2.1. Correlaciones D versus IRI

Para relacionar la rugosidad determinada con el MERLIN con el índice de

Rugosidad Internacional (IRI), que es el parámetro utilizado para uniformizar los

resultados provenientes de la gran diversidad de equipos que existen en la

actualidad, se utilizan las siguientes expresiones:

a. Cuando 2.4 < IRI < 15.9, entonces IRI = 0.593 + 0.0471D …….. (1)

b. Cuando IRI < 2.4 entonces IRI – 0.0185 D …….. (2)

La expresión (1) es la ecuación original establecida por el TRRL mediante

simulaciones computarizadas, utilizando una base de datos proveniente del

Ensayo Internacional sobre Rugosidad realizado en Brasil en 1982.

La ecuación de correlación establecida es empleada para la evaluación de

pavimentos en servicio, con superficie de rodadura asfáltica, granular o de tierra,

siempre y cuando su rugosidad se encuentre comprendida en el intervalo

indicado.

La expresión (2) es la ecuación de correlación establecida de acuerdo a la

experiencia peruana y luego de comprobarse, después de ser evaluados más de

3,000 km de pavimentos, que la ecuación original del TRRL no era aplicable para

el caso de pavimentos asfálticos nuevos o poco deformados.

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Se desarrolló entonces, siguiendo la misma metodología que la utilizada por el

laboratorio británico, una ecuación que se emplea para el control de calidad de

pavimentos recién construidos.

Existen otras expresiones que han sido estudiadas para el caso de superficies

que presentan cierto patrón de deformación que incide, de una manera particular,

en las medidas que proporciona en MERLIN. M.A. Cundill del TRRL estableció en

1996, para el caso de superficies con macadam de penetración de extendido

manual, la siguiente expresión:

IRI = 1.913+0.0490 D

4.2.2. Método de Medición El rugosímetro MERLIN

El rugosímetro MERLIN, es un instrumento versátil, sencillo y económico,

pensado especialmente para uso en países en vías de desarrollo. Fue introducido

en el Perú por iniciativa personal del autor en 1993, existiendo en la fecha (Junio

1999) más de 15 unidades pertenecientes a otras tantas empresas constructoras

y consultoras.

De acuerdo con la clasificación del Banco Mundial(9) los métodos para la

medición de la rugosidad se agrupan en 4 clases, siendo los de Clase 1 los más

exactos (Mira y Nivel, TRRL Beam, perfilómetros estáticos). La Clase 2 agrupa a

los métodos que utilizan los perfilómetros estáticos y dinámicos, pero que no

cumplen con los niveles de exactitud que son exigidos para la clase 1.

Los métodos Clase 3 utilizan ecuaciones de correlación para derivar sus

resultados a la escala del IRI (Bumpintegrator, Mays meter). Los métodos Clase 4

permiten obtener resultados meramente referenciales y se emplean cuando se

requieren únicamente estimaciones gruesas de la rugosidad.

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4.2.3. Método para el cálculo de la rugosidad 4.2.3.1 Cálculo del Rango "D"

Se emplea una escala arbitraría de 50 unidades colocada sobre el tablero del

rugosímetro, la que sirve para registrar las doscientas posiciones que adopta el

puntero del brazo móvil. En la medida que las diversas posiciones que adopte el

puntero coincidan con la división 25 o con alguna cercana (dispersión baja), el

ensayo demostrará que el pavimento tiene un perfil igual o cercano a una línea

recta (baja rugosidad).

Por el contrario, si el puntero adopta repetitivamente posiciones alejadas a la

división №25 (dispersión alta), se demostrará que el pavimento tiene un perfil con

múltiples inflexiones (rugosidad elevada).

La dispersión de los datos obtenidos con el MERLIN se analiza calculando la

distribución de frecuencias de las lecturas o posiciones adoptadas por el puntero.

Posteriormente se establece el Rango de los valores agrupados en intervalos de

frecuencia (D), luego de descartarse el 10% de datos que correspondan a

posiciones del puntero poco representativas o erráticas.

Efectuado el descarte de datos, se calcula el "ancho del histograma" en unidades

de la escala, considerando las fracciones que pudiesen resultar como

consecuencia de la eliminación de los datos.

Él Rango D determinado se debe expresar en milímetros, para lo cual se

multiplica el número de unidades calculado por el valor que tiene cada unidad en

milímetros (7.35x5mm=36.75mm).

