ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LAMACRO-TEXTURA SUPERFICIAL EN LOS RIEGOS

DE LIGA ENTRE CAPAS ASFLTICASMEDIANTE EL MTODO LCB

Prof. Dr.-Ing. Aitor C. RaposeirasUniversidad Austral de ChileInstituto de Obras Civilese-mail:aitor.raposeiras@uach.clTel. 63 2 293985Cel. 72060539

Prof. Dra.-Ing. Diana Movilla QuesadaUniversidad Austral de ChileInstituto de Obras Civilese-mail:diana.movilla@uach.clTel. 63 2 293985Cel. 54702360

Prof. Dr.-Ing. Daniel Castro FresnoUniversidad de Cantabria (Espaa)Departamento de Transportes y Tecnologa de Proyectos y Procesose-mail:daniel.castro@unican.esTel + 34 942 20 20 53

Objetivo principal

Mejorar adherencia entre distintas capas de mezclas asflticasempleadas en carretera

Anlisis de la dotacin ptima de riego de liga Influencia de la macro-textura y tipo de mezcla asfltica

MARCO DE LA INVESTIGACION Y OBJETIVOS

Tratamientos superficiales Deterioros en firmes Factores de los riegos de adherencia

ESTADO DEL ARTE

Riego de adherencia

Aplicacin sobre capa ligantes hidrocarbonados o conglomerantes hidrulicosprevia a la extensin de capa asfltica. No incluidos tratamientos con gravilla olechadas asflticas

Objetivo: perfecta unin entre las capas (mayores tensiones horizontales,reduciendo deformacin y deslizamiento)

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Emulsiones asflticas(EAR-1, ECR-1, ECR-1-m yECR-2-m)

Dotacin > 200 g/m2(discont., drenante o rehab.,> 250 g/m2)

http://www.pavementinteractive.org/article/tack-coats/

Falta de adherencia entre capas (MOPU, 1989)CORDON LONGITUDINAL ARROLLAMIENTO TRANSVERSAL

Fuerzas generadas por vehculos pesados

Zonas de frenadas o aceleraciones

GRIETA PARABOLICA PELADURAS

Zonas de frenadas o aceleraciones Ligante inadecuado, escaso, rido sucio o envejecimiento

DETERIORO DE FIRMES

Bernucci et al., 2007

Bernucci et al., 2007

Bernucci et al., 2007Mahbub et al., 2002

Incorrecta dotacin y aplicacin del riego (MOPU, 1989)HUELLAS EN RELIEVE ESTRIADOS

Exceso de dotacin en riego de liga Mala puesta en obra del ligante asfltico

LLORADO FLUJO DE LIGANTE

Exceso de ligante, perdida ridos o trafico intenso

Dosificacin excesiva de riego de liga

DETERIORO DE FIRMES

M.O.P.U., 1989 Bernucci et al., 2007

Bernucci et al., 2007

Bernucci et al., 2007

Factores ms influyentes en la adherencia entre capas

RIEGOS DE ADHERENCIA

Dosificacin del riego de liga

Sin riego: menores resistencias al corte Dotacin ptima: 200-300 g/m2; 300-450 g/m2

Tipo de ligante Mejores resultados: termo-adherenteTiempo de rotura de la emulsin Dependiente de la temperatura de las capas

Tipo de material Mezcla bituminosa (% vacos y tipo ligante) Geosintticos entre capas

Zamora-Barraza et al. 2010 Nixon Egli Equipment, Vogele Super 1800 SF

Factores ms influyentes en la adherencia entre capas

RIEGOS DE ADHERENCIA

Temperatura ambiente y de compactacin

Dependiente de la temperatura de las capas

Estado de la superficie Agua o polvo en superficie antes de aplicacin riego reduce resistencia al corte Ms influencia cuanta menor dotacin utilizada

Cargas y desplazamientos

Cargas trfico mejoran adherencia (de 40 a 57 %) Aumento del mdulo de rigidez mejora la adherencia

