Instituto Tecnológico de lo Construcción, fi.C

Con reconocimiento de validez oficial de estudios de la SEP, según acuerdo No. 952359 de fecha 15 de Noviembre de 1995

« ASFALTO AHULADO »

Tesis que presenta: YURIRIA HERNÁNDEZ SÁNCHEZ

Para obtener el título de: LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE CONSTRUCCIÓN

Octubre 2004

ASI ALIO AHULADO

ÍNDICE Pág.

Capítulo 1 3 Objetivo Justificación Hipótesis

Capítulo 2 INTRODUCCIÓN 4 2.1 Generalidades 2.2 Llantas de desecho 2.3 Propiedades típicas de los compuestos del hule de llantas 2.4 Problemática en México 2.5 Recicladores en México 2.6 Perspectivas en México

Capítulo 3 PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN DEL HULE MOLIDO 14 3.1 Sistema criogénico 3.2 Sistema mecánico 3.3 Ventajas y desventajas 3.4 Efectos del hule molido en las propiedades del cemento ahulado

Capítulo 4 ASFALTO AHULADO 20 4.1 Materiales 4.2 Diseño del asfalto ahulado 4.3 Equipo para la producción de asfalto ahulado 4.4 Procedimiento para el mezclado y la reacción del asfalto con el hule 4.5 Usos más comunes del asfalto ahulado

Capítulo 5 MODALIDADES DE USO 32 5.1 Riego de sello con asfalto ahulado (sam) 5.2 Concreto de asfalto ahulado con granulometría abierta (open graded) 5.3 Concreto de asfalto ahulado con granulometría intermedia (gap

graded) 5.4 Concreto de asfalto ahulado con granulometría densa (dense graded) 5.5 Sistema de dos capas 5.6 Sistema de tres capas

Capítulo 6 COMPARATIVO ENTRE ASFALTO AHULADO Y OTROS ASFALTOS MODIFICADOS 43

Capítulo 7 VENTAJAS DEL ASFALTO AHULADO 45

Capítulo 8 APLICACIÓN Y PROBLEMÁTICA EN LA CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DRENANTES AHULADAS 48

Capítulo 9 NORMAS PARA CARPETAS DELGADAS DE GRADUACIÓN ABIERTA 54

INSTIILIO IK \O IO( ,K .OD l I \ CONSl RUC( ION

ASFALTO AHULADO

CONCLUSION 94

GLOSARIO 95

BIBLIOGRAFÍA 98

(NSTITU TO I KN 'OI OCIC O DI -1 A C ONS'l RLK <'ION

ASI AI IO AHULADO

! 8 L 1 O "»

Capítulo 1

OBJETIVO

Analizar el nuevo desarrollo de los asfaltos modificados con hule molido, su aspecto técnico, impacto ambiental, normatividad, perspectivas y ventajas de su uso en las carreteras de México.

JUSTIFICACIÓN

• Dar un destino final ecológico a las llantas de desecho • Utilizar el asfalto ahulado dará mayor vida útil y menor costo de

mantenimiento a los pavimentos flexibles.

HIPÓTESIS

La construcción de pavimentos flexibles a base de asfaltos modificados con hule de llanta de desecho, incrementará la vida útil de este, en comparación con un asfalto tradicional y reducirá el problema ambiental.

Tener un camino bien construido, será más económico al pasar los años.

INSTITUÍ O I F C N O t Ó G K O DI I \ CONS FRUCC ION

ASFALIO AHUIADO

Capítulo 2 INTRODUCCIÓN

2.1 GENERALIDADES

El tránsito de vehículos se incrementa constantemente. Cada vez más automóviles y camiones recorren nuestros caminos y carreteras presentando un desgaste más rápido sobre los mismos.

Las carreteras representan una enorme inversión para los gobiernos; mientras más caminos se desgastan, más se acortan los presupuestos.

Para cubrir las diferentes necesidades, es primordial contar con asfaltos de mejor calidad, modificados con diferentes aditivos, que mejoren sus propiedades químicas, físicas y reológicas, a fin de mejorar su comportamiento al esfuerzo cortante, deformación, fatiga, soporte, envejecimiento, elasticidad, seguridad, servicio, etc.

Tales son las razones que impulsan a la búsqueda de materiales para la construcción de pavimentos con mejor desempeño a largo plazo. En este trabajo se propone como alternativa el hule recuperado de las llantas.

Este sistema fue desarrollado en Phoenix, Arizona, por Charles McDonald a partir de 1964 y actualmente se utiliza en muchos países del mundo, como Europa, Estados Unidos, Canadá, México y otros.

En nuestro país, su uso ha estado orientado a la construcción de carpetas de graduación abierta a partir de 1994, CAPUFE inició la rehabilitación de autopistas con la especificación de asfalto ahulado.

2.2 LLANTAS DE DESECHO "EL RECICLAJE"

Para esta propuesta hablamos únicamente de llantas comerciales; es decir, las desechadas por: automóviles, camiones y autobuses. El reciclado de las llantas consiste en separar y pulverizar el hule, acero y fibras sintéticas que contiene la llanta.

En los Estados Unidos se calcula que se desecha aproximadamente una llanta al año por habitante, lo cual es un problema muy grave. Hace años, la solución era tirar estas llantas a la basura las cuales eran llevadas a los rellenos sanitarios para ser enterradas. Cuando empezó un poco la conciencia ecológica

4 ! \ Í > n r u r o i f - c \o i óc i c o u r i A C O N S TRUC t r o \

ASI-AI JO AHULADO

se encontró que las llantas se convierten en un desecho no bio-degradable y de larga vida. Por otro lado; las llantas secretan aceites y otros materiales tóxicos que se filtran al subsuelo encontrando salida hacia los mantos acuíferos y por el drenaje, contaminando corrientes de agua y pozos.

Por si esto fuera poco un millón de mosquitos se desarrollan en el interior de una llanta que contenga agua estancada. Las ratas y los mosquitos transmiten enfermedades altamente contagiosas y peligrosas como son: rabia, paludismo, encefalitis de san luis, encefalitis de la crosse, hepatitis viral (tipoB), fiebre del dengue, fiebre amarilla y malaria.

Entonces se pensó en un proceso adecuado donde la primera solución fue, partir las llantas en pedazos para que no se presentara el fenómeno de filtración; pero otra vez la conciencia ecológica hizo que el gobierno exigiera a las compañías que administran y explotan como negocio estos tiraderos de llantas determinadas condiciones físicas en la construcción de estos tiraderos lo

cual hizo muy costoso el desechar las llantas pues había un cobro considerable por tonelada de desperdicio que se tira y estas llantas no producían ningún ingreso a las compañías para hacer posible esto.

El estado de Texas con una población de más de dos millones de habitantes, tenía un problema de suma importancia, ya que se trataba de más de dos millones de llantas tiradas al año sin ningún control, y como no existía ningún control, por años el problema a resolver era de gran magnitud pues había que corregir la innumerable cantidad de tiraderos de llantas, en las cuales había pilas de millones de llantas que hasta se habían incendiado sin control causando daños ecológicos en el lugar y contaminación a la atmósfera, además de todos los problemas de criadero de mosquitos serpientes etc.

Entonces se creo la TNRCC (Texas Natural Resourses and Conservation Comission) y se estableció una cuota por cada unidad de llanta que se comprara, para ser aplicada al costo de procesar los desperdicios, una unidad de llanta se llamó a 18.6 libras de peso así que en llantas más grandes se pagaba proporcionalmente.

Esto tenía por objeto procesar las llantas que se reemplazaban y además corregir el problema que ya existía, y cuando el problema fuese resuelto; dejar que trabajara como libre mercado, entre el cliente que compra la llanta, el distribuidor de llantas y el reciclador o procesador.

La cantidad que se cobraba era de 2 dólares por cada unidad de llanta, y ahora que ya el problema de los tiraderos ilegales de llantas ha sido resuelto, durante los últimos diez años el cobro de la cuota por desecho de las llantas de desperdicio funciona como libre mercado, y la TNRCC solo vigila que se lleve a efecto sin hacer ellos el manejo del dinero.

5 [\s n i L ro i FC \ o i ocie o in i A < ovsrmx c Í Ó \

ASI AI IO Al ILI ADC)

En el Estado de Texas es ¡legal el desechar llantas enteras usadas o en pedazos, la nueva ley se hizo vigente el I o de abril de 1992, si ésta ley es violada puede enfrentarse con multas de hasta 10 mil dólares.

El hule triturado se usa en forma primaria como combustible en la fabricación del cemento, para lo cual se requiere triturar las llantas a una dimensión no mayor de una pulgada cuadrada, el precio que las compañías cementeras pagan por este material es meramente simbólico o por su transporte y con lo que se paga verdaderamente la recolección de las llantas y su trituración es con la cantidad que se cobra a la persona que compra una llanta nueva, y que por medio del distribuidor de llantas se cobra por desechar sus llantas de desperdicio, adecuadamente y con autorización de la TNRCC.

Desde luego la producción de llantas es mucho mayor que la que se usa como combustible en fábricas de cemento, pues estas deben de estar debidamente equipadas para que no se contamine la atmósfera por emisiones al quemar un combustible diferente, y además porque existe la resistencia al cambio, aunque represente un ahorro considerable.

Siguiendo con el proceso para reciclar, se tritura en partículas más pequeñas para que se puedan separar los elementos de que se compone, como son el acero, el hule y las fibras de nylon con que está construida la llanta. Estos elementos pueden ser vendidos y utilizados en diferentes manufacturas.

Siendo desde luego el más importante en volumen el hule y de acuerdo al tamaño de las partículas en que se halla molido y de la pureza en su separación va adquiriendo diferentes valores.

Este hule puede utilizarse por ejemplo, como un aditivo en la fabricación de asfalto caliente para pavimentación de carreteras o mezclado con diferentes porcentajes de hule nuevo, en la fabricación de suelas de zapatos o de diferentes productos para el piso, etc.

En los Estados Unidos para que sea posible cubrir el costo de este reciclado se necesitan hacer grandes inversiones y procesar cantidades enormes de llantas, un procesador mediano por ejemplo, procesa un promedio de 10 a 12 mil llantas por hora; considerando que a un trailer normal le caben unas mil llantas, se trata de una operación de grandes proporciones y la inversión también muy grande tomando en cuenta que se tiende a eliminar mano de obra por el alto costo de esta y el bajo costo del producto.

Es importante aclarar que no es posible aplicar en nuestro país este sistema de reciclado pues en primer lugar no se tiene el volumen tan grande de llantas de desecho por habitante, en México por ejemplo se considera cuatro habitantes por llanta de desperdicio y en países de centro América inclusive esta cantidad es menor, además de que se requieren inversiones muy grandes que sin el alto volumen no hacen la operación posible de funcionar sin grandes pérdidas.

6 INS I IT U IO I U NOI OCICO I)!" I \ CO\S TRUC < ION

ASFALTO AHULADO

Pero sobre todo lo que hace más difícil éste reciclado es la idiosincrasia de nuestros pueblos pues una persona que tiene en su poder una gran cantidad de llantas de desecho, cree que tiene un bien en lugar de un gasto y que le va a costar el deshacerse de ellas apropiadamente en lugar de producirle un ingreso.

Y como nuestros países han estado por largo tiempo en crisis económicas o políticas, el solo oír hablar de un impuesto para beneficio de la ecología hace esto prohibitivo hasta hablar de ello.

Mikhail Tlenkopatchev, miembro del Departamento de Polímeros del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, explica que con ese material se puede elaborar productos de alto valor comercial.

Con un proceso químico muy económico, las llantas usadas pueden dejar de ser un problema de contaminación ambiental, dijo el investigador del Departamento de Polímeros.

Mediante un económico tratamiento diseñado en la UNAM, único en el mundo, se podrán aprovechar las llantas usadas como geomembranas para elaborar rellenos sanitarios o purificadores de aguas residuales industriales de metales pesados, e hidrocarburos, de los cuales se generarán combustibles, adhesivos, plastificantes y pintura.

Tlenkopatchev enfatizó que, en la actualidad las llantas usadas representan un grave problema de contaminación ambiental.

En entrevista, el doctor en Química destacó que este estudio dará importantes beneficios y ahorros económicos, aunque actualmente el proyecto requiere más apoyo financiero para profundizar en la investigación, ya que en México los industriales no tienen cultura de la inversión en el desarrollo tecnológico.

Explicó que con el incremento de los vehículos en México, aumentó también el número de llantas usadas, a las cuales no se les da una utilidad adecuada y terminan siendo un desecho.

En algunos casos, son usadas en cementeras, fábricas o pequeñas plantas como combustible, lo que provoca humos tóxicos, problema que no es privativo de México, ya que, por ejemplo, en Francia se generan al año 400 mil toneladas de llantas usadas, de las cuales sólo el 10% se reciclan.

Al respecto, indicó que en México, además de desconocerse las cifras sobre este tipo de desecho, sólo hay dos plantas de procesos criogénicos, ubicadas en Hidalgo y Guadalajara. Mediante este tratamiento, las llantas son sometidas a bajas temperaturas -120 grados bajo cero-, con lo cual se separan los componentes: hule, acero y nylon.

7 [\S'[ i CUTO 1 K ' \ O I ÓGK O DI" i A < ONS 1 RIX < ION

ASFALTO AHÜT ADO

Con ese proceso, una vez pulverizados estos componentes se aplican al pavimento, donde actúan como soporte y evitan que se levante con facilidad el asfalto. Sin embargo, éste sólo es el primer paso del reciclaje.

El especialista ruso subrayó que la descomposición del hule también es parte del reciclaje, pues las llantas se pueden reutilizar y volver a elaborar otras nuevas.

El investigador informó que la empresa ICA (Ingenieros Civiles Asociados S.A.), está interesada en el proceso de reciclaje de llantas diseñado en la UNAM, ya que es fundamentalmente un tratamiento químico que sólo dura de dos a tres horas.

Al momento no se cuenta con recursos financieros suficientes para llevar a cabo el desarrollo de la investigación que, al concretarse, permitirá producir distintos materiales como combustibles, adhesivos y plastificantes, a partir de las llantas de desecho.

En nuestro país, el proceso no sería costoso, pues se aplicaría un tratamiento con productos químicos, a diferencia de las propuestas de reciclaje que se estudian en Corea, donde se ha instalado una planta piloto, pero en su proceso se requiere energía para separar los componentes.

La industria de la recuperación del hule de las llantas empezó en cuanto los primeros neumáticos llegaron a su desgaste final y se desecharon. Cuando la fabricación de llantas se hizo más sofisticada por la incorporación de sintéticos y cinturones radiales de acero, el proceso de reutilizar el hule se volvió más complicado.

2.3 PROPIEDADES TÍPICAS DE LOS COMPUESTOS DEL HULE DE LLANTAS

• Absorción de cargas y esfuerzos • Resilienda • Resistencia al torque • Aislamiento Térmico • Aislante Eléctrico • Baja Permeabilidad • Resistencia al intemperismo • Resistencia a cambios bruscos de temperatura • Resistencia al ozono y luz solar • Resistencia al envejecimiento • Viscosidad constante • Resistencia al desgarre • Resistencia a la abrasión • Resistencia a la humedad • Efecto Joule-Thompson

8 INSTIILIOIECNOIÓCICOIH I \ (ONSTRIK < FON

ASFALTO AHULADO

Las llantas están formadas por diferentes secciones (ceja, hombro, piso, entrepiso, etc..) y compuestos, los cuales están fabricados específicamente para desarrollar una labor distinta dependiendo de la parte que forman en la llanta, ejemplo: El piso que está en contacto con el concreto tiene productos para soportar mejor la abrasión, el hombro requiere un hule flexible y que soporte la luz solar y el ozono, el entrepiso permite buena adherencia entre el casco y el hule del piso; por lo cual se debe agregar la llanta completa al asfalto una vez que se le ha quitado la fibra y el acero a la misma, para así agregar completas las propiedades de la llanta al asfalto.

2.4 PROBLEMÁTICA EN MEXICO

En nuestro país las llantas de desecho tienen los siguientes usos:

Disposición en tiraderos a cielo abierto y rellenos sanitarios. Disposición en patios y azoteas Uso como combustible en hornos ladrilleros y artículos de barro sin control en sus emisiones a la atmósfera. Uso como combustible alterno en hornos cementeros autorizados y altamente controlados por la autoridad ecológica. Uso como materia prima de una micro industria de producción de zapato, huarache y artículos de hule de muy rudimentaria técnica- y forma sencilla. Uso como muros de contención y ornato, en parques recreativos. Uso en zonas de granjas como bebederos para la cría de especies menores. Uso como medio amortiguador de impactos en maquinaria y vehículos automotores pesados. Uso en la navegación en muelles y en embarcaciones como elementos de protección de impactos. Uso como material de apoyo y seguridad en diversas actividades deportivas. Y en una industria naciente que es el reciclado de llantas de desecho, para la obtención de hule molido, acero y fibras sintéticas.

Al quemarse la llanta, el 1 0 0 % de sus componentes son cancerígenos

El 80% de las llantas tienen como destino final los tiraderos y rellenos sanitarios. La industria cementera consume entre el 5% y el 15%. Y se espera que las empresas recidadoras de desecho absorban otro 25%.

Esta industria ayudaría a darle un destino final ecológico a las llantas de desecho.

México cuenta con 6 grandes fábricas de llantas, distribuidas en el D.F., Estado de México, Querétaro, San Luis Potosí, Jalisco y Morelos, además de 250 fábricas, entre grandes medianas y pequeñas establecidas en la Zona

INSTITUTO TECNOLÓGICO Oí LA CONSTRUCCIÓN

ASFALTO AHULADO

Metropolitana de la Cd. De México, Estado de México, Guanajuato, Jalisco, Nuevo León y otros estados de la República.

O I I. c 2.5 RECICLADORES EN MÉXICOfg | B L 1 Q T E C A

• Dos plantas con sistema criogénico:

Goodrubber de México, instalada en Guadalajara y Hansen de México, ubicada en Hidalgo. Estas empresas producen hule en las siguientes medidas: 10-20 mes/7; 20-30 mesh; 30-40 mesh y superiores a 40 mesh. El empaque en bolsas de 30 kg.

• Un reciclador con proceso mecánico ambiental:

México Recycling Technology, ubicada en Ocoyoacac, Estado de México, que recicla llantas de desecho de todos los usos, medidas y tamaños, buscando ayudar a resolver en forma integral el problema ambiental.

Utiliza el sistema mecánico ambiental con la más alta tecnología que existe en la actualidad a nivel mundial.

El proceso mecánico que emplea está integrado en su totalidad por sistemas 100% ecológicos. Tiene una capacidad de producción en su primera etapa de 24 mil toneladas anuales, para llegar a la segunda etapa en el año 2000 a 50 mil toneladas anuales de hule molido de llantas de desecho.

Las medidas estándares que se obtienen son de 5 mesh, 10 mesh, 20 mesh y 35 mesh. Sin embargo puede producirse de cualquier medida que varíe entre 5 y 40 mesh, de acuerdo a las necesidades del cliente.

Las calidades del producto son dos:

C.R.U.M.B. (Crumb Rubber Universal Marketing Bureau) Tipo 1, que es hule molido de llanta de desecho, solamente negro, libre de acero y de fibras sintéticas. C.R.U.M.B. Tipo 2, que es hule molido de llanta de desecho, negro y blanco, libre de acero y de fibras sintéticas.

El sistema integral con que cuenta esta empresa, consiste después de haberse recibido el producto, de una limpieza gruesa, donde se separan la basura grande.

Posteriormente la llanta pasa a un lavado para quitar la tierra y desinfectar el producto. Se seleccionan por tamaños, donde las llantas pasan por un proceso previo que elimina gran parte del acero, permitiendo un mejor rendimiento de los equipos trituradores al trabajar con menor cantidad de metal.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN 10

ASFAI 1 0 AHULADO

Para cumplir con las normas C.R.U.M.B., se separan las llantas "cara blanca", que son trituradas separadamente.

Posteriormente, la llanta es llevada por medio de un sistema automático a un equipo triturador donde se reduce la llanta a tamaños aproximados entre 25 y 40 cm2.

Este material triturado es llevado por medio de un flujo continuo a tolvas instaladas en la entrada de los granuladores.

El granulador recibe este material pasando a una primera molienda por medio de cuchillas que pulverizan el hule. En esta primera molienda existe un sistema magnético que separa el acero y lo expulsa a los depósitos principales de recolección de acero. El hule pasa a un sistema de vacío que elimina la mayoría de la fibra que contiene la llanta.

De ahí pasa a una segunda molienda con los mismos sistemas. El acero existente es mínimo. En seguida pasa una tercera molienda con los mismos sistemas magnéticos y de vacío que permiten eliminar el poco metal y pelusa sobrante. En este punto se tiene una pureza del hule del 99.7%.

Posteriormente el hule es conducido a un sistema purificador para eliminar cualquier remanente de metal y fibra que pudiera haber quedado para garantizar la calidad deseada.

Después de este paso, se transporta automáticamente el hule a unas cribas que permiten seleccionar las medidas deseadas de acuerdo a las necesidades de granulometría del mercado, para posteriormente depositar el hule molido en s/7os para controlar por equipos electrónicos el pesado y empacado.

