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Unidad 9. Maquinaria y procedimientos constructivos en la fabricacin, transporte y puesta en obra de mezclas asflticas M Jos Martnez-Echevarra Romero
E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada
Departamento de Ingeniera Civilrea de Ingeniera de la Construccin
Procedimientos de Construccin II
Curso 2012/2013
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Bibliografa
Ingeniera de carreteras. Vol II. Mc Graw Hill. Prof: Kraemer, Pardillo, Rocci, Romana, Snchez y Del Val. Captulos 44, 45 (excepto pto. 45.2), 49 y 50.
PG3 del Ministerio de Fomento.
Parte 2 Materiales bsicos. Captulo II (Ligantes bituminosos)
Parte 5 Firmes. Captulo III (Riegos bituminosos)
Parte 5 Firmes. Captulo IV (Mezclas bituminosas)
Bibliografa bsica
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0. INTRODUCCIN
Capas superpuestas relativamente horizontales y de varios centmetros de espesor de diferentes materiales adecuadamente compactados.
FIRMES DE CARRETERAS
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Funciones
- Superficie de rodadura segura, cmoda y de caractersticas permanentes
- Resistir las solicitaciones previstas de trfico pesado
- Proteger la explanada de la intemperie, especialmente del agua
0. INTRODUCCIN
Factores a considerar en el proyecto de un firme
-Trfico-Cimiento-Clima-Materiales disponibles-Costes-Otros factores (dimensiones de la obra, factores relacionados con el entorno,ruido, esttica, seguridad y gestin circulacin durante las obras)
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Materiales Bsicos
-ridos naturales o triturados - Conglomerados hidrulicos ypuzolnicos
-Suelos granulares seleccionados - Otros: barras acero, aireantes..
- Ligantes Hidrocarbonados - Agua
0. INTRODUCCIN
Materiales compuestos-Capas granulares
- Materiales granulares tratados o estabilizados
-Tratamientos superficiales y riegos bituminosos
- Mezclas bituminosas
- Hormigones vibrados
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
CONTENIDO
2. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
2.1. Riegos sin gravilla2.2. Riegos con gravilla2.3. Lechadas bituminosas y Microaglomerados en fro
3. MEZCLAS BITUMINOSAS
3.1. Tipos de mezclas: caractersticas y aplicaciones3.2. Fabricacin3.3. Preparacin de la superficie existente3.4. Transporte3.5. Extendido3.6. Compactacin
4. CONTROL DE CALIDAD
FIRMES DE CARRETERAS
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1. Ligantes hidrocarbonadosSon mezclas complejas de hidrocarburos. Tipos empleados en carreteras:
Betunes asflticos
Derivados de los betunes
Betunes fluxados
Emulsiones bituminosas
Asfaltos naturales
AlquitrnEn desuso (cancergeno). Procede de la destilacin de hulla
Ej: asfalto de Trinidad
Betunes fluidificados (cut-backs)
Ligantes modificados
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
PROPIEDADES DE LOS LIGANTES HIDROCARBONADOS
Termoplasticidad
Adhesividad con los ridos
Susceptibilidad trmica
Envejecimiento
Es la variacin de la consistencia con la temperatura (de slida a lquida)Es la velocidad de variacin (con la temperatura) de:
-mdulo, si la consistencia es slida-viscosidad, si es lquida
Debe ser lo ms reducida posible para cada estado de consistencia
Alteracin en el tiempo de las caracterst. iniciales por procesos de:
-oxidacin (calent. en fabric., aire)-radiacin solar-accin del agua-trfico
Prdida componentes ligeros y alt. molecular
Resist. al desplaz. por el agua. Comprobar mediante Ensayo inmersin-compresin
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
BETUNES ASFLTICOS
Son los ms utilizados en carreteras (75% del consumo)
Son solubles casi al 100% en tolueno
Proceden de la destilacin del crudo en las refineras de petroleo
Betn asfltico = BETN DE PENETRACIN
A menor penetracin ms duro y consistente es el betn(el intervalo indica penetracin en dcimas de mm)
En Europa: B15/25, B35/50, B50/70, B70/100
Son slidos o semislidos a temperatura ambiente
Requieren calentamiento para: bombeo, riego y mezcla con ridos
Calentamiento indirecto en depsitos mediante serpentines de aceite
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
BETUNES FLUIDIFICADOS (cut-backs)
Disolucin de betn en un aceite o fluidificante (para reducir viscosidad)
Curado: es la evaporacin del fluidificante (queda el betn puro)
El curado produce contaminacin y riesgo inflamacin: desuso en Espaa
En Espaa existe el tipo FM-100 para riegos de imprimacin.