Acabado superficial Mayores resistencias en superficies fresadas Dependiente de la dotacin de riego

Tashman et al., 2008Deysarkar, 2004

Configuracin de probetas Materiales

Fabricacin de probetas Dotacin optima de ligante y resistencia al corte Anlisis de la macro-textura superficial

METODOLOGA

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,010,1110100

AC16 surf DAC22 surf/bin DAC22 bin SAC22 base G (M)AC22 base GAC32 base G

Mezclas bituminosas seleccionadasEnsayos de influencia de la macro-textura: Capa superior AC16 surf D, AC22 surf D Capa inferior AC22 surf/bin D(S), AC22 surf/bin D, AC22 bin S

AC22 base G, AC22 base G(M), AC32 base G(S): cara de contacto serrada; (M): granulometra modificada

Dotacin de riego 4 dotaciones (125-500 g/m2)

CONFIGURACIN DE PROBETAS

rido empleado

rido oftico procedente de acopios: 0-6; 6-12; 12-18; 18-25; Mayor de 25 mmCoef. Los ngeles 16 %; ndice de lajas 12 %

BetnB60/70 (50/70)

Penetracin (25 C; 100 g; 5 s) 60 70Punto de reblandecimiento (A y B) 48 57Punto de fragilidad FRA ASS - 8

MATERIALES

EmulsinECR-1 (C60 B4 ADH)

Contenido ligante 58.0 62.0Adhesividad 90Penetracin a 25 C 330Punto de reblandecimiento 35

Ensayo de corteProbetas de 101.60 mm de dimetro. 2 capas de mezclas bituminosas unidas por riego de adherencia. 65 mm cada capa, con una altura total de probeta de 130 mm aprox.

FABRICACIN DE PROBETAS

Mquina de ensayos de inmersin-compresin. NLT-161/98 Precarga 170 kN (vel. compresin constante, 2-3 minutos) Se mantiene a 170 kN durante 2 minutos

Extraccin, serrado, secado e introduccin de capa inferior

Impermeabilizacin de probeta y aplicacin de emulsin

FABRICACIN DE PROBETAS

Rotura de emulsin

Betn residual (g/m2) 125 250 375 500 625 750

Tiempo rotura (min) 85 150 225 300 375 450

60100][0508.0][][

222

=mmgDotaciongEmulsion pi

Emulsin aplicada (g) 1.69 3.38 5.07 6.76 8.45 10.14

6-7 minutos por 10 g/m2 de betnresidual aplicado

FABRICACIN DE PROBETAS

48 combinaciones, 3 probetas idnticas para cada combinacin

DOTACIN PTIMA DE LIGANTE Y RESISTENCIA AL CORTE

2 x capa superior 6 x capa inferior (medicin macro-textura) 4 x cantidad de riego de adherencia

Se coloca una capa de la probeta dentro de la mordaza del instrumento decortadura (5 mm entre interface-borde de la mordaza). La otra capa de laprobeta se apoya en una superficie de la base (5 mm entre interface-superf.apoyo)

Se posiciona el conjunto en la mquina de ensayos estticos

DOTACIN PTIMA DE LIGANTE Y RESISTENCIA AL CORTE

Desplazamiento constante (2.5 mm/min)

Desplazamiento de la capa colocada en el interior de la mordaza,permaneciendo inmvil la otra: Rotura por zona de unin

Monitorizacin de curva carga-desplazamiento: Carga mxima a rotura

DOTACIN PTIMA DE LIGANTE Y RESISTENCIA AL CORTE

Ensayo de determinacin de la densidad relativa (NLT-155/95)

Caracterizacin de materiales

Ofita Arena

rel [g/cm3] 2.861 2.645

ANLISIS DE LA MACRO-TEXTURA SUPERFICIAL

Ensayo de determinacin de la densidad aparente y porosidad

(UNE-EN 1097-3)

Ofita Arena

ap [g/cm3] 0.91 1.33

rel

apH

= 1(%) Ofita ArenaH [%] 68.19 50.28

Transformacin macro-textura standarizada

Ensayo de circulo de arena (NLT-335/00). Relacin resultados filler oftico-arenanormalizada (0.32-0.16 mm)

