LECHADAS ASFALTICAS (Slurry seal)

Lechadas asfálticas y
Microaglomerados en frío
Rodrigo Uribe Olivares
Jefe Área de Asfalto
Curso Laboratorista Vial “A”
28 Julio 2015
Lechadas asfálticas
Método 8.302.52: “Método de diseño de Lechadas
Asfálticas y Microaglomerados Asfálticos en Frío”
Es un Sello de mezcla que está compuesta por:
– Árido fino bien graduado (TM 10 mm)
– Emulsión asfáltica (Quiebre Lento, quiebre controlado)
– Filler (Si se requiere)
– Agua.
– Si se requiere se puede usar aditivos.
Las Lechadas se aplican sobre superficies que aún
conservan su valor estructural y portante.
Componentes de una Lechada
Objetivos de lechada sobre pavimento
antiguo
• Impermeabilizar y rejuvenecer.
• Detener procesos erosivos.
• Sellar grietas superficiales.
• Mejorar resistencia al
deslizamiento.
Clasificación de las lechadas
De acuerdo a la granulometría de los áridos, las
lechadas asfálticas se clasifican como :
• Fina (Tipo A-1)
• Media o general (Tipo B-1) y
• Gruesa (Tipo C-1 y D-1).
• Para los Microaglomerados en frío, las
granulometrías serán :
• Tipo B-1 y Tipo C-1.
Clasificación de las lechadas
TIPO DE
LECHADA
TAMAÑO
APLICACIÓN
A–1
Fino
Sellado de grietas y sellado fino en vías
de tráfico liviano.
B–1
Media o
General
Sellado general para aumentar la
textura.
C–1
Grueso
Producen una superficie con textura
profunda y se usan en vías con alto nivel de
tránsito.
D-1
Grueso
A-1= 2,5 mm; B-1= 5 mm; C-1= 7 mm
El espesor esta en función del tamaño máximo del árido
Características
• La lechada asfáltica no aporta estructura al pavimento.
• Protege o conserva las capas estructurales, retardando su
deterioro.
• No corrige la regularidad superficial representada a través
del parámetro IRI.
• Solo se debe aplicar en pavimentos estructuralmente
sanos.
Función del agregado
• Proveer un esqueleto mineral que soporte las cargas del
tráfico.
• Proveer una adecuada resistencia al patinaje.
• Resistir la abrasión producida por el tráfico
• Resistir la meteorización producida por factores climáticos
agresivos.
Función del Ligante
• Proveer cohesión al esqueleto mineral.
• El adicionar agua al agregado permite trabajar y colocar la
lechada con una consistencia adecuada.
• Impedir el paso del agua y aire al interior de la lechada y a
las capas inferiores asegurando la durabilidad del sistema.
Diseño de la lechada asfáltica
1° Seleccionar el tipo de lechada: A-1, B-1, C-1 o D-1.
2ºSeleccionar los materiales: Seleccionar el tipo de emulsión y
la granulometría del agregado.
3ºDiseño preliminar: Se dosifica la lechada en base a cálculos
teóricos (% de emulsión)
4ºDiseño definitivo: se determinan las dosis definitivas de
emulsión, agua y si se requiere aditivo.
5ºVerificar que los materiales usados sean compatibles.
Selección del tipo de
lechada a utilizar
Depende de las condiciones del pavimento existente:
– Para fisuras o grietas del pavimento pequeñas se deberá
escoger una lechada fina (tipo A-1).
– Si la textura del pavimento es más bien abierta, se puede
usar una lechada más gruesa.
A mayores niveles de tráfico se requieren lechadas con
mayor tamaño máximo de agregados.
Selección de los materiales
•
•
•
•
Agregado.
Relleno mineral (filler)
Ligante
Aditivos
Agregado
El agregado en cuanto a su tamaño y graduación
queda determinado de inmediato por la selección del
tipo de lechada, que en definitiva no es más que un tipo
de granulometría.
Agregado
• Los agregados deberán ser limpios, angulares,
durables y bien graduados.
• Los agregados deben cumplir ciertos requisitos que
aseguren su resistencia a los esfuerzos mecánicos y
a los efectos del clima, así como la compatibilidad
con el ligante.
Agregado
•
Para las lechadas asfálticas, los áridos deberán
provenir de la trituración de roca o de mezclas con
arena natural. En el caso de usar arena natural, ésta
no deberá superar el 15%.
• Para los microaglomerados en frío, los áridos
deberán provenir sólo de la trituración de la roca.