BETUNES FLUXADOS
Idem a los betunes fluidificados, pero con fluidificante procedente de la destilacin de la hulla
Aplicacin: para riegos monocapa doble engravillado
En Espaa: FX175 y FX350, segn la viscosidad.
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
EMULSIONES BITUMINOSAS Objetivo: no tener que calentar el betn y evitar inconvenientes de
los betunes fluidificados
Son dispersiones coloidales de betn puro o algo fluidificado en agua
Son lquidas a temperatura ambiente. No precisan calentamiento.
Su composicin incluye un agente emulsionante (emulgente) para: facilitar la dispersin de las partculas de betn hacer la emulsin almacenable (carga con igual polaridad) facilitar la adhesividad con los ridos y aumentar laresistencia al desplazamiento
por el agua tras puesta en obra
SON LA BASE DE LASMEZCLAS EN FRO
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
EMULSIONES BITUMINOSAS
Rotura de la emulsin: proceso por el que las partculas de betnse juntan. Se produce al poner la emulsin en contacto con el rido, por reaccin qumica y evaporacin del agua
Familias de emulsiones bituminosas:
EA o EC (Aninicas o Catinicas)
R, M o L (de rotura Rpida, Media o Lenta)
I (lentas especiales de Imprimacin, con 20% de fluidificante)
-m (modificadas con polmeros)
Termoadherentes (son ECR con betn duro sin fluidificante)
Tipos segn la polaridad que proporciona el emulgente:
Aninicas (bsicas): buena adhesividad con ridos calizos Catinicas (cidas): buena adhes. con r. silceos y mayora calizos
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Emulsin termoadherente
1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
Se usan en: Riegos de adherencia Riegos de imprimacin Riegos de curado Tratamientos superficiales
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
LIGANTES MODIFICADOS
Desarrollados en los aos 70 y 80 para mejorar:
susceptibilidad trmica resistencia a deformaciones plsticas durabilidad
de los betunes y emulsiones convencionales
Incorporan aditivos que modifican sus propiedades reolgicas:
agentes tensoactivos (activantes), para mejorar adhesividad polmeros termoplsticos polmeros termoendurecibles caucho procedente del reciclado de neumticos fuera de uso azufre fibras (efecto armadura y para incorporar ms ligante, disminuyendoel envejecimiento)
cal apagada (aditivo para mejorar adhesividad) negro de humo (antioxidante)
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
Aditivos antihielo:
Se sustituye parcialmente en la mezcla el fller por este aditivoque es sal molida y siliconato
Tienen efecto permanente y doble: rebajan la temperatura de formacin del hielo y reducen su adherencia con el soporte (eltrfico levanta el hielo)
Se usan con MBC tipo AC o con lechadas LB-3
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
Uso muy indicado en:
mezclas drenantes morteros bituminosostratamientos anti-propagacin de fisuras mezclas de rodadura, en general.
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
PG-3 Art. 215 Betunes Asflticos Modificados con Polmeros
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
PG-3 Art. 216 Emulsiones Asflticas Modificadas con Polmeros
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
OTROS BETUNES
BETUNES MULTIGRADO:
disminuir susceptibilidad trmica aumentar la resistencia a deformaciones plsticas
Se usan en capas de rodadura de pequeo espesor (BBTM
BETUNES ANTICARBURANTE:
betn muy modificado queempleado en mezclas de baja porosidad hace que el derrame de combustible afecte a poca profundidad
empleo: estaciones de servicio,zonas aparcamiento aviones,
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
OTROS BETUNES
BETUNES MODIFICADOS CON POLVO DE NEUMTICO:
Contribucin medioambiental
Los de vehculos pesados tienen ms caucho natural
Los que tienen un 10-15% de polvo son asimilables a BM-3a y BM-3b
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
OTROS LIGANTES
LIGANTES SINTTICOS:
Mezclas de color
Incorporan resinas, plastificantes y polmeros
Alto coste
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
OTROS BETUNES
ESPUMA BETN:
Son la alternativa a las emulsionespara tcnicas en fro es decirgravaemulsin y reciclados en fro
La espuma se forma al vaporizarseagua que se inyecta al betn calientey facilita la envuelta del rido
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1. LIGANTES HIDROCARBONADOS
ESPECIFICACIONES Y ENSAYOS
BETUNES
Densidad Viscosidad Penetracin Punto de reblandecimiento de anillo y bola Ductilidad Punto de fragilidad de Fraas Solubilidad Contenido en agua Calentamiento en pelcula fina
EMULSIONES Contenido de agua Estabilidad Determinacin de la carga de las partculas pH
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2. Tratamientos superficiales Tcnica para dotar al pavimento de CARACTERSTICAS SUPERFICIALES
(textura, impermeabilidad)
sin aumentar la capacidad resistente ni la regularidad superficial
Espesor inferior a 4 cm.
