ES2547978A1 - Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales - Google Patents

Abstract

Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, consistente en la adición, en dosificaciones predeterminadas, de fracciones granulares finas de áridos de hasta 1 mm con buena resistencia al pulimento, en particular pórfido, andesita, bauxita calcinada y/o árido siderúrgico, sobre la capa asfáltica de rodadura, tanto en la capa recién extendida, durante la construcción de las carreteras, como en capas antiguas sin fallo estructural, en obras de rehabilitación, introduciendo en este caso las fracciones granulares mediante la acción de un ligante específico. Tiene la ventaja de proporcionar una buena adherencia a la capa de rodadura de un firme de obra nueva a una edad temprana y durable, permitir la conservación de firmes antiguos con deficiencia antideslizante sin tener que reponerlos, y posibilitar la utilización de áridos cercanos a las obras, como áridos calizos o dolomías, o áridos residuales, con el consiguiente ahorro económico y medioambiental.

Description

DESCRIPCION

Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales.-

5

Se presenta de propia invención una técnica constructiva para la mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de las carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, concebida para ser aplicada en las mezclas bituminosas que se utilicen comúnmente en España como capas de rodadura.

10

Esta técnica consiste básicamente en la adición, en dosificaciones predeterminadas, de fracciones granulares finas de áridos entorno 0,5 / 1 mm con buena resistencia al pulimento, en particular pórfido, andesita, bauxita calcinada y/o árido siderúrgico, sobre la capa asfáltica de rodadura, tanto en la capa recién extendida, durante la construcción de las carreteras (en adelante variante técnica “MICROINCRUSTACION”), como en capas 15 antiguas sin patologías estructurales, en obras de rehabilitación de firmes, introduciendo en este caso las fracciones granulares mediante la acción de un ligante específico (en adelante variante técnica “MICROENVUELTA”), y se fundamenta en el hecho constatado experimentalmente de que se puede aumentar la resistencia al deslizamiento de un firme asfáltico influyendo mediante dichas dosificaciones de finos, o de finos y ligante, a nivel de la 20 micro-textura superficial del firme, sin afectar significativamente a la macrotextura, y por tanto, sin menoscabo de las buenas propiedades de drenabilidad, acústicas, etc. que pueda presentar el recubrimiento.

La ventaja principal que supone el utilizar esta nueva técnica en las obras de construcción y 25 restauración de carreteras es, por un lado, que proporciona una buena adherencia a la capa de rodadura de un firme de obra nueva a una edad temprana y durable en el tiempo, y por otro lado, permite la conservación de firmes antiguos con deficiencia antideslizante sin tener que reponerlos, y posibilita en todo caso la utilización a nivel de la macrotextura de las capas de rodadura de áridos cercanos a las obras que no cumplen con las especificaciones 30 técnicas para firmes asfálticos, o el aprovechamiento de áridos residuales siderúrgicos utilizados en el propio tratamiento, con el consiguiente ahorro económico y medioambiental.

CAMPO TÉCNICO.-

El campo técnico en el que se encuadra la presente invención es el de la construcción o revestimiento de firmes de carreteras de base asfáltica, es decir, con capas de rodadura hechas de mezclas bituminosas. 5

ESTADO DE LA TÉCNICA.-

Las mezclas asfálticas o bituminosas, también conocidas en el ámbito de la ingeniería civil como hormigón asfáltico o bituminoso, consisten en un agregado de asfalto y mezclas de 10 áridos según diferentes tamaños y finos, que se extiende en capas y se compacta. Debido a sus propiedades es el material más común en los proyectos de construcción para firmes de carreteras y aeropuertos.

En España se utilizan dos tipos de mezclas bituminosas para capas de rodadura de las 15 carreteras:

a) Mezclas de hormigón bituminoso tipo AC, conformes al Art. 542 del Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3). Son mezclas bituminosa en caliente obtenidas de la combinación de un ligante hidrocarbonado, 20 áridos de granulometría continua (incluido polvo mineral) y, eventualmente, aditivos, de manera que todas las partículas del árido queden recubiertas por una película homogénea de ligante. Su proceso de fabricación implica calentar el ligante y los áridos (excepto, eventualmente, el polvo mineral de aportación) y su puesta en obra debe realizarse a una temperatura muy superior a la ambiente. Son normalmente utilizadas en carreteras locales y 25 regionales.

b) Mezclas drenantes y discontinuas tipo BBTM, conforme al Art. 543 PG-3. Son también mezclas bituminosas en caliente obtenidas de la combinación de un ligante hidrocarbonado, áridos de granulometría continua (incluido polvo mineral) y, eventualmente, aditivos, y con 30 igual puesta en obra que las anteriores, pero se diferencia de aquellas en que tienen unas bajas proporciones de árido fino y, por tanto, con gran cantidad huecos interconectados que le proporcionan características drenantes (mezclas bituminosas drenantes), o con discontinuidad granulométrica muy acentuada en los tamices inferiores del árido grueso

(mezclas bituminosas discontinuas). Ese tipo de mezclas son más utilizadas en carreteras nacionales, autovías y autovías.

La seguridad de las carreteras depende, entre otras causas, de la resistencia al deslizamiento que tenga la superficie en contacto con los vehículos. Una parte del potencial 5 de adherencia del conjunto neumático-pavimento, que está implicada en el agarre de los vehículos a la superficie, se ve condicionada por la naturaleza mineralógica de los áridos constituyentes de las capas de rodadura. El potencial de adherencia varía con el tiempo de vida útil del pavimento. Desde el punto de vista fenomenológico, el tráfico conduce a un desgaste-pulimento progresivo de la superficie del árido que se traduce en una disminución 10 de la resistencia al deslizamiento de la calzada.

La característica intrínseca de los áridos relacionada con la resistencia al deslizamiento es el Coeficiente de Pulido Acelerado (CPA), indicativo de la resistencia de un árido, sometido a ciclos de pulido, a perder aspereza en su textura superficial, comparándolo con un árido 15 patrón. Cuanto mayor es este coeficiente mayor será la resistencia del árido al pulimento. Actualmente, en capas de rodadura, los áridos tienen que presentar un CPA mayor de 44, 50 ó 56, dependiendo de la categoría de tráfico pesado. Se determina con el Ensayo de pulimento acelerado.

20

Por ello, las mezclas bituminosas que se utilizan como capa de rodadura, como las normalizadas arriba indicadas, están diseñadas para que tengan una buena resistencia al deslizamiento, con áridos con buen coeficiente de pulido acelerado, para que por la acción del tráfico se retrase lo más posible el pulimento de los áridos componentes, y las carreteras tarden años en perder adherencia. 25

La distribución geográfica de la localización de estos áridos idóneos por su CPA, no es uniforme, y no es raro que haya carencia de los mismos en las obras de construcción de muchas carreteras, y en todo caso son materiales nobles cuya explotación en exceso supone un problema medioambiental. 30

En la actualidad, el contexto económico y ambiental exige limitar el trasporte y el empleo de áridos nobles en las formulaciones bituminosas para los pavimentos, por lo que la utilización de una amplia gama de áridos cercanos a las obras se hace imprescindible. Sin embargo, muchos de los áridos cercanos, con una localización geográfica más uniforme, son áridos de 35 naturaleza calcárea que no cumplen con las especificaciones técnicas necesarias para su

utilización en capas de rodadura, en lo referente al CPA, con lo que el referido problema de índole económico y medioambiental sigue persistiendo.

Por otro lado, en lo relativo al mantenimiento de las capas de rodadura deslizantes de las carreteras que no presentan fallos estructurales, si bien para aquellas con escaso tráfico se 5 realizan tratamientos superficiales con lechadas bituminosas, en las carreteras con tráfico convencional la actuación es siempre la reposición del firme, previo fresado del firme antiguo, con mezcla nueva, lo que supone que también en las obras de mantenimiento y conservación de la mayoría de las carreteras se den como problemas añadidos al coste de reposición de las capas de rodadura desgastadas, los mismos problemas en relación con los 10 áridos necesarios que los señalados para las obras nuevas, y que en resumen, son:

- Escasez de áridos nobles como recursos naturales, con el consiguiente impacto medioambiental en su extracción.

