viernes, 30 de septiembre de 2011

COEFICIENTE DE DRENAJE Cd


El valor de este coeficiente depende de dos parámetros: la capacidad del drenaje, que se determina de acuerdo al tiempo que tarda el agua en ser evacuada del pavimento, y el porcentaje de tiempo durante el cual el pavimento está expuesto a niveles de humedad próximos a la saturación, en el transcurso del año. Dicho porcentaje depende de la precipitación media anual y de las condiciones de drenaje, la AASHTO define cinco capacidades de drenaje, que se muestran en la siguiente tabla:

Tabla IV.6. Capacidad del Drenaje
De acuerdo a las capacidades de drenaje la AASHTO establece los factores de corrección m2 (bases) y m3 (sub-bases granulares sin estabilizar), los cuales están dados en la Tabla IV.7, en función del porcentaje de tiempo a lo largo de un año, en el cual la estructura del pavimento está expuesta a niveles de humedad próximos a la saturación.


Tabla IV.7. Valores mi para modificar los Coeficientes Estructurales o de Capa de Bases y Sub-bases sin tratamiento, en pavimentos flexibles



NIVEL DE CONFIANZA Y DESVIACIÓN ESTÁNDAR


El nivel de confianza es uno de los parámetros importantes introducidos por la AASHTO al diseño de pavimentos, porque establece un criterio que está relacionado con el desempeño del pavimento frente a las solicitaciones exteriores. La confiabilidad se define como la probabilidad de que el pavimento diseñado se comporte de manera satisfactoria durante toda su vida de proyecto, bajo las solicitaciones de carga e intemperismo, o la probabilidad de que los problemas de deformación y fallas estén por debajo de los niveles permisibles. Para elegir el valor de este parámetro se considera la importancia del camino, la confiabilidad de la resistencia de cada una de las capas y el tránsito de diseño pronosticado.

Tabla IV.4. Valores Del Nivel De Confianza R
                 De Acuerdo Al Tipo De Camino.
La esquematización del comportamiento real del pavimento y la curva de diseño propuesta por la AASHTO tienen la misma forma pero no coinciden. La falta de coincidencia se debe a los errores asociados a la ecuación de comportamiento propuesta y a la dispersión de la información utilizada en el dimensionamiento del pavimento. Por esta razón la AASHTO adoptó un enfoque regresional para ajustar estas dos curvas. De esta forma los errores se representan mediante una desviación estándar So, para compatibilizar los dos comportamientos. El factor de ajuste entre las dos curvas se define como el producto de la desviación normal ZR, por la desviación estándar So. Los factores de desviación normal ZR se muestran en la siguiente tabla:

TABLA IV.5. Factores de Desviación Normal
 
Si la construcción se va a realizar por etapas, la vida útil ha de ser menor al periodo de análisis (vida útil < periodo de análisis), en este saco se deben considerar las confiabilidades de todo el periodo de diseño, de donde resulta que:

Una vez elegido un nivel de confianza y obtenidos los resultados del diseño, éstos deberán ser corregidos por dos tipos de incertidumbre: la confiabilidad de los parámetros de entrada, y de las propias ecuaciones de diseño basadas en los tramos de prueba. Para este fin, se considera un factor de corrección que representa la desviación estándar, de manera reducida y simple, este factor evalúa los datos dispersos que configuran la curva real de comportamiento del pavimento.

El rango de desviación estándar sugerido por AASHTO se encuentra entre los siguientes valores:

0,40 ≤ So ≥ 0,50         (So = desviación estándar

NÚMERO TOTAL DE EJES SIMPLES EQUIVALENTES (ESAL’s)


Se calcula para el carril de diseño utilizando la siguiente ecuación:


donde:

pi         Porcentaje del total de repeticiones para el i-ésimo grupo de vehículos o cargas.

Fi         Factor de equivalencia de carga por eje, del i-ésimo grupo de eje de carga (tablas IV.9 a IV.17).

P         Promedio de ejes por camión pesado.

TPD    Tránsito promedio diario.

FC       Factor de crecimiento para un período de diseño en años.

Fd        Factor direccional.

FC          Factor de distribución por carril (Tabla IV.3.)

EJEMPLO

Período de Diseño = 20 años                          Tasa de Crecimiento anual = 2%
Pt = 2,5                       Fd = 0,5                      FC = 0,8                      SN = 4”

ESAL’s de Diseño = 13561820  ּ0,5 ּ 0,8 = 5424728

martes, 13 de septiembre de 2011

ANÁLISIS DE TRÁFICO - Pavimentos de concreto asfáltico método AASHTO-93.

