Rosa Zuñiga C
Jefa Subdepartamento Tecnológico y Materiales
Curso Laboratorista Vial C
Septiembre 2014
Laboratorio Nacional de
Vialidad
Lechadas asfálticas y
Microaglomerados en frío
Lechadas asfálticas
Es un Sello de mezcla que está
compuesta por:
– Árido fino bien graduado (TM 10 mm)
– Emulsión asfáltica (Quiebre Lento)
– Filler (Si se requiere)
– Agua.
– Si se requiere se puede usar aditivos.
Las Lechadas se aplican sobre superficies
que aún conservan su valor estructural y
portante.
Objetivos de lechada sobre
pavimento antiguo
• Impermeabilizar y
rejuvenecer.
• Detener procesos erosivos.
• Sellar grietas superficiales.
• Mejorar resistencia al
deslizamiento.
Clasificación de las lechadas
TIPO DE
LECHADA
TAMAÑO
APLICACIÓN
A – 1
Fino
- Sellado de grietas y sellado fino en vías
de tráfico liviano.
B – 1
Media o
General
- Sellado general para aumentar la
textura.
C – 1
Grueso
- Producen una superficie con textura
profunda y se usan en vías con alto nivel de
tránsito.
D - 1
Grueso
Clasificación de las lechadas
• De acuerdo a la granulometría de los
áridos, las lechadas asfálticas serán de
granulometría fina (Tipo A-1), media o
general (Tipo B-1) y gruesa (Tipo C-1 y D-
1).
• Para los microaglomerados en frío, las
granulometrías serán del Tipo B-1 y Tipo
C-1.
Características
• La lechada asfáltica no aporta estructura al
pavimento.
• Protege o conserva las capas estructurales,
retardando su deterioro.
• No mejora la serviciabilidad del pavimento.
• No corrige la regularidad superficial
representada a través del parámetro IRI.
• Solo se debe aplicar en pavimentos
estructuralmente sanos.
Función del agregado
• Proveer un esqueleto mineral que soporte las cargas del tráfico.
• Proveer una adecuada resistencia al patinaje.
• Resistir la abrasión producida por el tráfico
• Resistir la meteorización producida por
factores climáticos agresivos.
Función del Ligante
• Proveer cohesión al esqueleto mineral.
• Junto al agua adicional permite una adecuada
consistencia para colocar la lechada.
• Impedir el paso del agua y aire al interior de la
lechada y a las capas inferiores asegurando la
durabilidad del sistema.
Diseño de la lechada asfáltica
1° Seleccionar el tipo de lechada: A-1, B-1, C-1 o D-1.
2ºSeleccionar los materiales: Seleccionar el tipo de
emulsión y la granulometría del agregado.
3ºDiseño preliminar: Se dosifica la lechada en base a
cálculos teóricos (% de emulsión)
4ºDiseño definitivo: se determinan las dosis definitivas de
emulsión, agua y si se requiere aditivo.
5ºVerificar que los materiales usados sean compatibles.
Selección del tipo de
lechada a utilizar
Depende de las condiciones del pavimento
existente:
– Para fisuras o grietas del pavimento
pequeñas se deberá escoger una lechada fina
(tipo A-1).
– Si la textura del pavimento es más bien
abierta, se puede usar una lechada más
gruesa.
Selección del tipo de
lechada a utilizar
– Si el objetivo de la lechada es sellar, se debe
preferir un tipo fino.
– Si el objetivo principal es aumentar la
resistencia al deslizamiento se debe preferir
un tipo grueso.
A mayores niveles de tráfico se requieren
lechadas con mayor tamaño máximo de
agregados.
Selección de los materiales
• Agregado.
• Relleno mineral (filler)
• Ligante
• Aditivos
Agregado
El agregado en cuanto a su tamaño
y graduación queda determinado de
inmediato por la selección del tipo de
lechada, que en definitiva no es más
que un tipo de granulometría.
Agregado
• Los agregados deberán ser limpios,
angulares, durables y bien graduados.
• Los agregados deben cumplir ciertos
requisitos que aseguren su resistencia a los
esfuerzos mecánicos y a los efectos del
clima, así como la compatibilidad con el
ligante.
Agregado
• Para las lechadas asfálticas, los áridos
deberán provenir de la trituración de roca o
de mezclas con arena natural. En el caso de
usar arena natural, ésta no deberá superar el
15%.
• Para los microaglomerados en frío, los
áridos deberán provenir sólo de la
trituración de la roca.