15

- Áridos aceptables localizados lejos de las obras, con los consiguientes costes de transporte.

- Imposibilidad de utilizar áridos locales y abundantes, como áridos calizos, dolomías, etc.

20

En definitiva, para obtener y mantener un firme seguro para conducción existen exigencias económicas, y además exigencias medioambientales, y hay que utilizar para cumplir las exigencias técnicas, recursos naturales escasos y no utilizar recursos que pueden ser abundantes localmente.

25

Hace algunas décadas, lo más importante de los estudios relativos al concepto de carreteras de base asfáltica se centraba en su función estructural, que permite transmitir y distribuir las cargas en el suelo y así soportar el tráfico vial de veinte a treinta años. Superada la cuestión relativa al asentamiento de las estructuras, las investigaciones se centraron principalmente en mejorar la resistencia de las calzadas, y, en concreto, retardar o impedir la subida a las 30 capas superiores del fisurado provocado por la contracción térmica de los asientos, para lo cual fueron incluso patentadas diferentes soluciones, como por ejemplo, la de disponer una membrana bituminosa y/o un refuerzo goetextil entre la capa de rodadura y el soporte, caso de la patente española con número de publicación ES2004005-A6, o las patentes europeas con número de publicación en España ES2047901-T3 y ES2042341-T3; o bien, previendo 35 estructuras de pavimentos flexibles, como la solicitud internacional WO2011/014975-A1, que

divulga un pavimento compuesto por dos capas: una inferior o base, la cual, dada su estructura fisicoquímica, soporta las solicitaciones más importantes de tránsito, y una superficie de poco espesor, destinada a soportar la acción abrasiva del tránsito.

Con los progresos realizados en este aspecto estructural y evolutivo de las necesidades de los usuarios, los expertos del dominio vial propusieron novedades técnicas en los 5 revestimientos de las calzadas, consistentes en influir en la macro-textura de las capas de rodadura con novedosas dosificaciones de los materiales componentes de la mezcla, con el fin de asegurar las funciones de la superficie como la drenabilidad, la adherencia y la limitación de las molestias sonoras.

10

En este sentido, son varias las patentes que inciden en la mejora de la impermeabilización y aislamiento del firme asfaltico jugando con composiciones de los materiales componentes. Es el caso de la patente europea ES2095853-T3, sobre una composición a base de monómeros, bitumen, carga mineral y plastificante para ser aplicada en superficies de hormigón asfáltico como capa protectora frente al agua, la radiación solar y la oxidación del 15 asfalto subyacente, o la patente nacional ES2291068-B1, que reivindica un procedimiento de obtención de una capa para pavimentación, aislamiento e impermeabilización caracterizado por aplicar sobre una base dos capas formadas por sendas mezclas de materiales orgánicos con materiales inorgánicos.

20

Después de haberse potenciado las funciones estructurales y las propiedades de la superficie de las carreteras tales como la drenabilidad y la sonoridad, donde va a influir la macro-textura superficial, el siguiente paso debe ser actuar en otras escalas de la textura de revestimiento, en la micro-textura concretamente, y experimentar soluciones que puedan resultar útiles al rozamiento entre el neumático y la carretera que se produce por el 25 fenómeno del pulimento.

Los micro-tratamientos superficiales objeto de la presente invención es la consecuencia lógica de esta evolución.

30

La resistencia al deslizamiento de un firme depende de la micro-textura o “micro-rugosidad” de los áridos, y muy parcialmente de la macro-textura que se crea en la superficie por la formulación de la mezcla bituminosa. En las técnicas actuales de diseño para aumentar la adherencia se actúa en la macro-textura mediante la dosificación de los áridos con tamaño mayor de 2 mm a la mezcla asfáltica, influyendo indirectamente a nivel de micro-textura 35

eligiendo los áridos con buena resistencia al pulimento. Por lo tanto las dos características desde el punto de vista de diseño están intrínsecamente ligadas.

En la actualidad, en España se están utilizando algunas técnicas para la mejora de la adherencia o resistencia del firme de las carreteras al deslizamiento actuando directamente 5 a nivel de macro-textura de la capa asfáltica de rodadura, e indirectamente en la micro-textura, a través de tratamientos superficiales, tipo lechadas bituminosas de materiales y composiciones específicos, caso por ejemplo de la patente europea ES2266754-T3, para un recubierto colado en frío, constituido fundamentalmente por gravillas, arena y emulsión de betún, o la patente nacional ES2386997-B1 que tiene por objeto un microaglomerado 10 asfáltico en frío especial para vías aeroportuarias, o mediante el diseño de una forma geométrica fina o “textura” de la superficie, caso particular de la europea ES2440921-T3, y también mediante tratamientos de alta adherencia, con productos fabricados por empresas cuya base es normalmente bauxita calcinada, y que, por su coste, solamente se utilizan para lugares propensos a los accidentes (proximidades de colegios, entradas de rotonda…). 15

El proyecto por el cual se implementa la técnica de invención en las obras nuevas y de rehabilitación de los firmes de carreteras contempla la investigación y desarrollo de un procedimiento en el que se separan las funciones de la macro y micro-textura de las capas asfálticas de rodadura, actuando sólo a nivel de la micro-textura para alcanzar los objetivos 20 previstos.

La cuestión clave del proyecto ha sido determinar la manera en que se puede influir en la micro-textura de los firmes asfálticos, y por lo tanto en la resistencia al deslizamiento, sin afectar negativamente a su macro-textura, es decir, sin menoscabo de otras características 25 de los firmes como son la drenabilidad y la sonoridad.

La solución de esta cuestión se basó en la consideraciones preliminar de que tratando la superficie de un árido con una característica mineralógica que conlleva una resistencia al deslizamiento determinada, con otro árido de característica antideslizante superior mediante 30 procedimientos que aseguren su unión y evite su desprendimiento, se pueden mejorar las prestaciones del árido de partida en relación a su potencial resistencia al deslizamiento y, por consiguiente, las prestaciones de la superficie o firme de la mezcla bituminosa donde dicho árido se encuentra agregado.

35

Por consiguiente, se puede modificar la resistencia al deslizamiento de un firme asfáltico mediante la adición en la superficie de un árido natural o artificial con gran resistencia al pulimento en finos de tamaño inferior a 1 mm, que al depositarlos en la rodadura se adhieran óptimamente en el soporte mediante ligantes sin influir prácticamente en la macro-textura del firme, que tengan buena resistencia al desprendimiento, y que además la adición 5 se produzca utilizando técnicas constructivas que aseguren una buena distribución de los componentes antideslizantes por toda la superficie asfáltica.

Los micro-tratamientos superficiales de los firmes así resultantes han sido desarrollados para ser realizados en los dos tipos de mezclas bituminosas que en España se utilizan 10 comúnmente como capas asfáltica de rodadura, arriba indicadas.

Por un lado, en las mezclas de hormigón bituminoso tipo AC, utilizadas en carreteras locales y regionales; en particular en la mezcla semidensa tipo AC16-S, conforme a UNE-EN 13108-1. Los micro-tratamientos diseñados permiten en este caso utilizar áridos locales con poca 15 exigencia de característica antideslizantes, restaurar firmes antiguos con pobre prestación antideslizante, así como poder construir firmes utilizando mezclas con áridos no idóneos para firmes de rodadura (árido calizos).

Y, por otro lado, en las mezclas drenantes y discontinuas tipo BBTM, utilizadas en carreteras 20 nacionales, autovías y autovías; en particular en la mezcla discontinua tipo BBTM-11B, conforme a UNE-EN 13108-2. Los micro-tratamientos diseñados sirven para poder utilizar áridos locales con poca exigencia de característica antideslizantes, y restaurar firmes antiguos con pobre prestación antideslizante.