La presentación del hule molido en sus diferentes granulometrías es en bolsas de 50 kg y en sacos de una tonelada.

Cada lote de producción es analizado en laboratorios internos y externos para controlar la calidad y conocer las características físicas y químicas del producto que se ofrecen.

Todo el producto es entregado con certificación de calidad.

México Recycling Technology, es reconocida mundialmente como la planta más grande y más moderna en su género.

2.6 PERSPECTIVAS EN MÉXICO

1\S TI 1110 I ECNOI OGK O DF I \ t ONS IRUCC ION 11

ASFAU O AHULADO

al esfuerzo cortante, a la deformación, a la fatiga, al soporte, al envejecimiento, a la elasticidad, a la seguridad y servicio.

Las ventajas técnicas que se logran ayudarán a tener pavimentos de calidad. El desarrollo de los asfaltos ahulados depende de la voluntad política de las autoridades y de la promoción de los diseñadores de pavimentos que deben buscar las mejores alternativas para los diferentes proyectos.

El aspecto fundamental es el impacto ambiental: resolver el problema de los tiraderos de las llantas de desecho y la disminución del ruido en las carreteras; principalmente en las vialidades urbanas que afectan sensiblemente a la población.

Cientos de millones de llantas usadas se generan cada año en el mundo y su número aumenta a una tasa del 10% anual.

Hoy en día tan sólo dos quintas partes de las llantas se reciclan.

En este terreno la Comunidad Internacional tiene dos objetivos concretos:

Primero: reducir el número de llantas que se descarten, haciéndolas más duraderas y aconsejando su recauchutado.

Segundo: aprovechando las llantas usadas para la regeneración del caucho o incinerarlas para producir energía, es decir su reciclaje.

Las llantas abandonadas se arrojan a descampados que poco a poco se convierten en depósitos ilegales que implican un grave peligro a la salud y al medio ambiente.

Los cementerios de llantas se convierten en semillero de pestes y se convierten en caldo de cultivo de mosquitos capaces de contagiar enfermedades como encefalitis.

Pero además estos "llantamentos" amenazan con provocar graves incendios que despedirían humo tóxico.

Y hay lugares en el mundo donde ya han puesto manos a la obra:

En la ciudad de Los Ángeles, por ejemplo, se generan más de 10 millones de llantas usadas cada año.

Para evitar los depósitos ilegales el condado se ha hecho a la tarea de incentivar a la gente a que entregue sus llantas para que sean reutilizadas de varias formas.

(N'S n I'U 1 O I FCN'OLÓGK O DI' LA ( ONSTRUC í 1Ó\ 12

ASI ALIO AHU1 ADO

La más llamativa es la del Centro Tecnológico de Asfalto de Concreto Plastificado, ¿qué hace?, usa el caucho de las llantas para la reconstrucción y rehabilitación del pavimentado de calles y carreteras.

Y para ello hay tres procesos, con ayuda de agua, con altas temperaturas o con el proceso de unión temporal, que se debe hacer en una refinería, pero usa la mitad del caucho que usan en los otros dos procesos.

Actualmente ya hay cerca de 10 compañías que se dedican enteramente al reciclaje de llantas, y México no es la excepción.

A través de una empresa líder mundial en llantas en alianza con una empresa cementera en cuya refinería se lleva a cabo un programa de reciclaje.

Pero para que este problema sea resuelto no es suficiente conocerlo, cada quién debe poner de su parte e involucrarse para llevar una o cuatro llantas al lugar correcto.

IVS111 L IO I K'NOI ÓCK O DI 1 \ C ONSTRUC C ION 13

ASFALTO AHULADO

Capítulo 3

PROCESOS PARA LA OBTENCIÓN DE HULE MOLIDO

3.1 SISTEMA MECÁNICO (AMBIENTAL)

Consiste en eliminar cinturones de acero de las llantas de camión. Después de haber eliminado los cinturones de acero, la llanta se lleva a un equipo triturador donde se reduce las llantas a tamaños entre 25 y 40 cm2. Esta pedacería se lleva a tolvas instaladas en la entrada de los granuladores.

El granulador recibe la pedacería y la lleva a una serie de moliendas por medio de cuchillas que pulverizan el hule. Existen sistemas magnéticos que separan el acero y metal expulsándolo mediante un tubo vibratorio. El hule pasa a una mesa vibratoria donde está instalado un sistema de vacío que elimina la fibra sintética de la llanta.

Después se transporta el hule a unas cribas para seleccionar las medidas deseadas y posteriormente depositar el hule molido en silos que permitirán el pesado y empacado.

INSTITUTO rECNOI ÓGICO D l ; 1 A ( ONSFRUCCTÓN 14

ASI AI K ) AHULADO

TECNOLOGÍA PARA EL RECICLADO DE LLANTAS DE DESECHO

SISTEMA MECÁNICO

LLANTAS DE AUTOMÓVIL 1$

* 4 l * 35 20 to S

MESH MESH MESH MESH

V

ARECfCUlDOfBES DE FIBRA

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USUARIOS OEHULEMOUDO

15 I N s n i L T O I K S O I O G I C P wl > A C ( ) \ s l R L C t l O \

ASI ALIO AHU ADO

3.2 SISTEMA CRIOGÉNICO

Consiste en llevar las llantas enteras a un depósito donde se hace pasar nitrógeno líquido para ser congelado el producto. Posteriormente pasa a unos molinos donde se pulveriza el producto, y ayudado por un sistema magnético se separa el acero y metal existente, y mediante un sistema de vacío, se separa la fibra sintética de la llanta. Después es pasado a un sistema de cribas donde se separa por tamaños, para después pasar a unos silos donde se procede al embolsado y pesado.

La molienda por medio de Criogénica permite obtener un producto estable de calidad uniforme y controlada, estos productos se encuentran libres de bacteria y agentes patógenos.

Esta se basa en el aprovechamiento de la capacidad de enfriamiento del Nitrógeno Líquido (-1960C) para congelar el hule de llanta hasta el punto que se torna quebradizo (-120oC a -160oC); llevándose acabo la pulverización y agregando auxiliares de calidad en ausencia de oxígeno, permitiendo proteger la superficie envolvente de cada granulo del hule pulverizado, con antioxidantes, antiozonantes, etc., evitando la degradación del producto.

Las características del hule de llantas de automóviles que son deseables para agregar al asfalto de carreteras se encuentran únicamente en la cantidad apropiada de llantas de automóviles y camionetas, por ningún motivo se deberán de usar para modificar los asfaltos las llantas de vehículos mueve tierras, camiones, hules de rodillos de imprenta y otros, ya que estos debido a su constitución podrán causar problemas para la construcción de carreteras, que no se notará hasta transcurrido un tiempo, levantándose tramos de carreteras. Por lo tanto debemos utilizar únicamente hule molido de llantas con certificado de calidad y que sea fabricado en plantas a las que tengan acceso los supervisores de las compañías constructoras de carreteras y los organismos gubernamentales.

16 INSTI'IUTO I bCXOl ÓGK O DI L \ CONSTRUCCIÓN

ASI ALTO AHUl ADO

TECNOLOGÍA PARA EL RECICLADO DE LLANTAS DE DESECHO

SISTEMA CRIOGÉNICO

LLANTAS DE AUTOMÓVIL 9$

€€#

LLANTAS DE CAMIÓN

CONGELACIÓN

¡m A 10-20 MESH

* 20-30 MESH

| ^

4 30-40 MESH

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MESH

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Y EMBOLSADO

A RECICLA0O8ES OEFSftA

A ffidOAOOMS 01 MEWL

USUARIOS DE HULE MOUDO

INS 11 [UTO ItCNOIOGltOOF r ACOMSÍRUCCION 17

Ahí AI I 0AHUADU

3.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE AMBOS SISTEMAS

En el Proceso Criogénico se elimina la trituración previa de la llanta. Al congelar y después romper, se puede obtener una granulometría más fina entre 60 mesh (0.25 mm) y 100 mesh (0.15 mm).

En el Proceso Mecánico, no se utiliza maquinaria que pueda contaminar el ambiente. Para obtener granulometría más fina es necesario reprocesar al producto.

La diferencia principal, es el impacto ambiental que se genera y el costo del proceso, donde el sistema criogénico es mucho más elevado por el uso del nitrógeno y generadores de vapor para el secado.

El hule molido por sistema mecánico ambiental tiene una superficie de apariencia esponjosa, que permite cubrir una superficie mayor y reaccionar con el cemento asfáltico rápidamente. El sistema criogénico tiene una morfología indeseable de sus partículas. Este proceso produce una superficie limpia, la cual, reduce el grado de reacción del cemento asfáltico caliente y tiene una recuperación muy baja de elasticidad comparada con el hule molido obtenido por medios mecánicos.

3.4 EFECTOS DE HULE MOLIDO EN LAS PROPIEDADES DEL CEMENTO AHULADO

(Asfalto AC-20 y hule molido con tamaño máximo de 1.18 mm y un tiempo de reacción de 90 minutos a 350oF (1760C))

1 PROPIEDADES

Viscocidad a 350oF (CP) (1760C) Cono de PENETRACIÓN a 770F (250C) Resilencia a 770F (250C) Punto de reblandecimiento, 0C

0F

PORCIENTO DE HULE EN PESO TOTAL DE LA MEZCLA 0 60

48

-1 50 122

6 550

40

-1 52 126

9 800

43

12 58 136

12 900

44

19 60 140

15 1,500

40

23 61 142

18 2,500

30

40 63 146

21 6,000

27

47 72 162

FUENTE: U. S. Department of Transportation. Federal Highways Administration. "Crumb Rubber Modifier. Design Procedures and Construction Practices."

INS'i i r i n O I FCNOIÓGK O I>i I \ C O N S I RUCC I O N 18

ASFALTO AHULADO

Viscosidad Brookfield AC-20 Vs AC-20 Ahulado

Temperatura "F

Efecto de la modificación con hule molido en la Viscosidad

Resilencia

Efecto de la modificación con hule molido en la Resilencia

Punto de Reblandecimiento

Efecto de la modificación con hule molido en el Punto de Reblandecimiento

NOTA: Estas gráficas se adiciona con fines ilustrativos por lo tanto no corresponde a la tabla anterior.

ASFALTO AHULADO

C" i i w

ASFALTO AHULADO

Capítulo 4

También conocido como proceso húmedo, el asfalto ahulado (Asphalt Rubber = AR), es definido por la SOCIEDAD AMERICANA PARA PRUEBA DE MATERIALES (ASTM) D8-88 como: Una mezcla de asfalto, hule recuperado de llantas y ciertos aditivos entre los cuales el componente de hule es cuando menos el 15% en peso de la mezcla total, y que ha reaccionado en el asfalto callente lo suficiente para provocar el hinchamiento de las partículas de hule. Sin embargo, en la práctica común en Arizona, California y Texas se utiliza cuando menos el 18% de hule.

Químicos e ingenieros han estado tratando de incorporar hule al asfalto desde los años 20's. Sin embargo, la mayoría de los intentos fracasaron. En los años 60's, Charles McDonald, originalmente empleado del Federal Bureau of Higways (ahora FHWA) y posteriormente Ingeniero Supervisor de la Sección de Pruebas de Materiales de la Ciudad de Phoenix, Arizona; desarrolló con éxito la primera fórmula ^tiempo/temperatura" para incorporar desperdicios de hule de llanta en el asfalto para pavimentar. Este proceso es frecuentemente mencionado como el proceso McDonald, el proceso "Arizona" o el proceso "Húmedo".

Existen varios obstáculos que la industria necesita superar:

• Los procesos de patente impidieron el desarrollo de la industria. La última de las patentes expiró en 1992.

• Mucho tiempo se mantuvo en estado "experimental". • La mentalidad "Si no hay nada roto, no lo arregles". Los departamentos

de autopistas de muchos estados prefieren utilizar materiales y métodos antiguos.

• La orden de ISTEA para su uso causó problemas políticos y desacuerdos con la industria emparentada (concreto asfáltico convencional). La RPA (Rubber Pavements Association) no apoyó las órdenes. El asfalto ahulado debe ser elegido libremente con base en sus cualidades superiores.

• "Impostores" (procesos con aditivos ahulados que no reaccionaron) fallan y las asocian con el asfalto ahulado. Se requiere de algunos equipos especializados.

La cantidad de llantas que son recicladas con el Asfalto Ahulado depende del diseño específico de la mezcla. En una sobrecarpeta de 5 cm. de espesor de concreto asfáltico ahulado se utilizan aproximadamente 2,000 llantas por carril por milla. Con el método de aplicación por aspersión (riego de sello) se utilizan más o menos 500 llantas por carril por milla. Aproximadamente diez millones de llantas son recicladas anualmente para usarse en pavimentos.

20 INSTITUTO TFCNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN

ASFALTO AHULADO

El asfalto ahulado ha sido probado y es confiable, la RPA recomienda sólo aquellos procesos de asfalto ahulado que han sido sujetos a pruebas extensivas de investigación y análisis en laboratorio, a investigación de las evaluaciones de su construcción, su exitoso comportamiento en el campo y que son utilizados rutinariamente por dos o más estados. El proceso de asfalto ahulado húmedo es el único que consistentemente satisface estos criterios. Se han desarrollado muchos procesos que utilizan hule, no todos con éxito. Desafortunadamente, con frecuencia son confundidos con asfalto ahulado, pero no han tenido las mismas credenciales probadas. El asfalto ahulado ha sido estudiado extensivamente^ por la FHWA, muchas universidades, Estados y la industria desde 1960. Éste es el modificador para pavimentos de asfalto más ampliamente investigado.

La tabla mostrada a continuación muestra el cambio en las propiedades físicas de un asfalto normal AC-20 Vs. el mismo asfalto modificado con el 16% de hule granulado a diferentes temperaturas, en donde se nota la mejora en las propiedades del asfalto modificado con hule.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL ASFALTO AC-20 Y DEL ASFALTO AC-20 MODIFICADO CON 16% DE HULE

I PROPIEDADES

Viscocidad absoluta 140°F (60°C) (P) Viscocidad Brookfield (P) 194°F ( 90°C) 211° F (100°C) 250° F (120oC) 275° F (135°C) Viscocidad Haake (P) 194° F ( 90°C) 211° F (100°C) 250° F (120°C) 275° F (135°a PROPIEDADES

Penetración (0.1 mm) 200g. 60 seg. 39° F ( 4°C) lOOq. 5 seq.. 77° F (25°C) Cono de Penetración (0.1 mm) 200g. 60 seg. 39° F ( 4°C) lOOq. 5 seq.. 77° F (25°C) Ductilidad (cm) 5 cm/min., 39° F ( 4°C) 5 cm/min., 77° F (25°C) Punto de reblandecimiento (°F) Resilencia (% rec.) I

AC-20

2,390

135 20 8 4

40 18 6 4 AC-20

15 44

27 35

0 150+/-129 -9

AC-20 MODIFICADO

5,773

1,040 233 185 93

350 180 137 125 AC-20 MODIFICADO

20 40

25 38

0.9 35 151 32 |

FUENTE: U. S. Department of Transportation. Federal Highways Administration. "Crumb Rubber Modifier. Design Procedures and Construction Practices." (Los grados de temperatura se convirtieron de "F como aparecen en el original a 0C).

INSmiJ lOTICNOlÓOKODl I Ai ONSIRUCÍ ION 21

ASÍA1JOAULIAUO

4.1 MATERIALES

Cemento asfáltico.- El cemento asfáltico producido en el país puede ser utilizado en la fabricación de asfalto ahulado. Se debe determinar a través de pruebas de laboratorio hechas por el productor del asfalto ahulado la absoluta compatibilidad y las características de la reacción.

Aditivos.- Un aditivo aromático puede ser adicionado, si es necesario, para lograr los requerimientos de la Tabla 1.

TABLA 1.- ESPECIFICACIONES PARA CEMENTANTE DE ASFALTO AHULADO.

I TIPO DE CLIMA

VISCOSIDAD APARENTE, 1770C ( 350 O F) PERNO 3, 20 RPM, CP, (ASTM D 2196) PENETRACIÓN, 250C (770F), IOOG, 5 SEG. 1/10 MM. (ASTM D 5) PENETRACIÓN, 40C (39.20F), 200G. 60 SEG. 1/10 MM. (ASTM D5) PUNTO DE REBLANDECIMIENTO 0F (ASTM D36)0C RESILENCIA, 250C (770F):%: (ASTM D 3407) RESIDUO TFOT, (ASTM D 1754) PENETRACIÓN RETENIDA, 40C (39.20F):%

MÍN. MAX.

MIN. MAX.

MIN.

MÍN. MÍN. MÍN.

MÍN.

CAUENTE (A) 1,500 5,000 25 75

10 135 57 25

75

MODERADO ÍB) 1,500 5,000 25 75

15 130 54 20

75

FRÍO (O 1,500 5,000 50 100

25 125 52 15

75

A.-CUMA CAUENTE - PROMEDIO MENSUAL MÁXIMO: 430C (110oF) o MAYOR. - PROMEDIO MENSUAL MÍNIMO: 10C (30oF) o MAYOR.

B.- CUMA TEMPLADO - PROMEDIO MENSUAL MÁXIMO: 430C (110oF) O MENOR. - PROMEDIO MENSUAL MÍNIMO: -9.440C (150F) O MAYOR.

c - CUMA FRÍO - PROMEDIO MENSUAL MÁXIMO: 26.70C ( 80 O F) O MENOR. - PROMEDIO MENSUAL MÍNIMO: -9.440C (150F) O MENOR.

El aditivo debe ser un hidrocarburo aromático, resinoso y de alto grado de inflamación que cumpla con los siguientes requerimientos:

Viscosidad, SUS, a 380C (100oF) (ASTM D 88) 2,500 mínimo Punto de Inflamación, COC, 0C (0F) (ASTM D 92) 390 mínimo

Análisis molecular: Asfáltenos por peso % 0.1 máximo Aromáticos por peso % 55.0 mínimo

Modificador de hule molido.- El modificador de hule molido CRM (Crumb Rubber

[ \S 11! U IO T K - \ O I OCICO DI I A ( O N M RüC C ION 22

ASI ALTO AHUÍ.ADO

la espuma al ser adicionado al cemento asfáltico. Se le puede añadir hasta un 4%, por peso, de talco o de algún otro agente bloqueador apropiado para reducir la aglomeración de las partículas de hule.

El modificador de hule molido, para ser utilizado en la elaboración de asfalto ahulado debe cumplir con las siguientes características físicas:

Granulometría.- cuando se hace esta prueba de acuerdo con la Norma ASTM C 136 utilizando una muestra de 50 gramos como mínimo debe estar dentro de los siguientes límites granulométricos especificados para el modificador de hule molido:

TABLA 2.- LIMITES GRANULOMÉTRICOS PARA EL MODIFICADOR DE HULE MOLIDO (CRM)

NÚMERO DE LA MALLA

No. 8 | No. 10 | No. 16 No. 30 No. 50 No.200 Longitud máxima de la partícula

PORCENTAJE QUE PASA

REIGO DE LIGA 100 95 - 100 4 0 - 6 0 0 - 2 0 0 - 1 0 —

4.75 MM (3/16")

PORCENTAJE QUE PASA

MEZCLAS ASFÁLTICAS

100 75 - 100 2 5 - 6 0 0 - 2 0 0 - 5 4.75 MM (3/16")

Contenido de fibra.- El contenido de fibra debe estar por abajo del 0.5% del peso. El contenido de fibra puede ser determinado pesando las aglomeraciones de fibra que se forman durante el procedimiento de la prueba de granulometría. Las partículas de hule deben separarse de las aglomeraciones de fibra antes de ser pesadas.

Contenido de humedad.- Para cualquier tipo o granulometría de modificador de hule molido, el contenido de humedad debe ser inferior a 0.75% en peso.

Contaminantes minerales.- Para cualquier tipo o granulometría de modificador de hule molido, la cantidad de contaminantes minerales no debe ser mayor del 0.25% por peso determinado después de que el agua los haya separado de una muestra de 50 gramos como mínimo de hule molido en una probeta de vidrio con un litro de agua.

Contaminantes metálicos.- El modificador de hule molido no debe contener partículas de metal visibles cuando una muestra de 50 gramos como mínimo se hace pasar extendiéndose cuidadosamente sobre una superficie magnética.

INSTI rUTO l'FCMOI ÓGK'O DF I A CONSTRUCX.IÓN" 23

ASFALTO AHUfADO

4.2 DISEÑO DEL ASFALTO AHULADO

El diseño del asfalto ahulado debe ser elaborado por el fabricante del asfalto ahulado. La proporción de hule molido debe estar dentro del 15% al 25% del peso, total de la mezcla de asfalto ahulado. La formulación del asfalto ahulado deberá contener la siguiente información:

1) Cemento asfáltico: Proveedor y grado del cemento asfáltico. Proveedor y grado de los aditivos utilizados. Porcentaje del cemento asfáltico y de los aditivos sobre el peso total del cementante de asfalto ahulado.

