LAS EMULSIONES ASFLTICAS Y LAS MICROSUPERFICIESIng. Ivn Chvez Roldn.INTRODUCCIONLa tecnologa en fro, basada en el empleo de emulsiones, ha tenido una evolucin e inters creciente. El perfeccionamiento qumico de los productos, la variedad del tipo de emulsiones y la puesta a punto de nuevas unidades de obra, han hecho que en el momento actual el ingeniero disponga de un instrumento eficaz, verstil y econmico en todos los casos.La crisis de la energa de 1974 a forzado a numerosas administraciones a utilizar las tcnicas en fro para ahorrar gastos intiles de productos energticos. A esto se ha unido un inters creciente por los problemas de contaminacin atmosfrica y de ecologa.El gasto y el personal del calentamiento en los materiales asflticos para carreteras es en cualquier caso oneroso desde el punto de vista energtico y econmico. Implica adems, el uso de grandes equipos, difciles de transportar y de instalar y puede producir situaciones de contaminacin y de rechazo de la poblacin.Las emulsiones asflticas constituyen la solucin lgica y natural para poder poner en obra asfaltos a temperatura ambiente sin miedo a la presencia de humedad ni a los problemas que produce una mala adhesividad con los ridos. Las soluciones usadas en aos anteriores, diluyendo ligantes con solventes derivados del petrleo, resultan en el momento actual anacrnicas tecnolgicamente y onerosas por el despilfarro energtico que representa el malgastar aquel componente ligero, cuyo destino final es la desaparicin por evaporacin.En el estado actual del problema, se est todava lejos de un enfrentamiento fro-caliente. Normalmente deben ser las condiciones locales y econmicas las que decidan la eleccin de uno de los dos procedimientos. Es impensable usar mezclas en caliente en obras pequeas y alejadas de las plantas de produccin de asfalto y sera difcilmente justificable, proyectar grandes volmenes de mezclas en fro, concentradas y en zonas altamente equipadas con plantas asflticas. En la mayor parte de los casos ambas tcnicas son complementarias y tan peligroso e inadecuado es abusar de una como de otra.EL presente trabajo es una parte de la tecnologa en fro basado en emulsiones, como son las lechadas asflticas, mortero asfltico, lama asfltica o slurry seal, que es una tcnica de mantenimiento muy desarrollada en todo el mundo, y que en los ltimos aos en Latinoamrica ha tenido gran auge por lo verstil y econmico. En nuestro pas, se han realizado numerosos trabajos en costa, sierra y selva.MORTERO ASFALTICO "SLURRY SEAL"1. El Deterioro del Pavimento.Las especificaciones modernas, control de calidad de materiales, y actuales sistemas constructivos, producen un pavimento asfltico que normalmente es denso y durable. En un periodo de tiempo los elementos naturales oxidan el asfalto, hacindolo duro y quebradizo. Como resultado de los esfuerzos producidos por el trfico, aparecen las fisuras por contraccinUna vez empezado el deterioro del pavimento se incrementa en un rango acelerado, mientras el proceso de oxidacin contina, las fisuras crecen de lado a lado, dejando un patrn de bloques.Durante el periodo completo de deterioro, el pavimento antes impermeable, deja filtrar agua a travs de ellos hacia la base saturndola, por tanto el pavimento no soportar la presin del trfico, y el resultado es el colapso completo de la pista. La nica solucin del problema es ahora, una reconstruccin completa a un costo elevado.2. Caractersticas y Usos de las superficies con Slurry Seal.Estas pistas en sus primeras etapas de deterioro, se rehabilitan con un mortero asfltico de alta calidad como el "Slurry Seal", recuperando la impermeabilidad necesaria, la resistencia al desgaste por abrasin y erosin, sin un costoso precio de reconstruccin.La mezcla semi-lquida se coloca en espesores delgados (4 a 15 mm.) penetrando en las fisuras y grietas, sellando as, hasta lo mas profundo de la falla, protegiendo al pavimento de humedad y oxidaciones futuras.El "Slurry Seal" se utiliza para resolver variados problemas del pavimento: Sella fisuras y grietas impermeabilizndolo y proporcionando al mismo tiempo, una superficie de rodadura nueva. Cubre superficies desgastadas con desprendimiento superficial de material fino, asegurando una rodada limpia. En zonas propensas a accidentes, consigue una textura superficial regular, spera y segura, para evitar el deslizamiento de los vehculos. A diferencia de los tratamientos superficiales por riego, el material ptreo es recubierto totalmente por el asfalto, eliminndose los problemas de desprendimiento que daan los parabrisas de los vehculos en las pistas y malogran las turbinas de las aeronaves en los aeropuertos y provee una superficie silenciosa a la rodada, que para un ojo no educado tiene la apariencia de un concreto asfltico en caliente. Por su consistencia semi-lquida, se le dan diferentes acabados: rugoso, con ayuda de un yute, semi-liso, con frotacho y liso con la plancha de empastar, para los diferentes usos como: losas deportivas, pistas de patinaje, estacionamientos, grifos, etc.3. Materiales.Este mortero est compuesto de agregado bien gradado, emulsin asfltica, filler mineral y agua. La seleccin y la dosificacin adecuada de estos materiales deber hacerse en laboratorio calificado antes de la puesta en obra.3.1 Agregado.Cualquier agregado que pasa la malla de 3/8 " usado para mezcla en caliente, es apropiado para el mortero asfltico. Por peso, el agregado conforma del 87 al 94% de la mezcla.Los ensayos de calidad al material ptreo que se realizarn son: Muestreo AASHTO T 2 ASTM D 75 Granulometra por va hmeda AASHTO T 27 ASTM C 136 ver tabla 2. Equivalente de arena AASHTO T 176 ASTM D 2419 50 min. Abrasin (composicin C o D) AASHTO T 96 ASTM C 131 45% max. Durabilidad (Na2SO4) AASHTO T 104 ASTM C 88 15% max. Gravedad especfica y absorc. AASHTO T 84 ASTM C 128 Peso unitario AASHTO T 19 ASTM C 29 Sales solubles totales USBR E-8 0.5% max.