4.2.3.2 Factor de corrección para el ajuste de "D"

Para determinar el factor de corrección se hace uso de un disco circular de bronce

de aproximadamente 5 cm de diámetro y 6 mm de espesor, y se procede de la

siguiente manera:

Se determina el espesor de la pastilla, en milímetros, utilizando un

calibrador que permita una aproximación al décimo de mm.

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Se coloca el rugosímetro sobre una superficie plana (un piso de terrazo,

por ejemplo) y se efectúa la lectura que corresponde a la posición que

adopta el puntero cuando el patín móvil se encuentra sobre el.

4.2.3.3 Variación de relación de brazos

Para facilidad del trabajo, el rugosímetro admite dos posiciones para el patín del

brazo pivotante.

4.2.3.4 Cálculo del Rango "D" corregido

El valor D calculado deberá modificarse considerando el Factor de Corrección

(FC=0.82666) y la Relación de Brazos empleada en los ensayos (RB=1).

Este valor llevado a condiciones estándar es la rugosidad en "unidades MERLIN".

4.2.3.5 Determinación de la rugosidad en la escala del IRI

Para transformar la rugosidad de unidades MERLIN a la escala del IRI, se usa las

expresiones (1) y (2). Aplicando la expresión para el caso de IRI<2.5, se obtiene

finalmente.

4.2.4. LIMITES DE LA RUGOSIDAD PARA EL CONTROL DE CALIDAD DE PAVIMENTOS Para el caso de pavimentos asfálticos nuevos o rehabilitados, la rugosidad o

regularidad superficial se deberá controlar calculando el parámetro denominado

IRI Característico, el cual es definido por la siguiente expresión:

IRIc =IRIp+ 1.645 σ (5)

Donde:

IRIc : IRI característico IRIp : IRI promedio σ : Desviación estándar

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Se cumplirá que el 95% del pavimento experimentará una rugosidad igual o

menor al IRI característico. Los parámetros mínimos de serviciabilidad exigibles a

las soluciones que se plantee en cada uno de los sectores homogéneos, durante

el período de servicio del tramo serán:

a) En superficie de rodadura de concreto asfáltico en caliente:

- IRIc menor a 3.5 m/Km durante los próximos 10 años.

b) En superficie de rodadura de tratamiento superficial:

- IRIc menor a 4.5 m/Km durante los próximos 10 años.

Los parámetros mínimos de servisiabilidad exigibles a las soluciones que se

plantee en cada uno de tos sectores homogéneos, para la recepción de los

trabados serán:

c) En superficie de rodadura de concreto asfáltico en caliente:

- IRIc menor a 2.5 m/Km.

d) En superficie de rodadura de tratamiento superficial:

- IRIc menor a 3.5 m/Km.

En caso de no cumplirse con estos límites, el sector o tramo deberá subdividirse

en secciones de rugosidad homogénea, y se calculará el IRI característico para

cada una de ellas, los que deberán cumplir los límites indicados

4.3.0. MEDICION DE LA FRICCION POR MEDIO DEL PÉNDULO INGLÉS

El procedimiento tiene por objeto obtener un Coeficiente de Resistencia al

Deslizamiento (C.D.R) que, manteniendo una correlación con el coeficiente físico

de rozamiento, valore las características antideslizantes de la superficie de un

pavimento.

Los resultados obtenidos mediante este ensayo no son necesariamente

proporcionales o correlativos con medidas de rozamiento hechas con otros

equipos o procedimientos.

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Este ensayo consiste en medir la pérdida de energía de un péndulo de

características conocidas provisto en su extremo de una zapata de goma, cuando

la arista de la zapata roza, con una presión determinada, sobre la superficie a

ensayar y en una longitud fija. Esta pérdida de energía se mide por el ángulo

suplementario de la oscilación del péndulo.

El método de ensaye se puede emplearse también para medidas en pavimentos

de edificaciones industriales, ensayos de laboratorio sobre probetas, baldosas o

cualquier tipo de muestra de superficies planas terminadas.

RANGOS DE FRICCIÓN

Después de diversas mediciones realizadas en distintos tipos de superficies, nace

la siguiente sugerencia, la cual puede estar sujeta a cambios, según se

incremente la experiencia. Para valores de fricción con péndulo británico en

pavimento mojado (condición crítica) es propuesto lo siguiente:

Fricción, Valor de CDR, Calificación

adimensional

< 0.5 Malo (derrapamiento del vehículo)

0.51-0.6 De regular a bueno

0.61-0.8 Bueno

0.81-0.9 De bueno a regular

> 0.91 Malo (desgaste de neumáticos)

Fuente: Paul Garnica Anguas - Criterio para evaluar los valores de fricción en la

superficie de pavimento.