2) Modificador de hule molido CRM (Crumb Rubber Modifier): Proveedor y grado del CRM. Porcentaje de CRM sobre el peso total del cementante de asfalto ahulado.

3) Si más de un proveedor de CRM es utilizado, la información anterior deberá ser requerida a cada uno.

4) La gravedad específica del cementante de asfalto ahulado a 15.50C (60oF).

5) El asfalto ahulado ya sea usado como liga en riegos de sello o como cementante en concretos asfálticos, debe cumplir con las propiedades físicas descritas en la Tabla 1, dependiendo de la dureza que se desee obtener para el asfalto modificado en función del clima en el que va a trabajar.

INS PI I L I'O I FC \ O I ÓGK O l)V L-\ C ONSTRUCCIÓN 24

ASI AI TO Ár iU ADO

4.3 EQUIPO PARA PRODUCCIÓN DE ASFALTO AHULADO

1.-Tanque de calentamiento del asfalto:

Un tanque de calentamiento de asfalto con un sistema de transferencia de calor de aceite térmico o de quemadores capaz de calentar el asfalto a la temperatura necesaria para que pueda mezclarse con el hule molido. Esta unidad deberá ser capaz de calentar un mínimo de 10,000 Its. (2,500 gal.) de cemento asfáltico. Figura 1

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(figura 1)

2.- Mezclador:

El mezclador mecánico para asfalto ahulado debe tener un proceso de mezclado continuo de dos etapas capaz de producir una mezcla homogénea del cemento asfáltico con el hule molido a los porcentajes especificados. Esta unidad deberá estar equipada con un equipo alimentador de hule molido capaz de suministrar éste al sistema de alimentación del cemento asfáltico para que no se interrumpa la continuidad del proceso de mezclado. La máxima capacidad del primer tanque de mezclado debe ser de 2,000 Its. (500 gal). Tanto el mezclador primario como el secundario deben estar equipados con agitadores horizontales en el tanque de mezclado. La unidad de mezclado deberá ser capaz de mezclar totalmente las partículas de hule con el cemento asfáltico. Debe contar también con una bomba para la alimentación del asfalto y otra bomba para el producto terminado, así como también equipo para medir el volumen total y el flujo en litros o galones por minuto. Figura 2

- — • — : 25 ¡\-*: i' i i i i ( S i . i t o ¡ t i ¡¡ \ o s * - <i < ••' \

ASrAITO AHULADO

EmKaBB=ssaenaE^=^=ssaKSEEBe9^=K

3.- Tanque de reacción/almacenamiento:

Se requiere de un tanque de reacción/almacenamiento con sistema de calentamiento capaz de mantener la temperatura de la mezcla entre 1630C (3250F) y 190oC (3750F) para que reaccione adecuadamente así como un sistema de bombeo y descarga. El tanque de reacción/almacenamiento deberá estar separado de los mezcladores primario y secundario de la unidad de mezclado. El tanque de reacción/almacenamiento deberá tener una capacidad máxima de 30,000 Its. (8,000 gal.). Esta unidad debe tener un sistema de mezclado interno capaz de mantener la homogeneidad en la mezcla del cemento asfáltico y el hule molido. El equipo de agitación deberá estar colocado horizontalmente en el tanque. Figura 3

(figura 3)

, , , : 2 6

ASFALTO AHULADO

4.- Sistema de abastecimiento:

Consiste en un tanque equipado con una bomba y equipo de medición de flujo integrado, adecuado para adicionar el asfalto ahulado al agregado por volumen en la cantidad determinada o requerida cuando se elaboran concretos asfálticos en plantas de concreto asfáltico tanto de bachas como continuas.

5.- Medición de la temperatura:

Un termómetro de rango adecuado y facilidad para leer la temperatura, protegido adecuadamente deberá ser fijado en la línea de alimentación del asfalto ahulado en un lugar adecuado cerca de la unidad de mezclado.

4.4 PROCEDIMIENTO PARA EL MEZCLADO Y LA REACCIÓN DEL ASFALTO CON EL HULE

1.- Equipos:

Deben tener las siguientes características, ser portátiles, no tener paredes que estén en contacto directo con el fuego, alta eficiencia en el mezclado, no es posible el mezclado del asfalto ahulado con paletas, no funcionan los homogeneizadores en mezclar más del 5 o 6 %, no es posible homogeneizar la mezcla, manejar volúmenes de acuerdo con la capacidad de la planta de asfalto, una vez mezclado deberá tener 1 hr. de tiempo de reacción.

2.-Temperatura del cemento asfáltico:

La temperatura del cemento asfáltico debe estar entre 190oC (3750F) y 232C)C (450oF) en el momento en que se le adicione el hule molido.

3.- Mezclado y reacción:

El cemento asfáltico debe ser combinado y mezclado entre sí en una unidad mezcladora, bombeado a un tanque de reacción/almacenamiento con equipo para agitación y permitir que reaccione cuando menos 30 minutos a partir del momento en que el hule molido es adicionado al asfalto.

[VSHTLIO IK'NOIÓGKODI l \ CONSTRUÍ C ION 27

Asr-uro AHLI ADO

Mezclado y reacción

La cantidad de hule molido que se adicione debe ser determinada por peso por cada hachada. La temperatura de la mezcla de asfalto ahulado debe ser mantenida a no menos de 1630C (3250F) durante el periodo de reacción. Después de que hubiera reaccionado, se puede permitir que el asfalto ahulado descienda a una temperatura de entre 150oC (300oF) y 1770C (350oF) por un periodo específico.

I ases do Reaction del Asfalto \ Hule

ElemcHtosl

( i i m i i l i i A U á l l k i

Fases de reacción

4.-Transferencia:

Después de que la mezcla haya reaccionado por lo menos 30 minutos, el asfalto ahulado debe ser bombeado a las petrolizadoras, tanques de almacenamiento o plantas de asfalto y medido, en este último caso, dentro de la cámara mezcladora de la planta de producción del concreto asfáltico al porcentaje requerido en el diseño.

28

ASI AI rO AH LIA DO

5.- Retrasos:

Cuando algún retraso ocurre después de haberse concluido plenamente la reacción del asfalto ahulado, se debe permitir enfriarlo. Debe ser recalentado de forma lenta justo antes de utilizarlo, a una temperatura entre 1630C (3250F) y 1770C (350oF) y deberá también ser completamente mezclado antes de ser bombeado y medido a la planta de concreto asfáltico. La viscosidad del asfalto ahulado debe ser revisada. Si la viscosidad no se encuentra en los rangos, el asfalto ahulado deberá ser ajustado con la adición de cemento asfáltico o hule molido hasta que sea repuesta la viscosidad requerida.

6.- Tendido:

Se hace siguiendo los métodos y máquinas tradicionales, el planchado se hace por rodillo sin vibración.

4.5 LOS USOS MÁS COMUNES DEL ASFALTO AHULADO SON LAS SIGUIENTES:

1. Relleno de grietas y sellado de juntas.

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Agrietamiento en carpeta

i u 5 'v»» ' "^ ¿ * ASIALIÜAHU ADO

2. Riego de Sello

Al utilizarse asfalto ahulado como liga en un riego de sello aparte de obtenerse una superficie totalmente impermeable se crea una membrana (SAM por sus siglas en inglés de Stress Absorbing Membrane) capaz de absorber los esfuerzos transmitidos por fricción entre las llantas de los vehículos y la superficie de rodamiento.

Riego de sello

3. Refuerzo de Pavimentos

Una membrana intermedia de absorción de esfuerzos llamada SAMI (por las siglas en inglés de Stress Absorbing Membrane Interlayer), está formada por dos capas, la primera es un riego de sello SAM sobre el pavimento existente y la segunda, construida sobre el SAM, es una carpeta de concreto asfáltico convencional ó concreto asfáltico ahulado con lo cual se consigue en comparación con una sobrecarpeta normal una mayor capacidad estructural del pavimento con espesores menores, un mínimo de reflexión de los agrietamientos y un pavimento totalmente impermeable. Cuando el SAM se construye sobre una sobrecarpeta reniveladora, que puede ser de concreto convencional o ahulado, se tiene un sistema de tres capas.

30 " N ' - i H L l " n - V ÍH.J' .m i \- o-\^aíUí ic>\

ASFALTO AHUI ADO

Refuerzo de pavimentos

4. Concreto con asfalto ahulado

Es un concreto asfáltico elaborado con contenidos altos de asfalto ahulado, de granulometría abierta (Open Graded), media (Gap Graded) o cerrada (Dense Graded) según sea su uso.

31 ,%v»j¡r ,5 , , r \ , , i t t I' o U! r * O \ S > R L ' <. o \

AS! \ U O M fU l A,DO

Capítulo 5 MODALIDADES DE USO

5.1 RIEGO DE SELLO CON ASFALTO AHULADO (SAM)

Es un tratamiento superficial que se aplica sobre el pavimento en cantidades que van desde 2.3 a 3.2 litros/m2; posteriormente se cubre con agregado pétreo limpio y de tamaño uniforme, de 3/8" o W. Proporciona una superficie de desgaste duradera, impermeable, con un mínimo de reflexión de agrietamientos y capaz de absorber las deformaciones provocadas por los movimientos en la superficie existente.

La cantidad que se aplica de asfalto ahulado se determina de acuerdo al daño que presente la superficie de rodamiento (tipo, intensidad y profundidad de los agrietamientos) y a la selección del tamaño del agregado de acuerdo al espesor deseado de la membrana.

El agregado pétreo deberá ser de roca limpia, libre de polvo y otros materiales contaminantes, resistente a la disgregación y a la abrasión, de acuerdo a los siguientes requerimientos físicos y de granulometría:

• Granulometría

TAMAÑO DE LA MALLA? Vi* - 12.5 mm. 3/8* - 9.5 mm. V*" - 6.4 mm. # 8 #200

PORCENTAJE QUE PASA 100% 70 - 100 % 0 - 10 % 0 - 5 % 0 - 1 %

Nota: El material pétreo deberá cumplir con la granulometría de la tabla anterior después de haber sido premezclado.

, 32

ASF ALIO AHULADO

• Desgaste.- Prueba de Los Ángeles: 30% Abrasión Máxima, a 500 rpm. • Intemperismo acelerado.- 12% Máximo. • Peso volumétrico.- 1,100 kg/m3 Mínimo. • Forma de las partículas.- Las partículas del material deberán tener el

75% mínimo de caras planas y no deberá contener más del 8%, en peso, de partículas alargadas y/o en forma de laja.

• Afinidad con el asfalto.- 95% mínimo. • Partículas de arcilla y/o disgregables.- 1 % máximo. • Libre de material orgánico o degenerable. • El agregado pétreo deberá ser premezclado en planta de asfalto con un

0.5% (±0.25%) de cemento AC 20 sobre el peso del agregado seco, deberá tener una apariencia de "sal y pimienta" y deberá tener una temperatura de entre 1210C y 1620C en el momento de hacerse el tendido de dicho material en el tramo.

Este tratamiento protege al pavimento y proporciona una superficie duradera, debido a sus propiedades de:

• Elasticidad, resistencia al agrietamiento. • Flexibilidad, permite adecuarse al movimiento de la superficie.

Prolonga y mejora el servicio de los pavimentos de concreto asfáltico que se encuentran afectados por agrietamientos en forma de piel de cocodrilo, lineal o en bloques; en estos casos la vida del pavimento se prolonga debido a:

• Disminución de la cantidad de agua que penetra la superficie y con esto se obtiene la máxima estabilidad de la estructura.

• Disminución de la oxidación y el envejecimiento de la superficie, al quedar cubierta.

• Evitar la pérdida de los elementos más volátiles del asfalto. • Reducción del desmoronamiento • Al residuo asfáltico de los sellos con asfalto ahulado es tres veces mayor

que el de los construidos con emulsiones asfálticas.

USOS

Para rehabilitación y/o mantenimiento • Pavimentos con agrietamientos por fatiga o por oxidación. • Como tratamiento superficial en carreteras de bajo tránsito. • Extender la vida de pavimentos deteriorados que requieren

reconstrucción cuando los fondos para inversión son escasos. • En conservación rutinaria, para prolongar la vida del pavimento al

protegerlo de los factores ambientales que causan su endurecimiento y falla.

• Para mejorar las características de fricción, con respecto al asfalto convencional por su contenido negro de humo, resiliencia y compatibilidad entre los materiales rodante y de rodamiento.

33 I \S I"! I U I O 1 FCMOI ÓGIC O D I l \ C ONi> I RUC ( TON

I

ASI-AI JOAHUADO

Para construcción nueva o reconstrucción • Proporciona una membrana impermeable sobre suelos expansivos. • Trabaja en contra de la reflexión de grietas. • Los sellos de asfalto ahulado protegen la estructura del pavimento,

permitiendo que se estabilice el contenido de humedad de la base, sub-base y sub-rasante.

• En otro tipo de construcciones, como membranas a prueba de agua para recubrimiento de lagunas, camas de lodos de drenajes, etc.

5.2 CONCRETO ASFÁLTICO AHULADO (ARC) DE GRADUACIÓN ABIERTA (OPEN GRADED)

Es un concreto asfáltico convencional de graduación abierta con la diferencia que se utiliza cemento asfáltico ahulado con un residuo asfáltico mucho mayor (9 a 10 %) . Este concreto proporciona una carpeta con mayor resistencia a la fricción, más durable a la oxidación, al desmoronamiento, a la reflexión de grietas y al desgaste general.

Otras características:

• Proporciona bajos niveles de ruido. • Superficie porosa que evita la acumulación de agua y protege contra el

hidroplaneo y proyección de la misma. • Acabado superficial antiderrapante y antirreflejante. • Aumenta la comodidad en el manejo. • Frenado más efectivo. • Sobre pavimentos ahulados el tránsito se realiza más muellemente, y se

incrementa la comodidad y seguridad del conductor, así como también se ahorra por desgaste del vehículo.

El diseño del concreto asfáltico se hace básicamente con los métodos convencionales Marshall y Hveem, de los cuales se obtiene un mayor contenido óptimo de asfalto ahulado con respecto a un asfalto normal, por lo que se requiere de una adecuación en la granulometría del concreto asfáltico ya que las partículas de hule contenidas en el asfalto ahulado pueden interferir con las partículas finas del concreto asfáltico y se puede tener un fenómeno de esponjamiento.

La granulometría y características físicas recomendadas para la elaboración de concreto asfáltico ahulado con granulometría abierta (open graded) se muestra en la tabla siguiente:

(NSTITU I'O TFCNOI ÓGICO DF I \ CONS rRUC'CIÓN 34

ASF AI TO AHULADO

GRANULOMETRÍA PARA UNA MEZCLA DE CONCRETO ASFÁLTICO DE ESTRUCTURA ABIERTA (OPEN-GRADED)

NÚMERO DE MALLA

%" 1/2" 3/8" No. 4 No. 8 No. 30 No. 200

PORCIENTO OUE PASA 3/8" 100 100 85 - 100 2 5 - 5 5 5 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5

1/2" 100 95 - 100 7 5 - 9 5 2 0 - 4 5 5 - 1 5 0 - 1 0 0 - 5

Desgaste.- prueba de los ángeles: 40% abrasión máxima, a 500 rpm. Intemperismo acelerado.- 12% máximo. Peso volumétrico.- 1,100 kg/m3 mínimo. Forma de las partículas.- las partículas del material deberán tener el 75% mínimo de caras planas y no deberá contener más del 8%, en peso, de partículas alargadas y/o en forma de laja. Afinidad con el asfalto.- 95% mínimo. Partículas de arcilla y/o disgregables.- 1 % máximo. Libre de material orgánico o degradable.

Permite mayores contenidos de cementante, y por lo tanto, de películas más gruesas debido a su viscosidad elevada.

El resultado es mayor durabilidad debido al aumento a la resistencia de oxidación y películas más gruesas. Los antioxidantes, antiozonantes, y el negro de humo del hule de las llantas retrasan el envejecimiento del asfalto ahulado.

Debido al efecto Joule Thompson característico del hule (se contrae con el calor y se expande con el frío), el asfalto ahulado es más flexible que el asfalto base a menos temperatura y más rígido a temperaturas más altas.

En zonas con altos índices de accidentes causados por la humedad del clima, los pavimentos grado abierto son una alternativa de solución.

5.3 CONCRETO ASFÁLTICO AHULADO (ARC) DE GRADUACIÓN MEDIA (GAP GRADED)

Su objetivo es lograr un pavimento de concreto asfáltico mas durable y flexible, con mayor resistencia a la oxidación, a la reflexión de grietas y de surcos, obteniendo un excelente soporte estructural y una reducción importante en el ruido que produce el rodamiento de los vehículos.

Los agregados pétreos son estrictamente seleccionados teniendo como base que solo el 20% pasan la malla 8 y solo un 7% la malla 200. Mediante su compactación el agregado grueso forma un esqueleto estructural (matriz) con

INS'111 L I O I FC \ 0 1 OGIC'O I)!' I \ C ONS I KIX ( ION 35

AS! \ U O AHUIADO

un mínimo de vacíos entre el agregado pétreo de hasta un 19% (VMA), lo cual permite alojar mayor cantidad de asfalto ahulado en la mezcla (de 8 a 9 %) .

La mezcla resultante es muy densa, sella los pavimentos muy agrietados e impide que la humedad penetre a las capas inferiores. La estabilidad de este concreto proporciona un excelente soporte estructural.

Estas mezclas pueden acomodarse con facilidad a las flexiones del pavimento y le proporcionan un soporte estructural superior, pudiendo reducirse el espesor de la sobrecarpeta se compara con los concretos asfálticos convencionales.

El mayor contenido de cementante y mayor espesor de la película reduce los problemas de fisuras y desmoronamiento. Los porcentajes de los vacíos son similares a los del concreto estándar de grado denso.

El diseño del concreto asfáltico se hace básicamente con los métodos convencionales Marshall y Hveem, de los cuales se obtiene un mayor contenido óptimo de asfalto ahulado con respecto a un asfalto normal, por lo que se requiere de una adecuación en la granulometría del concreto asfáltico ya que las partículas de hule contenidas en el asfalto ahulado pueden interferir con las partículas finas del concreto asfáltico y se puede presentar un fenómeno de esponjamiento.

La granulometría y características físicas recomendadas para la elaboración de concreto asfáltico ahulado con granulometría intermedia (gap graded) se muestra en la tabla siguiente:

iS1- f i n ) < \ n o ( í i n i < ) \ s ,» • c 36

ASI'AI JO A I lU ADO

GRANULOMETRÍA PARA UNA MEZCLA DE CONCRETO ASFÁLTICO DE ESTRUCTURA INTERMEDIA (GAP-GRADED)

NÚMERO DE MALLA

1" %" Vz" 3/8" No. 4 No. 8 No. 30 No. 200

PORCIENTO OUE PASA 3/8" 100 100 100 78 -92 2 8 - 4 2 15 -25 5 - 1 5 3 - 7

1/2" 100 100 90 - 100 7 0 - 9 0 2 4 - 4 2 1 5 - 2 5 5 - 1 5 3 - 7

3/4" 100 90 - 100 6 5 - 8 5 50-70 2 2 - 4 2 1 5 - 2 5 5 - 1 5 3 - 7

Desgaste.- prueba de los ángeles: 40% abrasión máxima, a 500 rpm. Intemperismo acelerado.- 12% máximo. Peso volumétrico.- 1,100 kg/m3 mínimo. Forma de las partículas.- las partículas del material deberán tener el 75% mínimo de caras planas y no deberá contener más del 8%, en peso, de partículas alargadas y/o en forma de laja. Afinidad con el asfalto.- 95% mínimo. Partículas de arcilla y/o disgregables.- 1 % máximo. Libre de material orgánico o degenerable.

Con el uso del cementante de asfalto ahulado en los concretos de granulometría intermedia (gap graded) se obtiene un material flexible que puede usarse como una sobrecarpeta para prolongar la vida de un pavimento existente y/o para mejorar su nivel de soporte estructural, el confort en el manejo, la resistencia al deslizamiento y para reducir el índice de contaminación ambiental por el ruido de los automóviles. Estas mezclas, además, tienen una gran capacidad para absorber deformaciones y al ofrecer un soporte estructural superior se reduce el espesor de la sobrecarpeta requerida en comparación con los concretos asfálticos convencionales. El mayor espesor de la película envolvente y de contenido de cementante reduce los problemas relacionados con el Asurado y el desgaste en cadena. Debido a esto, los porcentajes de vacíos son similares a los del concreto asfáltico convencional de granulometría densa, resultando también que son impermeables.

USOS

Cuando se desea o se necesita prolongar la vida útil de los pavimentos existentes o como una carpeta de fricción para un pavimento nuevo, estas carpetas de concreto asfáltico ahulado de granulometría intermedia son altamente recomendables, ya que como se menciona arriba, son muy resistentes a la reflexión de grietas y a la formación de roderas, reducen el ruido del roce de las llantas, mejoran el confort en el manejo y las características de fricción. También se recomiendan cuando se desea reducir los espesores requeridos del pavimento.