Las cargas de los vehículos son transmitidas al pavimento mediante dispositivos de apoyo multiruedas para determinar la carga total sobre una superficie mayor, con el fin de reducir las tensiones y deformaciones que se producen al interior de la superestructura.

El tráfico es uno de los parámetros más importantes para el diseño de pavimentos. Para obtener este dato es necesario determinar el número de repeticiones de cada tipo de eje durante el periodo de diseño, a partir de un tráfico inicial medido en el campo a través de aforos. El número y composición de los ejes se determina a partir de la siguiente información:

·        Periodo de diseño.
·        Distribución de ejes solicitantes en cada rango de cargas.
·        Tránsito medio diario anual de todos los vehículos TMDA o TPDA.
·        Tasas de crecimiento anuales de cada tipo de vehículo.
·        Sentido del tráfico.
·        Número de carriles por sentido de tráfico.
·        Porcentaje del tránsito sobre el carril más solicitado.
·        Índice de serviciabilidad.
·        Factores de equivalencia de carga.


TRÁNSITO MEDIO DIARIO ANUAL:

El TMDA representa el promedio aritmético de los volúmenes diarios de tránsito aforados durante un año, en forma diferenciada para cada tipo de vehículo.

CLASIFICACIÓN DE LOS VEHÍCULOS:

·        Automóviles y camionetas
·        Buses
·        Camiones de dos ejes
·        Camiones de más de dos ejes
·        Remolques
·        Semiremolques


TASA DE CRECIMIENTO

Representa el crecimiento promedio anual del TMDA. Generalmente las tasas de crecimiento son diferentes para cada tipo de vehículo.

PROYECCIÓN DEL TRÁNSITO

El tránsito puede proyectarse en el tiempo en forma aritmética con un crecimiento constante o exponencial mediante incrementos anuales.

MODELOS DE CRECIMIENTO



En el gráfico se observa que la proyección aritmética supone un crecimiento más rápido en el corto plazo y se subestima el tránsito en el largo plazo.

En base a las estadísticas es conveniente definir que curva se ajusta mejor al tránsito generado por una carretera.

FACTOR DE CRECIMIENTO

Una forma sencilla de encontrar el factor de crecimiento es adoptar una tasa de crecimiento anual y utilizar el promedio del tráfico al principio y al final del periodo de diseño:



Donde:

            r = tasa de crecimiento anual en decimales

            P = periodo de diseño en años.

La Asociación del Cemento Portland utiliza el tráfico a la mitad del periodo de diseño:


La AASHTO recomienda calcular el factor de crecimiento para el tráfico de todo el periodo de diseño:


Los valores del factor de crecimiento para diferentes tasas anuales y periodos de diseño se muestran en la tabla siguiente, de acuerdo al criterio de la AASHTO:

Tabla IV.2. Factor de Crecimiento

DISTRIBUCIÓN DIRECCIONAL

A menos que existan consideraciones especiales, se considera una distribución del 50% del tránsito para cada dirección. En algunos casos puede variar de 0,3 a 0,7 dependiendo de la dirección que acumula mayor porcentaje de vehículos cargados.

FACTOR DE DISTRIBUCIÓN POR CARRIL

En una carretera de dos carriles, uno en cada dirección, el carril de diseño es uno de ellos, por lo tanto el factor de distribución por carril es 100%. Para autopistas multicarriles el carril de diseño es el carril exterior y el factor de distribución depende del número de carriles en cada dirección que tenga la autopista. En la tabla siguiente se muestran los valores utilizados por la AASHTO:

Tabla IV.3. Factor De Distribución Por Carril.
 
TRÁNSITO EQUIVALENTE

Los resultados obtenidos por la AASHTO en sus tramos de prueba mostraron que el daño que producen distintas configuraciones de ejes y cargas, puede representarse por un número equivalente de pasadas de un eje simple patrón de rueda doble de 18 kips (80 kN u 8,2 Ton.) que producirá un daño similar a toda la composición del tráfico.

FACTORES EQUIVALENTES DE CARGA (LEF)

La conversión del tráfico a un número de ESAL’s de 18 kips (Equivalent Single Axis Loads) se realiza utilizando factores equivalentes de carga LEFs (Load Equivalent Factor). Estos factores fueron determinados por la AASHTO en sus tramos de prueba, donde pavimentos similares se sometieron a diferentes configuraciones de ejes y cargas, para analizar el daño producido y la relación existente entre estas configuraciones y cargas a través del daño que producen.

