400-03-13   RESULTADOS OBTENIDOS EN LA MEDICION DEL COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO EN EL PAVIMENTO (SRV) EN LA AUTOPISTA PALIN-ESCUINTLA (APE) CON TIPO DE MEZCLA STONE MATRIX ASPHALT (SMA) USANDO EL PENDULO INGLES Muy buenas tardes y gracias por su tiempo y por oportunidad de exponer en este gran Evento. EL coautor es Y el estudio se titula: Ing. José Agüero Rivera Asfaltos de Guatemala S.A. Guatemala, Guatemala jaguero@asfalgua.com   Ing. Álvaro Martínez Asfaltos de Guatemala, S.A. amartinezg@asfalgua.com

Autopista Palin-Escuintla (APE) En el año 2012 se realizó el mantenimiento mayor de la Autopista Palin-Escuintla (APE) ubicada al Sur del país a 38 kms de la ciudad capital (mencionar antigua), utilizando mezcla asfáltica en caliente tipo Stone Matrix Asphalt (SMA) en carriles de rodadura del kilometro 38+00 a 61+000 en ambos cuerpos. Esta fue la primera vez en la que se aplicó este tipo de mezcla en países de la región Centroamericana

Stone Matrix Asphalt (SMA) En Guatemala la mezcla Stone Matrix Asphalt es considerada una tecnología relativamente nueva siendo la Autopista Palin-Escuitla su primer proyecto importante. SMA por definición es una mezcla de granulometría discontinua con un alto contenido de agregados pétreos por el lado grueso, un mastic compuesto de agregados finos, relleno mineral y un alto contenido de ligante asfaltico normalmente modificado con polímero, y adicionalmente se le agrega fibra celulosa.  

Principales Ventajas SMA Alta durabilidad y resistencia a la deformación permanente Resistencia a la fatiga y al envejecimiento Impermeable Contribuye a reducir el ruido generado por el efecto de la rodadura de los vehículos Buena adherencia con los neumáticos es una de las principales características que debe cumplir un pavimento en zonas de frenado, curvas y cuando el pavimento se encuentra mojado. Es importante mencionar que texturas como la del SMA ofrecen mejor resistencia al deslizamiento pues, la granulometría discontinua de este tipo de mezclas da como resultado una textura abierta, la cual contribuye a evitar la acumulación de agua sobre la superficie y mejora el drenaje y genera mayor contacto entre el neumático y la piedra. ENFASIS: Alta resistencia al deslizamiento.

“Fat Spots” en SMA “Fat spots” son manchas de asfalto que aparecen en la superficie de la mezcla SMA después de la aplicación y compacatación Pueden ser causadas por: Exceso de asfalto Exceso de mastic Compactación excesiva Segregación de la mezcla por el transporte Bajo porcentaje de fibra celulosa Altas temperaturas superficiales Como cualquier otra mezcla, el SMA presenta pequeños problemas superficiales, de los más comunes son los “fat spots”.

Diseño de Mezcla SMA en la APE Periodo del 22 de enero al 16 de octubre 2012 44,000 ton-m Agregado tipo basáltico con 18.3% de abrasión

Foto: En el proceso de compactacion con un rodo de 10 ton en la autopista km 38 inicio del proyecto,en donde se puede apreciar la textura de la mezcla y el espesor.

Objetivo: Medir el coeficiente de resistencia al deslizamiento (SRV) de la mezcla SMA en los carriles de rodadura de la Autopista Palín Escuintla usando el Péndulo Ingles. Importante mencionar SRV-Skid Resistance Value son las siglas en ingles

Coeficiente de Resistencia al Deslizamiento (SRV) La resistencia al deslizamiento o skidding es la pérdida de adherencia entre los neumáticos de un vehículo y la superficie de la carretera, lo cual puede provocar acidentes de transito; por lo tanto es de suma importancia conocer y controlar dicha resistencia. Todo impulso de esta investigación proviene del Transport and Road Research Laboratory (TRRL) de Inglaterra, el cual creo el Péndulo Ingles

Instrumento de Ensayo: Péndulo Inglés Método consiste en medir la pérdida de energía de un péndulo, que en un extremo tiene una zapata de hule, y cuando esta roza, mide la fricción generada en la superficie o lo que ensaya. Simula la resistencia al deslizamiento que ofrece la superficie de la carretera a un automovil que viaja a 50 km/h VENTAJAS Facil manejo Transportable Lectura rapida Bajo costo Manejo en campo y laboratorio

Parametros de la resistencia al deslizamiento en SMA Textura de la superficie: (tipo de mezcla) SMA Tipo de agregado: Agregado tipo basáltico con 18.3 % de abrasión, el cual es mas resistente al pulimiento. Efecto del volumen de tráfico: Para la mezcla tipo SMA, la afluencia vehicular contribuye al incremento del SRV. Grafico SRV vrs Tiempo en mezclas SMA Según la experiencia en otros paises conforme el tiempo sabemos que el SMA alcanzara su maximo valor en aproximadamento un año porsteriormente disminuyendo gradualmente. De cualquier manera el minimo valor de SRV de la mezcla SMA siempre tendra un valor mas alto a la de una mezcla convencional.