MN = (MO * 1.271) + 0.041

, dondeMN: Macro-textura NormalizadaMO: Macro-textura Ofita

ANLISIS DE LA MACRO-TEXTURA SUPERFICIAL

Relacionando peso inicial, final, densidad y rea se obtiene la profundidad de lamacro-textura (en mm)

ANLISIS DE LA MACRO-TEXTURA SUPERFICIAL

Medicin de macro-textura

Ensayos de corte:- Anlisis de la dotacin ptima- Anlisis de la influencia de la macro-textura

RESULTADOS

Tipo decapa

inferior

Resistencia al corte [N]Media

AC22D (S) 6812.83AC22D 8337.50

AC22S 9158.13

AC22G (M) 10609.29AC22G 10193.96

AC32G 7861.29

Anlisis de la influencia de la macro-textura

ENSAYOS DE CORTE

Anlisis de la influencia de la macro-texturaENSAYOS DE CORTE

125 g/m2

375 g/m2

250 g/m2

500 g/m2

Anlisis de la influencia de la macro-texturaMezcla AC22D (S) AC22D AC22S AC22G (M) AC22G AC32GRango

Macro-textura(mm)

0.0500.095

0.2300.300

0.3800.475

0.6750.770

0.8900.945

1.2201.300

ENSAYOS DE CORTE

CONCLUSIONES

Conclusiones previas Conclusiones generales Conclusiones especificas

CONCLUSIONES PREVIAS

El riego de liga es necesario para garantizar la correcta adherencia entrecapas

El riego debe ser aplicado en las dotaciones adecuadas (entre 200 y 450g/m2) para que acte correctamente

La extensin de la segunda capa de mezcla asfltica debe realizarse cuandola emulsin haya roto

La capa inferior debe estar completamente limpia, y sin presencia de agua ohumedad

La rugosidad de la capa inferior incrementa la resistencia al corte de la unin

CONCLUSIONES GENERALES

Ensayos de corte

La adherencia entre capas depende directamente de la textura de de la capainferior

El tipo y textura de la capa superior tiene tambin influencia en los resultadosde resistencia, pero en menor medida

No existe una dotacin ptima global de riego de liga, sta depende tanto de lamacro-textura de la capa inferior como del tipo de mezcla de la capa superior

CONCLUSIONES ESPECFICAS

Ensayos de corte

El tiempo de rotura de la emulsin ECR-1 convencional utilizada (60% debetn residual) es de 6 a 7 minutos por cada 10 g/m2 de betn residualaplicado

Se obtienen los valores ms altos de resistencia al corte para valores altos demacro-textura (mezclas AC22G y AC22G(M), macrotexturas entre 0,675 y0,945 mm)

Se obtienen los valores de resistencia al corte ms bajos para los valores msbajos de macro-textura (AC22D(S) y AC22D)

Los valores mximos de macro-textura tambin obtienen valores bajos deResistencia al corte

Los valores ms adecuados para la dotacin de emulsin son entre 250 y 375g/m2, pero es necesario relacionarlos con las macro-texturas de las capas

CONCLUSIONES ESPECFICAS

Ensayos de corte

El valor de dotacin de 125 g/m2 de betn residual es el ms adecuado paralos valores ms bajos de macro-textura (AC22D(S)), pero no est permitidosegn normativa

Para los valores mximos de macro-textura (AC32G), la dotacin de 500 g/m2es la ms adecuada, ya que el resto no rellenan los vacos superficiales.Puede ser beneficioso incrementar el valor de dotacin en estos casos

Para valores de macro-textura comprendidos entre 0.230 y 0.945 mm, lasdotaciones de 250 y 375 g/m2 de betn residual presentan resultadossimilares

En el caso de utilizar mezclas densas como capa superior, cuanto mayor seala macro-textura de esta capa superior mayor ser la resistencia obtenida.