Granulometrías de los diferentes tipos de
lechada
TAMICES
% EN PESO QUE PASA
mm
ASTM
TIPO A-1
TIPO B-1
TIPO C-1
TIPO D-1
12.5
½``
------
------
-----
100
10
3/8”
------
100
100
85 - 98
5
Nº 4
100
85 – 95
70 – 90
62 – 80
2,5
Nº 8
85 – 95
62 – 80
45 – 70
41 – 61
1,25
Nº 16
65 – 80
45 – 65
28 – 50
28 – 46
0,63
Nº 30
40 – 60
30 – 50
18 – 34
18 – 34
0,315
Nº 50
25 - 42
18 – 35
12 – 25
11 – 23
0,16
Nº 100
15 - 30
10 - 24
7 – 17
6 – 15
0,08
Nº 200
10 - 20
5 - 15
5 – 11
4-9
Tolerancias
TAMICES
mm
ASTM
12.5
10
5
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,08
½``
3/8”
Nº 4
Nº 8
Nº 16
Nº 30
Nº 50
Nº 100
Nº 200
Tolerancia
Puntos
porcentuales
----------5
5
5
5
4
3
2
Tolerancias expresadas en puntos porcentuales.
Especificaciones de propiedades para
agregados en lechadas asfálticas.
ENSAYE
Equivalente de Arena
Indice de plasticidad
Adherencia Riedel y Weber
Desgaste los Angeles
Indice de Trituración Total
Adherencia Método Estático
Partículas Chancadas
REQUISITOS
Min. 45%
NP
0–5
Máx. 25 %
Máx. 3.5%
Min. 95%
Min 90 %
Nota: El proyecto podrá indicar otro valor de Desgaste de Los
Ángeles, debidamente justificado, el cual no podrá superar el 35%.
Especificaciones de propiedades para
agregados en Microaglomerados en frío.
ENSAYE
Equivalente de Arena
Indice de plasticidad
Adherencia Riedel y Weber
Desgaste los Angeles
Desintegración por Sulfato de Sodio
Adherencia Método Estático
Partículas Chancadas
REQUISITOS
Min. 60%
NP
0–5
Máx. 25 %
Máx. 12 %
Min. 95%
100 %
Relleno mineral
(filler)
Objetivos :
• Evitar la segregación: El filler corrige granulometría
produciendo una mezcla más consistente.
• Controla el quiebre, el filler mineral aumenta el área
de contacto entre el agregado y la emulsión,
acelerando el quiebre.
Relleno mineral
(filler)
Si se requiere adicionar filler de aportación, éste
deberá estar constituido por polvo mineral fino tal
como cemento hidráulico, cal u otro material inerte
de origen calizo, libre de materia orgánica y
partículas de arcilla.
Relleno mineral
(filler)
Tamices
% Que pasa en
peso
mm
ASTM
0.630
Nº 30
100
0.315
Nº 50
95 – 100
0.08
Nº 200
70 - 100
Agua
• El agua potable debe ser compatible con la mezcla
de la lechada o microaglomerado en frío. Deberá
estar libre de materias orgánicas, sales nocivas y
otros contaminantes.
• La tolerancia para el agua en el diseño de la lechada
será de:
 2.0 puntos porcentuales.
Ligante
(Emulsiones)
• El ligante esta directamente relacionado con la
afinidad con el agregado, y se define de acuerdo al
tipo de agregado.
• La elección del ligante que en este caso es una
emulsión depende de las condiciones climáticas.
• Cuando no es posible cumplir los objetivos de la
aplicación con emulsiones convencionales, se debe
usar emulsiones elastoméricas.
Ligante
(Emulsiones)
“La tolerancia para la emulsión en el diseño de la
lechada es:
 0.5 puntos porcentuales.”
Ligante
(Emulsiones)
Para los Microaglomerados en frío, las emulsiones
serán modificadas del tipo puesta rápida al tránsito
(Quick Traffic) y deberán cumplir con lo establecido
en 5.406.201.A del V5 MC.
Uso de emulsiones modificadas
Curvas cerradas, radio de curvatura inferior a 100m.
Tramos de frenados, cruces peatonales o intersecciones.
Caminos con altos niveles de tránsito o trafico pesado.
Fuertes pendientes sobre 8 – 10 %.
Condiciones climáticas rigurosas: temperaturas extremas (muy
altas o muy bajas) a fuertes gradientes térmicos (diferencias
día – noche o invierno – verano).
Uso de emulsiones modificadas
ENSAYE
Viscosidad SFS (25ºC)
Sedimentación (7 días) %
Tamizado %
Carga de partícula
Residuo asfáltico %
En el residuo:
- Viscosidad Brookfield (60ºC) P.
- Penetración 25ºC, 100 g, 5 s, 1/10 mm
- Pto. de Ablandamiento, ºC
Ductilidad a 25ºC, cm
Indice de Fraass, ºC
Recuperación elástica por torsión %
EXIGENCIA
20 – 50
Máx. 5
Máx. 0.1
Positiva/Negativa
Mín. 62
Informar
40 – 90
Informar
Mín. 40
Máx.- 17
Mín. 20
Aditivos
• Se pueden usar aditivos para acelerar o retardar el
quiebre de la mezcla, o para mejorar la superficie
resultante.
