LOS AGREGADOS PETREOS Y EL PATINAJE EN LOS PAVIMENTOS* Richard Meininger** Los accidentes que en carreteras y pistas de aviación ocasiona el deslizamiento o patinaje de vehículos y aviones es preocupación de las oficinas de control para garantizar con un adecuado diseño la seguridad en los pavimentos húmedos. La textura y fricción de los agregados juega un papel importante en la prevención de estos accidentes. Los pavimentos secos usualmente dan a las llantas una buena fricción, sin embargo, en los pavimentos húmedos se reduce la fricción o resistencia al deslizamiento. En presencia de humedad la fricción depende de la dureza de los agregados minerales expuestos en la superficie del pavimento y de la rugosidad de su micro-textura***. Sin embargo, para velocidades por encima de 40 MPH es necesaria la macro-textura**** del pavimento para prevenir el hidroplaneo y de ayuda para que el agua pueda escaparse de la interfase llanta-pavimento. Los pavimentos construidos con concreto de cemento Pórtland y equipos de terminado y texturización (dragas, flotas, acanalamientos) proveen la textura inicial. Pero al desgastarse pronto la pasta de cemento se exponen en la superficie los agregados finos. El agregado fino presente en la superficie de un concreto hecho con Cemento Pórtland determina la micro-textura que provee la fricción. Algunos agregados gruesos pueden exponerse y dar la macro-textura necesaria en áreas de tráfico pesado y en climas fríos donde son comunes las llantas de agarre, cadenas y otros elementos abrasivos. Muchos estados rechazan los agregados de piedra caliza en los concretos construidos con Cemento Pórtland dado que en la superficie la suavidad aumenta por el pulimento de las capas superficiales o exigen una mezcla con minerales duros de sílice. Algunos estados usan la prueba de los residuos insolubles en ácido (Prueba ASTM D 3042) para asegurar que los agregados superficiales no sean todos minerales carbónicos (calizas y dolomitas) que se disuelven en el ácido. Las calizas y dolomitas cuando se utilizan se pulen rápidamente con el tráfico. El pulimento es más lento si en la prueba del ácido los residuos insolubles representan un porcentaje significativo o existe una mayor cantidad de agregados en tamaño que no pasen el tamiz número 200 o halla presencia en el agregado de minerales arenosos. En los pavimentos construidos con mezcla asfáltica en caliente (HMA), o en capas de sello, es el agregado grueso el que se expone en la superficie. Inicialmente, después que el asfalto (HMA) es extendido y compactado, el agregado puede tener una capa de asfalto en la superficie, pero el uso por el tráfico expone el agregado. La microtextura y las propiedades de pulimento de la superficie del agregado influyen en la fricción. La gradación y textura de los agregados expuestos en la superficie influyen en la macro-textura y en las propiedades de hidroplaneo. Algunos estados para asegurar una buena fricción obligan el uso de la norma ASTM D 3319 (Accelerated Polishing of Aggregates Using the British Wheel). En la prueba de pulimento de los agregados gruesos de la Federal Highway Administration – un valor alto después del pulimento indica una buena fricción y un valor bajo una fricción pobre. También, algunos laboratorios usan métodos de carriles de tráfico circular para evaluar, en diversas mezclas de laboratorio, la tendencia al pulimento de los agregados. Muchas agencias gubernamentales de carreteras evalúan regularmente la fricción en el campo usando un patín (skid) remolcado (Norma ASTM E 274, ASSHTO T 242) o evalúan las pista de aterrizaje de aviones usando un equipo Mu-Meter de fricción lateral (Norma ASTM E 670). Los resultados sirven para categorizar las fuentes y las clases o tipos de agregados en altos, medios o de baja fricción o determinar el punto en que el pavimento necesita atención inmediata para corregir sus condiciones de baja fricción al deslizamiento. No todos los casos de baja fricción se pueden atribuir a una clase o tipo de agregado. Tal como cuando la sobre cantidad de asfalto, en una mezcla en caliente, fluye a la superficie o una superficie súper pulida de concreto de cemento se vuelve deslizante por la humedad. Fuentes de agregado Arcillas ligeras expandidas Cenizas de altos hornos Calizas arenosas Granitos Gravas Calizas Valor de pulimento 45 35 31 29, 28, 27 27, 26, 25 23, 19 Seleccionando adecuadamente por la textura de su superficie los agregados se puede lograr en tiempo húmedo la fricción necesaria para prevenir el deslizamiento. Minerales duros (Dureza en la escala de Mohs de 6 o mayor, tales como feldespatos y cuarzos) y agregados con una buena micro-textura, como arena de roca o escorias de altos hornos, o aquellos que tienen granos rugosos o una mezcla de minerales con diferente textura podrían resistir al pulimento que causa el tráfico y mantener buenas propiedades de fricción en tiempo húmedo. Cuando se usan en la superficie de los pavimentos calizas potencialmente pulidas o gravas naturalmente pulidas (aluviales), sus propiedades de fricción que previenen los deslizamientos o patinajes se pueden mejorar mezclándoles, con la textura deseada, agregados duros. * Una publicación de Rock Products: Aggregates Provide Pavement Friction – Junio 2003 ** Richard Neininger activo por décadas en el desarrollo de normas para los agregados. Ha sido Vicepresidente de Ingeniería en la Nacional Aggregates Association y en la Nacional Ready Mixed Concrete Association. *** Micro – textura. Rugosidad microscópica de la superficie de los agregados (textura de realce menor que 0.5 mm. **** Macro – Textura. La mayor textura visible debida a las proyecciones, depresiones y surcos (mayores que 0.5 mm de la superficie realzada), tal como se aprecia en una fracción gradada de un agregado o en una superficie rugosa. (ASTM Terminology E 867 define la micro y macro textura en un sistema de pavimentos)