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Cómo construir pavimentos asfálticos duraderos y con menores costos de mantenimiento
7mo. Congreso Mexicano del Asfalto Mazatlán, del 4 al 6 de Mayo de 2011
Asociación Mexicana del Asfalto Ing. Paul Lavaud Aguirre Director Internacional para Latinoamérica ROADTEC, INC. [email protected] www.roadtec.com
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Cómo construir pavimentos asfálticos duraderos y con menores costos de mantenimiento
I. INTRODUCCIÓN
La longitud de la red de carreteras en Latinoamérica es cerca de 3,25 millones de kilómetros, de
los cuales menos del 17% están pavimentadas. Tenemos un gran reto en aumentar y mantener
en buen estado las vías pavimentadas.
Las carreteras se diseñan usualmente para una vida útil de 10 a 20 años. Sin embargo, muchas
de ellas están fallando prematuramente apareciendo agrietamiento, huecos y ahuellamiento,
debido, principalmente, a los métodos constructivos. Estas fallas prematuras hacen que se
gasten innecesariamente millones de dólares en mantenimiento cada año.
El presente trabajo describe los beneficios, comprobados por estudios realizados en los últimos
15 años, que se pueden obtener en la reducción de los costos de mantenimiento de carreteras y
su mayor duración como resultado de:
-Brindar una mayor importancia en obtener pavimentos asfálticos con densidad uniforme que el
cumplir con densidades mínimas (las cuales son medidas por muestras en forma aleatoria).
-Eliminar la segregación física (agregados) y térmica (distintas temperaturas de colocación) que
se produce durante el transporte y colocación de la mezcla de asfalto en caliente, lo cual impide
obtener densidades uniformes. Actualmente la mezcla de asfalto se puede homogenizar antes
de ser colocada con el uso de Vehículos de Transferencia de Material, ver figura 7; y
-Colocar carpetas con Índices de Rugosidad o Regularidad Iniciales menores a 1,5 mts/km.
Veremos más adelante cómo se colocan Pavimentos asfálticos de calidad, es decir planos y
uniformes.
.
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II. LAS CARRETERAS MÁS PLANAS DURAN MÁS Y CUESTAN MENOS
2.1 INDICE DE SERVICIABILIDAD (PSI) Las pruebas a caminos que realizó la AASHO de 1,962 permitió la creación del Indice de
Serviciabilidad (PSI), siendo una función del confort al manejar sobre un pavimento. La
rugosidad (regularidad en algunos países, comúnmente conocido como IRI) es un factor
dominante en la estimación del PSI del Pavimento.
El PSI tiene una escala de 0 al 5, donde 5 representa el mayor nivel de serviciabilidad. Los
nuevos pavimentos típicamente tienen un PSI de entre 4,0 a 4,5. Los pavimentos usualmente
requieren mantenimiento cuando el PSI baja de 2,0 a 2,5. A este nivel, hay un gran incremento
del número de conductores y pasajeros que consideran la vía como inaceptable según la
siguiente tabla:
INDICE DE SERVICIABILIDAD % DE VIA CONSIDERADA COMO INACEPTABLE
3,0 12% 2,5 55% 2,0 85%
Cuadro 1. Guía de diseño de pavimentos estructurales AASHTO, 1991.
En las especificaciones de Guía de diseño AASHTO 1993, normalmente se diseñan los
pavimentos con un PSI inicial de 4,2 a 4,5, siendo el PSI final de 2,0 a 2,5. Existe una fórmula
muy usada para este diseño que relaciona el IRI con el PSI donde:
5 PSI = ------------- IRI/5,5
e Siendo e: logaritmo neperiano
Fuente: The International Road Rughness Experiment WBTP45
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Para un PSI de 4,5 corresponde un IRI inicial de 0,6 mts/km y para un PSI de 4,2 un IRI inicial
de 0,9 mts/km. Sin embargo, muchos proyectos diseñados según AASHTO 1993 utilizan un
PSI inicial de 4,2, mientras que el IRI inicial solicitado en las especificaciones de construcción es
de 2 mts/km, debiendo ser 0,9 mts/km, según la fórmula anteriormente mencionada.