El factor equivalente de carga LEF es un valor numérico que expresa la relación entre la pérdida de serviciabilidad ocasionada por una determinada carga de un tipo de eje y la producida por el eje patrón de 18 kips.


Por ejemplo, para producir en un pavimento flexible con un SN = 4”, una disminución de serviciabilidad de 4,2 a 2,5 se requieren la repetición de 100000 ejes simples de 18 kips, o la repetición de 14706 ejes simples de 30 kips. Por tanto, para este caso:

 
Los factores equivalentes de carga de la AASHTO están tabulados en función de cuatro parámetros: tipo de eje (simple, tandem, tridem), índice de serviciabilidad final (2, 2,5 y 3), carga por eje, y número estructural SN del pavimento (de 1 a 6”).

FACTOR DE CAMIÓN

Para expresar el daño que produce el tráfico, en términos del deterioro que produce un vehículo en particular, hay que considerar la suma de los daños producidos por cada eje de ese tipo de vehículo. De este criterio nace el concepto de Factor de Camión, que se define como el número de ESAL’s por número de vehículo. Este factor puede ser calculado para cada tipo de camiones, o para todos los vehículos como un promedio de una determinada configuración de tráfico.

Se ha demostrado que el eje delantero tiene una mínima influencia en el daño producido en el pavimento, por ejemplo en el ahuellamiento, la fisuración y la pérdida de serviciabilidad su participación varía de 0,13 al 2,1 %. Por esta razón el eje delantero no está incluido en los factores de equivalencia de carga, lo cual no afecta a la exactitud del cálculo.

PÉRDIDA O DISMINUCIÓN DEL ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD - Pavimentos de concreto asfáltico método AASHTO-93.


Los valores anteriormente descritos nos permiten determinar la disminución del índice de servicio, que representa una pérdida gradual de la calidad de servicio de la carretera, originada por el deterioro del pavimento. Por tanto:
                                   ΔPSI =  po  pt
donde:


PSI =   Índice de Servicio Presente
PSI = Diferencia entre los índices de servicio inicial y el final deseado
po =     Índice de servicio inicial
pt  =     Índice de servicio final

ÍNDICE DE SERVICIABILIDAD - Pavimentos de concreto asfáltico método AASHTO-93.

Se define el Índice de Serviciabilidad como la condición necesaria de un pavimento para proveer a los usuarios un manejo seguro y confortable en un determinado momento. Inicialmente esta condición se cuantificó a través de la opinión de los conductores, cuyas respuestas se tabulaban en la escala de 5 a 1:

 
Actualmente, una evaluación más objetiva de este índice se realiza mediante una ecuación matemática basada en la inventariación de fallas del pavimento:

Pavimento Flexible: 

 

 
Donde:
SV:        Variación de las cotas de la rasante en sentido longitudinal en relación a la rasante inicial (Rugosidad en sentido longitudinal).
Cf:        Suma de las áreas fisuradas en pies2 y de las grietas longitudinales y transversales en pies lineales, por cada 1000 pies2 de pavimento.
            P:         Área bacheada en pies2 por cada 1000 pies2 de pavimento.
RD:      Profundidad media de ahuellamiento en pulgadas. Mide la rugosidad transversal.


Antes de diseñar el pavimento se deben elegir los índices de servicio inicial y final. El índice de servicio inicial po depende del diseño y de la calidad de la construcción. En los pavimentos flexibles estudiados por la AASHTO, el pavimento nuevo alcanzó un valor medio de po = 4,2.

El índice de servicio final pt representa al índice más bajo capaz de ser tolerado por el pavimento, antes de que sea imprescindible su rehabilitación mediante un refuerzo o una reconstrucción. El valor asumido depende de la importancia de la carretera y del criterio del proyectista, se sugiere para carreteras de mayor tránsito un valor de pt ≥ 2,5 y para carreteras de menor tránsito pt = 2,0.

PERIODO DE DISEÑO - Pavimentos de concreto asfáltico método AASHTO-93.


Se define como el tiempo elegido al iniciar el diseño, para el cual se determinan las características del pavimento, evaluando su comportamiento para distintas alternativas a largo plazo, con el fin de satisfacer las exigencias del servicio durante el periodo de diseño elegido, a un costo razonable.

Generalmente el periodo de diseño será mayor al de la vida útil del pavimento, porque incluye en el análisis al menos una rehabilitación o recrecimiento, por lo tanto éste será superior a 20 años. Los periodos de diseño recomendados por la AASHTO se muestran en la tabla IV.1.