25

LA INVENCIÓN.-

El objeto de la presente invención es, por tanto, la técnica por la cual se mejora la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de las carreteras en base a micro-tratamientos superficiales, entendidos éstos como aquellos tratamientos que influyen a nivel 30 de la micro-textura superficial del firme, aplicable a los dos tipos de mezclas bituminosas que se utilicen comúnmente como capas asfálticas de rodadura: la mezclas de hormigón bituminoso tipo AC, en particular mezcla semidensa tipo AC16-S, y mezclas drenantes y discontinuas tipo BBTM, en particular mezcla discontinua tipo BBTM-11B.

35

En esencia y como ya ha sido expresado en la introducción, esta técnica consiste en la adición, en dosificaciones predeterminadas, de fracciones granulares finas de áridos con buena resistencia al pulimento, que cumplen con la normativa CPA, sobre la capa asfáltica de rodadura, tanto en la capa recién extendida, durante la construcción de las carreteras (variante “MICROINCRUSTACION”), como en capas antiguas sin fallo estructural, en obras 5 de rehabilitación de firmes, introduciendo en este caso las fracciones granulares mediante la acción de un ligante tipo emulsión bituminosa catiónica (variante “MICROENVUELTA”).

Para su aplicación han sido seleccionados cuatro tipos de áridos:

10

- Pórfido, que es un árido natural con CPA entre 50-56

- Andesita, árido natural con CPA ≥ 56

- Bauxita calcinada, árido artificial con características antideslizante y resistente al pulimento

- Árido siderúrgico de escoria negra estabilizada, con CPA ≥ 56.

15

Tanto el pórfido como la andesita el componente principal es el silicio, ya que mineralógicamente están formados por compuestos de silicatos como cuarzos, plagioclasas, feldespatos y piroxenos.

La bauxita es mayoritariamente material de alúmina (Al2O3). Los áridos reciclados de 20 procedencia siderúrgica están compuestos por ferritas y silicatos de calcio.

En las dosificaciones de áridos específicas de cada micro-tratamiento de las mezclas bituminosas, las fracciones granulares finas de áridos están comprendidas entre 0,5 y 1 mm para cada tipo de árido, en una dotación entre 10 y 15% de la superficie a tratar. 25

En la variante técnica MICROINCRUSTACION, de mejora de la resistencia al deslizamiento de firmes asfálticos de carreteras en construcción, se han establecido las diez dosificaciones específicas para mezcla bituminosa tipo BBTM-11B que se indican en la Tabla 5, dentro del apartado “Forma de realización”, según diferentes variables en función de tipo de árido, 30 fracción granular en mm y dotación en %, y otras dos dosificaciones para mezcla tipo AC16-S, comprendiendo el proceso de aplicación las siguientes fases: (1) Elección del árido CPA y su dosificación para el tratamiento específico; (2) esparcimiento de las fracciones granulares finas de árido, según la dosificación establecida, sobre la capa de rodadura justo después del extendido de la mezcla bituminosa; y (3) compresión de la capa de finos esparcida, para 35 la incrustación de los áridos en la capa superficial del mástico bituminoso del aglomerado.

En la variante técnica “MICROENVUELTA” para la mejora de la resistencia al deslizamiento en obras de rehabilitación de firmes antiguos sin fallo estructural, la emulsión bituminosa catiónica utilizada como ligante es C60B4, conforme al Art. 213 PG-3 y UNE EN 13808:2005/1M:2011, y/o C60BP4 TER, conforme a Art. 213 PG-3 y UNE 5 13808:2005/1M:2011, en unas dotaciones comprendidas entre 150 y 350 gr/m2 de la superficie a tratar.

En este caso han sido definidos doce micro-tratamientos de mezclas bituminosas tipo AC16-S, según diferentes combinaciones de tipo, fracción granular en mm y dotación en % de 10 árido, y dotación en gr/m2 de la emulsión ligante, y cuatro micro-tratamientos para mezcla bituminosa tipo BBTM-11B, indicados todos en la Tabla 6, llevándose a cabo el proceso en las siguientes fases: (1) Elección del árido CPA y su dosificación para el tratamiento específico; (2) elección y dotación del ligante; (3) extensión una capa fina de ligante, según tipo y dotación establecida, sobre la superficie a tratar; (4) esparcimiento de las fracciones 15 granulares finas de árido, según la dosificación establecida, sobre la capa de rodadura justo después del extendido de la capa fina de ligante; y (5) compresión de la capa de finos esparcida, para la incrustación de los áridos en la capa superficial de la emulsión bituminoso del aglomerado.

20

Tanto en una aplicación de la técnica como en otra, el proceso de esparcimiento y compresión de las fracciones granulares finas de árido sobre la capa de rodadura recién extendida, o preexistente por medio de la emulsión ligante, se realiza secuencialmente mediante una máquina esparcidora-compactadora de áridos diseñada al efecto.

25

Las ventajas que aporta esta nueva técnica constructiva para la mejora de la resistencia al deslizado de los firmes asfálticos de carreteras, en obras nuevas y en restauración, son, en síntesis, las siguientes:

- Aumento de la vida útil de los firmes en lo que concierne al pulimento, sin menoscabo de 30 sus propiedades drenantes y acústicas, ya que los micro-tratamientos diseñados no influyen significativamente en la macro-textura del firme a tratar.

- Garantiza una adherencia satisfactoria a la capa de rodadura de un firme de obra nueva a una edad temprana y duradera en el tiempo. 35

- Posibilita la conservación de firmes sin fallo estructural, pero con deficiencia antideslizante, sin tener que reponer el firme antiguo, en todo tipo de carreteras y tráfico.

- Posibilita la utilización de áridos cercanos a las obras en capas de rodadura, que no cumplen con las especificaciones técnicas para firmes asfálticos con una categoría de tráfico 5 determinada, con el consiguiente ahorro económico y medioambiental.

- Posibilita la utilización de áridos calizos o dolomías en capas de rodadura, que por sus características mineralógicas tienen la resistencia al pulimento deficiente y no son idóneos para firmes asfálticos. 10

- Posibilita la utilización de áridos siderúrgicos residuales, como alternativa a áridos naturales con buena resistencia al pulimento, apoyando la sostenibilidad del sistema debido a su escasez y situación geográfica selectiva.

15

FIGURAS.-

Al final de la presente memoria descriptiva se incluyen, en el apartado de figuras, cuatro fotografías de sendas muestras de los cuatro áridos seleccionados para los micro-tratamientos en cuestión, obtenidas mediante microscopio óptico a 20 aumentos: 20

Figura 1: Árido andesita

Figura 2: Árido pórfido

25

Figura 3: Bauxita calcinada

Figura 4: Árido siderúrgico residual.

FORMA DE REALIZACIÓN.- Para la puesta en práctica en las obras de construcción y restauración de firmes asfálticos de carreteras de la nueva técnica desarrollada para la mejora de la resistencia al deslizamiento, basada en los explicados micro-tratamientos superficiales, ha sido necesario 5 establecer una secuencia de tres actividades con sucesivos ensayos físicos y químicos confirmativos de la idoneidad de los materiales utilizados y del proceso.

Primero se han determinado los materiales más adecuados, entre áridos y ligantes, después se han diseñado las dosificaciones de estos materiales para la gama de micro-tratamientos 10 superficiales de las mezclas bituminosas donde serán aplicados, así como el tipo de tratamiento en función de si el firme a tratar es nuevo o antiguo, para finalizar con la realización de tramos de prueba de las dosificaciones seleccionadas.

Todo ello tal y como se describe de forma pormenorizada en los puntos siguientes, con 15 tablas de datos y referencias a las indicadas figuras.

1. Determinación de los materiales utilizados.-

En primer lugar se han elegido los materiales que a priori pueden servir para conseguir los 20 objetivos del proyecto. Han sido marcados los áridos finos antideslizantes necesarios para los tratamientos y el ligante a utilizar para los tratamientos de microenvuelta en los casos de firmes antiguos.

Los materiales implicados en los tratamientos superficiales a desarrollar son los áridos finos 25 antideslizantes y el ligante a utilizar en la variante técnica MICROENVUELTA para firmes antiguos.