2,2 LAS VIAS CON MENOR RUGOSIDAD INICIAL CUESTAN MENOS MANTENERLAS Y PRESENTAN UNA MENOR RUGOSIDAD A LARGO PLAZO A fines de 1988, Michael S. Janoff, estudió el efecto de la rugosidad inicial sobre el rendimiento
del pavimento a largo plazo. El Sr. Janoff presentó los resultados de sus hallazgos en la reunión
anual de la NAPA que se celebró en enero de 1990, luego de recolectar datos de 400 diferentes
secciones de carreteras y su comportamiento en 10 años, en su publicación titulada “The Effect
Of Increased Pavement Smoothness On Long Term Pavement Performance & Annual
Pavement Maintenance Cost”.
Los principales resultados de los estudios del Sr. Janoff son los siguientes:
1) Los pavimentos con una menor rugosidad inicial tienen niveles más bajos de rugosidad
en los 10 años siguientes a la construcción.
Rugosidad Inicial vs. Rugosidad Final
05
1015202530354045
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Rugosidad Inicial pulg/milla
Rug
osid
ad F
inal
pul
g/m
illa
Cuadro 2: Rugosidad Inicial vs. Rugosidad Final
5
2) Los pavimentos con una menor rugosidad inicial tienen costos anuales promedios de
mantenimiento más bajos en los 10 años siguientes a la construcción.
Rugosidad Inicial vs. Costo de Mantenimiento
0
200
400
600
800
1000
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Rugosidad Inicial pulg/milla
Cos
to p
rom
edio
de
Man
t. An
ual U
S$/m
illa
Cuadro 3: Rugosidad Inicial vs. Costo de Mantenimiento
Fuente: http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=6337&page=41 Los estudios fueron conducidos por el Estado de Arizona usando el medidor de Mays para
determinar la rugosidad durante varios períodos. Para convertir las lecturas del medidor de
Mays que aparecen en el ensayo de Janoff en una lectura perfilográfica aproximada de 7,6
metros, -método usado para registrar la rugosidad en índice de perfil - PI (Profile Index)-, divida
las lecturas del medidor de Mays entre 4. Además, existe una correlación entre el PI (0,2pulg)
y el IRI, la cual es IRIpulg: 2,83*PI(0.20pulg) + 73,70, R2=0.92 (University of Texas,1992).
Por ejemplo, una lectura de 35 pulg./milla del medidor de Mays equivale aproximadamente a
una lectura en IRI de 1.563 mm/Km (99 pulg/milla) y una lectura de 10 pulg./milla del medidor de
Mays equivale aproximadamente a una lectura en IRI de 1.282 mm/Km (81 pulg/milla).
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La National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) ha realizado un estudio donde
se confirma que una menor rugosidad inicial incrementa la vida útil de los pavimentos.
Cuadro 4: Resultado de sensitividad según la rugosidad inicial (NCHRP1-31 Smoothness specifications for Pavements) http:www.tfhrc.gov/pubrds/septoct00/smooth.htm 2.3 TENDENCIAS DEL IRI 2.3.1 NIVEL DE SERVICIO ACEPTABLE La Federal Highway Administration (FHWA) califica el estado de las carreteras según en nivel
del IRI, ver cuadro 5. Los resultados de la FHWA están basados en estudios que miden las
reacciones de los conductores según distintas condiciones de las vías, para determinar quė
nivel de rugosidad es inaceptable para la mayoría de conductores.
IRI CALIDAD DE MANEJO
Menor a 1,49 mts/km Buena
Mayor a 1,49 mts/km y Menor a 2,68 mts/km Aceptable
Cuadro 5: FHWA Smoothness
Fuente: http://www.fhwa.dot.gov/pavement/smoothness/index.cfm
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En EE.UU. la FHWA ha visto oportuno aumentar para el 2008 los kilómetros de vías de la NHS
(National Highway system) transitadas por vehículos con una buena calidad de manejo (IRI
menores a 1,49 mts/km) a un 58,5% e incrementar el porcentaje de kilómetros de vías
transitadas por vehículos que viajen sobre pavimentos de una aceptable calidad de manejo (IRI
menores a 2,68 mts/km) a 95%. El más reciente reporte del 2004 para buena calidad de
manejo fue de 51,8% y aceptable 90,6%.