Tabla IV.1. Periodos de Diseño en Función del Tipo de Carretera

MÓDULO DE RESILIENCIA - Pavimentos de concreto asfáltico método AASHTO-93.


Para el diseño de pavimentos flexibles deben utilizarse valores medios resultantes de los ensayos de laboratorio, las diferencias que se puedan presentar están consideradas en el nivel de confiabilidad R.


Durante el año se presentan variaciones en el contenido de humedad de la subrasante, las cuales producen alteraciones en la resistencia del suelo, para evaluar esta situación es necesario establecer los cambios que produce la humedad en el módulo resiliente.

Con este fin se obtienen módulos resilientes para diferentes contenidos de humedad que simulen las condiciones que se presentan en el transcurso del año, en base a los resultados se divide el año en periodos en los cuales el MR es constante.

Para cada valor de MR se determina el valor del daño relativo, utilizando el ábaco de la Figura VI.1 ó la siguiente expresión:


Figura IV.1. Ábaco para la determinación del Daño Relativo
Fuente: AASHTO, Guide for Design of Pavement Structures 1993

Con los resultados de los daños relativos se obtiene el valor promedio anual. El módulo de resiliencia que corresponda al Uf promedio es el valor que se debe utilizar para el diseño. Si no se tiene la posibilidad de obtener esta información se puede estimar el valor del MR en función del CBR.

RELACIÓN C.B.R. – MÓDULO DE RESILIENCIA

Con los valores del CBR se pueden obtener los módulos resilientes utilizando las relaciones siguientes:

(1)               CBR < 15% (Shell)
MR (MPa) = 10  ּCBR            K = Tiene una dispersión de valores de 4 a 25
MR (psi) = 1500  ּCBR           K = Tiene una dispersión de valores de 750 a 3000

(2)               MR (MPa) = 17,6  ּCBR0,64                (Powell et al)

El Instituto del Asfalto mediante ensayos de laboratorio realizados en 1982, obtuvo las relaciones siguientes:



Pavimentos de concreto asfáltico método AASHTO-93.

El diseño para el pavimento flexible según la AASHTO está basado en la determinación del Número Estructural “SN” que debe soportar el nivel de carga exigido por el proyecto.

viernes, 9 de septiembre de 2011

Factores que intervienen en el diseño de tratamientos superficiales: EQUIPO UTILIZADO EN LOS TRATAMIENTOS SUPERFICIALES


DISTRIBUIDOR DE ASFALTO

Es un camión tanque provisto de una barra de riego, con sistema independiente de calentamiento y circulación, aislamiento térmico, control de velocidad (tacómetro).

Está provisto de un dispositivo para mantener la barra de riego en altura constante durante el vaciado del tanque, de un manómetro adicional para registro de presión en la barra y pitones apropiados para la salida del asfalto.

Dispone de un control electrónico para “dosificación automática”, mediante la correlación entre las velocidades de la bomba y del vehículo.

DISTRIBUIDOR DE AGREGADOS (SPREADER)

TIPOS PRINCIPALES

Acoplable a camión, montado en la parte trasera del volquete, que se mueve marcha atrás con altura de caída elevada para agregados.

Remolcable por el camión: Están montados sobre ruedas de goma tienen anchos de 0.5 a 4.0m son empujados por el camión que se mueve marcha atrás. Algunos tipos poseen pernos sin fin para la distribución de los agregados.

Autopropulsados: Son máquinas sofisticadas de alto rendimiento y buena maniobrabilidad, con altura de caída pequeña para los agregados, aseguran la aplicación preferencial de las partículas grandes. Estas máquinas remolcan al camión de abastecimiento de agregados.


COMPACTADORES

TIPOS PRINCIPALES

Rodillo tandem metálico liso con pesos de 5 a 8 Ton.

Rodillo neumático autopropulsado

(Carga por rueda: 2t)
Velocidad inicial            --->         3 primeras pasadas: 2 a 3 km/h
Velocidad final              --->          pasadas restantes: 8 km/h

Rodillo metálico vibratorio revestido con goma: Tiene un alto rendimiento que permite la reducción del número de pasadas.

ESCOBA MECÁNICA

Escoba rotativa reversible con cerdas metálicas, de nylon o de junco grueso. La altura de la escoba es regulable y la velocidad de rotación debe ser regulable e independiente de la velocidad del vehículo.

EQUIPO COMPLEMENTARIO

Rastrillos     -     Palas     -     Regadores manuales     -     Carretillas

Factores que intervienen en el diseño de tratamientos superficiales: DETALLES CONSTRUCTIVOS


Se recomienda considerar los siguientes detalles constructivos:

Aplicación uniforme de ligante y del agregado.