1.1. Materiales pétreos (áridos naturales y artificiales).-

30

Se han seleccionado estos cuatro tipos de áridos para desarrollar los micro-tratamientos superficiales:

- Árido natural con CPA entre 50-56 de procedencia geográfica local; árido porfídico de la cantera Barranco Molax, ubicada en Abarán (Murcia) de Pórfidos del Mediterráneo. 35 Material económico y de prestaciones normales.

- Árido natural con CPA ≥ 56 de procedencia geográfica nacional; árido de andesita de la cantera de Alpedroches (Guadalajara) de Benito Arnó. Material de alta prestación con coste extra de transporte.

5

- Árido artificial con características anideslizante y resistente al pulimento; bauxita calcinada tipo RASC de Arciresa. Altas prestaciones y alto coste.

- Árido reciclado de procedencia siderúrgica con CPA ≥ 56; árido siderúrgico de escoria negra estabilizada de Adec Global. Material económico, buenas prestaciones y gran 10 valor medioambiental.

Las fracciones granulares utilizadas en los tratamientos estudiados están comprendidas entre 0,063 y 1 mm.

15

1.1.1. Ensayos físicos y químicos.-

Para comprobar la idoneidad de los áridos seleccionados para su utilización en carreteras, se han realizado los ensayos de caracterización según especificaciones de PG-3, relacionados con las características físicas como la resistencia al pulido (CPA), resistencia a 20 la fragmentación (desg. LA) y absorción de agua. Para la realización de estos ensayos se han utilizado la fracción 6/12 de cada árido.

Los resultados obtenidos, mostrados en la Tabla 1, son aceptables y cumplen los requisitos necesarios. El resultado del análisis químico de los áridos es el que aparece en la Tabla 2. 25

TABLA 1

Caracterización de los áridos

NORMA A. PÓRFIDO A. ANDESITA BAUXITA CALC. A. SIDERÚRGICO

Densidad de los áridos (g/cm3)

UNE-EN 1097-6 2,98 2,74 3,1 3,54

Absorción de áridos (%)

0,56 0,85 3,74 2,4

Desgaste de los ángeles

UNE-EN 1097-2 12 15 21 19

CPA

UNE-EN 1097-8 53 57 61 62

TABLA 2

ELEMENTO

A.PÓRFIDO A.ANDESITA BAUXITA CALC. A. SIDERÚRGICO

% MgO

4 5 0 7

% Al2O3

12 17 89 15

% SiO2

44 46 7 18

% CaO

9 8 0 31

% Fe2O3

12 11 2 27

% TiO2

1 1 3 0

1.1.2. Morfología de las fracciones de áridos.-

Otra característica estudiada ha sido el tipo de forma de las partículas, acicular o 5 redondeada, que se obtienen en los molinos usados por los proveedores de los áridos, ya que esta característica puede influir en la capacidad de la resistencia al desprendimiento que tienen dichas partículas una vez adherido al ligante. Para ello se han obtenido en el laboratorio muestras de los cuatro áridos de la fracción 0,5/1 mm, se le han realizado unas fotografías a una tomas en microscopio óptico. En las fotografías de las figuras 1 a 4 10 siguientes se observan los áridos a escala 20 aumentos mediante microscopio: árido andesita (figura 1), pórfido (figura 2), bauxita calcinada (figura 3) y árido siderúrgico (figura 4).

Según la apreciación de las partículas en las fotografías aumentadas, la forma geométrica 15 de ellas en los cuatro tipos de áridos es muy similar, con tendencia a ser redondeadas y poco aciculares, lo que influye positivamente en la resistencia al desprendimiento.

1.2. Ligantes.-

20

Para los tratamientos a aplicar a firmes de rodadura antiguos, mediante la denominada variante MICROENVUELTAS, que consiste en extender una capa fina de ligante, y después extender una fracción de áridos finos con buena resistencia al pulimento y conseguir así que los firmes antiguos se revaloricen, las prestaciones del ligante a utilizar es determinante para la mejor práctica. 25

Las características que se han marcado a priori para seleccionar el ligante a utilizar han sido las siguientes:

- Ligante bituminoso tipo emulsión.

- Que se consiga sus prestaciones rápidamente (rotura rápida)

- Buena adherencia a los áridos.

- Producto comercial.

5

Se han elegido dos tipos de emulsiones que cumplan estas características, como son:

- C60B4, conforme al Art. 213 PG-3 y UNE EN 13808:2005/1M:2011,

- C60BP4 TER, conforme al Art. 213 PG-3 y UNE 13808:2005/1M:2011.

Se han realizado los ensayos de caracterización a las emulsiones, obteniéndose los 10 resultados indicados en la Tabla 3.

TABLA 3

Caracterización de ligantes-emulsión

NORMA C60B4 C60BP4-TER

Polaridad partículas

UNE-EN 1430 Positiva Positiva

Contenido de ligante - %

UNE-EN 1428 60 61

Índice de rotura - g

UNE-EN 13075-1 80 88

Residuo de tamiz (0,5 mm) - %

UNE-EN 1429 0,1 0,1

Residuo por evaporación UNE-EN 13074

Determinación de la penetración

UNE-EN 1426 70 44

Punto de reblandecimiento

UNE-EN 1427 49 60

Recuperación elástica

UNE-EN 13398 ó NLT-329 0 55

15

Se aprecian valores similares en los que respecta a las características emulsionantes, pero en los valores relacionados con el betún residual, la emulsión C60BP4 TER tiene más prestaciones que la C60B4, ya que es menos sensible a alta temperaturas (punto de reblandecimiento más alto) y su capacidad de desprenderse es menor (menor viscosidad).

20

Para comprobar la adherencia de las emulsiones a los firmes, se ha realizado el ensayo de corte según la norma NLT-382/08, que evalúa el esfuerzo cortante necesario para separar dos capas de material unidas por la emulsión. Los resultados han sido los indicados en la

Tabla 4.

TABLA 4

Caracterización de ligantes-emulsión

NORMA C60B4 C60BP4-TER

Resistencia al desprendimiento de los ligantes. Ensayo de corte - MPa

NLT-382/08 0,4 0,9

El valor de la resistencia al desprendimiento para la emulsión C60BP4 TER es superior a la de la emulsión C60B4, por lo tanto la capacidad de adherencia es superior en la emulsión 5 tipo C60BP4 TER, siendo esta emulsión la que se utilice en los tratamientos de MICROENVUELTA.

2. Diseño de las dosificaciones para los micro-tratamientos superficiales.-

10

Seleccionados los materiales a utilizar, la siguiente fase ha sido el diseño de las dosificaciones de áridos y áridos-emulsión ligante a aplicar a las mezclas bituminosas donde se realizarán los dos tipos de micro-tratamientos establecidos: MICROINCRUSTACION y MICROENVUELTAS, en función de que el firme a tratar sea de nueva construcción, o antiguo, en obras de rehabilitación. Ambos micro-tratamientos han sido concebidos para ser 15 realizados en dos tipos de mezclas bituminosas que se utilicen para rodadura en España, BBTM-11B y AC16 S, más arriba señaladas.

a) Micro-tratamientos MICROINCRUSTACION para tipos de mezcla BBTM-11B y AC16 S.- 20

Como las combinaciones de todas las variables serían muy elevadas se han estudiado las dosificaciones indicadas en la Tabla 5.

TABLA 5 25

TIPO DE MEZCLA

CÓDIGO TRATAMIENTO TIPO DE MATERIAL TRATAMIENTO FRACCIONES DOTACIÓN

BBTM-11B

TS00BB MUESTRA CONTROL-SIN TRATAMIENTO

TS01BB

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10 %

TS02BB

15 %

TS03BB

0,063-0,5 mm 10 %

TS04BB

15%

TS05BB

ÁRIDO ANDESITA 0,5 -1 mm 10 %

TS06BB

15%

TS07BB

BAUXITA CALCINADA 0,5 – 1 mm 10 %

TS08BB

15 %

TS09BB

ÁRIDO SIDERÚRGICO 0,5 – 1 mm 10 %

TS10BB

15 %

AC16-SURF

TS00AC MUESTRA CONTROL-SIN TRATAMIENTO

TS01AC

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10 %

TS02AC

15 %

Consideraciones:

- La mayoría de las dosificaciones son de la mezcla BBTM-11B, ya que los 5 tratamientos de microincrustación se realizarán en este tipo de mezcla. Se repite una dosificación pero en mezcla tipo AC16 S. En el caso de que los resultados sean parecidos a los obtenidos en la mezcla BBTM-11B, se pueden extrapolar los resultados a los dos tipos de mezclas.