Para incrementar la calidad de manejo y reducir los costos de mantenimiento de las vías y
autos, las entidades que están a cargo de especificar las normas constructivas deben exigir que
se construyan mejor, debido a que los pavimentos construidos con una menor rugosidad
inicial, duraran más y se preservarán por más tiempo las condiciones iniciales del pavimento.
2.3.2 ESPECIFICACIONES RELACIONADAS CON LA REGULARIDAD INICIAL Desde los años ‘60 las Agencias de Transporte de los EE.UU. han reconocido la importancia de
controlar la rugosidad y empezaron a desarrollar e implementar especificaciones de rugosidad
inicial. La Guía Provisional AASHTO 2005 en el capítulo PP 51-03 ‘Pavement Ride Quality
when measured using Inertial Profiling System’, tiene una propuesta sobre la rugosidad inicial
que sugiere una escala de bonos, pago al 100% y penalidades según una escala.
Se pueden hallar las especificaciones de índice de rugosidad inicial de las distintas Direcciones
de Transito de los Estados Unidos en la siguiente página web:
Pavement Smoothness Index Relationships, Final Report
Publicación No- FHWA-RD-02-057, 2002
http://www.tfhrc.gov/pavement/ltpp/reports/02057/02057.htm
En el Cuadro 6 se puede ver que la Secretaría de Transportes de México tiene escala de pagos
por rugosidad inicial incluyendo bonos y penalidades. En EE.UU. prácticamente las
penalidades se inician con rugosidades mayores a 1,2 mts/km (IRI).
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*Para cada tramo de 200 m o fracción en cada línea de tendido. ** Correlación 2.83*PI(0.2pulg)+73,70 Cuadro 6. Escala de pagos/Estímulo/Sanción según Secretaría de Transportes de México. http://normas.imt.mx/NORMATIVA/f%20CTR/a%20Carreteras/1%20Conceptos%20de%20Obra/04%20Pavimentos/N-CTR-CAR-1-04-006-00.pdf Actualmente en México se están realizando procedimientos constructivos que permiten colocar
el pavimento en forma continua, utilizando equipos conocidos como Vehículos de Transferencia
de Material (VTM); ver figura 7 donde se evita el contacto entre los camiones y la
pavimentadora y se trata de mantener una velocidad constante en la pavimentadora.
2.4 RELACION DEL IRI CON RESPECTO AL COMSUMO DE COMBUSTIBLE Existen varios estudios donde se comprueba que las vías con una menor rugosidad permiten
mejorar el rendimiento de combustible de los camiones. En un estudio llamado WesTrack se
comprobó que al reducir la rugosidad en un 10% se reducía el consumo de combustible de
camiones en un 4,5%. En la figura 1 se muestra un estudio similar realizado por el National
Center for Asphalt Technology (NCAT)
Indice de perfil* I.R.I.
Estimado** cm/km mm/km Factores de estímulo o sanción (Fj)
4,0 o menos 1.284 o menos +0,05 4,1 a 5,5 1.287 a 1.327 +0,04 5,6 a 7,0 1.329 a 1.369 Estímulo +0,03 7,1 a 8,5 1.372 a 1.412 +0,02
8,6 a 10,0 1.415 a 1.198 +0,01 10,1 a 14,0 1.458 a 1.569 0 14,1 a 16,0 1.572 a 1.626 -0,02 16,1 a 18,0 1.628 a 1.683 -0.04 18,1 a 20,0 1.685 a 1.740 Sanción -0,06 20,1 a 22,00 1.742 a 1.796 -0,08 22,1 a 24,0 1.799 a 1.853 -0,10
Mayor a 24,0 Corregir
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Figura 1: Rendimiento de Combustible y Rugosidad en el tiempo Fuente NCAT
III. LA DENSIDAD DEL PAVIMENTO ES AFECTADA POR LA SEGREGACIÓN DE TEMPERATURA DURANTE EL TRANSPORTE DE LA MEZCLA DE ASFALTO Mediante el uso de una cámara infrarroja para observar el transporte de las mezclas asfálticas
desde la planta de asfalto durante su recorrido y descarga, resultó evidente que el diferencial
de temperatura en la carpeta de asfalto era significativamente mayor de lo pensado.
