Práctica Moderna del Mantenimiento de Pavimentos (con Black Topping)

• Rafael Lopes Martins• Gerente Desarollo de Mercado y Ventas Técnicas - SBS – P&R Latam

• rafael.martins@kraton.com

Introducción: Blacktopping sobre PCC

▪Que significa Blacktopping sobre un pavimento rígido?

▪Construcción o rehabilitación del pavimento de hormigón con carpeta(s) asfáltica.

Pavimento de hormigón

Mezcla Asfáltica

Definiciones para Mantenimiento de Pavimentos

▪Preservacion del Pavimento: mantenimientopreventivo, rehabilitacion non estructural, y otrasrutinas de mantenimiento generales.

▪Mantenimiento Preventivo: mantener o mejorarlas condiciones funcionales del Sistema, sin incrementar la capacidade structural del pavimento (ex: carpeta delgada de asfalto);

▪Rehabilitacion del pavimento: Intervencionstructural que agrega mas tiempo de servicio al pavimento existente y/o mejora la capacidade de suportar cargamento.

Usos generales del Blacktopping sobre PCC▪Usual: mejorar la funcionalidad de un pavimento degradado▪Non-obvio:

▪Reduccion de ruídos▪Mejorar skid resistance▪Mejorar dirigibilidad

▪Usualmente rehabilitacion rápida y conveniente para los usuários▪Rápida velocidad de ejecucion.

▪Buen costo benefício de rehabilitacion para pavimentos existentes

▪Dos objetivos principales: Condicion Estructural y Condicion Funcional

Por donde empezar?Que black topping no puede solucionar?• perdida de suporte de la base• drenaje ineficiente• grietas profundas• baja eficiencia transferencia de carga entre las placas

Pero como hacer mantenimiento en pavimento de hormigon?

ACPA 2006a

Fatores a considerer para eligir una mezcla asfaltica

Hormigón Hormigón

Hot mix asphalt

▪Eligir una mezcla asfáltica deve considerar una séria de importantes factores, tal cual:

▪Resistência a deformación▪Resistência a reflejo de grietas▪Resistência a desgaste▪Supresión de ruído▪Resistencia a Top-down cracking ▪Resistência a derapamiento (skid)

▪Ejemplos de mezclas asfálticas para blacktopping

▪Dense-graded asphalt (DGHMA)▪Polymer-modified DGHMA▪Stone matrix asphalt (SMA)▪Open-graded friction course asphalt (OGFC)▪Rubberized gap-graded asphalt

Reflejo de grietas▪ El reflejo de grietas irá depender (también) de la performance a bajas

temperaturas del cemento asfáltico.▪ Bennert (2009): utilizando asfaltos con performance

a bajas temperaturas por lo menos 1 o 2 grados mas bajos que el recomendado por el LTPPBing, el pavimento tiene tiempo de vida mas largo cuandomirado el reflejo de grietas;

▪ Overlay test puede “simular” esto..

Zhou et al. (2006) Zhou and Scullion 2003)

Y como balancear esto?

Zhou et al. (2006)

G

R

I

E

T

A

S

R

U

T

T

I

N

G

P PP

Wet Dry

Cual tipo de ligante asfáltico utilizar?▪ Experiencia ha mostrado que asfaltos modificados con polímeros (AMP) han

tenido los mejores resultados cuando bien diseñada la mezcla.Asfalto

2.5%

7.5%

5%

Polímero SBSIncorporación SBS

en AsfaltoMicroscopia (PMB)

HiMA (Highly Modified Asphalt)

Fase polimérica descontínua

Fase Polimérica Contínua

Mezclas delgadas con HiMA▪ Brazil: Performance contra reflejo de grietas

2.5 cm - SRAM

Months After Rehabilitation

Cra

cked

Are

a (%

)

Highly Modified Asphalt Binder for Asphalt Crack Relief Mix, Gaspar M, Vascelos K. et al. (2017)

▪ US: Leveling Mixtures (New Jersey DOT)

▪ High Performance Thin Overlay (HPTO), require diseño balanceado de la mezclautilizando Asphalt Pavement Analyzer y Texas Overlay Test

▪ New York City utilizo de la especificacion del NJDOT para el Proyecto de Blacktop en la 1st Avenue de Nova York en 2013

▪ 3,81cm espesor, sobre pavimento de hormigon “rehabilitado”

Mezclas delgadas con HiMA

▪ US: NYC utilizando Mezclas delgadas de alta performance para resolver un duro problema

▪ Local: 1st Avenue – New Your City

▪ Pavimentado con Reinforced Portland Cement Concrete (RPCC) en 1983 y 1984

▪ Diseño para 40 años de vida

▪ Pero después de 30 years…

▪ Desafios:

▪ Alto volume de tráfico

▪ Lineas de água, águas residuales y telecom viejas

▪ Poco espacio para utilizer pavimentos asfalticos de alto espesor

http://axeonsp.com/nyc-uses-a-high-performance-thin-overlay-to-solve-a-hard-problem-2/

Mezclas delgadas con HiMA

Mezclas delgadas con HiMA▪ US: NYC utilizando Mezclas delgadas de alta performance para resolver un duro problema

First Avenue – Febrero 2012▪ Comparación entre diferentes tipos de asfaltos

▪ Asfalto Modificado Usual (AMP): PG76-28

▪ HiMA: continuous PG 95-31

First Avenue – February 2012▪ Comparación entre diferentes tipos de asfaltos

First Avenue – NYC▪ Procedimientos

▪ Micro-milling (~3mm)