I \S riT U O I K \OI OGICO 1 n l \ C ONS FRUÍ C ION 37

ASFALTO AHUfADO

5.4 CONCRETO DE ASFALTO AHULADO CON GRANULOMETRÍA DENSA. (DENSE GRADED)

Es una mezcla común de concreto asfáltico utilizado en la construcción de carpetas excepto que el aglutinante usado es asfalto ahulado en vez de cemento asfáltico normal. Su objetivo es lograr un pavimento mas durable ya que se incrementa su estabilidad, aumenta su resistencia a la oxidación y mejora su capacidad para presentar agrietamientos. Este concreto es usado en pavimentos nuevos o sobrecarpetas con un mínimo espesor de 5 cm.

Del mismo modo que en los concretos descritos anteriormente, el diseño del concreto asfáltico se hace básicamente con los métodos convencionales Marshall y Hveem, requiriéndose también de una adecuación en la granulometría del concreto asfáltico ya que en estos concretos las partículas de hule contenidas en el asfalto ahulado interfieren de manera más significativa con las partículas finas del concreto asfáltico.

La granulometría y características físicas recomendadas para la elaboración de concreto asfáltico ahulado con granulometría densa (dense graded) se muestra en la tabla siguiente:

GRANULOMETRÍA PARA UNA MEZCLA DE CONCRETO ASFÁLTICO DE ESTRUCTURA DENSA (DENSE-GRADED)

1 NÚMERO DE MALLA

1" %" %" 3/8" No. 4 No. 8 No. 30 No. 50 No. 200

PORCIENTO OUE PASA 3/8" 100 100 100 90 - 100 6 0 - 8 0 4 0 - 6 0 18 -30 8 - 1 8 2 - 8

1/2" 100 100 90 - 100 7 5 - 9 5 5 0 - 7 0 3 5 - 5 0 1 5 - 2 5 6 - 16 2 - 8

3/4» 100 90 - 100 7 0 - 9 0 60 - 80 40 - 60 30 - 45 12 - 22 5 - 1 4 2 - 6 I

Desgaste.- prueba de los ángeles: 40% abrasión máxima, a 500 rpm. Intemperismo acelerado.- 12% máximo. Peso volumétrico.- 1,100 kg/m3 mínimo. Forma de las partículas.- las partículas del material deberán tener el 75% mínimo de caras planas y no deberá contener más del 8%, en peso, de partículas alargadas y/o en forma de laja. Afinidad con el asfalto.- 95% mínimo. Partículas de arcilla y/o disgregables.- 1 % máximo. Ubre de material orgánico o degradable.

INSTITUTO TKCNOLÓGICO DE I.A CONSTRUCCIÓN 38

ASS AI r o AHLLADO

Con el uso del cementante de asfalto ahulado en los concretos de granulometría densa (dense graded) se obtienen carpetas asfálticas con un incremento notable en su vida efectiva ya que el asfalto ahulado las provee de gran resistencia al agrietamiento sufrido por los cambios de temperatura, al envejecimiento y a la fatiga. Su capacidad a no sufrir deformaciones permanentes es también una ventaja sobre un concreto asfáltico convencional.

Sin embargo hay que hacer notar que una granulometría densa limita los vacíos disponibles en la mezcla, restringiendo el contenido de asfalto ahulado que puede adicionarse a la mezcla. Esto es importante por la siguiente razón. Es común en un asfalto ahulado que entre el 16% y el 20% de la mezcla sea hule molido, de modo que es necesario agregar menos asfalto ahulado que la cantidad óptima obtenida para un asfalto normal, ya que muy poco del hule molido se disuelve en la mezcla, su hinchamiento considerable requiere un volumen adicional para acomodar su volumen.

Para obtener una mezcla de concreto ahulado de granulometría densa el cual pueda proporcionar todos los beneficios de usar asfalto ahulado usualmente se requieren contenidos de asfalto ahulado tan alto como lo permitan los vacíos disponibles.

Por lo tanto la resistencia al fracturamiento y la flexibilidad no se obtienen con tanta eficacia como en las mezclas de graduación abierta o media, aunque se obtiene una mejora significativa en estas propiedades en comparación a mezclas de concreto asfáltico normal.

USOS

Hay algunos usos apropiados para las mezclas de concreto de asfalto ahulado de graduación densa tales como en la construcción de carpetas nuevas o sobrecarpetas gruesas para mejorar la estructura de un pavimento de mas de 5 cm. de espesor.

GRANULOMETRÍA PARA LOS TRES TIPOS DE CONCRETO ASFÁLTICO AHULADO

, , : 35 'NMi 11 5. > i H M i , Of.i, i - }¡l ', '. i o \ S ! R l i V JOS

ASI M TO AHU1 ADO

5.5 SISTEMA DE DOS CAPAS

Es un riego de sello con asfalto ahulado (SAM) construida sobre un pavimento existente y sobre el cual se construye una carpeta de concreto asfáltico convencional o una carpeta de concreto asfáltico ahulado (ARC). El objetivo de este tratamiento es extender la vida de servicio de los pavimentos existentes al proveerlos de una sobrecarpeta totalmente impermeable que retarda considerablemente la reflexión de las grietas y retrasa su endurecimiento por envejecimiento.

Muchos pavimentos que requieren rehabilitación debido al agrietamiento excesivo y extensivo también requieren mejorar su estructura y/o el nivel de servicio. Un riego de sello con asfalto ahulado (SAM) colocado como una entrecapa es mucho más efectiva que la sola construcción de una carpeta superficial para reducir la reflexión de grietas. También ha probado que reduce significativamente los esfuerzos a la tensión que se transmiten a las capas superiores.

USOS

Pueden utilizarse con excelentes ventajas donde es necesario mejorar el confort de manejo y la capacidad estructural por la vía de construir una sobrecarpeta convencional. Adicionalmente, las SAMI (membrana intermedia para absorber esfuerzos) resultan muy apropiadas para controlar la reflexión del agrietamiento sobre las bases estabilizadas con cemento hidráulico o con cal.

Debido a que este método mejora Significativamente la resistencia a la reflexión de las grietas, el espesor requerido de la sobrecarpeta de concreto asfáltico por lo general puede reducirse. Además, con la utilización de este método, se minimizan los trabajos para la preparación de la superficie existente, particularmente en lo que hace al sellado de las grietas que se requiere antes

,—, , 4 0

AS1-4L10 4.HL1ADO

de colocar una sobrecarpeta. Estos factores disminuyen el costo de reparación, a manera de prolongar la vida útil de la obra.

5.6 SISTEMA DE TRES CAPAS

Se dice que es un sistema de tres capas cuando se construye una carpeta reniveladora de concreto asfáltico ahulado (ARC) sobre la cual se construye una membrana intermedia para absorber esfuerzos (SAMI), es decir un riego de sello sobre el cual, a su vez, se construye otra carpeta de concreto asfáltico ahulado de granulometría abierta o de concreto asfáltico convencional. Su objetivo es proporcionar un medio para restaurar la calidad del manejo y suavidad de pavimentos de concreto asfáltico deteriorados, como una alternativa al fresado, al ranurado, a sobrecarpetas de gran espesor o a la reconstrucción. Mejorar la capacidad estructural de pavimentos de concreto asfáltico fatigados, agrietados, que tienen fallas o roderas y para extender la vida útil proporcionando una superficie durable sin necesidad de una reconstrucción.

Los sistemas de tres capas de concreto asfáltico ahulado han proporcionado un medio efectivo de rehabilitar pavimentos deteriorados de concreto asfáltico a un costo 50% inferior del que se tendría para una reconstrucción con fresado o ranurado. Las características de absorción de esfuerzos de las capas de asfalto en forma de sandwich reduce al mínimo la reflexión de grietas a través de su sistema. Como beneficio adicional, la reducción del ruido es muy importante, particularmente en áreas urbanas y residenciales.

IX^l i t l í i I H N O I O C t u D I I % l O N M R t f ( J O \ 41

ASFALTO AHULADO

combinándolo con una membrana, se incrementa significativamente la resistencia a la reflexión de grietas.

La siguiente tabla muestra las diferentes combinaciones en que se puede aplicar al sistema de tres capas. Para las capas superficiales se recomienda el uso de concreto de asfalto ahulado.

CAPA NIVELADO

MEDIO SUPERFICIE

COMBINACIÓN #1 Concreto de asfalto ahulado Gap-Graded SAMI Asfalto ahulado Open Graded

COMBINACIÓN #2 Concreto asfalto agregado denso SAMI Asfalto ahulado Open Gradedd

COMBINACIÓN #3 Concreto asfalto agregado denso SAMI Concreto asfalto ahulado Gap-Graded

La selección de la graduación del concreto de la capa superficial depende del tráfico previsto y de las condiciones del pavimento ya existente.

INS riTUTO lEC'N'OI ÓCK O Di I A CONS TRUC t ION 42

ASFALTO AHULADO

Capítulo 6

COMPARATIVO ENTRE ASFALTOS AHULADOS Y OTROS ASFALTOS MODIFICADOS

La construcción de carreteras está limitada al uso de 3 tipos convencionales de asfaltos:

Asfaltos modificados: Cuyas propiedades tienen que ser modificadas con algún agente químico.

Asfalto con aditivos: Este es incorporado en la mezcla asfáltica durante su fabricación.

Asfalto especial: Producido por un proceso de refinación especial.

LIGANTES EN MEZCLAS ASFÁLTICAS

1. Asfalto convencional

2. Asfalto modificado = asfalto convencional modificado con:

* elastómeros * latex * plastómeros * hule molido

3. Asfalto con aditivos = asfalto convencional + incorporación en la mezcla de:

* polímeros * plásticos reciclados * fibras * agregado ahulado * asfalto natural

4. Asfalto especial = proceso de refinación especial

* asfalto duro * asfalto multigrado * asfalto pigmentado

INSmL'IOlTCAOIÓGKODI I \ i OSSl RUC C (ÓN 43

ASI'ALTO AHULADO

¿POR QUE ALGUNOS PAÍSES NO USAN ASFALTOS MODIFICADOS?

GENERAL:

• No son necesarios por condiciones normales de clima y tráfico • Falta de buenas especificaciones en el país • Problemas para el recidado en caliente • Altos costos del modificador • Desconocimiento de los costos reales

ESPECÍFICOS SOBRE EL ASFALTO AHULADO:

• Resistencia a la producción de asfaltos con polímeros • Alto riesgo de almacenaje • Modificador más costoso • Falta de disponibilidad del hule o la mezcla

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ASFALTOS MODIFICADOS COMPARADOS CON EL ASFALTO CONVENCIONAL.

VENTAJAS

Susceptibilidad a bajas temperaturas Mejor cohesión Mejor resistencia al esfuerzo a la tensión Mejor resistencia al esfuerzo cortante Mejor adhesión y resistencia al desmoronamiento,

>

Modificados con elastómeros o hule. Efectos comparables.

Más alta viscosidad Mayor resistencia al envejecimiento

Mayor elasticidad

} Modificado con hule.

_J~ Modificado con elastómero.

DESVENTAJAS

Mayores costos Riesgo } Modificado con hule es más alto el costo y un mayor riesgo.

El asfalto ahulado tiene dos ventajas adicionales a otros asfaltos modificados: alta resistencia al desmoronamiento y mayor viscosidad, el cual habilita al agregado a ser cubierto con una capa extra de asfalto.

i\s n ru ro i FCNOI ÓGICO m i A CONS I RUCCION 44

ASI AI JO AHULADO

Capítulo 7 VENTAJAS DEL ASFALTO AHULADO

Son muchos y diversos los beneficios asociados con la utilización del asfalto ahulado.

Pueden ser utilizados para reducir espesores. En la era de la conservación de los recursos naturales y el reciclado, la reducción de espesores a través del asfalto ahulado pueden ahorrar una cantidad importante de agregados para la superficie de la carretera. Esto significa que menos agregados deben ser extraídos, guardando las reservas, y una menor cantidad de acarreos del banco al lugar de la obra.

Otra ventaja es la reducción del ruido del tráfico. Estudios internacionales demuestran que los pavimentos con asfalto ahulado pueden reducir el ruido del tráfico hasta en un 85% en algunos casos. Generalmente, el asfalto ahulado proporciona un 50% de reducción del ruido.

La reducción de ruido en carpetas drenantes va de un rango de 3 dB (decibeles) a 5 dB con relación a las mezclas densas, y de 6 a 7 dB con relación a las superficies de concreto hidráulico. El nivel de ruido que se obtiene en una carpeta drenante depende principalmente de la graduación del material pétreo, del espesor, de la porosidad y de la cantidad de asfalto.

Existen dos métodos de medición de ruido en estudios y especificaciones sobre superficies asfálticas porosas. Uno es un método clásico que se practica en laboratorio, el cual se aplica sobre corazones extraídos o especímenes hechos en laboratorio. Este ayuda a determinar la curva de incidencia del coeficiente de absorción de ruido contra frecuencia.

El otro es el método de impulsos, que se mide en campo con un aparato, el cual hace uso de una pistola con alarma como una fuente de ruido omnidireccional con amplio espectro de frecuencia. De la diferencia entre la señal directa y la reflejada en la superficie bajo estudio, es posible determinar la incidencia normal de la curva Absorción-Frecuencia.

La reducción del ruido puede también reducir costos relativos a la construcción de muros aisladores del ruido, cuyo costo va desde los USDIIs. $ 656.16 hasta los USDIIs. $ 1,312.32 por metro lineal. Estudios sobre el ruido que produce el tráfico han sido hechos en todos los tipos de superficie de pavimentos. Ha sido probado que el asfalto ahulado reduce el nivel de decibeles sustancialmente, hasta un 85% cuando se compara con concreto hidráulico. Un significativo factor que incide en el nivel de ruido del tráfico son las ranuras que se hacen en el concreto para lograr mejor tracción así como las juntas que hacen parecer

INS I"! I V I O TFCNOI OCK O OH I \ C ONSTRIK í ION 45

ASI-AL! O AHULADO

como bloques de concreto. Las llantas hacen menos ruido sobre el asfalto ahulado.

El más notable de los beneficios de utilizar asfalto ahulado es la utilización de las llantas de deshecho. Si el 5% de las carreteras de la nación fueran encarpetadas anualmente con asfalto ahulado, cerca de todas las llantas de deshecho de la nación podrían ser removidas de la corriente de desperdicios. Las llantas de desperdicio causan problemas. Si se sepultan todas en un terreno para desechos, estas pueden "flotar" a la superficie, romper la cubierta y exponer nuevamente el entierro de los desperdicios al medio ambiente. Todos los lugares donde se apilan las llantas de deshecho, se convierten en lugares ideales para desarrollar gran variedad de plagas, tales como los mosquitos. Se gastan grandes cantidades de dinero para combatir las enfermedades que provoca dichos mosquitos, tales como la encefalitis o la fiebre amarilla. En almacenes de llantas de deshecho trituradas existe gran peligro de incendios que crean desastres ambientales

Existen muchos proyectos en Arizona, donde se desarrolló el asfalto ahulado, que han estado en servicio por 20 años. Sin embargo, un análisis completo del ciclo de vida útil que compare el asfalto ahulado con otros materiales para pavimentos no se ha hecho.

Los químicos contenidos en el hule retardan el envejecimiento y la oxidación del asfalto previniendo que llegue a ser quebradizo y agrietado. Debido a la flexibilidad del hule en el asfalto, el asfalto ahulado resiste y reduce el agrietamiento. El agrietamiento permite la penetración del agua y presión que actúa en las superficies subyacentes que producen hoyos y deterioro en la superficie de rodamiento.

El gobierno federal ha financiado programas de pruebas de emisiones de humos de asfaltos y de asfaltos ahulados en siete lugares a través del país. Los reportes iniciales indican que las emisiones causadas por el uso de hule de llantas en el asfalto no son mayores que las del asfalto convencional. Todas las plantas de asfalto son sujetas a una reglamentación muy estricta sobre los estándares de la calidad del aire. Los contratistas responsables no tienen problemas adicionales a los normales cuando se utiliza el asfalto ahulado. La única diferencia que puede apreciarse es el aroma del hule caliente.

Muchas agencias están involucradas en el reciclado de los materiales de los pavimentos. El concreto asfáltico ahulado ha sido exitosamente recuperado en muchas ocasiones. Uno de los más recientes reportes fue hecho por la Ciudad de los Ángeles donde reciclaron un pavimento de asfalto ahulado de 12 años de antigüedad en el Olympic Blvd., además obtuvieron información sobre el impacto que causa en la calidad del aire la trituración, la transportación y el procesamiento del concreto con asfalto ahulado. Los resultados de las pruebas muestran que el reciclado de la recuperación del asfalto ahulado se encuentran dentro de las especificaciones y pasan todas las pruebas y son reciclables usando cualquier tecnología, igual con microondas o la tecnología del diseño de

INSTI'I UTO I HCNOIÓGICO DI' LA CONSTRUCCIÓN 46

ASIALFOAHUTADO

las mezclas convencionales. Los reportes de pruebas de calidad del aire demuestran que la contaminación está abajo del límite permitido por el CAL/OSHA y en la mayoría de los casos, abajo del límite de detección.

En la reconstrucción de las autopistas de concreto hidráulico se requiere del mínimo tiempo para lograr que la autopista esté en servicio en condiciones de seguridad. Esto significa menos tiempo de congestionamiento como resultado de la construcción y menos tiempo en el que las cuadrillas de mantenimiento trabajan expuestas al tráfico. Además, las emisiones de una planta de asfalto ahulado son similares a las de una planta de asfalto convencional.

El asfalto ahulado se ha probado en diferentes regiones frías. El estado de Arizona utiliza de manera rutinaria una combinación de Gap-Graded Asafalt Rubber Hot Mix y un Open Graded de asfalto ahulado como carpeta de fricción en el área de Flagstaff. La altitud sobre en nivel del mar es sobre 7,000 pies (2,100 m.) y en esta área los inviernos son extremadamente duros, con temperaturas por abajo de los -280C. El estado de California ha utilizado con éxito el asfalto ahulado en las partes altas de Sierra Mountains. El comportamiento del asfalto ahulado es excepcionalmente bueno en cualquier clima y topografía.

INSIIILIO I K M O I O U C O D I 1 \ CONSI RUCÍ ION 47

ASP AI, J O AHULADO

Capítulo 8 APLICACIÓN Y PROBLEMÁTICA EN LA

CONSTRUCCIÓN DE CARPETAS DRENANTES AHULADAS

Ing. Fernando Pérez Holder Director General de Universal de Construcciones Cuernavaca, Mor., febrero 27 de 1998.

Hace unos tres años, nos vimos en la necesidad de tender una carpeta drenante ahulada, especificada como parte del mantenimiento de una de las autopistas más importantes que llegan a la ciudad de México.

En ese tiempo la experiencia al respecto era poca y no siempre exitosa, motivo por el cual, nos dimos a la tarea de recabar toda la información disponible al alcance de nuestras manos, ya fuera que se hubiera dado en nuestro país o inclusive en el extranjero.

Durante la búsqueda de la información necesaria para iniciar un trabajo que nunca habíamos ejecutado, empezaron a aparecer muchos aspectos que nos parecían incómodos, e inclusive recibimos comentarios, en el sentido de lo difícil que sería llevar a cabo con éxito esta misión.

Para construir carpetas ahuladas, la costumbre era la de comprar el asfalto ya integrado con hule, en plantas procesadoras existentes para tal f in, que generalmente se encontraban muy lejos de los sitios de tendido, para después ser transportado y utilizado en las plantas de asfalto de los contratistas.

Los problemas que identificamos cuando se construía bajo este sistema, era entre otros los siguientes:

a) Falta de control sobre la integración de hule molido al asfalto. b) Falta de control sobre el contenido en por ciento del hule en el asfalto. c) Traslados a grandes distancias, que provocaban que en numerosas

ocasiones, el asfalto ahulado se recibiera en la obra a bajas temperaturas y sedimentado, ocasionando problemas graves para poder recalentarlo y homogeneizarlo de nueva cuenta y en consecuencia para poder utilizarlo. Sabemos que pipas que transportaban este producto, sufrieron descomposturas en su camino, enfriándose el asfalto ahulado en su interior y provocando un enorme problema que muchas veces terminó, con la pérdida del tanque o con un enorme gasto para poder limpiarlo. Este problema se podía subsanar, transportando el asfalto ahulado en

INSTITUTO TECNOIÓGÍCO DE l A CONSTRUCCIÓN 48

ASFAI r()AHLI,AIX)

pipas equipadas con serpentines, calentados con aceites térmicos y calderas de un costo elevado de adquisición y operación, que desde luego afectaba el costo final de producción de la carpeta.

d) El tener que comprar el asfalto ahulado en dichas plantas, también ocasionaba, que no siempre se contara con este producto en el momento necesario; era en realidad algo que quedaba fuera del control de la empresa y que afectaba los programas de construcción de la obra, con las consecuencias graves que esto implica.

e) Ahora bien, en el caso de contar con el asfalto ahulado a una temperatura correcta en la obra, no terminaba con el problema, pues entonces teníamos que pensar que hacer con 30 o 40 mil litros de preparado, que no siempre se podía utilizar en forma continua. La pregunta era, cómo lo mantendríamos tanto en temperatura como en movimiento, para que el hule contenido no se precipitara al fondo del tanque térmico de la planta, ocasionando con esto, la total pérdida del producto y de los mismos tanques almacenadores. Imagínese el daño patrimonial a la empresa.