- La evaluación de las dos fracciones de árido se realizará en una dosificación y el 10 resultado se extrapolará.

b) Micro-tratamientos MICROENVUELTAS para tipos de mezcla BBTM-11B y AC16 S.-

En este caso las dosificaciones estudiadas son las indicadas en la Tabla 6. 15

TABLA 6

MEZCLA

CÓDIGO DOSIFICACIÓN MATERIAL TRATAMIENTO FRACCIÓN DOTACIÓN ÁRIDO DOTACIÓN EMULSIÓN

AC16-S

ME00AC MEZCLA CONTROL-SIN TRATAMIENTO 250 g/m2

ME01-AC1

ÁRIDO PORFÍRICO 0,5-1 mm 10 % 250 g/m2

ME01-AC2

350 g/m2

ME01-AC3

175 g/m2

ME02AC

15 % 250 g/m2 – C60BP4-TER

ME03AC

0,063-0,5 mm 10 %

ME04AC

15 %

ME05AC

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10 %

ME06AC

15 %

ME07AC

BAUXITA CALCINADA 10 %

ME08AC

15 %

ME09AC

ÁRIDO SIDERÚRGICO 10 %

ME10AC

15 %

BBTM-11B

ME00BB MEZCLA CONTROL-SIN TRATAMIENTO 350 g/m2

ME01BB

ÁRIDO PORFÍRICO 0,5-1 mm 10 % 350 g/m2

ME01BB-2

250 g/m2

ME01BB-3

175 g/m2

ME02BB

15 % 350 g/m2

AC16-S

ME11AC BAUXITA CALCINADA 0,5-1 mm 15 % 250 g/m2 ECR-1(C60B4)

ME12AC

ÁRIDO ANDESITA 15 %

Consideraciones:

- La mayoría de las dosificaciones son de la mezcla AC16 S, ya que los tratamientos 5 de microenvuelta se realizarán en este tipo de mezcla. Se repite una dosificación pero en mezcla tipo BBTM-11B. En el caso que los resultados sean parecidos a los obtenidos en la mezcla AC16 S, podemos extrapolar los resultados a los dos tipos de mezclas.

- La evaluación de las dos fracciones de árido se realizará en una dosificación y el 10 resultado se extrapolará.

- También la evaluación del tipo de emulsión y su dotación se realizarán en una dosificación y el resultado se extrapolará a los demás.

Las dotaciones de los áridos marcadas en las dosificaciones son porcentajes de la superficie 15 del firme tratadas con los áridos antideslizantes (10 y 15%). Para calcular el peso correspondiente a cada porcentaje de cada árido, hay que tener en cuenta la densidad aparente de dichos áridos, en cada una de las fracciones, el tamaño medio de las partículas. La densidad aparente se mide pesando en una probeta un volumen determinado de cada árido. 20

Los resultados de densidad aparente y peso correspondiente a cada porcentaje de cada árido así obtenidos, son los mostrados en la Tabla 7.

TABLA 7 25

FRACCIÓN

ÁRIDO Densidad aparente (g/cm3) 10% tratamiento superficial (g/m2) 15% tratamiento superficial (g/m2)

0,5/1 mm

PORFÍDICO 1,42 107 160

ANDESITA

1,14 86 128

BAUXITA

1,54 116 173

SIDERÚRGICO

1,64 123 185

0,063/0,5

PORFÍDICO 1,02 57 81

2.1. Ensayos de laboratorio.-

A las dosificaciones diseñadas se le han realizado ensayos para comprobar la resistencia al deslizamiento de las mezclas bituminosas resultantes, su capacidad a resistir el desprendimiento de las partículas de árido fino utilizado, así como comprobar que los 5 tratamientos no interfieren en la macrotextura del firme base.

Con respecto al ensayo de la resistencia al desprendimiento de las partículas se ha procedido a definir un ensayo que cuantifica esta resistencia mediante utilización de aparatos de laboratorio utilizados en los ensayos de caracterización de los áridos. 10

2.1.1. Fabricación de las mezclas bituminosas necesarias para los ensayos.-

Para la realización de los ensayos en el laboratorio, ha sido necesario fabricar especímenes o probetas de las dos mezclas a estudiar el impacto de los tratamientos superficiales. 15

1) Probetas rectangulares con la compactadora de placas:

Para la ejecución de estas probetas se añade en el molde de la compactadora de placas mezclas bituminosas tipo BBTM-11B o AC16 S, se realiza una precompactación, y acto 20 seguido se le añade las partículas de árido que le corresponda según la dosificación que se esté utilizando. Después se termina la compactación en la máquina de rodillos. Se espera al enfriamiento y está lista para los ensayos.

Se han realizado los ensayos siguientes: 25

- Resistencia al deslizamiento mediante el péndulo TRRL en los tratamientos de micro-incrustación.

- Medidas de macrotextura mediante ensayo del círculo de arena en los tratamientos 30 de micro-incrustación.

2) Probetas circulares con la compactadora de impactos.-

La probeta se realiza en la compactadora de impactos circular de tipo Marshall, después de 35 desmoldarla, se le dota de ligante homogéneamente en toda la superficie con la cantidad

predeterminada, y antes de que rompa la emulsión se le añade las partículas de árido que le corresponda según la dosificación que se esté haciendo. Se espera a que rompa la emulsión y está lista para los ensayos

Con estas probetas se ha realizado los ensayos siguientes: 5

- Resistencia al deslizamiento mediante el péndulo TRRL en los tratamientos de micro-envuelta.

- Resistencia al desprendimiento de los áridos en una superficie por acciones de las 10 fuerzas tangenciales y de succión provocadas por el tráfico en los tratamientos de micro-envuelta.

3) Placas rectangulares con moldes utilizados en el ensayo de CPA.-

15

El procedimiento para la fabricación de estas probetas ha sido el siguiente: En los moldes del ensayo del CPA de los áridos se añade la dotación del árido antideslizante correspondiente a la dosificación a fabricar. Acto seguido se echa mezcla del firme para después compactarla para que las partículas de árido se incrusten en el mástico de la mezcla, después se añade mortero y se espera a su endurecimiento, se desmolda y la placa 20 se le da la vuelta para apreciar la dotación de los áridos incrustados. Con estas placas se han realizado los ensayos siguientes:

- Resistencia al deslizamiento mediante el péndulo TRRL en los tratamientos de micro-incrustación 25

- Resistencia al desprendimiento de los áridos en una superficie por acciones de las fuerzas tangenciales y de succión provocadas por el tráfico en los tratamientos de micro-incrustación

30

2.1.2. Evaluación de la resistencia al deslizamiento de los tratamientos diseñados mediante el ensayo del péndulo TRRL, según norma NLT-175.-

El ensayo se ha realizado siguiendo la norma NLT-175, donde se describe el procedimiento que se debe seguir para medir la resistencia al deslizamiento de una superficie utilizando el 35 péndulo de fricción TRRL. El ensayo tiene por objeto obtener el Coeficiente de Resistencia

al Deslizamiento (CRD) que valora las características antideslizantes de la superficie de un pavimento, y se realizara de distinta manera según el tipo de micro-tratamiento.

MICROINCRUSTACION:

5

Se ha realizado el ensayo en dos tipos de muestras:

a) Muestras rectangulares de tamaño 30x40 cm realizadas con la compactadora de placas. Obteniéndose los siguientes resultados mostrados en la Tabla 8.