Los efectos perjudiciales de compactación a bajas temperaturas o segregación de agregados
han sido documentados en los últimos 12 años. Recomiendo revisar el Estudio de Dirección de
Tránsito (DOT) del Estado de Washington, Research Report 476.1: Construction-Related
Asphalt Concrete Pavement Temperature Differentials and the Corresponding Density Differentials (http://www.wsdot.wa.gov/research/reports/fullreports/476.1.pdf).
La Dirección de Tránsito de Washington (WSDOT), estudió en 1996 los efectos de áreas de
baja densidad que se presentan en forma cíclica utilizando el Densitómetro Nuclear. En 1998,
por medio de la cámara infrarroja, se localizaron dichas áreas. Se llegó a la conclusión de que
en las zonas frías existía una menor densidad que en el resto de la carpeta. Ver figura 2.
Fuel Economy and Roughness vs Time
4.14.24.34.44.54.64.74.84.9
55.1
1-Oct-00 20-Nov-00 9-Jan-01 28-Feb-01 19-Apr-01 8-Jun-01 28-Jul-01 16-Sep-01
Time
mpg
1.001.021.041.061.081.101.121.141.161.181.20
IRI (
m/k
m)
mpg IRI
10
Figura 2. Áreas de mezclas de asfalto frías menores a 79ºC son relativamente rígidas y resistentes a la compactación, cuyo resultado son densidades menores a las áreas más calientes, y por lo tanto zonas propensas a fallas prematuras. Observar los puntos de baja temperatura en la foto, menores a 106.1ºC y comparar con los puntos oscuros en la foto del camino luego de un año de servicio, donde se presentarán fallas prematuras.
Figura 3. En 1999 la WSDOT junto con la Universidad de Washington (UW) estudiaron la relación entre los diferenciales de temperatura antes de la compactación y la densidad después de la compactación. A la sección del pavimento más fría le corresponde densidades menores después de la compactación. Por ejemplo, en la foto infrarroja a una densidad de 87,4% le corresponde una lectura de la mezcla de asfalto de 74,5ºC.
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En el estudio realizado por la WSDOT en 2000 se verificó que cuando diferenciales de
temperatura mayores a 14ºC se presentan en la mezcla de asfalto colocada por la
pavimentadora, el porcentaje de vacíos aumenta aproximadamente en un 2% a más.
Información de campo mostró que por cada 1% de incremento en el porcentaje de vacíos sobre
un umbral de 7%, hay una reducción de aproximadamente 10% en la vida del pavimento.
Sobre esta base, un 2% de incremento de vacío podría acortar la vida del pavimento en un
20%, reduciendo la vida útil en 3 años de una carretera proyectada a 15 años. Los
diferenciales de temperatura según los actuales métodos de construcción son muchas veces
mayores a 14ºC, por lo cual se seguirán presentando fallas prematuras en los pavimentos con
el consiguiente aumento de la rugosidad.
Seguidamente, el alto porcentaje de vacíos que ocurre en estas áreas permitirá la infiltración de
agua en la mezcla, la cual se congelará en el invierno y romperá el pavimento para producir un
bache. Es importante mencionar que el fenómeno antes descrito actuará exactamente como un
punto segregado con las partículas gruesas concentradas, lo cual resultará en la formación de
un bache. Sin embargo, en este caso, en vez de ocurrir la segregación de partículas, la causa
fundamental es la segregación por temperatura. Al examinar este fenómeno y darse cuenta de
las causas, resulta aparente que el contratista de pavimentos asfálticos no controla muchas de
las causas de la segregación de temperatura.