No encontrábamos solución a nuestro problema, con las alternativas que en ese momento se nos ofrecían, simplemente no nos convencían; razón por la cual, nos decidimos a preparar nuestro propio asfalto ahulado en obra, a la temperatura indicada, con los porcentajes de hule especificados, con una integración perfecta y sobre todo, en el volumen necesario para ser utilizado en el mismo día, evitándonos con esto, muchos de los problemas que se han comentado.

EQUIPO Y ADECUACIONES NECESARIAS EN LA PLANTA DE ASFALTOS, PARA LA INTEGRACIÓN DE HULE.

En México encontramos quien con su gran experiencia, nos fabricara el primer módulo para integración de hule, con las dimensiones y características necesarias.

Este equipo se diseñó, para cubrir las necesidades de producción de un día de trabajo; en nuestras carreteras y específicamente en el tramo que se estaba trabajando, no se pueden cubrir grandes kilometrajes debido a dos razones principalmente: por el espesor de las capas diseñadas (3cm) "porque poco volumen cubre una gran longitud de autopista" y segundo, porque las carreteras están en operación, con un alto índice de tránsito vehicular, ocasionando con esto, que no se puedan cerrar a la circulación, longitudes significantes de ella, porque se ocasionaría grandes molestias a los usuarios.

Este detalle es muy importante considerarlo, en los costos de producción y en consecuencia en los precios unitarios ofertados a nuestros clientes. De nada sirve, tener una planta de asfalto de 200 o 300 ton/hr, si al día únicamente se puede tender la producción de un par de horas de ella. El costo de producción, en lo que se refiere a mano de obra y cargos fijos del equipo (tanto de

[ \SriTLrO 1 ECNOI-ÓCKO DI" I \ tONSTRUCC ION 49

«- A V_ ASIAIJOAHULADO

, B? ! L-\ L I U ! L U Á producción como de tendido), tiene un incremento muy importante, que deberá ser considerado en los análisis que para tal fin se hagan.

Una vez que contamos con el módulo para la integración de hule al asfalto virgen (a partir de este momento y para fines de este trabajo así llamaremos al asfalto AC-20), teníamos que hacer importantes modificaciones a ciertos componentes de la planta de asfalto, a fin de tener una operación exitosa.

El primero fue la caldera de aceite térmico, se tuvo que revisarla, empacar fugas, checar termostatos, ajustar flamas, cambiar aceites, todo esto para asegurar que contaríamos con un asfalto virgen a 180oC mínimo, dado que con temperaturas menores a esta, la integración u homogenización del hule al asfalto es prácticamente imposible.

En segundo término, se escogió un tanque térmico de dimensiones más reducidas que las normales; es decir, con una capacidad de 25,000 Its., a fin de guardar en ese tanque el asfalto ahulado producido, para dejarlo en "reposo dinámico". De esta forma, no trabajamos con el gran tanque térmico que todas las plantas de asfalto tienen; no lo exponíamos a ningún accidente y no teníamos necesidad de utilizarlo por los motivos que ya se comentaron.

Como tercer punto importante a revisar, está la bomba de inyección de asfalto. Una bomba cansada, con empaques desajustados y sin presión, no servirá.

Recuerden que el asfalto ahulado tiene una menor densidad que el asfalto virgen, pero tiene una mayor viscosidad que dificulta un poco más su manejo.

En este punto del problema, ya teníamos el asfalto virgen a la temperatura deseada, un tanque preparado para recibir el asfalto ahulado y una bomba capaz de inyectarlo al tambor mezclador; solo faltaba iniciar la operación de mezclado y esta tenía, que hacerse con mucho cuidado.

La preparación del asfalto ahulado se hace por bachas; para este caso las hachas son de 1800 Its., y se requieren aproximadamente 20 minutos para lograr una perfecta incorporación del hule al asfalto. Se hacían los cálculos para las necesidades del día siguiente y se iniciaba la fabricación del asfalto (hule en la tarde del día anterior). Una vez producida la cantidad de material necesario, se iniciaba el proceso de "Reposo Dinámico"; es decir, el material necesita un tiempo determinado para integrarse, pero no puede dejar de moverse en forma muy lenta. En el módulo de integración, se hicieron los ajustes necesarios y se colocaron las válvulas de paso indicadas, para eliminar el paso del asfalto ya ahulado por el turbomezclador; únicamente se pasaba el asfalto por la batea de mezclado (que también es un recipiente térmico) y de ahí se conducía de nueva cuenta al tanque de almacenamiento destinado para tal fin. Este proceso se hacía en forma ininterrumpida durante toda la noche; como resultado de esto, antes de utilizarlo, teníamos un asfalto ahulado en óptimas condiciones de mezclado y de temperatura.

INSTITUTO FFCNOIÓGRODI l<\ CONSTRUCCIÓN 50

ASFALTO AHULADO

PRODUCCIÓN Y TENDIDO DEL CONCRETO ASFÁLTICO AHULADO.

Después de haber producido el asfalto ahulado en nuestra planta, el resto es bastante simple y no difiere significativamente de un tendido con concreto asfáltico normal, pero si requiere de algunas consideraciones especiales.

Tres precauciones que hay que tomar:

1) Una extendedora con una placa enrasadora en perfectas condiciones de acabado superficial y que tiene que estar antes de iniciar el tendido del concreto asfáltico ahulado, debidamente calentada para no provocar arrastres de material, que ocasionan un terminado defectuoso en el trabajo.

2) Iniciar el proceso de acomodo o compactación de la capa en forma inmediata al tendido, teniendo mucho cuidado, los compactadores deberán ser dos Tandem lisos de doble rodillo sin vibrar, tengan un sistema ideal de aspersores y regado de sus tambores. De nueva cuenta, si este equipo no está en perfectas condiciones, también provocará arrastres de material o desprendimientos del mismo.

El porque de dos compactadores, es muy sencillo, cualquier extendedora de tamaño mediano puede extender fácilmente un m3 de material por minuto. Con este volumen en espesores de 3 cms. y en anchos de un carrjl típico de 3.6 metros avanza a razón de 10 mi por minuto.

Es decir, 600 mi por hora. Con este rendimiento, es imposible que un solo compactador atienda el proceso de acomodo y relativa compactación del concreto asfáltico ahulado. Lo anterior queda mencionado para que sea considerado en el cálculo del costo directo de los trabajos.

3) La temperatura de tendido. Si en un concreto asfáltico normal, la temperatura ideal de tendido es de alrededor de 120oC, con nuestro concreto asfáltico ahulado, deberá ser de 160oC, no intenten hacerlo a más baja temperatura, seguramente tendrán desprendimiento y arrastres que habrá de subsanar a costos muy elevados.

Tener en cuenta las pipas de agua para suministro de este líquido a los compactadores, pues muchas veces he visto detenidos los trabajos debido a este irrelevante punto.

Como precaución adicional y dado que le hemos dado gran importancia a la temperatura en cada uno de los procesos, los camiones transportistas de la mezcla, deberán estar preparados para protegerla, con lonas de preferencia térmicas, esto, durante el acarreo y en los tiempos de espera del tendido. Estos tiempos deberán ser los menores posibles para evitar el enfriamiento de la mezcla.

[VST! I UTO l ' K A O I ÓGICO f>K I A C ONSTRUCUÓN 51

ASFAI TO AHULADO

Tampoco es recomendable iniciar el tendido de la mezcla, cuando la temperatura ambiente sea menor de 120C, esta quizá sea la razón de algunos pequeños pero importantes desperfectos en el terminado superficial.

Algo que hace diferente al concreto asfáltico ahulado del concreto asfáltico simple, es que en el primero, el acabado superficial no puede arreglarse como en el concreto asfáltico simple; es decir, a base de material y rastrilleros. Una vez tendido, si no es perfecto, no sirve.

Después de tendido y acomodado, únicamente hay que esperar cerca de 3 horas, a fin de que baje un poco la temperatura de la mezcla (aproximadamente a 60oC), y entonces reabrir a la circulación en el trama trabajado.

Recuerden que en los trabajos de encarpetado con sellos, morteros o carpetas de mínimo espesor, sobre superficies existentes en operación, no requieren que los señalamientos de obra se mantengan durante la noche, pero debido a las grandes distancias que se pueden tender en un solo día, el cargo por señalamiento diurno es muy alto. Simplemente consideren paletas a cada 10 o 20 metros de distancia entre ellas, la cantidad necesaria de bandereros, etc.. y hagan cálculos.

CONSEJOS:

1.- Produzca su propio cemento asfáltico ahulado en obra, con un equipo que le garantice la perfecta homogenización del hule al asfalto.

2.- Revise la caldera del tanque de asfalto caliente, a fin de que le asegure como mínimo una temperatura de asfalto de 1800C.

3.- Todas las tuberías exteriores en la planta de asfalto, deberán estar perfectamente protegidas con aislantes térmicos, para no perder temperatura en esos puntos.

4.- Revise y ajuste en caso necesario la bomba de asfalto para que esta pueda manejar un asfalto con alto índice de viscosidad.

5.- Cheque las espreas de inyección de asfalto en el tambor mezclador, de tal manera que se encuentre perfectamente limpias y libres de residuos.

6.- No prepare más del asfalto necesario para una jornada de trabajo.

7.- No pretenda tender concreto asfáltico ahulado, si los equipos de tendido y compactación no se encuentran en óptimas condiciones.

8.- Nunca inicie labores, si no cuenta con una fuente de energía alterna para el funcionamiento de la planta de asfaltos. Una falla grave de la fuente de energía

INS PI l'L' IO 11:C \'Oi ÓGKX) I >r 1 <\ CONS PRIK < ION 52

ASI 41 i O AULLADO

sin equipo de emergencia, podría acabar con importantes componentes de la planta.

Y por último recuerde, concreto asfáltico ahulado que sea producido y no tendido en el mismo día de trabajo, se convertirá en pérdida y en consecuencia en cargos irremediables para su empresa.

INSIIILfO I K N O I O C K O m I \ CONS [RLKÍ ION 53

ASFALTO AHULADO

Capítulo 9

NORMAS PARA CARPETAS DELGADAS DE GRADUACIÓN ABIERTA

FORMULADA POR LAS EMPRESAS CONSULTORAS: PACCSA INGENIERÍA, S.A. DE C.V.

CONSTRUCONTROL, S.A. PERSONAL DE LA DIRECCIÓN TÉCNICA DE CAPUFE

Febrero de 1998.

INSTII U r o 1 K ' V O I ÓCICO DI" I A CONSTRUCCIÓN 54

ASFAI J O AULLADO

CAMINOS Y PUENTES FEDERALES DE INGRESOS Y SERVICIOS CONEXOS.

NORMAS DE CONSTRUCCIÓN E INSTALACIONES. PAVIMENTOS.

NORMAS PARA CARPETAS DELGADAS DE GRADUACIÓN ABIERTA.

A.- DEFINICIONES

A.a.- Carpeta delgada de graduación abierta.

Es un tratamiento superficial, de 1.5 a 3.0 cm de espesor, que se aplica a los pavimentos para proporcionar una superficie de rodamiento con propiedades drenantes que reduzcan la posibilidad de formación de espejos de agua, mejores características antiderrapantes para elevar los niveles de seguridad en condiciones adversas de lluvia, y mejorar la comodidad de los usuarios al reducir el ruido del rodamiento de los vehículos.

Se construyen mediante el tendido y compactación de mezclas asfálticas elaboradas en caliente, en planta estacionaria utilizando agregados de graduación abierta, y cementos asfálticos solos, o modificados con hule molido de neumáticos usados, polímeros u otras sustancias.

A.a. l . - Carpeta ahulada de graduación abierta. Es una modalidad de las carpetas de graduación abierta, cuando se construyen utilizando cementos asfálticos modificados con hule molido recuperado de neumáticos, mediante procesos especiales.

A.a.2.- Carpeta polimerizada de graduación abierta. Es una modalidad de las carpetas de graduación abierta, cuando se construyen utilizando cementos asfálticos modificados con polímeros, mediante procesos especiales.

A.b.- Cemento asfáltico.

Es el material utilizado como ligante en las carpetas asfálticas, elaborados con los residuos de la destilación fraccionada del petróleo crudo y aceites aromáticos, para obtener los ligantes asfálticos con características adecuadas a las de las regiones climáticas del país.

Petróleos Mexicanos produce tres tipos de cementos asfálticos (AC-10, AC-20, AC-30) para seleccionarse el que corresponde a la región climática en que se encuentra la obra.

I N S I I I L I O l F C N O I O C K O m I \ C O \ S I RUC( ION 55

ASI'AI.rOAHUADO

A.c- Cemento asfáltico modificado.

Son los cementos asfálticos a los que se incorpora un agente modificador como: hule molido recuperado de neumáticos, polímeros u otras sustancias, mediante procesos especiales de incorporación, con equipo especial, sujetos a un estricto control de calidad.

B.a.- Normas generales.

Las presentes normas tienen carácter particular para las carpetas delgadas de graduación abierta, por o que prevalecerán en lo que no se opongan, las NORMAS DE CONSTRUCCIÓN E INSTALACIONES y las NORMAS DE CALIDAD DE MATERIALES, de la S.C.T., en lo que corresponda a: Materiales, Ejecución, Medición y Base de Pago.

B.b.- Conceptos que intervienen.

Existen conceptos que intervienen o pueden intervenir en las carpetas delgadas de graduación abierta que son tratadas por separado en los anexos que se describen a continuación, y que forman parte integrante de estas normas, conceptos a que deberán sujetarse en lo que corresponda a: Materiales, Ejecución y Base de Pago.

ANEXO CONTENIDO N0 . l . - Criterios básicos de diseño. N0.2.- Guía general tentativa para el uso de los nuevos asfaltos que

produce PEMEX. N0.3.- Clasificación y especificaciones de los cementos asfálticos,

solos y modificados. N0.4.- Zonas granulométricas. N0.5.- Tipos de hule molido para ser empleado como modificador

del cemento asfáltico. N0.6.- Procedimiento de prueba para determinar la viscosidad

absoluta en campo.

C - MATERIALES.

C.a.- Materiales asfálticos.

En la elaboración de las mezclas asfálticas para las carpetas delgadas de graduación abierta, y para el riego de liga, se emplearán los cementos

INSTITUTO TFCNOIÓGICO DE I.A C ONSTRUCCIÓN 56

ASF A l l O AHULADO

asfálticos del tipo adecuado a la zona climática del país, seleccionados de acuerdo a la guía general tentativa para el uso de los nuevos asfaltos que produce PEMEX.

Estos podrán utilizarse solos o modificados, según lo señale el proyecto, y/o sea ordenado por el organismo.

C.b.- Materiales pétreos.

Los materiales pétreos que se empleen en la construcción de carpetas delgadas de graduación abierta, serán limpios duros y sanos, de partículas angulosas, obtenidos por un tratamiento de trituración y cribado, que satisfarán los requisitos de naturaleza, mineralogía, calidad y granulometría señalados en el inciso: D.c, de los Criterios básicos de diseño.

C.c- Aditivos.

Cuando se requiera un aditivo para los materiales asfálticos, será fijado por el proyecto, o bien, cuando el contratista proponga el uso de uno o más de ellos para mejorar sus rendimientos, será aprobado previamente por el organismo.

C.d.- Agentes modificadores del cemento asfáltico.

Los agentes modificadores del cemento asfáltico ligante podrán ser: hule molido recuperado de neumáticos, polímeros u otras sustancias, o bien combinaciones de los mismos, los cuales se incorporan al cemento asfáltico ligante mediante procesos especiales, según lo señale el proyecto y/o sea ordenado por el organismo.

Ce.- Requisitos de la mezcla asfáltica.

La mezcla asfáltica será diseñada de acuerdo con los Criterios básicos de diseño de estas normas, y deberán cumplir con lo estipulado en la cláusula de especificaciones del referido anexo.

D.- EJECUCIÓN

D.a.- Aspectos generales.

iNsn ruo IFCNOIÓ&ICOOI i * COKS mucc ION 57

ASPAI.IOAHU-ADO

D.b.- Maquinaria y equipo.

Las unidades de maquinaria y equipo que se empleen deberán estar en buenas condiciones. Si durante la construcción presentan deficiencias, el contratista está obligado a corregirlas, o retirar las unidades defectuosas, reemplazándolas por otras en buenas condiciones.

D.b.l.- Para la elaboración de la mezcla asfáltica. La mezcla asfáltica se hará en caliente, en planta estacionaria de alimentación continua o discontinua, a temperaturas de 150oC a 180oC, con la productividad adecuada para los programas diarios de trabajo, equipada con los sistemas de almacenamiento, secado, control de dosificación en peso, tolvas y silos de almacenamiento cuando sea necesario, capaz de garantizar la homogeneidad de la mezcla y un trabajo continuo.

D.b.2.- Para la incorporación del hule molido. En el caso de que se emplee hule molido como agente modificador del cemento asfáltico ligante, la planta de asfalto deberá contar con equipo especial para la incorporación del hule molido, consistente en un tanque de calentamiento, un tanque mezclador, y un tanque de almacenamiento-reacción, equipados con sistemas de alimentación provistos con dispositivos de alimentación y medición de temperaturas, con las siguientes características:

D.b.2.1.- Tanque de Calentamiento. Deberá estar forrado con material aislante y dotado de un sistema de transferencia de calor a través de aceite, o un sistema de calentamiento con retorta. Deberá asegurar temperaturas entre los 1770C y 205oC, cuando se vaya a bombear el cemento asfáltico al tanque deberá tener capacidad para calentar un mínimo de 9000 litros.

D.b.2.2.- Tanque Mezclador. Será del tipo mecánico que asegure un proceso de mezclado continuo, capaz de producir una mezcla uniforme y homogénea que cumpla con los indicadores de calidad señalados en la tabla N02 del anexo 3 de estas normas.

El tanque mezclador deberá estar provisto con un sistema mecánico para la adición del hule molido, cuya dosificación puede ser por hachadas, o continuas. En el proceso de dosificación continua se requiere de un contador de litros, con su respectivo sensor de flujo (Its/min). El tanque mezclador deberá tener capacidad para mezclar totalmente las partículas de hule molido con el cemento asfáltico. Se requieren bombas separadas de alimentación para el cemento asfáltico ligante, y el producto terminado (asfalto ahulado).

INSTI ri! l'O TEC KOI ÓGICO l)¥ I A C ONS I RUC C ION" 58

ASFALTO AHULADO

La capacidad máxima del tanque mezclador deberá ser de 2,000 litros.

D.b.2.3.- Tanque de Almacenamiento-Reacción. Estará equipado con un sistema de calentamiento y agitación que mantenga temperaturas de 150oC a 190oC para la reacción y el bombeo del asfalto ahulado.

El tanque de almacenamiento-reacción tendrá una capacidad máxima de 30,000, y deberá estar separado de las mezcladoras, y contar con un dispositivo interno de mezclado (tornillo sin fin) completo, capaz de mantener la mezcla homogénea del cemento asfáltico ahulado.

D.b.2.4.- Dispositivo de alimentación. Estará equipado con una bomba y un dispositivo de medición interconectado directamente, que permita dosificar el cemento asfáltico de acuerdo con los requerimientos.

D.b.2.5.- Medidor de temperatura. Se requiere un termómetro reforzado que permita lecturas comprendidas entre 100oC y 200oC, el cual deberá estar fijo en un tramo recto de la línea de alimentación del cemento asfáltico ahulado.

D.b.3.- Para el tendido y compactación. Para el tendido y compactación de la mezcla asfáltica se empleará una máquina extendedora de capacidad adecuada a los programas de trabajo diario provista con sensores electrónicos para el control de los espesores.

Para la compactación se empleará un rodillo liso tipo tandem de 6 a 10 toneladas de peso estático, en combinación con un rodillo neumático de nueve ruedas con peso bruto de 12 toneladas.

D.c- Modificación del cemento asfáltico.

El proceso de modificación del cemento asfáltico será el adecuado para el tipo de agente modificador que se emplee, según se trate (hule molido, polímeros u otras sustancias), el cual estará sujeto a un estricto control de calidad.

D.c.l.- Asfalto ahulado. El proceso de modificación del cemento asfáltico con hule molido se hará en el lugar, con equipo especial que reúna las características descritas en el inciso: D.a.2, de la cláusula de ejecución de estas normas.

INSTITL I O TECNOLÓGICO Di I A CONSTRUÍ CIÓN 59

ASI AI 1 0 AULLADO

Este proceso consiste en el mezclado y reacción del cemento asfáltico con el hule molido el cual se hará observando lo siguiente:

D.c.1.1.- Temperatura del asfalto ligante. Deberá estar comprendida entre 1770C y 205oC en el momento de adicionar el hule molido.

D.c.1.2.- Mezclado y reacción. El cemento asfáltico empleado como ligante y el hule molido deberán combinarse y revolverse en el tanque mezclador durante el tiempo que indiquen las pruebas de laboratorio para que la mezcla cumpla con la viscosidad señalada en la tabla N0.2 del anexo 3.