Recubrimiento rápido del agregado por el ligante, aproximadamente la mitad del espesor medio de las partículas, para asegurar la adherencia entre el ligante y el agregado.

Retención del agregado por el ligante cuando se libera al tráfico.

Selección adecuada del equipo que se utilizará en la obra.

Aplicación uniforme del ligante y del agregado:

Para el ligante bituminoso se deben tomar las siguientes precauciones:

Correcta temperatura de aplicación.

Ajuste adecuado de la abertura de las boquillas de la barra esparcidora.

Control de la velocidad del carro imprimador.

Para una distribución uniforme del agregado se recomienda un distribuidor autopropulsado. Antes de la distribución del agregado, el uso de escobas autopropulsadas.

Recubrimiento rápido del agregado por el ligante:

Limitación del área de la faja de aplicación del ligante: cuando el ligante utilizado sea cemento asfáltico, se debe distribuir el agregado inmediatamente después del paso del camión imprimador, de tal forma de asegurar la adherencia del agregado con el ligante.

Cuando el ligante sea un asfalto diluido, el agregado debe ser distribuido después de un máximo de 30 minutos después de la aplicación del ligante.

Compactación:

Cuando se utiliza cemento asfáltico: el rodillo compactador de preferencia debe ser un compactador neumático autopropulsado, que iniciará la compactación inmediatamente después de la distribución del agregado.

Cuando se utiliza asfalto diluido: podrá transcurrir un intervalo de tiempo entre la distribución del agregado y la compactación, tanto mayor cuando más fluido sea el asfalto, sin embargo no debe exceder de 2 horas.

Factores que intervienen en el diseño de tratamientos superficiales: Dosificación de tratamientos superficiales


FUNDAMENTOS

Dosificación de los agregados.- Las partículas del agregado deben formar un mosaico uniforme sin fallas y sin superposiciones.

Dosificación del ligante.- La dosificación del ligante se realiza en dos etapas; en primer lugar se establecen procesos para determinar el volumen de vacíos de la capa de agregado, posteriormente, en base a este dato, se dosifica la cantidad del ligante.

 
III.3.1. MÉTODO DIRECTO DE VANISCOTTE Y DUFF

Está basado en el uso de una caja dosificadora con tapa de vidrio graduada, cuyas dimensiones son:

                        Ancho = 25 cm            Largo = 80 cm Alto = 4 cm

La caja en posición horizontal se llena con el agregado y se tapa.

Se coloca la caja en posición vertical, en la dirección de la mayor dimensión.

En esta nueva posición se observa una disminución del volumen del agregado, la cual se determina con la ayuda de la graduación en centímetros de la tapa de vidrio.

La disminución de volumen corresponde al porcentaje de vacíos, que será ocupado por el ligante bituminoso.

 
III.3.2. MÉTODOS INDIRECTOS

III.3.2.1. MÉTODO DE HANSON

III.3.2.1.1. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

Este método se basa en las siguientes verificaciones experimentales:

1.- Cuando se distribuye un agregado de una sola dimensión en una plataforma, previamente imprimada con un ligante bituminoso, las partículas quedan en una posición desordenada y el volumen de vacíos es aproximadamente el 50 %.

 
2.- Después de un trabajo de compactación las partículas se orientan y el porcentaje de vacíos disminuye aproximadamente a 30 %.


 

3.- Como consecuencia de las cargas del tráfico, el agregado y el ligante adquieren su máxima densidad y los vacíos se reducen aproximadamente al 20%. Todas las partículas se acomodan en una posición que corresponde a su lado más achatado.


Si:
            Es = espesor de la capa suelta
            Eg = espesor del agregado
            Ev = espesor correspondiente a vacíos
            Ec = espesor final compactado

Entonces:                     Ev = 0,20 Ec

4.- El espesor promedio final del tratamiento superficial es determinado por la menor dimensión promedio de las partículas del agregado. Esta dimensión ha sido denominada por Hanson “dimensión media mínima” (ALD).                  Ec  =  ALD

 
Figura. III.1. Dimensión Media Mínima
Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

La dimensión media mínima se define como la menor distancia perpendicular entre dos placas paralelas, a través de las cuales las partículas pasaran justamente.

El valor de ALD permite determinar la cantidad de agregado en kg/m2 y sirve también de base para calcular la cantidad de ligante en L/m2.

