Ing. Q. Miguel de Jesús Gallardo Chávarry 26-04-2013 USO DE UNA CAPA DE ASFALTO MODIFICADO CON SBS Y EMULSIÓN ASFÁLTICA MODIFICADA SOBRE LOSAS DE CONCRETO HIDRÁULICO FRACTURADAS Y ESTABILIZADAS Ing. Q. Miguel de Jesús Gallardo Chávarry

Introducción Debido al constante aumento de vehículos en las zonas urbanas, se ha tornado necesario romper paradigmas de la ingeniería civil y desarrollar nuevas formas de abordar el tema de la rehabilitación de tramos viales, modernizando los conceptos del asfalto y su desempeño al ser modificados con polímeros, así para incurrir en el ahorro de los presupuestos de mantenimiento vial y a la vez ofrecer una alternativa duradera.

Introducción El desarrollo de esta tecnología, parte al observar una calzada o calle de concreto hidráulico fracturada por fatiga, debido a que finalizo su tiempo para el cual fue diseñada, y a cambio de remover todas las losas y fundir nuevas, se plantea utilizar para esta rehabilitación una mezcla asfáltica modificada con Estireno Butadieno (SBS) radial a concentración entre 1 y 2.5% peso/peso en un asfalto Guatemalteco. Metodología que puede aplicarse de asfalto convencional.

Agrietamiento severo El pavimento de concreto presentaba muchas fallas funcionales y estructurales sobresaliendo las grietas abundantes (longitudinales y transversales) y fatiga dinámica severa.

Objetivo de Proyecto Preservación y mantenimiento de una avenida hecha con concreto hidraúlico considerada arteria importante de tránsito medio en la ciudad de Guatemala. NIVEL NUMERO DE EJES EQUILVALENTES DESIGNACION DE TRANSITO EJEMPLO DE CARRETERAS DE USO I Menor a 1,000,000 Transito bajo Carreteras departamentales y municipales Calles urbanas II Entre 1,000,000 y 10,000,000 Transito medio Carreteras departamentales Calles urbanas III Entre 10,000,000 y 30,000 000 Transito Alto Autopista de Peaje Carretera Centroamericana

¿Cómo se desarrolló la solución? PROCEDIMIENTO PARA EL TRAMO DE PUEBA: Relleno de grietas en las losas con asfalto termofundible. Perfilar 0.5 cm. en la superficie de 200 m. Desarrollar una emulsión modificada de curado rápido, que proporcione adhesividad entre la carpeta asfáltica y el concreto y que funcione como almohadilla interrumpiendo la energía mecánica de la grieta. Desarrollar una mezcla que sea compatible con la emulsión de tal forma que se fundiera en sola pieza para evitar afloramiento.

Ventajas que ofrece el asfalto modificado con copolímeros SBS en las capas de rodamiento. Incremento en la temperatura de diseño del asfalto (Grado PG-SUPERPAVE). Alta recuperación elástica, que permite evitar las roderas producto del tránsito vehicular. Dr. Witczak 2004 FALLAS PLÁSTICAS Y FATIGA DINÁMICA

Formulación del sellador de grietas y aplicación

Formulación de la emulsión de asfalto modificado para sello de liga.

Propiedades de la emulsión de asfalto modificado

Riego de la emulsión Se perfilo 0.5 cm con el objetivo de borrar las gradas entre grieta y grieta, y dejar una superficie uniforme o plana, como también dejar una superficie rugosa, para que la emulsión se ancle al concreto. Seguidamente se hizo un riego de liga con emulsión modificada de curado rápido, con un punto de riego de 0.4 gl/m2..

Mezcla asfáltica modificada para la carpeta de rodadura Calculo para estimar límites de grado PG (shrp-superpave). GRADO PG 76-22

Propiedades del asfalto modificado para hacer mezcla HMA.

Microfotografía de fluorescencia de polímero SBS disperso en asfalto (la escala representa 1000 µm)

Viscosidad cPs vrs. Temperatura Para el manejo del asfalto en planta. Viscosidad máxima permitida a 135° C.

Grafica de Mezcla - Compactación Asfalto Modificado SBS

Curva granulométrica mezcla Tipo F 9.5 a 0 mm.

Calidad de la Mezcla modificada Método Marshall Porcentaje de bitumen y densidad de la mezcla Resultados de calidad de la mezcla modificada

Aplicación de la mezcla HMA para capa de rodadura. El tendido de la capa de rodadura es de 4 cm. de mezcla modificada, con SBS radial. Planta HMA. Salida de mezcla. Tendido y compactado de la capa. Vista que compara la capa de rodadura y el sello de liga (tack coat).

Desempeño de la rehabilitación a través del tiempo Se ha monitoreado el tramo al que se dio mantenimiento a lo largo de 4 años después de la aplicación, el resultado ha sido exitoso sin aparición de fallas ni reflexión externa de las grietas. Estas técnicas de mantenimiento ofrecen alternativas innovadoras de bajo costo para preservación de pavimentos. Enero 2010. Noviembre 2013.

Desempeño de la rehabilitación a través del tiempo DESPRENDIMIENTO DEL ASFALTO RODERA También se realizo un tramo de prueba donde en el carril de baja velocidad se coloco una capa de rodadura con asfalto modificado con SBS, y en el carril de alta velocidad una capa de rodadura con asfalto convencional. A un año de la prueba la capa con asfalto convencional presento desprendimiento del asfalto (raveling) y formación de roderas

Desempeño de la rehabilitación a través del tiempo Se tomaron núcleos de la capa de rodadura con los diferentes tratamientos de asfalto modificado los cuales presentaron pedazos de concretos. (izquierda) También se tomaron corazones de la capa de rodadura con asfalto convencional. (derecha)

Conclusiones Diferentes temas innovadores en materia de construcción de pavimentos usando asfalto modificado con SBS entre estos destacan: Mantenimiento de pavimentos de concreto hidraulico. Ahorro económico y energético. Preservación.

Conclusiones La decisión se considera porque el concreto hidráulico de origen, presenta diferentes fallas estructurales, siendo fatiga la que mayormente se observaba. Con objeto de no remover el pavimento de concreto con fallas, se usa como primera medida de mantenimiento el sellado de las grietas y hoyos con un sellador termofundible. Como segunda medida de mantenimiento sobre el concreto con las fallas selladas, se colocó una emulsión de rompimiento rápido formulada con un asfalto modificado con un SBS lineal, para actuar como bloqueador de la energía mecánica de la grieta.

Conclusiones La carpeta de rodadura se diseñó para compactar una mezcla densa formulada con agregado tipo basalto de granulometría de 9.5 mm. Dado que se formula el sello y la carpeta con SBS, la afinidad es mayor entre ambos por poseer la misma naturaleza. En este trabajo se define que el asfalto utilizado se formule con un SBS radial para alcanzar un grado PG 76-22. Este método de rehabilitación de tramos de losas de concreto hidráulico, mediante tecnología de asfaltos modificados, es extensible a la rehabilitación de tramos de asfaltos convencionales altamente deteriorados por fatiga.

Resumen En resumen, el trabajo que se presenta expone la experiencia de tres formas de uso de asfalto modificado (sello de grietas, emulsión y carpeta de rodadura) con copolímeros de estireno-butadieno para dar mantenimiento a una calle urbana de tránsito medio, ofreciendo ventajas como: Preservación del pavimento de concreto hidráulico evitando la demolición, remoción y colocación. Apertura rápida al tráfico (toda la obra se concreto en una 6 horas durante la noche). Reducción notable del ruido por el rodamiento de los neumáticos una vez abierto al tráfico. Reducción en ciclos de mantenimiento.