A continuación el cemento asfáltico ahulado será bombeado hacia el tanque de almacenamiento-reacción, en el cual deberá permanecer durante 45 minutos (mínimo) a temperaturas entre 150oC y 190oC.

D.c.1.3.- Transferencia. Después de que los ingredientes han reaccionado durante 45 minutos (mínimo), el asfalto ahulado deberá medirse al ser enviado a la cámara de mezclado de la planta productora de concreto asfáltico. Su temperatura estará entre 150oC y 170oC.

D.c.1.4.- Retrasos. Cuando ocurran retrasos en la utilización del cemento asfáltico ahulado después de su reacción completa, podrá enfriarse hasta la temperatura ambiente si es necesario. Podrá recalentarse lentamente justo antes de la utilización, a las temperaturas de elaboración de la mezcla asfáltica. Deberá mezclarse perfectamente bien antes de medirlo y bombearlo a la planta productora de concreto asfáltico, para combinarlo con el agregado pétreo.

D.c.1.5.- Verificación. Deberá verificarse la viscosidad absoluta del cemento asfáltico ahulado, mediante la prueba para determinar la viscosidad absoluta en campo, descrita en el anexo N06 de estas normas.

Si la viscosidad está fuera de lo indicado en la tabla N02 del anexo 3 de estas normas, deberá ajustarse mediante la adición de cemento asfáltico ligante o hule molido, en su caso.

D.c.2.- Cemento asfáltico polimerizado. El proceso de modificación del asfalto natural con polímeros, será previamente sometido a la consideración del organismo para ser autorizado.

IVS r i IUO IKNOIOGKODI I \CO\S!RUCCIO\ 60

ASIA!, 1 0 AHULADO

D.d.- Dosificación de los agregados.

La planta de asfalto deberá contar con los dispositivos para que la dosificación de los agregados se haga en forma controlada para obtener la granulometría fijada en el diseño de la mezcla dentro, de las tolerancias estipuladas en el inciso: D.c.4.2., de la cláusula de Control de calidad de los Criterios básicos de diseño del anexo 1.

D.e.- Elaboración de la mezcla asfáltica.

La mezcla asfáltica será elaborada en una planta de asfalto con las características descritas en el inciso: D.b.l. a temperaturas de 150oC a 180oC, con los agregados y el contenido óptimo de asfaltos fijados en el diseño, aceptando las tolerancias señaladas en el inciso: F.e. del capítulo de Control de calidad de los Criterios básicos de diseño del anexo 1.

D.f.- Barrido de la superficie.

La superficie de rodamiento sobre la que se construirá la carpeta delgada de graduación abierta deberá estar limpia, exenta de polvo y humedad; para ello el barrido de la superficie se hará con chiflón de aire.

D.g.- Riego de liga.

El riego de liga se hará utilizando un cemento asfáltico, solo o modificado, según lo indique el proyecto y/o lo ordene el organismo. Será del tipo adecuado a la zona climática en que se encuentra la obra.

La cantidad de cemento asfáltico utilizado, solo o modificado, que se emplee el riego de liga se aplicará a 120oC de temperatura mínima, a razón de 0.5 a 1.0 litros por metro cuadrado, o la cantidad que indique el proyecto, el cual tiene por finalidad proporcionar su liga con la carpeta delgada de graduación abierta.

D.h.- Acarreo de la mezcla.

El acarreo de la mezcla asfáltica se hará en camiones provistos con protección para cubrir la mezcla a fin de evitar que se contamine con polvo, materias extrañas o humedad.

D.i.- Tendido.

La mezcla asfáltica para ser tendida deberá tener una temperatura mínima de 1300C, con el equipo de las características descritas en el inciso: D.b.3., y se hará por bandas abarcando uno o más carriles de circulación, evitando que la junta quede sobre una rodera, o a medio carril. Las bandas se construirán de la parte baja hacia la parte alta de la sección transversal.

INSTIri/lO l'FCN'OI ÓGICO lit" l.A CONSTRUCTTÓN 61

ASIAI J () AHUI AIX)

D.j.- Compactación.

La compactación de la mezcla asfáltica para la Carpeta Delgada de Graduación Abierta se iniciará con una temperatura mínima de 120oCt esta se hará con tres pasadas del rodillo liso vibratorio tipo tandem, con carga estática de 8 a 10 toneladas. Se hará un rodillazo final con el compactador neumático de 12 toneladas.

Se procederá iniciando la compactación en la parte más baja de la sección transversal, y continuando hacia la parte más alta.

D.k.- Defasamiento entre tendido y compactación.

Las operaciones de tendido y compactación no deberán defasarse para evitar la pérdida de calor y la manejabilidad de la mezcla asfáltica.

D.I.- Apertura al tránsito.

Las carpetas delgadas de graduación abierta se abrirán al tránsito de vehículos cuando haya perdido el calor suficiente para que su temperatura sea igual o menor que la temperatura de trabajo esperada en el sitio de la obra.

Cuando sea necesario dar paso en forma inmediata, se aplicarán riegos de agua para abatir la temperatura de la capa.

E.- MEDICIÓN.

E.a.- Unidad y aproximación.

Será el metro cúbico compacto de carpeta delgada de graduación abierta, por unidad de obra terminada, tomando como un decimal de aproximación.

E.b.- Procedimiento de medición.

Se determinará por el volumen geométrico de la carpeta asfáltica de graduación abierta por el método del promedio de áreas extremas de secciones transversales, a cada 20 metros, formadas sobre la sección original, y lo espesores medidos en él tendido, reducidos por el coeficiente de variación volumétrica determinado mediante sondeos efectuados en la capa compacta.

INSTMLIOTJCSOIOCICODI 1 \ CONSFRIK U O \ 62

ASI ALT O AHUI ADO

1 F.- BASE DE PAGO.

F.b.- El Precio unitario.

El precio unitario de la carpeta delgada de graduación abierta, por unidad de obra terminada, incluirá lo que corresponde por: desmonte y despalme de bancos, extracción del material aprovechable y de los desperdicios cualesquiera que sea su clasificación, instalación y desmantelamiento de instalaciones de alimentación de las plantas, cribados y desperdicios de los cribados, trituración total y cribado, avado, cargas y descargas de los materiales, todos los acarreos locales necesarios para los tratamientos y de los desperdicios, formación de los almacenamientos; secado del material pétreo y clasificación; separándolos por tamaños, adquisición y suministro del cemento asfáltico y de los agentes modificadores, proceso de la incorporación de los agentes modificadores, calentamientos, almacenamientos del asfalto ligante y/o el modificado;, calentamiento de los agregados, mezclado de los agregados y del cemento asfáltico solo o modificado en su caso, acarreo del concreto asfáltico elaborado de la planta de producción al lugar de utilización; barrido de la superficie de rodamiento con chiflón de aire, tendido, compactación, extracción, carga y acarreo del agua empleada en la compactación, recortes, y los tiempos de los vehículos empleados en los transportes durante las cargas y las descargas.

[\S111 U IO 11C \ O I Ó&ICO DI 1 A CONSTRUÍ C ION 63

ASFALTO AHULADO

ANEXO 1

CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO

I N M l l L I O I K N O I Ó C í K ' O D r i S CONSTRUCCIÓN 64

ASFALTO AHULADO

ANEXO N01 CAMINOS Y PUENTES FEDERALES DE INGRESOS Y SERVICIOS CONEXOS

NORMAS DE SERVICIOS TÉCNICOS PAVIMENTOS

CRITERIOS DE DISEÑO DE CARPETAS DELGADAS DE GRADUACIÓN ABIERTA

A.- DEFINICIONES.

A.a.- Criterios básicos.

Los criterios básicos de diseño incluyen conceptos y especificaciones particulares, a que se sujetará la construcción de las carpetas delgadas de graduación abierta, en lo que corresponda a: el diseño de las mezclas asfálticas, la calidad de materiales, y el control para el aseguramiento de la calidad.

A.b.- Carpeta delgada de graduación abierta.

La carpeta delgada de graduación abierta es un tratamiento superficial de 1.5 a 3.0 cm de espesor, que se aplica a los pavimentos mediante el tendido y compactación de una mezcla asfáltica porosa, formada con materiales no graduados, de partículas angulosas, elaborada en caliente, en planta estacionaria; utilizando cementos asfálticos solos o modificados con hule molido recuperado de neumáticos, polímeros u otras sustancias.

Tienen como propósito elevar los niveles de seguridad y comodidad a los usuarios de las autopistas, al proporcionar una superficie de rodamientos con mejores propiedades antiderrapantes y drenantes que reducen el acuaplaneo sobre los de espejos de agua que se forman en condiciones de lluvia.

A.a- Características.

Las carpetas de graduación abierta se caracterizan por su alto contenido de vacíos (14 a 20%), que le imparten propiedades drenantes, y valores mínimos de esfuerzo y deformación reducida (estabilidad y flujo).

C - MATERIALES.

C.a.- Cementos asfálticos.

Los cementos asfálticos que se empleen deberán seleccionarse para el sitio donde se realiza la obra, de acuerdo con la GUÍA GENERAL TENTATIVA PARA EL

INSTirU TO l'ECNOLÓGICO DI" I A CONSTRUCCIÓN 65

ASI ALT O AHIJ LADO

USO DE LOS NUEVOS ASFALTOS QUE PRODUCE PEMEX (anexo 2 de estas normas).

C.c- Aditivos.

Se emplearán aditivos cuando se requiera mejorar las propiedades de afinidad de los materiales pétreos con los cementos asfálticos que se emplee solo o modificado, cuando estos presenten deficiencias, o bien, a propuesta del constructor cuando lo requiera para mejorar sus rendimientos.

C.d.- Agentes modificadores.

Para mejorar las características de esfuerzo-deformación y durabilidad de las carpetas delgadas de graduación abierta, se emplearán hule molido recuperado de neumáticos, polímeros u otras sustancias.

Ce.- Agregados pétreos.

Los materiales pétreos que se empleen en la construcción de carpetas delgadas de graduación abierta serán limpios, duros, sanos, de partículas angulosas, obtenidos por un tratamiento de trituración y cribado, exentos de partículas deleznables y de minerales de arcilla como producto de la intemperización de la roca que proceden.

D.- ESPECIFICACIONES.

D.a.- Normas generales.

Dado el carácter particular que tienen las presentes normas para carpetas delgadas de graduación abierta, prevalecerán en lo que no se opongan, las normas generales de la S.C.T., Libro 3 (Normas para muestreo y pruebas de materiales, equipos y sistemas). Libro 4 (Normas de calidad de los materiales), Y en lo que corresponda a: diseño, calidad de materiales y control de calidad.

D.b.- Requisitos de los cementos asfálticos.

Los cementos asfálticos que se empleen solos, o modificados cumplirán los requisitos señalados en el anexo 3 de estas normas.

D.c- Requisitos de los materiales pétreos.

Los materiales pétreos que se empleen en carpetas delgadas de graduación abierta, deberán cumplir los siguientes requisitos:

INSMH I O IICNOIOGKODI 1 \CO\MRUC( ION 66

ASI-Al.rO AHULADO

D.c.l.- Naturaleza. Serán materiales limpios duros y sanos, provenientes de rocas sanas, obtenidos por un tratamiento de trituración y cribado.

D.c.2.- Mineralogía. En láminas petrográficas no se deberá manifestar la presencia de minerales de arcilla o en proceso de intemperización, como expresión de la sanidad del material pétreo.

D.c.3.- Calidad. Los materiales deberán ser muestreados después de ser producidos en el proceso de trituración y criba, y antes del secado de los materiales en la planta de asfalto.

En esta etapa los materiales deberán satisfacer los siguientes requisitos:

Equivalente de Arena: Contracción Lineal: Límite Líquido: Desgaste de los Ángeles: Absorción: Envejecimiento en hormo, durante 96 hrs, a 105oC: Partículas Deleznables: Angulosidad:

Contenido de lajas: Partículas alargadas: Caras Nuevas:

Intemperismo Acelerado: Cuando los anteriores indicadores arrojen resultados de frontera, o exista duda a cerca de sanidad de los agregados, se determinará la pérdida por intemperismo acelerado antes y después del secado de los materiales, en la planta de asfalto. Si se dan diferencias significativas, el banco será rechazado.

D.c.4.- Granulometría.

D.c.4.1.- Tamaño máximo. El tamaño máximo de los agregados se fijará dependiendo del espesor de proyecto de la carpeta delgada de graduación abierta, de acuerdo con lo siguiente:

ESPESOR TAMAÑO MÁXIMO DE LOS AGREGADOS en cm milímetros pulgadas 1.5 6.350 V*" 2.0 9.535 3/8" 2.5 .12.700 1/2" 3.0 15.875 5/8"

70% 0% 25% 30% 3%

Nulo 0%

30% 30% 30%

arrojí

mínimo

máximo máximo máximo

máximo máximo máximo

sn resultados

67 INSTIl OTO f'EÍ NOI ÓGICO l i r I A CONS fRUCCION

ASI AI Í O A H U ADO

D.c.4.2.- Granulometría. La granulometría de diseño deberá quedar comprendida en la zona granulométrica que corresponde al tamaño máximo de los agregados, conforme a la tabla N01, del anexo 4 de estas normas.

D.d.- Requisitos de los agentes modificadores.

Los agentes modificadores del cemento asfáltico, según se trate de Hule molido recuperado de neumáticos, polímeros u otras sustancias, deberán cumplir con los siguientes requisitos:

D.d.l.- Hule molido. El hule molido que se emplee como agente modificador del cemento asfáltico, será proveniente de la recuperación de neumáticos usados, y tendrá la composición granulométrica que corresponde al porcentaje de hule que se incorpora, según la tabla N01, del anexo 5 de estas normas.

D.d.2.- Polímeros. Cuando se empleen polímeros en las carpetas delgadas de graduación abierta, se fijará en el diseño, el producto adecuado de marca registrada que cuente con la certificación correspondiente.

D.d.3.- Otros. El diseño fijará la marca y tipo de producto que deba ser empleado, el cual deberá tener la certificación de calidad correspondiente.

D.e.- Requisitos de los aditivos.

Los aditivos que se empleen serán fijados en el diseño de la mezcla asfáltica, e indicará la marca y tipo de producto, el cual deberá contar con la certificación de calidad correspondiente.

D.f.- Requisitos de la mezcla asfáltica.

La mezcla asfáltica de las carpetas delgadas de graduación abierta deberá cumplir:

Estabilidad Marshall: 200 kg mínimo Flujo Marshall: 2 a 4 Vacíos en la mezcla: 14% a 20% VAM (Vacíos en el Agregado Mineral): 24% mínimo Tensión indirecta, a 250C, en kg/cm2: valor del diseño (más o menos

20%) Deformación a la falla, a 250C: 2% máximo

I N S M I U O m \OI OGRO 1)1 I \ CONSI RUC ( JÓN 68

ASFALTO AHULADO

| E. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO.

E.a.- Metodología.

El diseño de las carpetas delgadas de graduación abiertas se lleva a cabo mediante un proceso por aproximaciones sucesivas, en el que se realizan pruebas de laboratorio en forma estructurada, haciendo variantes de composiciones granulométricas y contenidos de cementos asfáltico, hasta lograr que la mezcla asfáltica cumpla los requisitos de estabilidad, flujo, vacíos, tensión indirecta y deformación a la falla, fijados en la cláusula de especificaciones de estos criterios básicos de diseño.

El proceso tiene como finalidad determinar la granulometría de los agregados, y el contenido óptimo de cemento asfáltico con los que se optimizan las propiedades de la mezcla asfáltica.

El conjunto estructurado de pruebas de laboratorio implica la ejecución de pruebas Marshall, Tensión indirecta, y Deformación a la falla, en las que las variantes de contenido de asfalto tienen como referencia, el contenido óptimo tentativo, determinado por el procedimiento de absorción de queroseno (EKN), en cada una de las variantes de composición granulométricas elegidas en el sistema de pruebas.

E.b.- Recomendaciones.

Cuando se empleen agentes modificadores de los cementos asfálticos, en las carpetas delgadas de graduación abierta, se recomienda tener presente la finalidad con que son aplicados para optimizar en el diseño las propiedades de esfuerzo deformación que se requieren para el buen funcionamiento de esta carpeta.

Por otra parte, la experiencia ha demostrado que los mejores resultados se obtienen cuando las proporciones de los agentes modificadores se aplican en los siguientes rangos:

Hule Molido: 12% a 24% Polímeros: 2.5 a 3.5 %

F.- CONTROL DE CALIDAD.

El control de calidad tiene como finalidad asegurar la calidad de la obra, mediante la vigilancia de procesos, pruebas y ensayes de laboratorio, por los que se obtienen los indicadores de calidad que tienen como marco de referencia las Normas Generales y los valores fijados en las Especificaciones Técnica Particulares, de Proyecto, y las complementarias de la Obra.

INSTITUTO TFCNOLÓGICO OK I A CONSTRUCCIÓN 69

ASFAI rOAHUTADO

El tipo y frecuencia de la determinación de los indicadores de la calidad, ya sean mediciones, observaciones, pruebas, o ensayes de laboratorio, debe ser planeado, para precisar los alcances que se pretenden con el control de calidad.

Es una actividad permanente en la ejecución de la obra, en la que va interpretando la tendencia de los indicadores de calidad, en general son los elementos de apoyo para tomar decisiones en relación a las medidas preventivas y correctivas que oportunamente deben tomarse.

No menos importante es la comunicación y la ubicación de esta función en la línea de autoridad de la obra, para contribuir eficazmente en el proceso de realimentación en la dirección de la obra.

Los resultados del control de calidad exigen de comunicación permanente y oportuna, y del soporte documental estructurado con carácter histórico que refleje la forma en que se ejecuta la obra. Este se constituye con: reportes de pruebas y ensayes de laboratorio, cartas de control estadístico, archivo de órdenes y antecedentes de comunicación, informes documentales y fotográficos.

F.b.- Productos asfálticos.

Los cementos asfálticos empleados, en carpetas delgadas de graduación abierta, serán muestreados y ensayados para verificar que correspondan al tipo fijado en el diseño, y cumplan con las especificaciones contenidas en la tabla N01 del anexo 3 de estas normas.

Los cementos asfálticos modificados con el hule molido o polímeros, deberán cumplir las especificaciones señaladas en la tabla N02 del anexo 3 de estas normas. Se verificará que el asfalto solo, antes de ser modificado, corresponda al tipo fijado en el proyecto, y cumpla con las especificaciones de la tabla N01 de estas normas.

F.c- Agentes modificadores.

El hule molido, y los polímeros empleados como agentes modificadores de los cementos asfálticos fijados en el proyecto, para ser empleados se verificará que tengan la calidad requerida para este fin.

F.c.l.- Hule molido. Se verificará que el hule molido que se emplee para modificar el cemento asfáltico esté exento de impurezas tales como fibras, residuos metálicos, u otras sustancias extrañas, y que el contratista cuente con los certificados de calidad de su proveedor. Así mismo se verificará que cumpla con los requisitos de granulometría señalados en la cláusula: D.-Especificaciones, de estos Criterios básicos de diseño.

iNsriruoTFtNoiocicom-1 ^CONSTRUCCIÓN 70

ASFALTO AHULADO

F.c.2.- Polímeros. Se verificará que los polímeros que se empleen correspondan al tipo fijado en el proyecto, y que el producto cuente con la certificación de calidad correspondiente.

F.d.- Incorporación de agentes modificadores.

La incorporación de los agentes modificadores de los cementos asfálticos deberán estar sujetos a un estricto control de calidad, por lo que se verificarán los procesos que se lleven a cabo, en cada caso.

F.d.l.- Hule molido. Antes de Iniciar la obra, se verificará que la empresa tenga en la obra el equipo accesorio de la planta de asfalto, con las características señaladas en el inciso: D.b.2, de las presentes normas, y que se realice de conformidad con lo indicado en el inciso: D.e.l, de estas normas.

F.d.2.- Polímeros. Se verificará que el contratista haya sometido el procedimiento de incorporación al organismo y cuente con su aprobación, y se vigilará que este se lleve a cabo.

En ambos casos, antes de ser empleados los asfaltos modificados, se aplicará la prueba para determinar la viscosidad absoluta en campo, por el método simplificado, descrito en el anexo 6 de estas normas, la cual será tomada como criterio para aceptación o rechazo.

F.e.- Agregados pétreos.

Los agregados pétreos serán controlados en la etapa de tratamiento de trituración y cribado, y se verificará su calidad muestreando los almacenamientos para mantener controlada su calidad.

Se hará el muestreo sistemático en la etapa de dosificación de los agregados, antes del secado de los materiales, para verificar que los agregados cumplan los requisitos de calidad indicados en la cláusula: D.- Especificaciones, de estos Criterios básicos de diseño.

Se vigilará y controlará que los agregados tengan la composición granulométrica fijada en el diseño de la mezcla asfáltica, y que estos no tengan diferencias significativas que repercutan en las propiedades de la mezcla como son: la estabilidad, el flujo, los vacíos, la tensión indirecta y deformación a la falla.