• El uso de aditivos debe ser tal que no afecte
negativamente las propiedades mecánicas de la
lechada.
Diseño Preliminar
Primeramente se determina el contenido de emulsión y la
dosis de aplicación de lechada, sobre la base de cálculos
teóricos, para producir una película de asfalto.
El diseño preliminar es básicamente una estimación del
volumen de asfalto requerido para cubrir los agregados con
una película de cierto espesor
Cálculo del contenido teórico de emulsión
de la lechada
Cálculo del contenido teórico de emulsión
de la lechada
Cálculo del contenido teórico de emulsión
de la lechada
• Los coeficientes a, b, c, d y e son calculados en base
a la granulometría de la mezcla de áridos.
a
b
c
d
e
Tamiz (mm)
>10
5 - 10
Factor
0.17
0.3
0,315 - 5 0,08 - 0,315 Pasa 0,08
2.3
12
135
Consistencia en la lechada
• Permite definir la cantidad de agua optima para una
correcta trabajabilidad de la mezcla.
• Es importante en las especificaciones de la formula
de trabajo.
Método : Cono de consistencia
Cono de consistencia
Método : Cono de consistencia
Cálculo de agua en la mezcla
El agua total en la mezcla, se obtiene de la siguiente
expresión:
Perdida por abrasión en
medio húmedo
• Permite verificar el comportamiento de la lechada en
servicio para diferentes contenidos de asfalto.
• Permite corregir la dosis preliminar de asfalto de acuerdo
al desempeño de la mezcla en laboratorio.
Perdida por abrasión en
medio húmedo
Procedimiento:
• Someter probetas circulares de lechada de 27 cm. de
diámetro y 5 mm. de espesor a la acción abrasiva de una
goma en equipo tipo Hobart.
• El ensaye se repite para diferentes contenidos asfálticos
cercanos al optimo.
Equipo para medir abrasión en
medio húmedo
Perdida por abrasión en
medio húmedo
Perdida por abrasión en
medio húmedo
Resultados obtenidos del ensaye
Máxima perdida admitida.
perdida
por abrasión
g/m2
550 g/m2
Contenido de asfalto (%)
Contenido asfáltico
Mínimo.
Nota: Para emulsiones elastoméricas el máximo es 400 g/m2.
Perdida por abrasión en
medio húmedo
Resultados obtenidos del ensaye
El Laboratorio Nacional de Vialidad se rige por las
especificaciones del V5-MC, que considera una
pérdida máxima de 550 g/m2, excepto cuando se
usen emulsiones elastoméricas en que el límite
será de 400 g/m2”.
Perdida por abrasión en
medio húmedo.
• A mayor contenido asfáltico menor pérdida por abrasión,
debido a que aumenta la ligazón entre partículas.
• El desgaste o abrasión que sufre la lechada en servicio
depende directamente del nivel de tráfico de la vía.
Una alternativa para caminos con alto nivel de tráfico es
usar emulsiones modificadas, cuyo residuo permite mejorar
las propiedades mecánicas.
Ensaye de rueda cargada
• Verifica el comportamiento en servicio.
• Se usa para determinar la tendencia de la lechada a exudar,
detectando dosis excesivas de asfalto.
Ensaye de rueda cargada
• El objetivo de la rueda no es desgastar la lechada
sino sobrecompactarla, forzando al ligante a fluir
hacia la superficie.
• A mayor contenido asfáltico, mayor es la tendencia
de la mezcla a exudar.
Ensaye de rueda cargada
• En este ensaye se usan probetas rectangulares previamente
moldeadas y curadas, las que son colocados bajo la acción
de una rueda neumática cargada que pasa en forma cíclica
sobre la superficie.( 56 kg)
• Una vez que se han realizado 1000 ciclos (ida y vuelta), se
colocan 300 grs. de arena caliente normalizada sobre la
superficie de la probeta y se repiten 100 ciclos adicionales.
Ensaye de rueda cargada
• La arena se pegará a la superficie de acuerdo al
nivel de exudación presentado por la probeta.
• Mientras más exude la lechada, mayor cantidad de
arena quedará adherida
Ensaye de rueda cargada
Ensaye de rueda cargada
Ensaye Rueda Cargada
Gráfico de resultados
Adhesión
de Arena
g/m2
Máxima adhesión permitida.
(g/m2)
Contenido de asfalto (%)
Máximo contenido asfáltico
Ensaye Rueda Cargada
Gráfico de resultados
Especificaciones del Vol.5-MC dice: “ Para condiciones
extremas de carga, tales como tráfico pesado, cargas lentas,
curvas cerradas (radios de curvatura inferiores a 100m) o en
pendientes superiores a 10%, se deberá verificar el diseño
con este ensaye, en el cual el máximo de arena adherida
corresponderá al indicado en la siguiente tabla”.