En un intento por determinar la gravedad del daño causado por los puntos fríos, el Sr. Ronald
Collins de PTI, por medio de un compactador vibratorio PTI y un analizador de pavimentos
asfálticos (APA), compactó una mezcla típica Georgia a 300ºF (149°C), 280 ºF (138°C), 260 ºF
(127°C), 240 ºF (116°C), 220 ºF (104°C) y 200 ºF (93°C). Se usó un compactador vibratorio
para compactar la mezcla a 149°C para lograr un 7% de vacíos. El tiempo necesario para
compactar (aproximadamente 17 segundos), la amplitud y la frecuencia de vibración se
mantuvieron constantes. Ver figura 4.
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Figura 4. Resistencia al Ahuellamiento y Fatiga según distintas temperaturas de compactación.
La figura 4 muestra el efecto en el porcentaje de vacíos al descender la temperatura. Como
puede verse, el porcentaje de vacíos aumenta de 6.8% cuando se compactó a 149°C (300ºF)
hasta 9.3% cuando se compactó a 93°C (200 ºF). Cada una de las vigas producidas en este
estudio se colocó en el analizador de pavimentos asfálticos (APA) y se realizó una prueba de
fatiga hasta hacer fallar las vigas. Como puede verse en la figura 4, los ciclos necesarios para
la falla disminuyeron significativamente a medida que aumentó el porcentaje de vacíos en el
pavimento. La mezcla compactada a 104°C (220 ºF) tendría aproximadamente del 10 al 12%
de la vida útil de la mezcla compactada a 149°C (300 ºF). También se presenta la segregación física durante el transporte y colocación de la mezcla,
donde los agregados de mayor tamaño se separan y al no contar con agregado de menor
tamaño tendrán un alto porcentaje de vacíos: por otro lado los lugares donde se presenta un
mayor porcentaje de fino se encontrará una mayor cantidad de asfalto que el diseño. En ambos
casos se reduce la capacidad estructural dramáticamente.
3/8" HMA APA Fatigue Results
180200220240260280300320340360
0 10000 20000 30000 40000 50000
APA Cycles to Failure
Co
mp
acti
on
Tem
per
atu
re
(oF)
9.3
8.4
8.47.8
7.36.8Air Voids
13
El diferencial de densidad es una de las principales preocupaciones en la preparación y
colocación de mezclas de asfalto en caliente. La densidad es importante para prevenir
filtraciones de agua a las capas inferiores, oxidación del asfalto, y un aumento en la densidad
bajo tráfico y para proveer una adecuada resistencia al corte. La DOT Arkansas mide la
temperatura en forma transversal, paralela a la plancha de la pavimentadora cada 13 mts. Se
toman dos temperaturas a 30 cms. de los bordes de la pavimentadora y una en el centro, no es
permitido colocar la mezcla si se presentan diferenciales de más de 6ºC. Ya existen sensores
que se colocan detrás de la plancha de la entendedora que registran la temperatura de
colocación de la mezcla durante toda la pavimentación.
Se debe tener un mayor cuidado durante la colocación de micro pavimentos en caliente y el uso
de polímeros en las mezclas ya que la perdida de temperatura es más rápida que en las
mezclas convencionales.
IV. COMO OBTENER PAVIMENTOS DE CALIDAD
Para obtener una carpeta con rugosidades menores a 1.5 mts/kms. y con densidad uniforme, es
de vital importancia considerar lo siguiente:
Nivel de Material: La Industria recomienda que el nivel de material esté siempre a la mitad de
los tornillos sinfín. Existen dispositivos, como los sensores de ultrasonido, que automatizan el
control del nivel de material. Cuando el control se hace en forma manual, cada vez que el
material este sobre los tornillos sinfín, la mezcla ejercerá una mayor presión ascendente sobre
la plancha y se levantará, caso contrario, cuando el material esta por debajo de la mitad del
tornillo sinfín, la plancha por su propio peso bajará. Estos movimientos aumentarán el IRI
inicial. Por esta razón, se recomienda utilizar los sensores automáticos de nivel y colocar
extensiones de los tornillos y túneles a una distancia de 30 a 45 cms de borde de la plancha.