10

TABLA 8

CÓDIGO DOSIFICACIÓN

MATERIAL TRATAMIENTO FRACCIÓN DOTACIÓN % DOTACIÓN PLACA PISTA-G CRD

TS00BB

CONTROL 54

TS01BB

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 12,5 57

TS02BB

15% 18,9 60

TS03BB

0,063-0,5 mm 10% 6,7 55

TS04BB

15% 9,6 56

TS05BB

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10% 10,2 58

TS06BB

15% 15,1 62

TS07BB

BAUXITA CALCINADA 0,5-1 mm 10% 13,6 65

TS08BB

15% 20,3 64

TS09BB

ÁRIDO SIDERÚRGICO 0,5-1 mm 10% 14,5 62

TS10BB

15% 21,8 61

TS00AC

CONTROL 53

TS01AC

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 12,5 58

TS02AC

15% 18,9 59

15

b) Muestras rectangulares de los moldes de CPA, obteniéndose los resultados de la Tabla 9.

TABLA 9 20

MEZCLA

CÓDIGO DOSIFICACIÓN MATERIAL TRATAMIENTO FRACCIÓN DOTACIÓN % DOTACIÓN PLACA PISTA-G CRD

TS00BB CONTROL 54

TS01BB

ÁRIDO 0,5-1 mm 10% 0,43 58

TS02BB

15% 0,65 59

BBTM-11B

TS03BB PORFÍDICO 0,063-0,5 mm 10% 0,23 56

TS04BB

15% 0,33 55

TS05BB

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10% 0,35 57

TS06BB

15% 0,52 60

TS07BB

BAUXITA CALCINADA 0,5-1 mm 10% 0,47 64

TS08BB

15% 0,70 63

TS09BB

ÁRIDO SIDERÚRGICO 0,5-1 mm 10% 0,50 59

TS10BB

15% 0,75 60

AC16-S

TS00AC CONTROL 52

TS01AC

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 0,43 56

TS02AC

15% 0,65 58

Conclusiones:

- Se obtienen resultados parecidos con los dos tipos de probetas.

- Al realizar el tratamiento superficial el CRD sube entre 4 y 10 puntos 5

- La subida es superior conforme es superior el CPA del árido incrustado.

- El comportamiento es similar en los dos tipos de mezclas (BBTM11B y AC16 S)

10

- Se comporta mejor la fracción 0.5/1 mm que la fracción 0.063/0.5 mm

- Al aumentar la dotación de árido incrustado del 10 al 15% de la superficie a tratar se eleva el CRD pero menor de lo esperado.

15

MICROENVUELTA:

La realización del ensayo para determinar el CRD en las dosificaciones de micro-envuelta se ha realizado en probetas cilíndricas, obteniéndose los resultados de Tabla 10.

20

TABLA 10

MEZCLA

CÓDIGO DOSIFICA-CIÓN MATERIAL TRATAMI-ENTO FRACCIÓN DOTACIÓN ÁRIDO DOTACIÓN EMULSIÓN CRD

ME00AC MEZCLA CONTROL-SIN TRATAMIENTO 250 g/m2 51

ME01-AC1

ÁRIDO PORFÍRICO 0,5-1 mm 10 % 250 g/m2 63

ME01-AC2

350 g/m2 62

ME01-AC3

175 g/m2 64

ME02AC

15 % 65

AC16-S

ME03AC 0,063-0,5 mm 10 % 250 g/m2 – C60BP4-TER 63

ME04AC

15 % 60

ME05AC

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10 % 60

ME06AC

15 % 62

ME07AC

BAUXITA CALCINADA 10 % 63

ME08AC

15 % 64

ME09AC

ÁRIDO SIDERÚRGICO 10 % 64

ME10AC

15 % 69

BBTM-11B

ME00BB MEZCLA CONTROL-SIN TRATAMIENTO 350 g/m2 48

ME01BB

ÁRIDO PORFÍRICO 0,5-1 mm 10 % 350 g/m2 57

ME01BB-2

250 g/m2 55

ME01BB-3

175 g/m2 54

ME02BB

15 % 350 g/m2 65

AC16-S

ME11AC BAUXITA CALCINADA 0,5-1 mm 15 % 250 g/m2 ECR-1(C60B4) 64

ME12AC

ÁRIDO ANDESITA 15 % 66

Conclusiones:

- Al realizar el tratamiento superficial el CRD sube entre 10 y 15 puntos

- Hay poca diferencia de aumento de CRD entre los áridos incrustados, aunque sea el 5 CPA superior.

- Se comporta mejor la fracción 0.5/1 mm que la fracción 0.063/0.5 mm

- Al aumentar la dotación de árido incrustado del 10 al 15% de la superficie a tratar se 10 eleva el CRD.

- En principio el tipo de ligante (emulsión) y su dotación no influye en el CRD.

- El comportamiento es similar en los dos tipos de mezclas (BBTM11B y AC16 S) 15

2.1.3. Evaluación de la interferencia en la macrotextura del firme.-

La resistencia al deslizamiento de un firme va a depender de la microtextura que le proporciona el árido, y en menor medida de la macrotextura de la superficie, que dependerá 20 de la forma geométrica de la disposición de los áridos en la superficie. Cualquier dotación de partículas en la superficie va a influir en mayor o menor medida en la macrotextura. En esta tarea se ha evaluado cómo influyen las dosificaciones diseñadas en la macrotextura

realizando el ensayo del círculo de arena en el que se obtiene el valor del Profundidad Media de la Textura (PMT), según norma UNE-EN 13061-1.

El ensayo se ha realizado en las placas rectangulares utilizadas para la medida del CRD, con los resultados indicados en la Tabla 11. 5

Conclusiones:

- La variación de la macrotextura con los tratamientos superficiales es mínima, rebajándose la PMT. Esta rebaja se acentúa con el aumento de dotación de los áridos 10 incrustados, pero llegando a valores muy por encima de lo que permite la normativa.

TABLA 11

CÓDIGO DOSIFICACIÓN

MATERIAL TRATAMIENTO FRACCIÓN DOTACIÓN % DOTACIÓN PLACA PISTA-G PMT

TS00BB

CONTROL 2,2

TS01BB

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 12,5 2,0

TS02BB

15% 18,9 1,9

TS03BB

0,063-0,5 mm 10% 6,7 2,2

TS04BB

15% 9,6 2,2

TS05BB

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10% 10,2 2,0

TS06BB

15% 15,1 1,9

TS07BB

BAUXITA CALCINADA 0,5-1 mm 10% 13,6 2,2

TS08BB

15% 20,3 2,0

TS09BB

ÁRIDO SIDERÚRGICO 0,5-1 mm 10% 14,5 2,2

TS10BB

15% 21,8 2,0

TS00AC

CONTROL 1,2

TS01AC

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 12,5 1,2

TS02AC

15% 18,9 1,1

15

A las dosificaciones diseñadas se le han realizado ensayos para comprobar la resistencia al deslizamiento de las mezclas bituminosas resultantes, su capacidad a resistir el desprendimiento de las partículas de árido fino utilizado, así como comprobar que los tratamientos no interfieren en la macrotextura del firme base. 20

2.1.4. Evaluación de la resistencia al desprendimiento de los áridos en la superficie por acciones de las fuerzas tangenciales y de succión provocadas por el tráfico.-

El ensayo se realizara de distinta manera según el tipo de micro-tratamiento.

MICROINCRUSTACION:

Para realización de esta evaluación se ha diseñado un ensayo utilizando la rueda y el 5 artilugio del ensayo para medir el Coeficiente de Pulido Acelerado (CPA) en los áridos. Lo que se desea conocer es cuánto producto de árido incrustado se pierde pasando por encima de la superficie tratada una rueda neumática, haciendo la simulación del tráfico.

En el ensayo de los áridos para medir el CPA, se prepara una rueda con placa fabricadas 10 con partículas de árido, pasándole otra rueda neumática para provocarle el pulimiento. En el presente caso, se ha dispuesto una de las placas fabricadas con una dosificación de tratamiento superficial, y se ha sometido al paso de la rueda neumática, para ver qué cantidad de los áridos incrustados se desprenden.