Microtextura y Macrotextura La adherencia superficial esta determinada por dos tipos de condiciones macrotextura y microtextura. Microtextura: es la que corresponde a la propia textura de la superficie del agregado pétreo, en este caso se presenta la de un agregado de tipo basáltico de 3/8” y 18.3% de abrasión, dándole dureza, proporcionando menor desgaste al pulimento y mejores resultados al ensayo.   Macrotextura: se refiera a la textura de la superficie de la mezcla asfáltica del pavimento, en este caso se presenta el de la mezcla SMA, TMN 9.5mm, siendo una de sus características más importante la granulometría discontinua, que da como resultado una textura abierta pero impermeable, permitiendo que el agua drene mejor y que exista mayor contacto entre el neumático y la piedra. En conclusión la resistencia al deslizamiento que presenta la mezcla SMA en estos ensayos es una combinación de la microtextura del agregado basáltico con la macrotextura que se observa en la mezcla SMA.

Analisis y Resultados Péndulo Inglés utilizado A113 con zapata de hule TRRL 3. Se realizarón pruebas cada 500 metros, en carriles de rodadura entre los kilometros 38+000 al 61+000 en el mes de noviembre del 2012 Primera vez que en Guatemala se calcula el coeficiente de resistencia al deslizamiento (SRV)

Corrección de Temperatura Conforme aumenta la temperatura el valor de correccion SRV aumenta proporcionalmente. La rigidez de la zapata de hule varía con la temperatura superficial, por lo cual se tiene que hacer una corrección a los resultados directos obtenidos de la lectura.

Ecuación: Donde:  SRV20= coeficiente de resistencia al deslizamiento corregido a 20oC SRV = coeficiente de resistencia al deslizamiento t = temperatura del pavimento húmedo Ecuacion para la correcion de Temperatura Enfasis: El pavimento debe humedecerse para que de resultados veridicos

Valores mínimos sugeridos para SRV Instruction Manual, Skid Resistance and Friction Tester, A113, 2008

Gráfico: Temperaturas Superficiales APE Las condiciones climáticas que se registran en la zona que se realiza el proyecto, son: Micro clima Palin: Altura: 1,100msnm. a) Templado con temperaturas entre 18 y 30 °C max. b) Precipitacion Pluvial: 3,312mm Micro clima Escuintla: Altura: 300 msnm a) Caluroso con temperaturas entre 28 a 35°C b) Precipitacion Pluvial: 5,543mm   Los valores promedio obtenidos obtenidos: ToC = 35.02 ± 3.05 en el cuerpo derecho ToC = 37.80 ± 3.58 en el cuerpo izquierdo SE OBSERVA EN EL GRAFICO LA DIFERENCIA DE CLIMA QUE EXISTE ENTRE LOS KILOMETRS QUE CORRESPONDEN A PALIN CON LOS DE ESCUINTLA. DONDE SE MIRA QUE EL AREA DE PALIN ES MAS BAJA QUE LA DE ESCUINTLA Es importante mencionar que la medicion de temperatura se realizo en el mes de Noviembre siendo una de las temporadas mas frias en Guatemala. Los valores promedio obtenidos obtenidos: ToC = 35.02 ± 3.05 en el cuerpo derecho ToC = 37.80 ± 3.58 en el cuerpo izquierdo  

Gráfico: Resultados SRV La longitud de la autopista es de 23 kms, con pendientes máximas del 6%. Cuerpo derecho baja a la costa Cuerpo izquierdo sube a guatemala Se puede apreciar que en el km 41 y 52 donde se ubican las garitas de peaje, los resultados son altos, lo cual cumple con las espectativas esperadas para este tipo de lugar. El pico que se tiene en el km 52 cuerpo derecho, nos da motivo de analisis en la proxima evaluacion a realizar. Estos valores obtenidos nos indican que cumplen el requerimiento de los valores permisibles. Los valores promedio obtenidos fueron: SRV20=58.21±4.52 en el cuerpo derecho SRV20=57.02±4.32 en el cuerpo izquierdo

Simulación Fat Spot Sand Blasting Se calculo SRV previo a realizar dicha prueba y posterior a esta, los valores obtenidos fueron SRV20=59.27, y SRV20=75.6 respectivamente. Con lo cual se concluye que el Sand Blasting aumentara drasticamente el valor de SRV, acelerando agresivamente el proceso de envejecimiento del pavimento. . FOTO 2: Se aprecian tres tipos de macrotexturas: Sandblasting(derecha arriva, FatSpot (izquierda arriba), y Textura SMA (Izquierda abajo) SMA Para calcular el efecto en el tiempo se realizo una prueba de sand blasting en un fat spot ubicado en el km 46+100 de la APE.

Simulacion JUNIO 2012 NOVIEMBRE 2013 Después de la experiencia y lo analizado se concluye con los fat spot; porque es el punto mas critico del SRV, y el motivo de este estudio. Determinando que eventualmente desapareceran a causa del transito vehicular que se desplaza en la carretera, ademas del efecto de oxidación del asfalto y el paso del tiempo. JUNIO 2012 NOVIEMBRE 2013

Conclusiones A nuestro criterio las causas principales de aparición de fat spot se debe a las altas temperaturas superficiales y la temprana apertura al trafico vehicular. Segun valores de SRV medidos, estos cumplen la normativa permisible (categoria B: Autopistas) y no representan riesgo al usuario. Para obtener el comportamiento de la mezcla SMA en el tiempo se realizaran pruebas periodicas que permitan establecer su evolución. Gracias al excelente diseño y los materiales utilizados en la mezcla SMA, se logro obtener buenos resultados de SRV. Se recomienda abrir el trafico 24 horas

Gracias por su atención!!!