Velocidad de Pavimentación: En el proceso de pavimentación, la plancha se encuentra en una
posición flotante, los cambios de velocidad de la pavimentadora afectará la cantidad de material
en los tornillos sinfin, lo que producirá movimientos verticales en la plancha y aumento del IRI.
Cuando se aumenta la velocidad de la pavimentadora, al ángulo de ataque decrece, reduciendo
el espesor de la carpeta de asfalto. Cuando la velocidad de pavimentación decrece, el ángulo
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de ataque se incrementa aumentado el espesor del pavimento. Es importante que el operador
mantenga una velocidad constante de la pavimentadora.
Sensores de Gradiente: Es importante que la pavimentadora cuente con sensores automáticos
de nivel. Existen del tipo contacto y sin contacto (con sensores de ultrasonido). Es
recomendable contar con superficies planas, ya que serán las referencias de las lectoras. Para
recapeos se recomienda fresar antes de colocar una nueva carpeta y llenar los baches que
queden luego del fresado. Velocidad de Pavmentaciòn
Nivel de Material
Angulo de Ataque
Balance de Balance de FuerzasFuerzas / / PlanchaPlancha FlotanteFlotante
Velocidad de Pavimentaciòn + Nivel de Material = Resistencia de Material
Figura 5: Plancha de Pavimentadora
.
Carpeta recièn colocada
15% Compactaciòn del rodillo
Mat Profile After CompactionCarpeta luego de compactaciòn
Mejorara la rugosidad de la base
En un 50% aproximadamente
Differential CompactionDiferencial de Compactacion
Original Uneven BaseBase Original Irregular15 m (50 ft)
Leveling Course
Profiled/Planed Off
Figura 6: Diferencial de Compactaciòn
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Cuando la nueva capa es colocada correctamente por la pavimentadora antes de ser
compactada por los rodillos, mejorará el IRI en un 75% aproximadamente sobre la lectura de la
base, luego de compactada se estima que la mejora será solo de un 50%. Se sugiere rellenar
los baches o huecos que quedan luego del fresado, así como, poner dos capas en vez de una.
Pavimentaciòn Continua: No se debe permitir que los camiones choquen con la
pavimentadora. Aunque las emparejadoras flotan y pueden soportar cierto movimiento de la
pavimentadora sin dañarse, los movimientos bruscos van a producir superficies con
protuberancias.
Por lo tanto, cada vez que la pavimentadora se detiene, cambia de velocidad o choca con los
camiones, se producen protuberancias aumentando la irregularidad de la superficie
pavimentada. La Pavimentación Continua elimina las causas de irregularidad antes
mencionadas. Esto se logra con el uso del Vehiculo de Transferencia de Material. Ver figura 7.
Un pavimento regular es un pavimento de calidad. Para obtener un pavimento regular la pavimentadora debe funcionar continuamente. El 90% de todos los problemas se eliminan si la pavimentadora funciona a una velocidad constante.
Figura 7 Pavimentación Continua con el uso del Vehiculo de Transferencia de Material
Este equipo autopropulsado permite que un camión descargue muy rápidamente (1 a 3
minutos), cuenta con una tolva de almacenamiento de hasta 25 ton. de capacidad donde se re-
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mezclan los materiales por medio de un tornillo anti-segregación de tres etapas,
homogenizando la temperatura (sin calentamiento) y reduciendo considerablemente la
segregación de temperatura y agregados, permitiendo así obtener una mezcla uniforme de tal
forma que con un mismo equipo se elimina el problema de la segregación de agregados y
temperatura y se obtienen carpetas muy regulares al pavimentar en forma continua.