▪ Sello de grietas y remendo con sellador altamente modificado PolyPatch

First Avenue – NYC▪ Procedimientos

▪ Micro-milling (~3mm)

▪ Sello de grietas y remendo con sellador altamente modificado PolyPatch

First Avenue – NYC▪ Procedimientos

▪ Riego de liga

▪ Fabric

First Avenue – NYC▪ Procedimientos

▪ Mix Temperature: 143-154 C

▪ Agregado aditivo de mezcla tíbia

▪Un pase con rolo vibrando▪4 a 5 pases con rolo estático-> para se alcanzar 95% de densidad

First Avenue – NYC▪ Después de asfaltado

▪ 10.000 Ton durantes 3 semanas de trabajo nocturno

First Avenue - NYC

▪Recapeo usual en NYC tiene usualmente 2 años de vida util. el HPTO esta en perfectas condiciones ya después de 6 años

▪ Después de asfaltado▪ 10.000 Ton durantes 3 semanas de trabajo nocturno

First Avenue - NCY▪ TR News, May-June 2019 Issue, Number 321

▪ Escrito por Frank Fee, hace el acompañamientode la performance de la carpeta de HPTP en la 1st

Avenida

▪ “El desarollo de avanzados ligantes asfálticosincorporados a nuevos tipos mezclas de asfaltopredice mejores enfoques para el diseño de rehabilitación de pavimentos en el horizonte.”

Florida Departament of Transportation Research▪ Primero Proyecto con HiMA en 2014

▪ Part of FDOT Standard Specification beginning Jan 2018

▪ Project No. BE287, Evaluacion de FC-5 (OGFC*) con PG 76-22 HP para reducir raveling (Materials)

▪ Project No. BE321, Structural Coefficient for High Polymer Modified Asphalt Mixes (Roadway Design)

*OGFC: open graded friction course

Florida Departament of Transportation Research▪ Contracted with the Texas A&M Transportation

Institute (TTI) para evaluar mezclas FC-5 (OGFC) producidas utilizando FDOT’s “High Polymer” y PG76-22

▪ “High Polymer” FC-5 son mucho mas resistentes a raveling y agrietamiento, especialmente despues de envejiecido

▪ Se espera increment hasta +50% en el tiempo de servicio de mezclas cuando utilizan asfaltos High Polymer

▪ Analisis economicas han mostrado que mezclas High Polymer son viables y tienen buen costo-benefício.

NCHRP Report 877▪ Performance-Based Mix Design for Porous Friction Courses (2018)

• Reducen riego de aquaplanaje,

• Mejora atrito, especialmente en condicioneshúmedas,

• Reduce backsplash y spray de losneumáticos,

• Reduce ruído del contato entre neumático y pavimento, y

• Mejora visibilidad de la señalizacionhorizontal.

https://www.nap.edu/download/25173#

NCHRP Report 877▪ Performance-Based Mix Design for Porous Friction Courses (2018)

▪ NCHRP Report 877: Performance-Based Mix Design for Porous Friction Courses (2018)▪ From NCHRP Project 01-55, hecho por NCAT

▪ Referenced in TTI report, also showed improvement in tests associated with the durability of OGFC when using HiMA (highly-modified asphalt)

Mix

No.Mixture

Canta

broHWT TxOL I-FIT FE I-FIT FI

Mean

ranking

9 #1-HiMA 1 3 1 1 1 1.4

3 #1 + 4% BHF 2 1 6 2 3 2.8

7 #1-no fiber 4 5 3 4 4 4.0

6 #4 + 4% BHF 6 7 4 5 6 5.6

8 #1-GTR 3 6 9 3 7 5.6

2 #1 + 2% BHF 5 2 7 7 9 6.0

5 #4 + 2% BHF 7 8 2 8 5 6.0

4 SC-Poor 9 9 5 6 2 6.2

1 GA-Good 8 4 8 9 8 7.4

Ranking of Test Results from NCHRP 01-55

https://www.nap.edu/download/25173#

Iowa▪ US: Iowa DOT - HIPRO

https://www.apai.net/Files/content/Iowa%20Asphalt%20Report/APAINewsletterFall2018.pdf

• Mezcla fina, agregados de 3/8" con ligante modificadocon polímero 58-28E+

• Voids< 2% • ER>= 90%• Espesor: 2,54 to 3,8cm

• Primero HIPRO:• I-35 in Warren County over PCC construido en1958• 1969 AC overlay

• Target: Reducir costo annual de recapeo del PCC

• Performance: …”és incuestionable”

Conclusiones:

▪ Solución de rápida ejecucion y versátil;

▪ Track record de muy buena performance en diversas aplicaciones;

▪ Ligantes Altamente Modificados (HiMA) ha mejorado bastante el disempeño de las mezclas empleadas tambien en esta;

▪ Suceso en cases de mezclas densas y mezclas porosas (OGFC);

▪ HiMA és viabilidad economicamente debido superior performance (Ciclo de vida).

▪ Mejora la dirigibilidad y segurança para usuários;

▪ Optimiza costos de mantemiento y ejecución

Muchas gracias!!

Rafael Lopes Martinsrafael.martins@kraton.comwww.kraton.com

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