5.- DOSIFICACIÓN DEL AGREGADO: La cantidad de agregado en kg/m2 se encuentra de la siguiente forma:

De acuerdo al punto 1: Ev   =   Eg   =   0,50 Es
                                               Ev   =   Ec – Eg          Por tanto:   Ev  =  Ec – 0,50 Es

De acuerdo al punto 2: Ev   =   0,20 Ec            Por tanto:  Ec - 0,50 Es = 0,20 Ec

Resolviendo la ecuación           Ec   =   ALD   =   0,625 Es

Es   =   Eg   =   1,6 ALD

Considerando un 15 % de pérdidas se tiene: Es = 1,15 * 1,6 * ALD

Eg  =  1,84 ALD

6.-  DOSIFICACIÓN DEL LIGANTE:         Ev  =  Eb  =   0,20 ALD

Si se llena la totalidad de vacíos con el ligante asfáltico, Hanson verificó que se produce una exudación del ligante después del paso del tráfico, lo cual originó la necesidad de corregir el porcentaje de vacíos.

La cantidad de ligante necesario para llenar el 20 % de vacíos depende de: la calidad del agregado y del  tráfico previsto, por lo cual el espesor corregido del ligante será: 

Eb = 0,20 * C * ALD             donde: C = factor expresado en decimales.

En la tabla siguiente se indican los porcentajes “C” de ligante necesarios para llenar el 20 % de vacíos del agregado, considerando una plataforma limpia, seca y previamente imprimada.

Tabla III.4. Cantidad de Ligante para llenar el 20 % de Vacíos

7.- PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL “ALD”: Se aplica al análisis de agregados de una sola dimensión, el mismo fue desarrollado por el Departamento de Caminos de Victoria (Australia), y se realiza siguiendo los siguientes pasos:

Se determina la granulometría del agregado y se llevan al gráfico de la figura III.2. El agregado de tamaño medio se obtiene determinando un tamiz teórico, por el cual debería pasar el 50 % de las partículas del agregado.

Determinación del Índice de Cubicidad: Para su determinación se usa  el mismo material que fue utilizado para el ensayo de granulometría, cada fracción de material clasificado es ensayada en forma separada, haciendo pasar por las aberturas de los moldes. Se define el I.C. como el peso del material que pasa por las aberturas de los moldes estandarizados, calculado en porcentaje, en relación al peso total de la muestra ensayada.

La dimensión media mínima ALD, se encuentra el gráfico de la figura III.3.


Figura III.2. Curva Granulométrica del Agregado
    Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

                        Figura III.3. Valor del Tamaño Máximo Efectivo (ALD), en Pulgadas.
                        Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

III.3.2.2. MÉTODO DE PODESTA Y TAGLE

III.3.2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

Para la aplicación de este método destinado a la dosificación de tratamientos superficiales simples, dobles y triples, de  se han establecido las siguientes condiciones:

Se aplica a la dosificación de tratamientos superficiales simples, dobles y triples.

La base de la superficie donde se aplicará el tratamiento, debe ser lo suficientemente estable para impedir que las partículas del agregado se entierren o penetren en su interior, por efecto de la compactación o el tráfico vehicular posterior.

No debe existir exceso de material bituminoso sobre la base, después de la imprimación.

La cantidad de agregados se expresa en volumen de material suelto, los materiales bituminosos en volumen de cemento asfáltico, reducido a 15,5 ºC.

Cuando en lugar de cemento asfáltico se utilizan asfaltos diluidos o emulsiones, será necesario considerar un incremento de la cantidad con el fin de igualar la tasa de cemento asfáltico calculada. Ejemplo: Si en vez de P L/m2 de cemento asfáltico, se utiliza un asfalto diluido de curado rápido RC-1 que tiene un 65 % de asfalto residual, la cantidad corregida de asfalto RC-1 será: P/0,65 L/m2.

En tratamientos superficiales dobles o triples, la cantidad de ligante a distribuir en la primera aplicación está en función del número de milímetros que corresponde al tamaño máximo efectivo (TME) de las partículas de agregado a las que recubrirá.
Se denomina TME a la abertura en milímetros, del tamiz que deja pasar el 80 % de material.

La tasa en la primera aplicación de ligante, de cualquiera de los dos tipos, no debe ser menos de 0,5 L/m2.

En el tratamiento triple la cantidad de ligante en la segunda aplicación se determina en función del número de litros del agregado de mayor tamaño suelto.

En tratamientos simples, dobles o triples, la cantidad total de ligante a emplear se determina en función del número total de litros de agregados sueltos utilizados en su ejecución.