La mezcla homogenizada es posteriormente transportada a la pavimentadora, a la cual se le
puede colocar una tolva de 15 ton. de capacidad aumentando la cantidad de material en el tren
de asfalto a 40 ton. y evitar los molestos derrames de material. Ver figura 7.
Al disminuir los tiempos de descarga y espera, debido a que el Vehiculo de Transferencia de
Material permite contar en el tren de asfalto con 40 ton. de mezcla, se reduce el número de
camiones entre 3 a 4 unidades. Muchas veces el ahorro equivale a la mitad o al total de los
costos de adquisición y operación de un Vehiculo de Transferencia de Material.
El Vehículo de Transferencia de Material es verdaderamente un equipo que hace que la
pavimentación sea menos delicada. Muchas veces los choferes de los camiones no tienen
experiencia y golpean la pavimentadora, incluso dificultan la coordinación en la descarga
apretando los frenos, haciendo que la pavimentadora se desplace hacia los lados durante el
empuje. La tolva de 15 ton. de capacidad que se instala en la tolva de la pavimentadora evitará
que se derrame material delante de la pavimentadora, cuya consecuencia será el levantamiento
de la plancha de la pavimentadora cuando pase sobre el material derramado aumentando la
rugosidad. Es muy común ver que el material derramado es echado sobre la carpeta recién
colocada. Este material es frío y dificultará una correcta compactación.
Cada vez que se detiene la pavimentadora se produce un enfriamiento del material sin
compactar cerca de la plancha, así como del material que queda en la pavimentadora, lo cual
producirá una carpeta con densidad no uniforme. Al volver a arrancar la pavimentadora, se
producirá una ligera protuberancia que aumentara el IRI. Por esta razón, es importante reducir
las paradas de la pavimentadora.
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V. COMO RECUPERAR UN PAVIMENTO DAÑADO EN FORMA ECONOMICA
Actualmente encontramos pavimentos asfálticos deteriorados, donde la estructura del
pavimento, es decir la base y sub-base están en buen estado en más del 90% de la longitud de
la vía. Actualmente existen procedimientos de reciclado de la carpeta de rodadura en forma
eficiente y económica.
Figura 8 Tren de Reciclado en Frio en el lugar utilizando emulsiones
En la figura 8 podemos apreciar un tren de reciclado, donde una fresadora de 950 HP corta 4”
de espesor de un pavimento dañado y 3,8 mts de ancho en un pasada. Luego el material es
colocado en una recicladora móvil empujada por la fresadora. La recicladora clasifica el
material por una criba, el material de mayor tamaño al seleccionado (por ejemplo 1,25”) pasa a
una trituradora de impacto y el material procesado es nuevamente pasado por la criba. Luego
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el material clasificado es pesado y mezclado con emulsiones (2 a 3%) que son inyectadas en
spray en una caja de paletas de 2,4 mts de largo y controlada por una computadora. La
fresadora empuja la cisterna que contiene la emulsión. El material reciclado es colocado por
una pavimentadora convencional (Ver figura 9) y finalmente compactado por dos
compactadoras, una de rodillos lisos y otra sobre neumáticos.
Figura 9 Carpeta reciclada recién colocada con pavimentadora convencional
Antes que la fresadora corte el material se agrega 1% de cemento sobre el pavimento dañado.
Posteriormente se debe colocar una carpeta de rodadura en frío o en caliente, ya que este
proceso deja una carpeta con un porcentaje de vacios alrededor de 14%.
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La gran ventaja de este procedimiento es que:
1. Permite reciclar el 100% del pavimento dañado.
2. Avance de hasta 2,4 kms pr día.
3. Capacidad de producción de 500 ton/hr.
4. Gran calidad de reciclado por clasificar el material y mezclarlo en caja de paletas de ejes
gemelos de 2,4 mts de ancho.
5. Costo de 50% sobre reparaciones convencionales.
6. Larga Vida útil de 6 a 8 años sobre micro carpetas en frío y 7 a 15 años sobre carpetas
de asfalto en caliente ( ARRA).