3.2 Emulsin Asfltica.Las emulsiones catinicas, que por su naturaleza de fraguar qumicamente, tienen la ventaja de un curado rpido. Gran parte de los agregados estn cargados negativamente, las emulsiones catinicas, por tener carga positiva en las partculas de asfalto, asegura una gran afinidad rido-ligante.Los proveedores de las emulsiones asflticas, debern tener un laboratorio bin equipado, y el personal capacitado para el diseo de la emulsin y el control de calidad completo de cada carga conducida a obra. Las especificaciones tcnicas estn dadas en el AASHTO T 59 y ASTM D 2344. Ver tabla No 1.La emulsin asfltica catinica de rotura lenta (CSS), es la indicada para este tipo de trabajo, siendo la super lenta o super estable como lo llaman algunos proveedores, la que permite mayor trabajabilidad para el acabado.3.3 Agua.Es el insumo que controla la consistencia de la mezcla. Por peso compone del 4 al 12% del agregado seco.El agua debe humedecer previamente al agregado para que funcione como lubricante ante la emulsin, reduce la tensin superficial de las partculas de agregado facilitando a la emulsin el cubrimiento.La mayora de los abastecedores de agua locales suministran un producto adecuado para el uso del mortero. Debe estar libre de sales solubles, suciedad, y sedimentos. No debe ser dura. En caso de dudas, se realizar el ensayo de Control de Calidad al Agua (NTP 339.088).3.4 Filler Mineral.El relleno mineral es usado en el mortero para mejorar la gradacin del agregado, y principalmente para proporcionar a la superficie de rodadura la alta resistencia al desgaste. Deben cumplir con las especificaciones ASTM D-242.Se usan entre 0.5 al 2 % en peso respecto al agregado seco. La dosificacin ser diseada en laboratorio, mediante el ensayo de abrasin por inmersin bajo trfico simulado para morteros asflticos. Los filler mas usados son el cemento portland tipo I y la cal hidratada.TIPORotura RapidaRotura MediaRotura Lenta

GRADOCRS-1CRS-2CMS-2CMS-2hCSS-1CSS-1h

MINMAXMINMAXMINMAXMINMAXMINMAXMINMAX

PRUEBAS A LA EMULSION:

Viscosidad Saybolt Furol a 25C, seg.4040

Viscosidad Saybolt Furol a 50C, seg.20402040

Sedimentacin*, 5 das, %555555

Estabilidad almacenamiento**, 24 h, %111111

Tamizado, %0.100.100.100.100.100.10

Mezcla con cemento, %2.02.0

Destilacin:Aceite destilado, por volumen de emulsin, %Residuo, %603653651265125757

PRUEBAS SOBRE EL RESIDUO DE LA EVAPORACION:

Penetracin, 25C, 100 gr, 5 seg10025010025010025040901002504090

Ductilidad, 5C, 5 cm/min, cm101010101010

Recuperacin elstica por torsin, %121212121212

APLICACIONES TIPICAS****Tratamiento superficial, macadam penetracin, sello arena, riego liga.Tratamiento superficial, macadam penetracin, sello agregado grueso, (simple y mltiple).Mezcla fra en planta, sello agregado grueso (simple y mltiple), mezcla en va, sello de arena, tratamiento grietas.Mezcla fra en planta, mezcla caliente en planta, sello agregado grueso (simple y mltiple), mezcla en va, riego de liga, tratamiento grietas.Mezcla fra en planta, mezcla en va, slurry seal, riego de liga, riego pulverizado, riego antipolvo. Microaglomerados.