15

Para cuantificar el desprendimiento de los áridos se ha procedido a recoger el material en la bandeja del equipo y tamizar el material, tomando la fracción de árido utilizada como el material desprendido. Se ha comprobado que por diferencia de peso de toda la placa no se puede cuantificar el desprendimiento de las partículas utilizadas en el tratamiento, ya que durante el proceso se desprende material del firme tratado, que no corresponde a material 20 utilizado en el tratamiento. En este caso se han tomado el peso de la fracción 0,5 / 1 mm y 0,063/ 1 mm según dosificación.

Las condiciones del ensayo son las siguientes:

25

- Giro de las ruedas a 320 rpm

- Tiempo de ensayo: 30 minutos

Después de realizar el ensayo de simulación del desgaste, se ha comprobado mediante el péndulo TRRL el Coeficiente de resistencia de deslizamiento (CRD), obteniéndose los 30 resultados de la Tabla 12.

TABLA 12

MEZCLA

CÓDIGO DOSIFICA-CIÓN MATERIAL TRATA-MIENTO FRAC-CIÓN DOTA- CIÓN % DOTACIÓN PLACA PISTA-G CRD CRD TR AS DESGASTE % PÉRDIDAPARTÍCU

LAS

BBTM-11B

TS00BB CONTROL 54 56

TS01BB

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 0,43 58 64 9,7

TS02BB

15% 0,65 59 66 10,1

TS03BB

0,063-0,5 mm 10% 0,23 56 61 26

TS04BB

15% 0,33 55 60 32

TS05BB

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10% 0,35 57 64 16,3

TS06BB

15% 0,52 60 65 14,2

TS07BB

BAUXITA CALCINADA 0,5-1 mm 10% 0,47 64 66 11,3

TS08BB

15% 0,70 63 65 10,9

TS09BB

ÁRIDO SIDERÚRGICO 0,5-1 mm 10% 0,50 59 65 11,3

TS10BB

15% 0,75 60 68 9,8

AC16-S

TS00AC CONTROL 52 58

TS01AC

ÁRIDO PORFÍDICO 0,5-1 mm 10% 0,43 56 63 11,9

TS02AC

15% 0,65 58 65 12,3

Conclusiones:

- La pérdida de las partículas ronda 10-15% en todas las dosificaciones, excepto con la fracción 0,063/0.5 mm que es el doble, siendo su comportamiento más desfavorable.

5

- EL comportamiento de los áridos en lo que respecta al desprendimiento son similares, posiblemente debido a la similitud de la forma de las partículas.

- El CRD medido después del desgaste es superior en todas las dosificaciones, siendo el valor muy parecido en todas las dosificaciones. 10

- El comportamiento es similar en los dos tipos de mezclas (BBTM11B y AC16 S)

- Teniendo en cuenta costes y resultados, las dosificaciones más favorables son las realizadas en los dos tipos de mezcla con árido porfídico o árido siderúrgico con fracción 15 0,5/1 mm y 10% de dotación.

MICROENVUELTA:

Para comprobar la resistencia al desprendimiento, o la pérdida de las partículas utilizadas en 20 los tratamientos de micro-envuelta se ha realizado la simulación del paso del tráfico utilizando las probetas cilíndricas fabricadas con los tratamientos y pasándole el péndulo de fricción TRRL durante 30 veces. La pérdida se calcula por diferencia de peso.

Después de realizar el ensayo de simulación del desgaste, se ha comprobado el Coeficiente de resistencia de deslizamiento (CRD), obteniéndose los resultados mostrados en la Tabla 13.

5

Conclusiones:

- La pérdida de las partículas ronda 10-15% en todas las dosificaciones, excepto con la fracción 0,063/0.5 mm que es tres veces más, siendo su comportamiento más desfavorable. 10

- EL comportamiento de los áridos en lo que respecta al desprendimiento son similares, posiblemente debido a la similitud de la forma de las partículas.

TABLA 13

MEZCLA

CÓDIGO DOSIFI-CACIÓN MATERIAL TRATAMI-ENTO FRAC-CIÓN DOTA-CIÓN ÁRIDO DOTACIÓN EMULSIÓN CRD CRD TR AS DESGASTE % PERDIDA PARTICULAS

AC16-S

ME00AC MEZCLA CONTROL-SIN TRATAMIENTO 250 g/m2 51 52

ME01-AC1

ÁRIDO PORFÍRICO 0,5-1 mm 10 % 250 g/m2 63 64 12,2

ME01-AC2

350 g/m2 62 60 11,6

ME01-AC3

175 g/m2 64 65 25

ME02AC

15 % 250 g/m2 – C60BP4-TER 65 72 18,2

ME03AC

0,063-0,5 mm 10 % 63 52 27,8

ME04AC

15 % 60 54 40

ME05AC

ÁRIDO ANDESITA 0,5-1 mm 10 % 60 66 15,4

ME06AC

15 % 62 72 14,4

ME07AC

BAUXITA CALCINADA 10 % 63 64 11,8

ME08AC

15 % 64 72 10,

ME09AC

ÁRIDO SIDERÚRGICO 10 % 64 67 12,5

ME10AC

15 % 69 70 15,5

BBTM-11B

ME00BB MEZCLA CONTROL-SIN TRATAMIENTO 350 g/m2 48 48

ME01BB

ÁRIDO PORFÍRICO 0,5-1 mm 10 % 350 g/m2 57 62 13,2

ME01BB-2

250 g/m2 55 62 20,5

ME01BB-3

175 g/m2 54 63 32,1

ME02BB

15 % 350 g/m2 65 70 16,8

ME11AC BAUXITA 0,5-1 15 % 250 g/m2 64 66 20,1

AC16-S

CALCINADA mm ECR-1(C60B4)

ME12AC

ÁRIDO ANDESITA 15 % 66 70 28,8

- El CRD medido después del desgaste es superior en todas las dosificaciones, siendo el valor muy parecido en todas las dosificaciones, excepto con las dotaciones del 15% que es superior 5

- El comportamiento es similar en los dos tipos de mezclas (BBTM11B y AC16 S)

- La emulsión C60BP4 TER se comporta mejor que la emulsión C60B4, ya que en igualdad de dosificación en otros parámetros la C60BP4 TER tiene la mitad de pérdida de 10 partículas.

- La dotación óptima de emulsión para la mezcla AC16 S es de 250 grs. /m² y para la mezcla BBTM-11B es de 350 grs. /m².

- Teniendo en cuenta costes y resultados, las dosificaciones más favorables son para 15 las mezclas BBTM-11B, áridos porfídico o siderúrgico de fracción 0.5/1 mm al 15% de dotación con emulsión C60BP4 TER con 350 grs. /m². En las mezclas AC16 SURF, áridos porfídico o siderúrgico de fracción 0.5/1 mm al 15% de dotación con emulsión C60BP4 TER con 250 grs. /m².

20

2.1.5. Conclusiones de los ensayos realizados.-

Tras la realización de los ensayos hechos para los micro-tratamientos superficiales diseñados para mezclas bituminosas, se extraen las siguientes conclusiones finales que confirman su idoneidad para los objetivos marcados: 25

- Se puede aumentar la resistencia al deslizamiento de un firme asfáltico, ya sea nuevo o antiguo, mediante micro-tratamientos superficiales con fracciones de áridos con buen coeficiente de pulido acelerado (CPA).

30

- La fracción más idónea para aumentar la resistencia al deslizamiento es 0,5 / 1 mm.

- A edades tempranas del micro-tratamiento la razón del aumento de la resistencia al deslizamiento en un firme está influenciado por el valor mayor de CPA del árido utilizado, pero después de un tiempo impera más el valor de mayor dotación del árido.

- Los micro-tratamientos diseñados no influyen significativamente en la macrotextura 5 del firme a tratar.

- Las prestaciones obtenidas por los micro-tratamientos diseñados son parecidas en los firmes de mezclas bituminosas tipo BBTM-11B y AC16 S.