Se considerará que los agregados de la mezcla asfáltica cumplen con la granulometría fijada en el diseño cuando: satisfacen el tamaño máximo, y su composición granulométrica está dentro de las siguientes tolerancias, respecto a la granulometría fijada en el diseño:

INSTITUTO TECN'OI ÓGICO DI" I A CONSTRUCCIÓN 71

ASIAi;] O AHULADO

MALLA TOLERANCIA (en más o en menos)

Núm. 4 5% Núm. 10 4% Núm. 40 3% Núm. 200 1 %

F.f.- Elaboración de la mezcla asfáltica.

Se obtendrán pastillas Marshall en las plantas de tratamiento, y en el lugar de utilización a efecto de verificar que se cumplan los requisitos de: estabilidad, flujo y vacíos, tensión indirecta y deformación a la falla, se mantengan sin desviaciones significativas respecto los valores fijados en la cláusula de especificaciones de estos criterios básicos de diseño.

El contenido de cemento asfáltico, solo o modificado, en la mezcla deberá ser igual al contenido óptimo fijado en el diseño, aceptando en más o en menos una tolerancia de 0.5%.

La mezcla asfáltica, al salir de la planta deberá tener una temperatura entre los 150°C y los 180°C.

F.g.- Tendido de la mezcla asfáltica.

Se vigilará que la temperatura ambiente sea mayora a IQOC, y no exista peligro inminente de lluvia, antes de iniciar esta operación. La temperatura de la mezcla deberá ser superior a 1350C.

F.h.- Compactación.

Se vigilará que la compactación de la mezcla asfáltica se realice con temperatura superior a 130oC, siguiendo los procedimientos, y con el equipo de las características descritas en la cláusula de ejecución de estas normas.

t N S m t I O Il-CNOIÓCKODI I XCONSTRIXÍ ION 72

ASFALTO AHULADO

ANEXO 2

GUÍA GENERAL TENTATIVA PARA EL USO DE LOS NUEVOS ASFALTOS QUE PRODUCE PEMEX

Secretaría de Comunicaciones y Transportes. Subsecretaría de Infraestructura.

Dirección General de Servicios Técnicos Junio de 1996.

INSTITUTO I ECNOLÓGICO DK I A CONSTRUCCIÓN 73

ASFALTO AHULADO

1. ANTECEDENTES

Durante más de 40 años, PEMEX ha fabricado el cemento asfáltico núm. 6 para mezclas en caliente, asfalto rebajado FR-3 para mezclas en el lugar con motoconformadora, para carpetas de riegos superficiales y para riegos de liga, así como también el asfalto rebajado FM-1 para riegos de impregnación de bases hidráulicas.

Los resultados obtenidos con estos asfaltos en obras de pavimentación convencionales han sido en general adecuados, con excepción de los dos casos, que se citan enseguida, especialmente en los últimos años de la red troncal de carreteras, al tener que soportar altas intensidades de tránsito.

1.1 Aunque el cemento asfáltico núm. 6 (CA-6) es aplicable a los requerimientos promedio de uso en el país, no puede abarcar toda la diversidad de condiciones de trabajo que se presentan en los pavimentos que se construyen en las distintas regiones, principalmente por lo que se refiere a tránsitos (volúmenes y cargas por ejes), climas, materiales y procedimientos constructivos.

1.2 Por otra parte, el sistema de mezcla asfáltica elaborada en el lugar o en plataforma, empleando asfalto rebajado FR-3 y motoconformadora, que se utilizó desde 1948, aproximadamente, en la construcción y mantenimiento de carpetas asfálticas tanto de carreteras federales como de estatales y de alimentadoras, dio buenos resultados durante un lapso considerable, mientras el tránsito fue más bien bajo. Sin embargo, este sistema es hoy totalmente inapropiado y fuera de lugar, por las razones siguientes:

1.2.1 Baja calidad y mal comportamiento de estas mezclas asfálticas para las condiciones impuestas de tránsitos actuales elevados.

1.2.2 Costos comparativos cercanos, similares o aún más altos a los de las técnicas más avanzadas, como la mezcla asfáltica elaborada en planta, en caliente, si se toma en cuenta el servicio, comportamiento y duración de ambos tipos de mezclas asfálticas.

1.2.3 Desperdicio de recursos no renovables, que implica el uso de solventes a base de gasolinas, los cuales originan adicionalmente la inestabilidad de la carpeta asfáltica, cuando quedan atrapados en cantidades excedidas.

1.2.4 Reducción en la calidad de estas mezclas asfálticas al quedar expuestas a los efectos perjudiciales del medio ambiente, el cual recibe a su vez la inducción de contaminantes no controlables, que originan un impacto muy desfavorable en la ecología del lugar.

1.2.5 Fuertes interferencias al tránsito en los trabajos de conservación, que afectan la buena operación de las carreteras, sobre todo las de alta circulación.

INSTITUTO raCNOI.ÓGICO DK l A CONSTRUCOÓN 74

\ S ÍAI IO AULLADO

2. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ASFALTOS

2.1 Disponibilidad y demanda

El mayor consumo de combustibles en nuestro país, así como la naturaleza de los crudos pesados que en su mayor parte se utilizan para producirlos mediante el proceso de refinación (procedentes de la zona Campeche), ha proporcionado mayor disponibilidad de residuo asfáltico, mismo que se está utilizando tanto para consumo nacional como para fines de exportación. Ahora bien, la demanda principal que se tiene de este producto en el extranjero proviene de los Estados Unidos, país que exige el cumplimiento de las Normas ASTM 1992 grado viscosidad, las cuales parecen explicar mejor el manejo y comportamiento del asfalto en obra, respecto a las normas vigentes de la SCT grado penetración.

Debido a lo antes expuesto, PEMEX ha visto la necesidad de unificar la producción de cementos asfálticos para satisfacer ambas demandas y así mismo, ha determinado suspender la producción de los asfaltos rebajados FR-3 y FM-1 atendiendo seguramente a razones económicas, logísticas y de mejor aprovechamiento de recursos renovables.

2.2 Impulso a la tecnología

Lo anterior permite también impulsar la tecnología de los asfaltos en México, al contar con mayor diversidad y una aplicación más racional de ellos.

2.3 Producción futura

Aunque en la actualidad PEMEX sólo está produciendo en sus refinerías de Madero, Cadereyta y Salina Cruz los cementos asfálticos AC-20 y AC-30 de ASTM y sigue fabricando el CA-6 únicamente en Salamanca, pretende iniciar en fecha próxima la producción de dichos cementos asfálticos con clasificación AC en la refinería de Tula, Hgo. Así también, se considera factible que PEMEX pueda elaborar en sus refinerías, en un lapso razonable, los cementos asfálticos AC-10 y AC-5, este último especialmente para emulsiones.

2.4 Uso de emulsiones

Por otra parte, la falta de los asfaltos rebajados FM-1 y FR-3 utilizados en riego de impregnación de liga, carpetas de riegos superficiales , mezclas asfálticas etc., puede resolverse con el empleo de emulsiones asfálticas de buena calidad y tipo apropiado a la obra correspondiente ajustadas a las necesidades nacionales, a las normas que se fijen al respecto, siguiendo procedimientos constructivos adecuados y tomando en cuenta los nuevos programas de producción de PEMEX en cuanto a los cementos asfálticos.

fV> 111 L fO I ] C \ O I OC K O DI I \ < ONS I RL < < ION 75

ASI AI JO \HLI ADO

3. CONCLUSIONES

Se dan enseguida las principales conclusiones que se derivan de lo antes expuesto:

3.1 Las medidas adoptadas por PEMEX en cuanto a la producción de asfaltos se consideran justificadas y benéficas para el país porque significan la entrada de divisas y el impulso a la tecnología de los asfaltos en nuestro medio.

3.2 Además del uso adecuado de los nuevos cementos asfálticos, debe mejorarse la calidad y diversidad de las emulsiones asfálticas, así como su aprovechamiento, puesto que constituyen con ventaja el sustituto natural de los asfaltos rebajados, en los trabajos de pavimentación consistentes en riegos superficiales, morteros y mezclas asfálticas, sellos premezclados, elaborados los tres últimos, siempre en planta, en frío.

3.3 Es necesario llevar a cabo una cuidadosa evaluación y seguimiento del comportamiento de las obras que se construyan con los nuevos cementos asfálticos y emulsiones utilizados en lo venidero, a fin de efectuar en su oportunidad los ajustes que sean pertinentes, relacionados principalmente con el tipo apropiado de asfalto, cantidad óptima del mismo, materiales pétreos y procedimientos constructivos recomendables.

4. RECOMENDACIONES GENERALES

Las recomendaciones generales que pueden hacerse con carácter tentativo, sobre el manejo y uso de los nuevos asfaltos, se citan a continuación:

4.1 Distribución de cementos asfálticos, base viscosidad

ASFALTO REGIÓN QUE SE RECOMIENDA PARA USO TENTATIVO

AC-5 Para elaboración de emulsiones asfálticas y para concretos asfálticos que se utilicen en algunas partes de la Sierra Madre Occidental comprendidas en los estados de Durango y Chihuahua.

AC-10 Para la región central y altiplanicie de la República.

AC-20 Para el sureste de la República y las regiones

INSIIILIO IICNOIOOKODI I \ < ONS1 RLCCION 76

ASI AI 10 AHULADO

AC-30 Para la región norte y noroeste del país, excluido el estado de Tamaulipas.

La distribución anterior se basa principalmente en condiciones climáticas, y no incluye otras variables muy importantes como son los tipos de agregados pétreos, intensidad de tránsito, etc., por lo que deben tomarse en cuenta adicionalmente las siguientes recomendaciones:

• Emplear materiales pétreos sanos, limpios y bien graduados. • Utilizar procedimiento constructivos adecuados en lo que se refiere

especialmente al mezclado, tendido y compactación de las capas asfálticas, aplicando también las temperaturas apropiadas a la viscosidad de los asfaltos.

• Prever el uso de cementos asfálticos modificados con algún aditivo, cuando las condiciones propias de la obra así lo ameriten.

• Llevar a cabo una evaluación y seguimiento cuidadoso sobre el comportamiento de las obras de pavimentación que se construyan con los nuevos cementos asfálticos, a fin de ir formando la experiencia mexicana, que incluya las condiciones reales de nuestro medio y que permita en el futuro próximo tomar decisiones cada vez más acertadas relativas a la ejecución de este tipo de obras.

4.2 Aplicaciones de los nuevos cementos asfálticos y de las emulsiones asfálticas.

1 CEMENTO ASFÁLTICO 0 EMULSIÓN

AC-5, AC-10, AC-20 Y AC-30 (solos o bien, modificados)

Emulsiones asfálticas catiónicas: • Fraguado lento o superestable

• Fraguado rápido

• Fraguado medio o lento

TRABAJOS QUE SE RECOMIENDAN EN FORMA GENERAL Para concretos asfálticos en las regiones antes señaladas y para carreteras de alta circulación (en intensidad de tránsito y cargas por ele)

Para riegos de impregnación de bases hidráulicas. Para riegos de liga, carpetas asfálticas de riegos superficiales y riegos de sello convencionales. Para carpetas asfálticas de mezcla en planta, en frío, y para carreteras con tránsito máximo de 2000 vehículos diarios y 20% de pesados (tentativo), incluyendo trabajos de conservación como bachees, renivelaciones y sobrecarpetas.

[ \ S M I L I O I K V O I O C K O D I i \ < 0 \ S ! R U < fON 77

ASFALTO AHULADO

En la presente guía general se han tratado de proporcionar las ¡deas fundamentales para la aplicación y uso correcto de los nuevos cementos asfálticos que PEMEX ya está produciendo y así mismo, para tratar de resolver la problemática originada por la suspensión por parte de PEMEX de la elaboración de los asfaltos rebajados FR-3 y FM-1, ya que ambos aspectos influyen sustancialmente en los estudios, proyectos, construcción y conservación de las obras de pavimentación a cargo de la SCT. Sin embargo, se considera necesario insistir en la importancia que tiene la buena selección del producto asfáltico adecuado, según las condiciones particulares de cada obra y también, en la oportuna evaluación y seguimiento del comportamiento del pavimento construido, con objeto de formar la experiencia nacional a corto plazo.

[ \STI I L I O l 'FCNOIOGICO 131" l \ CONSTRUCCIÓN 78

AS J U IO AHLI ADC)

ANEXO 3

CLASIFICACIÓN Y ESPECIFICACIONES DE LOS CEMENTOS ASFÁLTICOS

79 INSt l lL IO I l ( \ O í O ( , K ( ) l ) l 1 \ CO\SIRL( í ION

^w TABLA 1. - CLASIFICACIÓN Y ESPECIFICACIONES DE LOS CEMENTOS ASFÁLTICOS

C A R A C T E R Í S T I C A S CEMENTO ASFÁLTICO

AC-2.5 {No. 2}

AC-S (No. 4)

AC» 10 (No. Sí

AC-2d (Ho, n

AC -30 (No. 7.S)

AC -40 (No. 8)

Viscosidad. Absoluto 60*C. poises

VisooskJñd Cinemática. 136'C, cenllstokes, mínimo

Viscosidad. Saybott Purol, 135*C, seg., mínimo Viscosidad, Brooktleld, 135*. poises, mínimo Penetración, 25*C, 100 gr. 5 seg. Punto de inftemaclon, copa abierta de Ciev«iand, *C, mínimo Solubilidad en Ifleiofoetlleno, %. mínimo

Punto de reblandedmiento. Anillo y Bola. *C

250 ± 50

t25

45

30

200 - 250

20S

99.0

32 -38

500 i 100

175

70

30

120-150

220

99 0

3 7 - 4 3

1.000 ± 200

250

90

30

8 0 - 1 0 0

232

99.0

4 5 - 5 2

2.000 t 400

300

100

30

6 0 - 7 0

232

99 0

4 6 - 5 6

3 .000*600

350

120

30

5 0 - 6 0

232

9 9 0

5 0 - 5 8

4.000 * 800

400

160

30,

4 0 - 5 0

238

99.0

5 2 - 6 0

(PRUEBA DE PELÍCULA DELGADA, (3.2 mm), 163*C, S í ir, 50 gr |

Pérdida por calentamiento, %, máximo

Viscosidad Absoluta, 60*Ck poises, máximo Ductilidad, 26*0.5 cm por minuto, cm, minlmo Penetración retenida, %

1.4

1,0OD

100

40

1.2

2,000

too

40

1.0

4,000

75

50

0.6

8.000

50

54

0.5

12.000

40

58

0.5

16,000

25

62

|PRUEBASSHRP (TENTATIVO) TEMPERATURA DE ENSAYE, 'C \

Asfallo Original

G*/Sen d . KPa, 1,0 mínimo

Despufts de TFOT 6 RTFOT

G'/Send.KPa. 2.2 mínimo

Después del PAV

GVSen 0, KPa, 5,000 máximo

46

46

16

52

52

19

58

58

25

64

64

25

64

64

28

70

70

31

TABLA 2. - CLASIFICACIÓN Y ESPECIFICACIONES DE LOS CEMENTOS ASFÁLTICOS MODIFICADOS

C A R A C T E R Í S T I C A S TIPO DE ASFALTO Y MODIFICADOR |

A C 10 HulB Neum

A C - 2 0 Hule Neum

AC -30 Hule Neum

A C - 1 0 SBS

AC - 2 0 SBS

A C - 3 0 SBS

A C - 1 0 SBR

AC - 2 0 SBR

A C - 3 0 SBR

Viscosidad, Absoluta SO'C. poises

Viscosidad Cinemálica. 13S*C. cenllstokes. máximo

Vlscosldíd. Brookflsld. Upo kaakg 177". ¡»lses

P«n*líaetón. tS'C. 100 v, 5 sea, 0.1 mm

Peiwtfadón, 4*C. 200 gr. 60 Mg, 0.1 mm

OuclIRdad, 4*C, 5 ew por minuto, cm, mínimo

Punió de reblandecManto. Anulo y Esfera. "C, máximo

Punió de Inflamación, cope abierta de Cleveland, *C. mínimo

Séparícldn. diferencia SJISIO y esfera. 'C. mínimo

Resitencia, Z5*C, %, mirtmo

Recuperación eláslica. 25*C. %, mínimo

12-4B

20-7S

15-35

SO

20

SO

15-60

20-60

10-30

SS

20

30

18-72

20-B0

10-25

60

20

50

2.500

2.000

50-75

30 mínimo

4»

230

2.2

5,000

2.000

40-75

25 minimo

54

240

2.2

7.500

2.000

30-60

20 mínimo

60

240

22

800

2.000

80 minimo

50

240

1,600

2,000

70 minimo

40

240

2,400

2.000

60 mínimo [

25!

240

(PRUEBA DE PELÍCULA DELGADA. (3.2 mm), 163'C, S hr, 80 gr |

Pérdida por calentamtenlo, %. máximo

Viscosidad Absoluta, eO'C. poises, máximo

RecuperaOón elástica, 28'C. %. mínimo

Dudllldad. 4"C, 5 cm por minuto, cm, mínimo

Penelración. 4'C, 200 gr, 60 «eg, 0.1 mm, mínimo

PeneuacUin retenida. 4'C, mínimo

(Ductilidad retenida. 4'C. mínimo

1,0

70

SO

1.0

75

50

10

eo 50

10

45

15

1.0

45

13

1.0

SO

12

4,000

25

6.000

20

12,000

B

(PRUEBAS SHRP (TENTATIVO) TEMPERATURA DE ENSAYE, 'C |

Asfalto Original

GVSend.KPa. 1.0 mínimo

OaspuétdeTFOTóRTFOT G*/Send,KPa, 2.2 mínimo

Después del PAV

GVSen d, KPa. 5,000 máximo

Tipo de asfalto SHRP

70

70

2S

PG 76 - 22

76

76

31

PG 76 - 20

92

62

37

PG62-16

70

70

22

PG 70-34

76

76

26

PG 76 - 28

62

82

34

PG 62 - 22

64

64

ia

PG 64 - 34

70

70

Í5

PO70-28

76

76

31

PG76-22

ASFAI/IOAHUl-ADO

ANEXO 4

ZONAS GRANULOMÉTRICAS

INS n i t IO I K N'OI ÓGK () I >r I A ( ONS FRUC C i OS 82

^w pkWmep

TABLA 1. ZONAS GRANULOMETRICAS PARA CARPETAS DE GRADUACIÓN ABIERTA

i M A L L A | TAMAÑO MAXIMO \

1/4" j 3/8" | 1/2" J

I mm 1 j m» ' | ztsr

J 1/4" | mm. 4

\ Núm. 10

J Núm, 20

| Núm, 40

J Nítm.60

| Núm. 100

| Núm. 200

DE A |

100 |

70 |

30

6

i 2

1 0

1 0

1 0

1 0

100

50

20

10

8

6

! 4

I 3

JEspesor mínimo de I* capa, cm | 2.0

DE A |

100

85 | 100

44 |

24

4

2

0

I 0

I 0

I 0

75

48

16

10

a 6

4

1 3

I »

DE A |

100 1

90 |

70 I

40

26

S

¡ 3

0

i 0

0

1 0

100 [

90 |

66 J 52 l 16 1

12 ]

10 1

1 8 J 6 i

4

1 « 1

ASIAIIOAHLIADO

ANEXO 5

TIPOS DE HULE MOLIDO PARA EMPLEARSE COMO MODIFICADORES DEL CEMENTO ASFÁLTICO

I N S l I f L I O I K N O I O U C O D I 1 \ í ONSI RUCt ION 84

TABLA 1. - TIPOS DE HULE MOLIDO PARA EMPLEARSE COMO MODIFICADOR DE LOS CEMENTOS ASFÁLTICOS

M A L L A N o .

HA 20

% QUE PASA LA MALLA

HA 40

% QUE PASA LA MALLA

HA 80

% QUE PASA LA MALLA

10

id

20

30

40

50

10Q

200

100

75-100

55 -90

25-60

10-40

0-20

0-10

0 -5

1 100

75-100

55-90

25-&0

0-30

0-10

too

80 -100

60-100

40-70

0-20

% Mínimo ém hule en si asfalto 17 15 12

W

ASFALTO AHULADO

ANEXO 6

PRUEBA PARA DETERMINAR LA VISCOCIDAD ABSOLUTA EN CAMPO, POR EL MÉTODO

SIMPLIFICADO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE I.A CONSTRUCCIÓN 86

ASIA! J O AHULADO

NORMAS PARA MUESTREO Y PRUEBAS DE LOS MATERIALES, EQUIPOS Y

SISTEMAS

PRUEBAS EN CEMENTOS ASFÁLTICOS

PRUEBA PARA DETERMINAR LA VISCOCIDAD ABSOLUTA EN CAMPO, POR EL MÉTODO SIMPLIFICADO.

A. FINALIDAD Y DESCRIPCIÓN

A. l Finalidad

A. 1.1 Antecedentes

La construcción de las carpetas asfálticas se hace mediante un sistema de trabajo continuo de actividades coordinadas, en las que intervienen diversos grupos de maquinaria y equipos, que requieren de métodos de control ágiles, para el aseguramiento de calidad.