7. El reciclado obtenido con este procedimiento llega a tener hasta un 80% de capacidad
estructural que un pavimento nuevo.
V. CONCLUSIONES En Mèxico se puede construir carreteras con índices de rugosidad inicial menores a 1.500
mm/km en la norma IRI, como se describe en este trabajo. Es importante la reglamentación y
fomento de nuevas tecnologías como el uso de la cámara infrarroja para controlar y registrar los
diferenciales de temperatura, el Vehiculo de Transferencia de Material para obtener carpetas
con densidad uniforme y con una rugosidad mínima, y modernos equipos para medir la
rugosidad. Las entidades encargadas de la construcción, mantenimiento y control de las
carreteras pueden aplicar incentivos o bonificaciones para la obtención de menores
rugosidades iniciales y densidad uniforme. Cuesta menos mantener los pavimentos con menor
rugosidad inicial y éstos duran más, conducen a un menor mantenimiento de los automóviles y
camiones y son más seguros y silenciosos. Esto también se aplica para los beneficios de las
concesiones viales, donde se debe de tratar de reducir los costos de mantenimiento.
Los índices de servicio se podrán mantener más altos y los índices de rugosidad más bajos si
construimos pavimentos asfálticos sobre superficies planas con equipos y procedimientos que
permitan colocar los pavimentos a una temperatura uniforme y dentro de los parámetros de
diseño, para que éstos perduren y no presenten ahuellamiento y agrietamiento prematuros,
20
cuya causa será el aumento del IRI y la caída de serviciabilidad, aumentando los costos de
mantenimiento.
El uso del asfalto en la construcción de carreteras es sostenible ya que permite reciclarlo en un
100% eternamente. Es muy importante hacer una correcta evaluación de las condiciones de
tránsito, clima, drenajes estructura de pavimento, análisis de materiales, escoger los aditivos
idóneos y planificar un adecuado control de calidad antes de empezar con un trabajo de
reciclado.
El reciclado nos permite obtener superficies planas en forma económica y duradera donde
colocar la nueva carpeta de rodadura, ya sea en frío o en caliente.
En el ANEXO 1 se encontrará una evaluación termográfica realizada durante la colocación de
mezcla de asfalto en caliente de la forma convencional, es decir, descarga directa del camión a
la pavimentadora, y con el uso del Vehiculo de Transferencia de Material ‘Shuttle Buggy’
realizado durante la construcción de la Autovía EX A1 en el mes de Marzo de 2005 en España.
21
ANEXO 1 Análisis de Diferencial de Temperatura durante
colocación de mezcla de asfalto en caliente PROYECTO : Autovía EX A1 LUGAR : Malpartida de Plasencia CONTRATISTA : Sacyr FECHA : 31 de Marzo de 2005 TECNICA USADA : Análisis Infrarrojo, Cámara FLIR REALIZADO POR : SACYR ESPAÑA -TEMAC ESPAÑA - ROADTEC EE.UU.
Detrás de pavimentadora y camión. Detrás de pavimentadora y Vehiculo de Diferencial de Temperatura. Transferencia de Material Shuttle Buggy.
Temperatura uniforme.
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Bibliografía: 1. Boletín Técnico Alisado del Pavimento T-123 por J. Don Brock, PhD.,P.E. and
Jim Hedderich ASTEC Industries, INC.
2. Boletín Técnico Segregación por Temperatura T-134 por J. Don Brock, PhD.,P.E. , Herb
Jacob ASTEC Industries, INC.
3. Calidad en la Operación de máquinas pavimentadoras, NAPA
4. Calidad en la Operación del compactador de Rodillo, NAPA
5. Centerline Volume III, Sigue 1, Spring 1,998
News from the Flexible Pavement Council of West Virginia
6. Pavement Smoothness Index Relationships, Final Report, FHWA 2002
7. Pavement smoothness por Ronald Collins (PTI), 2001
8. Washington State Department of Transportation.
9. Guia AASHTO 2005 Provisional Standards