4. Afinidad Arido Ligante.La emulsin se disear en el laboratorio del proveedor, considerando diferentes factores, tales como: Composicin mineralgica del rido (tipo de poliamina a usar en la emulsificacin). Clima, uso del pavimento y tipo de trfico (caracterstica del cemento asfltico base a emulsionar). Ver tabla No 3. Pendientes de los tramos a rehabilitar (viscosidad de la emulsin).Para tal efecto, el cliente proporcionar al laboratorio de la empresa CARLOS AMOROS HECK CONTRATISTAS GENERALES S.A., 50 Kg. De arena gruesa que se usar en obra. Se ensayar diferentes clases de emulsiones de rotura lenta CSS con el ensayo RIEDEL WEBER (D.E.E.MA-8 Francia). Se optar por el que se obtenga mayor grado de adherencia (mnimo grado 4).Es de gran importancia entender que la emulsin debe disearse debido a que las caractersticas de los ridos, climas y geografas son diferentes y dependern de la zona de trabajo.5. Dosificacin y Proyecto.Consiste en determinar una frmula de trabajo que establezca las proporciones adecuadas de rido, filler, ligante y aditivos opcionales. Esta frmula debe asegurar una buena respuesta a las solicitaciones de trfico, carga, agentes atmosfricos y conservarla ante el tiempo. Los diseos se realizan con los equipos propuestos por la International Slurry Surfacing Association (I.S.S.A.), estos son los ensayos de abrasin en inmersin (Wheel Track Abrasin Testing. W.T.A.T) y los de control de exudacin mediante la rueda cargada (Loaded Wheel Tester. L.W.T.). El cliente deber proporcionar 50 Kg. De la arena a utilizar y el laboratorio de la empresa CARLOS AMOROS HECK CONTRATISTAS GENERALES S.A.., le proporcionar el diseo del mortero.En el caso del mortero asfltico Slurry Seal, tambin es necesario indicar la cantidad de agua que facilite la puesta en obra, y proporcione la consistencia adecuada para una buena trabajabilidad. Esto es posible mediante los ensayos de consistencia del cono de Kansas.

Las modernas tcnicas de diseo del mortero asfltico, han hecho posible, la elaboracin de morteros de apertura al trfico casi inmediato, se podr dar trnsito a menos de media hora de colocado el mortero (Quick set), esto se logra mediante los ensayos del Cohesimetro (Modified cohesin tester).Una formulacin aproximada del mortero sera el siguiente: Arena gruesa 1m3 Agua potable 50 gal. Filler (cemento portland tipo I o cal hidratada) 17 Kg. Emulsin Asfltica Rotura lenta (CSS). 60 gal.

Para esta tecnologa solo es necesario proporcionar un espesor pequeo, por lo que se debe establecer un cuadro de condiciones de trabajo en el que se reflejen factores tales como los siguientes:1. Textura superficial, permeabilidad, contenido de ligante, regularidad superficial, del tramo a trabajar.2. Clima, temperatura del pavimento, riesgo de precipitaciones.6. Equipo para Fabricacin y Puesta en Obra.La fabricacin del mortero puede hacerse en forma manual, en bateas o carretillas, tambin se podr usar trompitos o cualquier mezclador usado en construccin que consiga una dispersin homognea.Para obras de gran envergadura, Las plantas mviles extendedoras "TEREX CIFALI" estn equipadas para transportar los materiales necesarios, mientras dosifica, mezcla y extiende el mortero asfltico. Esta planta mvil deber calibrarse previamente al extendido.Se requiere un pequeo equipo de apoyo como complemento al trabajo que realiza la mquina, tales como: Barredora mecnica o compresora de aire, cargador frontal, cisterna de agua y de emulsin y herramientas manuales.Ocasionalmente, para casos especiales se requiere un rodillo neumtico, que en zonas de maniobras, se lograr en menor tiempo la cohesin inicial.6.1 Maquinas para Fabricacin y Puesta en Obra del Slurry Seal.Las mquinas constan, bsicamente, de una tolva portadora de rido y dos depsitos para el agua de pre-envuelta y la emulsin. Un sistema de extraccin del rido conduce ste a un conjunto mezclador, donde se le aaden, en este orden, agua de pre-envuelta, filler y emulsin, adecuadamente dosificados.El mezclador es de espiral con tacos rascadores de acero endurecido y vertedero central. Los brazos o paletas que componen la espiral se instalan de tal forma que produzcan una retencin en la zona de batido, de rido, filler y agua de pre-envuelta, y una aceleracin de salida en la zonaLa salida del producto se efecta por un vertedero regulable en altura, para retener mas o menos la salida de la mezcla, y en direccin, con el fin de desviar la vena hacia uno u otro de los componentes de la rastra extendedora.