Cantidad máxima de arena adherida para
verificar
Diseño según Rueda Cargada
TMDA
Vehículos/Día
Adhesión de arena
(gr./m2)
Máx.
0 a 500
750
500 a 1500
650
Sobre 1500
540
Contenido óptimo de asfalto
Criterio 1 :
- Determinar el contenido mínimo de asfalto de acuerdo
al ensaye de abrasión en Medio Húmedo.
- Determinar el contenido máximo de asfalto según el
ensayo de rueda cargada.
-Determinar el contenido óptimo como el promedio del
rango óptimo.
Criterio 2 :
-Determinar el contenido óptimo con el punto que se
intercepta las curvas.
Contenido óptimo de asfalto
Pérdida por
Abrasión
g/m2
Adhesion
de arena
(g/m2)
Contenido
(%)
rango óptimo
Contenido
Óptimo
de
asfalto
Determinación del tiempo de apertura al
tráfico
•
Ensaye
de
clasificación
de
lechadas
bituminosas
mediante un cohesiometro.
•
Mediciones de torque.
•
Graficar cohesión (Resistencia al torque) vs tiempo.
Determinación del tiempo de apertura al
tráfico
Determinación del tiempo de apertura al
tráfico
Según ISSA:
• Tiempo de quiebre: Cuando la resistencia a la torsión
alcanza 12 a 13 kg-cm.
· Tiempo de apertura al tráfico: Cuando se ha alcanzado
un nivel de 20 a 21 kg-cm. Este tiempo es menor al
tiempo de curado total.
· Tiempo de curado: Cuando se alcanzan los 26 kg-cm
de resistencia a la torsión.
Determinación del tiempo de apertura al
tráfico
• Lechada de rotura rápida : quiebra (Resistencia a la torsión
12 kg-cm) antes de 30 min.
• Lechada de apertura rápida : alcanza una resistencia de 20
kg-cm antes de 60 min.
MICROAGLOMERADO EN FRÍO
Definición
El Microaglomerados es una aplicación muy similar a la
lechada asfáltica, pero con algunas diferencias
radicales.
Entre las más importantes:
- Se usa emulsión modificada con polímeros, por lo
que la mezcla presenta mejores parámetros
mecánicos.
- Al emplear emulsiones del tipo Quick-Traffic”, se
puede abrir al tráfico en sólo un par de horas.
MICROAGLOMERADO EN FRÍO
- Presenta una mayor consistencia
mezclado y colocación
durante el
- Mayor desempeño mecánico durante la vida de
servicio
- Se puede aplicar en espesores mayores que la
lechada.
MICROAGLOMERADO EN FRÍO
Requisitos de dosificación del
microaglomerado en frío
ENSAYE
REQUISITOS
ISSA
Cohesión húmeda (30 min)
Cohesión húmeda (60 min)
Desprendimiento
Mín. 12 Kg – cm
Mín. 20 Kg – cm
Mín. 90%
TB – 139
TB – 139
TB – 114
Abrasión húmeda (1 hora)
Máx. 540 gr/m2
TB – 100
Abrasión húmeda (6 días)
Máx. 800 gr/m2
TB – 100
Rueda de carga
Desplazamiento lateral
Tiempo de mezclado (25ºC)
Máx. 540 gr/m2
Máx. 5%
Controlable Mín. 120 seg.
TB – 109
TB – 147
TB - 113
Preparación de la superficie
Previo a la construcción de la lechada asfáltica o del
Microaglomerados en frío, se deberán efectuar los
trabajos de bacheo de áreas inestables del
pavimento existente.
Preparación de la lechada asfáltica o del
Microaglomerado en frío
La mezcla deberá prepararse en un equipo
mezclador móvil del tipo continuo (no más de 5 años
de antigüedad de fabricación).
Éste deberá disponer de estanques separados para
el agua y la emulsión, provistos de bombas de
alimentación.
Equipo de aplicación
tolva de agregados
tolva de
filler
estanque de
emulsión
mezclador
caja
extendedora
Preparación de la lechada asfáltica o del
microaglomerado en frío
La lechada asfáltica o el Microaglomerado en frío se
deberá colocar mediante un vehículo con una caja
esparcidora incorporada, capaz de cubrir el ancho de
una pista (2 a 5,5 m).
Preparación de la lechada asfáltica o del
microaglomerado en frío
Estas mezclas no deberán colocarse cuando la
temperatura atmosférica o de la superficie a tratar
sean inferiores a 10ºC, o durante tiempo inestable o
lluvioso.
Equipo de Lechada
Colocación
Colocación
Colocación
Colocación
Colocación
GRACIAS