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V. PANEL FOTOGRAFICO.

PROCESO DE CALIBRACION DEL MICROPAVIMENTADOR PARA LA

APLICACIÓN DEL SLURRY SEAL

TRAMO 10 : DV.MOQUEGUA – TORATA. NUMERO DE FOTO : 1 PROGRESIVA : 00+000 – 16+000 DESCRIPCION : Colocado de un micropavimentoSlurrySeal.

TRAMO 10 : DV. MOQUEGUA – TORATA. NUMERO DE FOTO : 2 PROGRESIVA : 00+000 – 9+000. DESCRIPCION : Colocado de un micropavimentoSlurrySeal.

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TRAMO 10 : DV. MOQUEGUA – TORATA. NUMERO DE FOTO : 3 PROGRESIVA : 00+000 – 10+000 DESCRIPCION : Colocado de un micropavimentoSlurrySeal.

TRAMO 10 : DV. MOQUEGUA – TORATA. NUMERO DE FOTO : 4 PROGRESIVA : 00+000 – 12+000 DESCRIPCION : Colocado de un micropavimentoSlurrySeal.

TRAMO 10 : DV. MOQUEGUA – TORATA. NUMERO DE FOTO : 4 PROGRESIVA : 00+000 – 13+500 DESCRIPCION : Colocado de un micropavimentoSlurrySeal.

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VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

El SlurrySeal es una alternativa de mantenimiento preventivo y / o correctivo

que mejora y corrige los niveles de servicialidad de las vías asfaltadas siendo

una alternativa eficaz para tomar en cuenta en el mantenimiento de vías en el

Perú.

Mediante la aplicación del SlurrySeal mejora los valores de IRI, dando

valores menores a 1.5 m/km cumpliendo ampliamente las especificaciones

técnicas y los requerimientos que estipula las especificaciones técnicas del

Perú EG – 2000.

La aplicación en el tramo Torata 0+000 al km 28+000 mejoro la resistencia al

deslizamiento dando valores de coeficiente de resistencia al deslizamiento

mayores a 0.45 especificado por las especificaciones técnicas del Perú EG -

2000, garantizando así una buena fricción entre neumático y carpeta de

rodadura.

La durabilidad del SlurrySeal es garantizada si se cumplen las

especificaciones técnicas establecidas para el ensayo de Rueda Cargada,

este ensayo se verifico en laboratorio de lima y también en pista

observándose buen comportamiento.

El SlurrySeal es una alternativa económica frente a otras alternativas de

mantenimiento, es ecológica, corrige problemas de ahuellamiento y fisuras

insipientes.

Se recomienda trabajar con arena 100% triturada ya que de este parámetro

dependerá el comportamiento que se obtendrá en cuanto a durabilidad y

resistencia al deslizamiento.

Se recomienda realizar la evaluación estructural del pavimento a intervenir ya

que si el pavimento estructuralmente se encuentra deficiente tendrá que

optarse otra alternativa.

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Se recomienda hacer correcciones respecto a la humedad de mezclado del

SlurrySeal en base a la temperatura ambiente ya que de esto dependerá la

trabajabilidad y reacomodo de partículas.

Es recomendable que lo trabajos anteriores a la colocación del SlurrySeal

como son sello de fisuras y grietas con elastomerico y bacheo sean bien

ejecutados ya que de estos dependerá mucho el comportamiento del

SlurrySeal.

En vías que presente fisuramiento considerable se recomiendo optar por un

Cape Seal.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

• Paul Garnica Anguas "Consideraciones para la aplicación de índice de

fricción internacional en carreteras de México", Publicación técnica № 170 -

Sanfandila 2001.

• U.S Departament of Transportation, "MicrosurfacingAplication",

Pavement Preservation - 200Checklist Series 2005 - EEUU.

• Ing. Lito Dávila "Diseño de Mezclas Asfálticas, Densas, Semilíquidas",

Primera Edición.

• Instituto del Asfalto, "Manual Básico de Emulsiones Asfálticas" Manual

de series № 19.

• Ing. Gustavo Rivera E., "Emulsiones Asfálticas". Cuarta Edición 1998 -

México.

• Hernán de Solminihac T, "Gestión de Infraestructura Vial", Alfaomega

Editor, Tercera Edición 2005 - Colombia.

• WirtengGroup "Manual de Reciclaje en FrioWirteng", Segunda Edición

Revisada Setiembre del 2001.