De acuerdo a estos criterios, en la tabla siguiente, se muestran los porcentajes de ligante, para diferentes tipos de relaciones:

Tabla III.5. Porcentaje de Ligante para Diferentes Relaciones

RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE

El método expuesto considera aplicaciones en superficies lisas, barridas e imprimadas. Si las superficies no cumplen esta condición se debe tomar en cuenta la rugosidad de la superficie. Para este fin se toma 50 gramos de arena comprendida entre los tamices Nos. 50 y 100 la que se extiende sobre la superficie de la plataforma, de forma circular, de tal manera que se llenan las depresiones o cavidades existentes. Una vez hecha la distribución se mide el diámetro, en centímetros, del área circular cubierta por la arena y se determina el índice de rugosidad mediante la expresión siguiente:


De manera más sencilla, se puede esparcir arena en un área predeterminada, por diferencia de pesos se obtiene el peso del material utilizado en esa operación, para calcular indirectamente el área circular cubierta por 50 gramos de arena. Siendo S el área predeterminada y P la cantidad en gramos de arena necesaria para cubrir esta área, el área circular correspondiente a 50 gramos se calcula con una simple regla de tres:

 
Siendo x el área circular cubierta por los 50 gramos de arena, su diámetro d será igual a:




De acuerdo al Índice de Rugosidad, el Ing. Tagle recomienda aumentar las cantidades de material bituminoso, en las siguientes proporciones.

Tabla III.6. Aumento de Ligante por Rugosidad de la Superficie

III.3.2.3. MÉTODO DE N. W. McLEOD

III.3.2.3.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

PROYECTO DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL SIMPLE CON AGREGADOS GRADUADOS

El Ing. McLeod después de varias experiencias llegó a la conclusión de que el porcentaje de vacíos del agregado suelto, establecido como el 50 % por el método de Hanson, en la realidad excepcionalmente se cumple, a su vez muy ocasionalmente este porcentaje es menor a 40 %.

La hipótesis de Hanson de que el tráfico pesado y las condiciones de clima reducen este porcentaje al 20 %, en la realidad no ocurre. Si consideramos que el porcentaje de vacíos del agregado suelto es del 40 %, el porcentaje de vacíos del tratamiento simple después de la apertura al tráfico será igual a:           40/50 * 20  =  16 %

Por lo tanto utilizando la hipótesis de Hanson se tendrá un exceso en la cantidad de asfalto, especialmente si se utiliza agregado graduado. Por esta razón es necesario introducir una corrección a la fracción de vacíos:

FORMULA CORREGIDA PARA EL CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE AGREGADO


donde:

C =      cantidad de agregado en libras por yarda cuadrada  [Lb/Yd2]

H =      agregado de dimensión media, que corresponde al tamaño del 50 % de las partículas del agregado [Pulgadas]

G =      peso específico del agregado, dado por el método ASTM.

E  =     factor en % que representa la pérdida del agregado por segregación o distribución.

Además:


donde:

V =      fracción de vacíos del agregado suelto

W =     peso del agregado suelto [Lb/pie3] (Método ASTM C-29)

VALORES DEL FACTOR DE PERDIDA “E”

Tabla III.7. Valores del Factor de Perdida “E”
 
FORMULA CORREGIDA PARA EL CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE LIGANTE


 
donde: 

B   cantidad total de asfalto a ser aplicado en galones por yarda cuadrada
           
H  agregado de dimensiones medias en pulgadas
                       
T   factor de tráfico que depende del volumen de tráfico pronosticado
                       
S   factor de corrección por textura
                       
A  es la corrección por absorción en Gal/Yd2 medida a 60 ºF (15,5 ºC)

R  es la fracción de asfalto residual del ligante asfáltico seleccionado
VALORES DEL FACTOR DE TRAFICO “T”

Tabla III.8. Valores del Factor de Trafico “T”
 
Para agregados redondeados el factor de tráfico se debe incrementar en 0,05 en cada caso.

Corrección por la textura de la superficie en Gal/Yd2: Representa la pérdida o ganancia que producen las características de textura de la superficie existente.

FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEXTURA “S”

Tabla III.9. Valores de Corrección por la Textura de la Superficie “S”

Cuando la superficie tiene exceso de ligante la corrección es negativa en relación a una superficie considerada lisa y firme. Para las superficies ávidas la corrección tiene que ser sumada.

Para la determinación de la rugosidad se recomienda el procedimiento de la arena, descrito en el método de Tagle-Podestá. No se debe confundir rugosidad o textura de superficie con porosidad. La porosidad se refiere a los espacios vacíos internos del pavimento, que producen la absorción de una cantidad importante de asfalto, ocasionando la pérdida de agregados en la superficie por falta de ligante.