En este sistema de trabajo, el uso de los cementos asfálticos, solo o modificados demandan de una respuesta inmediata para su aceptación o rechazo, cuando se reciben en las plantas de asfalto, o al terminar el proceso de incorporación de los agentes modificados en el lugar, según se trate de polímeros, hule molido recuperado de neumáticos, u otras sustancias.

A. 1.2 Objetivos

La aplicación de esta prueba tiene como finalidad obtener de manera inmediata y en campo, la viscosidad absoluta del cemento asfáltico solo o modificado, para ser tomada como un indicador de calidad para su aceptación o rechazo, antes de ser empleado en la elaboración de los concretos asfálticos, en forma complementaria al control de calidad de los cementos asfálticos, y en su caso, los procesos de incorporación de los agentes modificadores.

A.l.3 Descripción de la prueba

La presente prueba es un método simplificado, para determinar, en campo, la viscosidad absoluta del asfalto solo o modificado, en el que se emplea un viscosímetro PORTÁTIL tipo HAAKE. En este aparato la viscosidad absoluta se deriva a partir del momento rotacional que se desarrolla por la resistencia al flujo de este fluido, en dispositivos con superficies circulares o cilindricas de dimensiones específicas.

[ \ S III L I O 11 C \ O I ÚGK O DI I \ C ONS I RL< C ION 87

ASFAI JOAHUADO

A.2 Descripción

A.2.1 Definición de términos

Para precisar el significado de algunos términos utilizados en esta prueba, y otros relacionados con los conceptos de la viscosidad, se formulan las siguientes definiciones por el sentido taxativo con que son empleados.

AGENTE MODIFICADOR.- Hule molido, polímeros u otras sustancias que se incorporan al cemento asfáltico para modificar sus propiedades, mediante procesos sometidos a un estricto control de calidad.

CEMENTO ASFÁLTICO.- Es el material ligante empleado en las carpetas asfálticas elaboradas en caliente, en planta estacionaria, elaborado con los residuos de la destilación fraccionaria y aceites aromáticos del petróleo crudo para obtener ligantes de características adecuadas a las regiones climáticas en que se ha dividido el país.

CEMENTO ASFÁLTICO MODIFICADO.- Cemento asfáltico al que se le han incorporado agentes modificadores para mejorar sus características.

CONSISTENCIA.- Grado de fluidez o plasticidad de un cemento asfáltico a determinada temperatura,. La consistencia varía con la temperatura, por tanto es necesario referirla a una temperatura patrón.

GRADO DE VISCOCIDAD.- Es un sistema de clasificación de los cementos asfálticos basados en rangos de viscosidad de una temperatura de 60oC (140oF). Usualmente también se especifica una viscosidad mínima a 1350C (2750F). Tiene como propósito establecer valores límites de consistencia a estas dos temperaturas. Los 60oC (140oF) se aproximan a la temperatura máxima de servicio de los pavimentos asfálticos en los Estados Unidos de América. Los 1350C (2750F) se aproximan a la temperatura de mezclado y colocación de los concretos asfálticos. Existen 5 grados de cementos asfálticos basados en la viscosidad del asfalto original a 600C.

HULE MOLIDO.- Hule recuperado de neumáticos, reducido a un tamaño máximo definido por una malla y condicionado a una composición granulométrica.

LIQUIDO NEWTONIANO.- Líquido en el que permanece constante la relación entre el esfuerzo constante, y la resistencia al corte, cuando varía a la temperatura.

PASCAL.- La unidad de la viscosidad absoluta en el Sistema Inglés, es el Pascal por segundo (pa.s). Un POISE equivalente a 0.1*(Pa.s). Un centipoise (cO) equivale a un milipascal por segundo (mPa.s).

I N S i m IO ILCNOIOGICOni l \ ( 0 \ J> IKU<.UO\ 88

ASI AI IO AHU ADO

POISE.- Unidad de medida de la viscosidad absoluta de un fluido en el sistema cm-gr-seg (cgs), correspondiente a la viscosidad de un fluido en el que se requiere un esfuerzo de una dina por centímetro cuadrado para mantener una diferencia de velocidad de un centímetro por segundo entre dos planos paralelos al flujo orientados en la dirección del mismo y separados por una distancia de un centímetro.

STOKE.- Unidad de medida de la viscosidad cinemática. Es igual a la viscosidad del fluido en Poises, dividida entre la densidad del fluido en gramos por centímetro cúbico.

VISCOCIDAD.- Medida de la consistencia de un líquido, por si resistencia interna a fluir.

VISCOCIDAD ABSOLUTA.- Métodos usado para medir la viscosidad usando el poise como unidad de medida.

VISCOCIDAD APARENTE.- Es la relación entre el esfuerzo cortante y la resistencia al corte en un líquido newtoniano, o no newtoniano. Esta relación es una medida de la viscosidad aparente, también llamada como coeficiente de viscosidad.

VISCOCIDAD CINEMÁTICA.- Método usado para medir la viscosidad usando el store como unidad de medida.

VISCOSIMETRO TIPO HAAKE.- Viscosímetro portátil diseñado y construido para determinar la viscosidad absoluta de los cementos asfálticos solos o modificados, que se basa en el momento rotacional que se desarrolla por la resistencia al flujo ente los cementos asfálticos y accesorios de superficie circulares y cilindricas sumergidos en una muestra de asfalto.

B. EQUIPO Y MATERIALES

B.l Descripción del equipo

B. l . l Viscosímetro portátil.

El viscosímetro tipo Haake VT-04 es un aparato portátil diseñado y construido para medir la viscosidad absoluta de los cementos asfálticos en el lugar, en pruebas directas en tanques de transporte y almacenamiento, y en pruebas en serie, en el cual se puede leer la viscosidad directamente en sus escalas de medición.

Este viscosímetro portátil consta de una unidad motriz que funciona con baterías; un juego de rotores circulares y cilindricos con extensiones; y

INSmUIOlFCNOIOGICODI 1 \ CONS I RUCt ION 89

ASI'Al ] O AULLADO

tasas donde se coloca la muestra del cemento asfáltico, donde se sumergen los rotores para medir la resistencia viscosa en altos rangos.

La unidad motriz funciona con baterías o se alimenta mediante un adaptador de corriente continua. En esta unidad están integradas las escalas de medición que dan de manera directa la viscosidad absoluta, de las que solo se tomas las lecturas.

B.1.2 Equipo complementario

• Soporte vertical • Fuente de calor (parrilla eléctrica) • Vasos de aluminio o cristal refractario (5) con diámetro de 12.70

cm • Termómetro de inmersión total de -2 a 400oC • Espátulas • Pinzas

C. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

La prueba de viscosidad se puede ejecutar directamente en los tanques de transporte y almacenamiento haciendo uso de las extensiones para los rotores del viscosímetro portátil.

Cuando se determina la viscosidad para las temperaturas de referencia correspondiente a las especificaciones del proyecto, el asfalto es muestreado en los tanques de transpprte o almacenamiento para recibirlo en cinco tasas de prueba o vasos de aluminio para practicar las mediciones en un rango apropiado de temperaturas.

D. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

El funcionamiento de la unidad motriz, para la ejecución de la prueba de viscosidad, se hará de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

Para la determinación de la viscosidad se harán las mediciones en 3 de los 5 especímenes de la muestra recibidos en las tasas, vasos de aluminio o cristal refractario, con los que se cuba un rango de temperaturas que contenga las temperaturas a las que se determinan la viscosidad.

Para la ejecución de cada una de las mediciones de la viscosidad en los especímenes de la prueba se procede conforme a lo siguiente:

INSTI I b fO 1 K \ O I OCIC O Di" I A C ONS ÍKÜCC ( Ó \ 90

ASI-ALTO AHULADO

1.- La unidad motriz se coloca en un soporte de laboratorio, en el que se fijará en posición horizontal, de tal forma que el rotor quede suspendido libremente.

2.- Se inserta el extremo roscado del conector en la salida de la unidad motriz, para lo que se girará el conector en el sentido contrario a las manecillas del reloj, hasta que quede totalmente atornillado. La cuerda izquierda del rotor y la dirección de la rotación son tales que el rotor se apretará por sí mismo durante la operación.

3.- Las tasas o vasos de aluminio o cristal refractario se colocarán en forma centrada respecto al eje de rotación del rotor y previamente se agitará el contenido del espécimen para uniformizar la temperatura y colocar el termómetro de inmersión colocando el bulbo en la parte media de la altura del espécimen.

4.- A continuación se procede a sumergir el rotor en el cemento asfáltico contenido en la tasa, hasta la profundidad indicada en el mismo.

5.- Colocar en la posición de trabajo el seguro indicador.

6.- Girar a la posición de encendido y el rotor comenzará su operación. Permita que el indicador se estabilice (por unos segundos)

7.- Lecturas. Se harán lecturas de la viscosidad y temperatura en cada uno de los especímenes. Las lecturas de la viscosidad se tomarán directamente en las escalas de medición integradas en la unidad motriz. La temperatura se leerá en el momento de accionar la unidad motriz.

8.- Rotor. El uso del tipo de rotor depende del rango de la viscosidad del cemento asfáltico. Su elección se hará de acuerdo a las indicaciones del fabricante.

En los viscosímetros tipo Haake VT-04, comúnmente empleados se emplean:

• Para viscosidad de alto rango

De 0.3 a 13 Pa.s (P) se utiliza el Rotor N03, la lectura se hace en la escala inferior De 3 a 150 Pa.s (P) se utiliza el Rotor N 0 ! , la lectura se hace en la escala central De 100 a 4,000 Pa.s (P) se utiliza el Rotor N01, la lectura se hace en la escala superior

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ASI AI JOAHLIADO

E. REPORTE

E.l Determinación de la viscosidad

La viscosidad se determinará basándose en un diagrama del comportamiento de la viscosidad respecto a la temperatura.

El diagrama se construirá con el conjunto de lecturas de viscosidades y temperaturas observadas en los especímenes de prueba, mimo que contendrá por lo menos tres lecturas, y cubrir el rango de las temperaturas a las que se pretende determinar la viscosidad.

El resultado se obtendrá interpolando el valor de la viscosidad a la temperatura a la que se determinan las viscosidades.

REPORTE

El reporte contendrá datos de la clasificación y nomenclatura de la obra a que corresponde; fecha, lugar y hora del muestreo; fecha de la elaboración de la prueba; procedencia y tipo del Cemento Asfáltico; marca, tipo y dosificación del agente modificado o aditivo empleado; temperatura especificada para determinar la viscosidad; equipo o procedimiento empleado para la incorporación del agente modificador, lugar en el que se hace el proceso de incorporación del agente modificador.

F. PRECAUCIONES

F.l Fuentes de error

En los viscosímetros portátiles de este tipo deben tomarse las siguientes precauciones en la determinación de la viscosidad absoluta, por lo que tendrá especial cuidado en lo siguiente:

1. Para un funcionamiento correcto deben observarse las recomendaciones del fabricante, en relación a su operación y mantenimiento.

2. El motor de la unidad motriz funcionará adecuadamente cuando sea alimentado de la fuente de poder con un voltaje igual o superior al especificado por el fabricante.

3. en los fluidos de alta viscosidad, el rotor no se suspende verticalmente de inmediato. Para mayor precisión, verificar que el rotor haya quedado suspendido verticalmente antes de iniciar su operación.

I N S I I I L f O I F C N O I O M C O D I I \ ( ONSTRUC C ION 92

ASI'AI'IO AHULADO

Unidad

Vaso No. 3

+ XLS \z/

+ +

Baterías 4x1.6 Volts 0ECR6.ANSIAA}

Punto de inmersión

Rotor No. 1 Rotor No. 2

Extensión del rotor

Rotor No. 3

Ftg. 1 Equipo para determinar la viscosidad

Preparación de la muestra

INSTII U I O 1ICNOIOGICO DE I A CONSfRUCX ION 93

ASI AI JO AULLADO

CONCLUSIONES

Con base a la investigación realizada podemos concluir que si se logra promover la utilización de las carpetas de asfalto ahulado; tendremos una mejor red carretera y reduciremos el problema ambiental que causan las llantas.

El asfalto ahulado es un material de pavimentación único con propiedades ingenieriles superiores, especialmente en la prevención de reflexión de grietas y en el envejecimiento del pavimento. La capa de asfalto ahulado actúa como sellador, previniendo la pérdida y la reacción de los componentes más volátiles. Esta acción sellante conserva la viscosidad del pavimento y mantiene la flexibilidad de la superficie tratada.

En general, con el uso del asfalto ahulado en la conservación y construcción de pavimentos flexibles se logra una mayor vida útil, un alto nivel de servicio y un mínimo costo de mantenimiento debido a sus características, lo cual se traduce en las siguientes ventajas:

• Se reduce notablemente la oxidación y el envejecimiento de las carpetas asfálticas debido a los antioxidantes y al negro de humo que contiene el hule molido de llanta con el que se modifica el asfalto normal.

• Las mezclas asfálticas elaboradas con asfalto ahulado son más flexibles que las mezclas convencionales.

• Las mezclas elaboradas con asfalto ahulado mejoran considerablemente la susceptibilidad a las temperaturas bajas y altas con respecto a un asfalto normal.

• Los ingredientes antioxidantes, antiozonantes, negro de humo, así como la cohesión que se logra por la reacción entre el asfalto y el hule, aunados al efecto Joule-Thompson, son los principales factores que prolongan la vida de los pavimentos con asfalto ahulado, al mismo tiempo que proporcionan confort.

El aprovechamiento de un recurso no degradable que se encuentra en nuestro ambiente causando contaminación y problemas, es razonable y necesario, toda vez que su utilización se encuentra sustentada por los resultados y la experiencia.

Un camino bien construido, será más económico al pasar los años y esto permitirá a la vez que con ese ahorro se construyan más vías de comunicación que tanto beneficio proporciona al país.

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ASI Al IO Al ¡LIADO

GLOSARIO

ABRASIÓN.- desgaste de la superficie de un cuerpo provocado por las partículas de otro cuerpo generalmente más duro.

ACUAPLANEO.- Un fenómeno sumamente desagradable y peligroso que puede producirse al rodar por pisos mojados y en mayor medida con neumáticos de mayor anchura, es el denominado aquaplaning o acuaplaneo, esto se produce cuando los neumáticos son incapaces de evacuar toda el agua que discurre por debajo de ellos ya sea por falta de dibujo o por exceso de velocidad, esta situación crea una película de agua entre el neumático y el pavimento, que deja al primero sin contacto con el segundo, la consecuencia inmediata es la perdida del control del vehículo.

ANTIOXIDANTES.- son usados para prevenir una posible degradación de la pieza. La mayoría de los cauchos están sujetos a la oxidación, aunque los materiales plásticos insaturados son más sensibles que los saturados. Los factores que influyen en acelerar la oxidación son el calor, la luz ultravioleta, la humedad y los iones metálicos pro­oxidantes (como el cobre, aluminio, manganeso, cobalto).

ANTIOZONANTES.- se utilizan para evitar una degradación en la superficie del caucho al exponerse al ozono. Para evitar esto es necesario formar una barrera en la superficie de la pieza. El ozono se encuentra presente en la atmósfera formándose por la acción de la luz solar con las partículas de contaminación presentes en el medio ambiente.

Los factores que afectan la degradación son: 1. La completa dispersión de los ingredientes, la pobre dispersión acelera este fenómeno. 2. La presencia de material extraño, las impurezas metálicas o polvo aceleran la fractura de una pieza terminada. 3. La historia térmica del material antes del moldeo, materia prima envejecida antes del moldeo reduce la fractura.

BACHADA.- Se trata de procesos en los que se opera sobre una cantidad de material -a la que llamamos "bachada"-, transformándola en sucesivas operaciones hasta obtener el producto final.

CEMENTO ASFÁLTICO.- se usa para la elaboración de concretos asfálticos y para la estabilización de sub-bases y bases. Se clasifica según su penetración y su grado de viscosidad.

CONCRETO ASFÁLTICO.- se llama concreto asfáltico cuando la mezcla está elaborada antes de que se convierta en carpeta asfáltica.

CONTRACCIÓN LINEAL.- mide la reducción que presenta el suelo cuando pierde agua.

CRIBAR.- selección de material.

DELEZNABLES.- que se rompe, disgrega o deshace fácilmente.

DENSIDAD.- característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.

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AblAUOAHUAIX)

DESGASTE LOS ANGELES.- mide la resistencia del pétreo principalmente en una base, porque absorbe más cargas.

EFECTO JOULE-THOMSON.- propiedad del hule (se contare con el calor y se expande con el frío.

ELÁSTOMERO.- cualquier matera natural o artificial caracterizada por tener propiedades elásticas comparables a las del caucho (capaz de recuperar su forma después de haberlo estirado).

EQUIVALENTE DE ARENA.- prueba que permite determinar el contenido y actividad de los materiales finos o arcillosos presentes en el material pétreo a utilizar. Para el material que conformará a la base y sub-base y para una mezcla asfáltica que conformará a la carpeta.

FRESAR.- cortar.

HIDROPLANEO.- se produce cuando los neumáticos de un vehículo pierden contacto con el pavimento por una película de agua y por consiguiente disminuye o se elimina el poder de adherencia de las ruedas.

INTEMPERISMO.- o meteorización a la acción combinada de procesos (climáticos, biológicos, etc.) mediante los cuales la roca es descompuesta y desintegrada por la exposición continua a los agente atmosféricos, transformando a las rocas masivas y duras en un manto residual finamente fragmentado.

LÍMITES DE CONSISTENCIA.- nos dicen que tan deformable es el suelo (Límite líquido y Límite plástico).

MÉTODO HVEEM.- método de diseño de las mezclas asfálticas. • resistencia a la desintegración • alteración volumétrica • permeabilidad • resistencia a la deformación lateral • peso volumétrico • resistencia a la tensión mediante el cohesiómetro de Hveem

MÉTODO MARSHALL.- método de diseño de las mezclas asfálticas. • peso volumétrico • porcentaje de vacíos • estabilidad • flujo

MÓDULO DE RESILIENCIA.- definimos el módulo de resiliencia, o resiliencia elástica de un material, a la energía absorbida por este durante la deformación elástica, la cual puede recuperarse ai descargar el material. Este valor es la energía por unidad de volumen requerida para llevar el material desde un esfuerzo nulo hasta el valor de esfuerzo de fluencia o limite elástico So-

PERMEABILIDAD.- velocidad a la que un fluido puede pasar a través de los poros de un sólido. Si se presenta trae como consecuencia disipación de las presiones

ÍVSn iL IO IKNOIOGKOIH I \ CONSTRUCCIÓN 96

ASI \ ! ] () \ H U AIX)

(deslizamiento en terracerías) y flujo de agua a través del suelo (tubificaciones y arrastres).

PÉTREO.- piedra.

PUNTO DE REBLANDECIMIENTO.- prueba de resistencia a la deformación. Temperatura a la que se alcanza un determinado estado de fluidez.

PROPIEDADES REOLÓGICAS.- miden la deformación con respecto al tiempo, cuando se está aplicando una carga. Las propiedades Teológicas de un pavimento son: consistencia y susceptibilidad, viscosidad, punto de reblandecimiento, penetración, flotación, ductilidad, punto de inflación, penetración retenida y pérdida por calentamiento y solubilidad.

RECAUCHUTADO.- Acción de reparación o mantenimiento de un neumático que consiste en colocar, mediante vulcanizado, una nueva banda de rodadura sobre la banda desgastada, respetando, asimismo, el resto de componentes de la rueda. Esta operación ha caído en desuso entre los turismos y sólo se utiliza ya en neumáticos de vehículos pesados.

REPOSO DINÁMICO.- el material necesita un tiempo determinado para integrarse, pero no puede dejar de moverse en forma muy lenta.

RODERA.- camino abierto por el paso de los carros.

SILOS.- depósitos donde se guarda algo.

TOLVAS.- caja en forma de cono invertido y abierto por debajo, para que granos u otros cuerpos caigan poco a poco en los mecanismos destinados a recogerlos.

TORQUE.- la fuerza aplicada por el brazo del momento (brazo de torsión).

VISCOCIDAD.- resistencia que presenta un material a ser deformable.

VRS o CBR.- Valor relativo de soporte. Mide la resistencia de la capa compactada.

I N S M I L I O 1 I ( N O I O G K O D I I \ CONS í RUCC ION 97

ASI AI IO AHULADO

BIBLIOGRAFÍA

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• Seminario: "Carpetas Drenantes Ahuladas" Hule molido para fabricar asfaltos ahulados Ing. Jorge E. Cárdenas García Vocal de la AMAAC Febrero 1998

• Hidro Industrial Fabricante en México, del módulo mezclador asfalto hule. El hule de llantas en pavimentos Ing. Carlos Mora Vanegas 1996

• Memoria de la conferencia Asphalt Rubber 2000 Varios autores

• Modificación de asfaltos con hule molido. Memoria del primer ciclo de seminarios sobre pavimentos flexibles. Rafael Limón L. 1997

• Asociación Mexicana de Asfalto, A.C. (AMAAC).

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