Carguio De Agua A La Planta Mvil Extendedora De Micropavimento.

Carguio De Emulsin

Carguio De Material PetreoLa caja extendedora esta formada por dos compartimientos, articulados longitudinalmente, lo que permite su adaptacin al bombeo del pavimento. En todo su permetro van unas bandas de goma que realizan un cierre contra la calzada, reduciendo las prdidas de lechada.

La rastra va apoyada en tres patines de acero endurecido y arrastrada por un sistema de cadenas que regula la alineacin del apoyo lateral, para alinearla en zonas de curva. Estos patines poseen tambin un sistema de regulacin vertical, para poder variar la presin de la maestra sobre el pavimento y, regular la cantidad de lechada extendida. Esta dosificacin final es funcin de diversos factores: alzado de guas, presin de maestra, calidad del caucho utilizado, grueso del mismo, tipo de pavimento en que se extiende, etc.La caja extendedora se regula en su ancho, puede variar entre 2 a 4.20 mt., As tambin, se puede utilizar la mitad de la rastra.

Rehabilitacin De Pista De Aterrizaje En Aeropuerto De Pisco Ejecutada Por La Constructora Carlos Amoros Heck Contratistas Generales S.A.7. Tipos y Aplicaciones.Para el diseo del tipo y espesor de una superficie de Slurry Seal, se deben considerar los diferentes factores: El tipo y condicin del antiguo o nueva superficie donde ser aplicada el Slurry. Sobre base granular, pavimento asfltico o concreto, textura superficial, cantidad y tamao de grietas. Tipo y volumen de trfico. Condiciones climatolgicas. Las reas a rehabilitarse con relacin al dinero disponible, es a veces precepto al tipo de Slurry Seal a ser usado.

La expectativa de vida para el Slurry Seal depende sobre todo de los factores mencionados en los prrafos previos. Cualquier tipo de Slurry, se puede esperar que d mas aos de servicio en comparacin a muchos tratamientos superficiales.La gua de uso de los diferentes tipos de Slurry Seal, se describe a continuacin:Tipo I (superficie fina).-Esta gradacin fina dar una aplicacin a razn de 3.6 a 5.4 Kg. de agregado seco por metro cuadrado, en un espesor de 1/8" o menos. El contenido normal de residuo asfltico estar entre 10 y 16% en peso del agregado seco.La fineza de este tipo de Slurry dar una mxima capacidad de penetracin en las grietas. Este diseo es usado como capa inicial sobre pavimentos agrietados, que por el alto contenido de asfalto permite una mxima adhesin, la expansin y contraccin de las grietas. Este tipo de superficie recomienda espesores muy delgados y en el caso que se requiera mejorar el desgaste superficial, servir como primera capa en un tratamiento multicapa.Tipo II (superficie general).-Esta gradacin dar una aplicacin a razn de 5.4 a 9.1 Kg. por metro cuadrado de agregado seco, en un espesor de " o menos. El contenido normal de residuo asfltico estar entre 7.5 y 13.5% en peso respecto al agregado seco.Este tipo de Slurry es el mas usado porque es lo bastante fino que penetra dentro de las grietas, y tambin provee de una superficie de rodadura. Puede usarse en todas las aplicaciones previamente mencionadas cuando la resistencia al desgaste superficial es lo deseado.Tipo III (superficie spera).-Esta gradacin dar una aplicacin a razn de 8.2 a 13.6 Kg. por metro cuadrado, en espesores de 3/8" o menos. El contenido de residuo asfltico normal estar en el rango de 6.5 a 12% en peso respecto al agregado seco.Este tipo de Slurry es usado en superficies de asfalto que estn sujetas a cambios de temperaturas y para trfico altamente pesado.Multi-Capa.-Los tres tipos de Slurry mencionados anteriormente, pueden ser usados en combinaciones formando una multicapa. Para superficies agrietadas, se aplicar una Slurry fino y luego un tipo grueso.