Una superficie porosa se identifica aplicando unas gotas de aceite lubricante en su superficie, si el aceite permanece, se considera que no existe porosidad perjudicial, por lo cual basta aplicar los valores de corrección “S” para superficies ávidas. Si se presenta absorción regular del aceite en pocos minutos, la superficie se considera porosa. En este caso se recomienda efectuar un pre-tratamiento utilizando 0,5 L/m2 de asfalto diluido RC-0 ó RC-1, ó de emulsión RS-1, a continuación se esparce el agregado de 6 a 10 libras por yarda cuadrada (3,25 a 5,42 kg/m2), para posteriormente liberar al tráfico por varias semanas, antes de aplicar el tratamiento superficial.

Corrección por absorción en galones por yarda cuadrada medida a 60 ºF (15,5 ºC): Esta corrección representa la pérdida de material ligante por absorción dentro de las partículas de agregado. Para los materiales que usualmente no tienen absorción no se toma en cuenta la corrección. En cambio cuando el agregado es de naturaleza absorbente es necesaria una corrección, incrementando la cantidad de ligante en 0,136 L/m2 (0,03 Gal/Yd2).

Fracción de asfalto residual: Cuando se utilizan asfaltos diluidos, se debe agregar la cantidad de disolvente que perderá el ligante seleccionado, como consecuencia de su evaporación. Los valores de este factor se detallan en el cuadro siguiente:

VALORES DE LA FRACCIÓN RESIDUAL “R”

Tabla III.10 Valores de la Fracción Residual “R”

FÓRMULAS CORREGIDAS EXPRESADAS EN UNIDADES MÉTRICAS



PROYECTO DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES MÚLTIPLES

El método recomendado por McLeod, parte de los siguientes presupuestos:

En los tratamientos superficiales múltiples la cantidad de ligante bituminoso y de agregado requerido para cada capa es la misma, con pequeños ajustes.

La cantidad de ligante bituminoso y de agregado de cobertura que será aplicado en cada capa, se debe considerar como si fuera un tratamiento simple. De esta forma es posible utilizar las fórmulas anotadas anteriormente, con ligeras modificaciones:


Para aplicar estas fórmulas se deben cumplir las siguientes condiciones:

Graduación de agregado para cada capa.

Se debe determinar para cada capa, el valor del tamaño medio (H) del agregado.

Volumen del tráfico pronosticado.

Corrección del ligante asfáltico debido a las características de textura (rugosidad) de la superficie sobre la cual se aplicará la primera capa del tratamiento superficial.
Cada capa del tratamiento múltiple debe ser construida inmediatamente después de la capa anterior, sin permitir ningún tráfico durante la construcción.

El espesor de cada capa del tratamiento múltiple debe ser igual al tamaño del agregado correspondiente a esa capa.

Si fuera posible, para la primera capa debería utilizarse agregado de una sola dimensión. Se podrá utilizar agregado graduado, con un control adecuado de la cantidad de finos.

El diámetro del agregado seleccionado para cada capa, debe ser de 0,5 a 0,6 del diámetro de la capa que le antecede.

La cantidad de agregado y de asfalto se calculará suponiendo que cada capa corresponde a la capa de un tratamiento superficial simple.

La cantidad de agregado para la primera capa se determinará utilizando la fórmula:

    kg/m2
           
Para calcular la cantidad de agregado para la 2ª capa de tratamiento doble, o para la 2ª y 3ª capa de un tratamiento triple, se utiliza la fórmula anterior corregida por un factor M, cuyo valor es determinado por la experiencia, de acuerdo con las condiciones locales de clima, tráfico, características de agregados, etc. Dependiendo de las condiciones de cada caso el valor de M puede variar de 0,80 a 1,10. por lo tanto la fórmula corregida será:

kg/m2

La cantidad de asfalto para cada capa se calcula mediante la formula:

[L/m2]

Siendo K un factor de corrección que depende de las condiciones locales de clima, tráfico, tipo de agregado, etc. El autor recomienda el valor de K = 1. Para climas tropicales y tráfico pesado K = 0,9, u otro valor determinado experimentalmente. En algunos casos puede ser necesario un valor mayor a uno.

La corrección del valor de S para la cantidad de ligante asfáltico requerida para la primera capa, debe ser hecha en base a las características de textura (rugosidad) de la superficie donde se va aplicar el tratamiento. No es necesaria ninguna corrección para las siguientes capas de un tratamiento múltiple.