10

- Adaptando el dispositivo y aparato del ensayo de CPA en los áridos, se puede predecir la perdidas de las partículas de un micro-tratamiento superficial, y por lo tanto su idoneidad.

3. Realización de tramos de prueba de las dosificaciones seleccionadas.- 15

Con los tratamientos diseñados en la fase 2, se ha procedido a preparar los materiales granulares para la realización de los tramos de prueba, para ello ha sido necesario utilizar un clasificador de áridos para obtener la fracción a utilizar en los tratamientos a validar, siempre partiendo de fracciones de áridos comerciales.

20

Para la ejecución de los tramos de prueba de las distintas técnicas es necesario el uso de un esparcidor de precisión de áridos finos. Con tal fin se ha diseñado y fabricado un prototipo de este equipo con medios propios y externos, y se han realizado las pruebas de dosificaciones para su correcto uso.

25

3.1. Diseño y ejecución de los distintos tramos de prueba. Preparación de materiales.

Según las dosificaciones diseñadas en la fase 2, la fracción granulométrica a utilizar es la 0.5/1 mm.

Para la ejecución de los tramos de prueba es necesario obtener de los áridos porfídicos 30 dicha fracción. La fracción comercial es 0/2 mm.

Para los ensayos de laboratorio realizado fue preciso obtener la fracción 0.5/1 mm, para ello se partió de la fracción 0/2 mm, y se procedido a su tamización con los tamices pertinentes, o sea se ha tomado el material que para por el tamiz 1 mm y que retiene el 0,5 mm. 35

Para la obtención del material a nivel industrial se ha utilizado de una clasificadora de áridos marca Extec. La clasificadora tiene incorporada dos paños de mallas metálicas, por lo tanto se pueden obtener tres tipos de fracción áridos partiendo de una fracción. En el presente caso la fracción de partida es la 0/2 mm, y se precisan de dos mallas que proporcionen la fracción deseada de 0,5/1 mm. Según medidas de las mallas que los fabricantes 5 proporcionan se han colocado las mallas con la luz siguiente:

- Tela superior : 1,53 mm

- Tela inferior : 0,74 mm

10

Las características técnicas de las mallas son:

- Malla tipo A acero INOX Spa 2160 Fl 1420 Luz 0,74

- Malla tipo A acero INOX Spa 2160 Fl 1420 Luz 1,53

15

Se ha procedido a la clasificación del material granular de partida (0/2 mm) obteniéndose la fracción 0,5/1 mm necesario para la ejecución de los tramos de prueba. A continuación se expresa los pasos realizados.

Al material de fracción 0,5/1 mm obtenido con la clasificadora industrial, se ha realizado un 20 estudio granulométrico para comprobar su idoneidad, siendo el resultado el de la Tabla 14.

TABLA 14

.UNE-EN 933-1 Granulometría

Muestra

Tamices (mm) 1 0,5 0,25 0,13 0,06

753,7

Peso (g) 59,0 706,0 725,3 741,3 745,2

% retenido 7,8 93,7 96,2 98,4 98,9

% pasa 92,2 6,3 3,8 1,6 1,1

25

3.2. Proyecto y fabricación del prototipo del esparcidor de precisión de los áridos.

Las características que debe de tener el aparato esparcidor de los áridos que se va a utilizar en los tramos de prueba de los tratamientos superficiales diseñados son las siguientes:

30

- Esparcido uniforme y preciso de cantidades árido determinado

- Facilitar el esparcido de los áridos detrás de la extendedora o regadora de emulsión, y antes de compactar.

- Flujo continuo del material a esparcir.

- Fácil llenado.

5

El prototipo ha sido colocado en un compactador metálico en la parte delantera, constituido por una tolva rectangular de material metálico, y con sistemas hidráulico y mecánico necesarios para la distribución uniforme de los áridos.

Se han realizado numerosas pruebas y ensayos para comprobar la dotación del árido 10 esparcido.

Las dotaciones de árido porfídico a regular y que serán utilizadas en los tramos de prueba son las siguientes:

15

- 10% superficie con tratamiento: 107 gr/m²

- 15% superficie con tratamiento: 160 gr/m²

Para comprobar la dotación se ha tomado una placa metálica de 50x50 cm colocándola al paso del esparcidor, obteniendo el valor de la dotación por diferencia de peso. 20

25

30

35

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, entendidos éstos como tratamientos que influyen a nivel de la micro-textura superficial de los firmes, sin afectar 5 significativamente a la macro-textura, para ser realizada en los dos tipos de mezclas bituminosas que se utilicen comúnmente como capas asfálticas de rodadura en las carreteras: mezclas de hormigón bituminoso tipo AC, en particular mezcla semidensa tipo AC16-S, conforme a UNE-EN 13108-1, y mezclas drenantes y discontinuas tipo BBTM, en particular mezcla discontinua tipo BBTM-11B, conforme a UNE-EN 13108-2, caracterizada 10 la referida técnica por la adición, en dosificaciones predeterminadas, de capas de fracciones granulares finas de áridos con buena resistencia al pulimento, que cumplen normativa CPA, sobre la capa asfáltica de rodadura, tanto en la capa recién extendida, durante la construcción de las carreteras, como en capas antiguas sin patologías estructurales, en obra de rehabilitación, introduciendo en este caso las fracciones granulares mediante la acción de 15 un ligante tipo emulsión bituminosa catiónica.
2. 2. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según primera reivindicación, caracterizada porque el árido utilizado es pórfido, andesita, bauxita calcinada y/o árido siderúrgico. 20
3. 3. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque en las dosificaciones de áridos específicas de cada micro-tratamiento, las fracciones granulares finas están comprendidas entre 0,5 y 1 mm para cada tipo de árido, en una 25 dotación entre 10 y 15% de la superficie a tratar.
4. 4. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según primera reivindicación, caracterizada porque la emulsión bituminosa catiónica utilizada como ligante es C60B4 , conforme al Art. 30 213 PG-3 y UNE EN 13808:2005/1M:2011, y/o C60BP4 TER, conforme al Art. 213 PG-3 y UNE 13808:2005/1M:2011.
5. 5. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según reivindicaciones 1 y 4, caracterizada 35

   porque la dotación del ligante está comprendida entre 150 y 350 gr/m2 de la superficie a tratar.
6. 6. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizada 5 porque realizada en obras nuevas de construcción de carreteras, comprende las siguientes fases:

   - elección del árido CPA y su dosificación para el tratamiento específico, según tamaño en mm de las fracciones granulares finas y dotación en % de la superficie a tratar. 10

   - esparcimiento de las fracciones granulares finas de árido, según la dosificación establecida, sobre la capa de rodadura justo después del extendido de la mezcla bituminosa; y

   15

   - compresión de la capa de finos esparcida, para la incrustación de los áridos en la capa superficial del mástico bituminoso del aglomerado.
7. 7. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizada 20 porque realizada en obras de rehabilitación de carreteras sin fallo estructural, comprende las siguientes fases:

   - elección del árido CPA y su dosificación para el tratamiento específico, según tamaño en mm de las fracciones granulares finas y dotación en % de la superficie a tratar. 25

   - elección del ligante especifico y su dotación en gr/m2 de la superficie e tratar.

   - extensión una capa fina de ligante, según tipo y dotación establecida, sobre la superficie a tratar; y 30

   - esparcimiento de las fracciones granulares finas de árido, según la dosificación establecida, sobre la capa de rodadura justo después del extendido de la capa fina de ligante; y

   35

   - compresión de la capa de finos esparcida, para la incrustación de los áridos en la capa superficial de la emulsión bituminosa del aglomerado.
8. 8. Técnica de mejora de la resistencia al deslizamiento de los firmes asfálticos de carreteras mediante micro-tratamientos superficiales, según reivindicaciones 6 y 7, caracterizada 5 porque el esparcimiento y compresión de las fracciones granulares finas de árido sobre la capa de rodadura se realiza secuencialmente mediante máquina esparcidora-compactadora de áridos.

   10

   15

   20

   25

   30

   35