Clasificacin:
LECHADAS BITUMINOSAS (t.m.a. < 6; LB-3 y LB-4) art. 540 PG-3 MICROAGLOMERADOS EN FRO (t.m.a. 8-12; LB-1 y LB-2) art. 540 PG-3
RIEGOS
MEZCLAS BITUMINOSAS DE PEQUEO ESPESOR
SIN GRAVILLA (en negro, imprimacin, adherencia, curado) CON GRAVILLA (monocapa, bicapa, multicapa, monocapa dobleengravillado, de sellado)
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2.1. RIEGOS SIN GRAVILLA
En vas de baja intensidad de trfico para rejuvenecer pavimento
Se usan emulsiones de rotura lenta o media diluidas en agua con dotacionesde 200 a 400 g/m2 de betn residual
Variantes:
Riego de sellado con rido fino: cuando se extiende arena despus
Riego antipolvo: cuando se aplica sobre camino no pavimentado para evitarpolvo. Previamente se debe barrer y regar con agua la superficie
RIEGOS EN NEGRO
BARRA DE PULVERIZADORES: Todos abiertos A altura tal que se produzca doble o triple solape
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2.1. RIEGOS SIN GRAVILLA
RIEGOS DE IMPRIMACIN
Sobre superficie no tratada con ningn ligante (capa granular o suelo)
Contribuye a sujecin de capa bituminosa o tratamiento superficial posterior
Barrer y humedecer superficie previamente
Se usan emulsiones de rotura lenta o de imprimacin con dotacionesde unos 500 g/m2 de betn residual
Si ha pasado mucho tiempo: riego de adherencia
Se aplican sobre capas bituminosas o tratadas con cemento para lograr su unin con una capa bituminosa que se ejecuta posteriormente
Influyen en la resistencia a fatiga del firme
Se usan emulsiones de rotura rpida con dotaciones de 200 a 250 g/m2 de betn residual
RIEGOS DE ADHERENCIA
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2.1. RIEGOS SIN GRAVILLA
RIEGOS DE CURADO
Para evitar la evaporacin del agua al ejecutar capas tratadas con cemento (sueloscemento, gravascemento, hormign compactado, suelo estabilizado)
Se usan emulsiones de rotura rpida con dotaciones de unos 300 g/m2 debetn residual
Antes de extender encima una capa bituminosa deben barrerse los restos delriego de curado y aplicar un riego de adherencia
Regar bordes
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2.2. RIEGOS CON GRAVILLA
RIEGOS CON GRAVILLA
2 aplic. sucesivas de ligante + rido
1 aplic. ligante + 1 aplic. rido
1 aplic. ligante + 2 aplic. rido
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RIEGOS CON GRAVILLA
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2.2. RIEGOS CON GRAVILLA
EJECUCIN DE RIEGO MONOCAPA
No extender con temperaturas inferiores a 10CProhibir circulacin de trfico durante las primeras 24 h
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Emulsin (R) + Gravilla + Compactacin (neumticos)
Dosificacin por REGLA DEL DCIMO
Ejemplo con gravilla 3/6 mm :
Gravilla: G= (d+D)/2 = (3+6)/2 = 4,5 l/m2Emulsin: B= G/10 = 0,45 kg/m2 de betn residual
Simple tratamiento superficial (riego monocapa)
2.2. RIEGOS CON GRAVILLA
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2.2. RIEGOS CON GRAVILLAUn
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EJECUCIN DE RIEGO BICAPA
2.2. RIEGOS CON GRAVILLA
No extender con temperaturas inferiores a 10CProhibir circulacin de trfico durante las primeras 24 h
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Doble aplicacin de: Emulsin (R) + Gravilla + Compactacin final (neumticos)
Ejemplo:Gravilla primer riego 5/10 mm: 6-8 l/m2Gravilla segundo riego 2/5 mm : 4-6 l/m2Emulsin (total): B= G1/10 + G2/10 = 1,2 kg/m2 b.res.
Doble tratamiento superficial (riego bicapa)
Durabilidad: 5-6 aos con trfico medio
2.2. RIEGOS CON GRAVILLA
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Las lechadas bituminosas y los microaglomerados en fro, son mezclas fabricadas a temperatura ambiente con una emulsin bituminosa, ridos, agua y, eventualmente, polvo mineral de aportacin y adiciones, cuya consistencia es adecuada para su puesta en obra a temperatura ambiente
2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
LECHADAS BITUMINOSAS / MICROAGLOMERADOS EN FROUn
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
Tratamiento superficial en 1 2 capas de un mortero bituminoso fabricado en fro (rido + emulsin + agua + eventualmente fller y adiciones)
Aplicaciones: tratamientos de sellado de pavimentos envejecidos o fisurados mejora de macrotextura:
rodaduras antideslizantes (pistas deport., carriles bici,) pavimentos industriales
ridos: t.m.a.: 2,5 (sellado) a 10 mm (antideslizantes) muy limpios
Agua: 8-20% respecto al peso de los ridos (aparte de la de la emulsin)
Emulsin: de rotura lenta (dotacin 10 al 20% resp. al peso de los ridos)
Lechadas finas de sellado: 5 Kg/m2
Lechadas gruesas: 20 Kg/m2 en 2 capas (15 mm esp.total)
LECHADAS BITUMINOSAS / MICROAGLOMERADOS EN FRO
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
LECHADAS BITUMINOSAS / MICROAGLOMERADOS EN FRO
TIPO DE MEZCLA TAMAORIDO (mm)
EMULSIN
LECHADA BITUMINOSA
LB-4 0-4 CONVENCIONAL
LB-3 0-6 CONVENCIONAL
MICROAGLOMERADOEN FRO
LB-2 0-8 MODIFICADA
LB-1 0-12 MODIFICADA
- Art. 540 PG-3
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PG-3 Art. 540 Lechadas bituminosas y microaglomerados en fro
2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
Componente mayoritario (80%) Debe proceder de machaqueo
Caractersticas intrnsecas Resistencia a la fragmentacin (L.A.) Microrugosidad (CPA)
Caractersticas de fabricacin Caras de fractura (100% T0, T1 y T2) Caras de fractura > 75% T3 y T4 Limpieza Equivalente de arena (mnimo 60)
RIDOS
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EJECUCIN DE LECHADA Preparacin: barrido, riego imprimacin o de adherencia Mezcladora mvil sobre camin Rastra de extensin con maestra de goma regulable en altura Rendimientos: 10.000 m2/da EN GENERAL NO NECESITAN COMPACTACIN
No extender con temperaturas inferiores a 10CProhibir circulacin trfico HASTA QUE LA EMULSIN HAYA ROTO
2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
-Mezcladora-extendedora
-Pala cargadora
-Depsito de emulsin
-Cuba para el agua
-Material auxiliar
MAQUINARIA
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
-Revisin del estado del pavimento a tratar- Intensidad de trfico- Geometra de la va- Estado del firme- Climatologa y zonas de umbra
OBJETIVOS A CONSEGUIR- Sellado e impermeabilizacin- Mejorar la rugosidad superficial
APLICACIN REQUISITOS PARA LA APLICACIN
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
APLICACIN ESTUDIO EN LABORATORIO DE LA FRMULA DE TRABAJO- Propiedades de los ridos- Huso granulomtrico- Equivalente de arena- Tiempo de fluidez- Evolucin de la cohesin- Abrasin por va hmeda- % ptimo de emulsin
VERIFICACIN DE LA FRMULA DE TRABAJO-Contenido de ligante-Granulometra
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2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
REQUISITOS LEGALES-La Directiva de Productos de la Construccin 89/106/CEE, exigela disposicin del Marcado CE a las Lechadas Bituminosas, apartir de enero de 2011- Orden Circular 29/2011 sobre Pliego de Prescripciones TcnicasGenerales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) vigentedesde el 24 de octubre de 2011-Marcado CE: Aplicable a todas las lechadas y microaglomeradosen fro- Pliego de Prescripciones Tcnicas Generales PG3: Aplicable alos microaglomerados en fro para la Red General de Carreterasdel Ministerio de Fomento- Recomendaciones de ATEB: Aplicable a lechadas bituminosas ymicroaglomerados en fro para la Red de Carreteras nodependientes del Ministerio de Fomento
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Macrotextura del slurry verde
2.3. LECHADAS BITUMINOSAS Y MICROAGLOMERADOS EN FRO
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