Granulometrías de los diferentes
tipos de lechada
TAMICES
% EN PESO QUE PASA
mm
ASTM
TIPO A-1
TIPO B-1
TIPO C-1
TIPO D-1
12.5
½``
------
------
-----
100
10
3/8”
------
100
100
85 - 98
5
Nº 4
100
85 – 95
70 – 90
62 – 80
2,5
Nº 8
85 – 95
62 – 80
45 – 70
41 – 61
1,25
Nº 16
65 – 80
45 – 65
28 – 50
28 – 46
0,63
Nº 30
40 – 60
30 – 50
18 – 34
18 – 34
0,315
Nº 50
25 - 42
18 – 35
12 – 25
11 – 23
0,16
Nº 100
15 - 30
10 - 24
7 – 17
6 – 15
0,08
Nº 200
10 - 20
5 - 15
5 – 11
4 - 9
Tolerancias
TAMICES Tolerancia
mm ASTM Puntos
porcentuales
12.5 ½`` ------
10 3/8” ------
5 Nº 4 5
2,5 Nº 8 5
1,25 Nº 16 5
0,63 Nº 30 5
0,315 Nº 50 4
0,16 Nº 100 3
0,08 Nº 200 2
Tolerancias expresadas en puntos porcentuales.
ENSAYE REQUISITOS
Equivalente de Arena Min. 45%
Indice de plasticidad NP
Adherencia Riedel y Weber 0 – 5
Desgaste los Angeles Máx. 25 %
Indice de Trituración Total Máx. 3.5%
Adherencia Método Estático Min. 95%
Partículas Chancadas Min 90 %
Especificaciones de propiedades para
agregados en lechadas asfálticas.
Nota: El proyecto podrá indicar otro valor de Desgaste de Los
Ángeles, debidamente justificado, el cual no podrá superar el 35%.
ENSAYE REQUISITOS
Equivalente de Arena Min. 60%
Indice de plasticidad NP
Adherencia Riedel y Weber 0 – 5
Desgaste los Angeles Máx. 25 %
Desintegración por Sulfato de Sodio Máx. 12 %
Adherencia Método Estático Min. 95%
Partículas Chancadas 100 %
Especificaciones de propiedades para
agregados en Microaglomerados en frío.
Relleno mineral
(filler)
Objetivos :
• Evitar la segregación: El filler corrige
granulometría produciendo una mezcla
más consistente.
• Controlar el quiebre, el filler mineral
aumenta el área de contacto entre el
agregado y la emulsión, acelerando el
quiebre.
Relleno mineral
(filler)
Si se requiere adicionar filler de
aportación, éste deberá estar constituido
por polvo mineral fino tal como cemento
hidráulico, cal u otro material inerte de
origen calizo, libre de materia orgánica y
partículas de arcilla.
Relleno mineral
(filler)
Tamices % Que pasa
en peso mm ASTM
0.630 Nº 30 100
0.315 Nº 50 95 – 100
0.08 Nº 200 70 - 100
• Agua potable y compatible con la
mezcla de la lechada o
microaglomerado en frío. Deberá
estar libre de materias orgánicas,
sales nocivas y otros
contaminantes.
• La tolerancia para el agua en el
diseño de la lechada será de:
2.0 puntos porcentuales.
Agua
• Tiene que ver con la afinidad con el
agregado, y se define de acuerdo al tipo
de agregado.
• La elección de una emulsión depende de
las condiciones climáticas.
• Cuando no es posible cumplir los
objetivos de la aplicación con emulsiones
convencionales, se debe usar emulsiones
elastoméricas.
Ligante
(Emulsiones)
“La tolerancia para la emulsión
en el diseño de la lechada es:
0.5 puntos porcentuales.”
Ligante
(Emulsiones)
Para los microaglomerados en
frío, las emulsiones serán
modificadas del tipo puesta
rápida al tránsito (Quick Traffic) y
deberán cumplir con lo
establecido en 5.406.201.A del V5
MC.
Ligante
(Emulsiones)
Uso de emulsiones modificadas
Curvas cerradas, radio de curvatura inferior a
100m.
Tramos de frenados, cruces peatonales o
intersecciones.
Caminos con altos niveles de tránsito o trafico
pesado.
Fuertes pendientes sobre 8 – 10 %.
Condiciones climáticas rigurosas: temperaturas
extremas (muy altas o muy bajas) a fuertes
gradientes térmicos (diferencias día – noche o
invierno – verano).
Uso de emulsiones modificadas
ENSAYE EXIGENCIA
Viscosidad SFS (25ºC) 20 – 50
Sedimentación (7 días) % Máx. 5
Tamizado % Máx. 0.1
Carga de partícula Positiva/Negativa
Residuo asfáltico % Mín. 62
En el residuo:
- Viscosidad Brookfield (60ºC) P. Informar
- Penetración 25ºC, 100 g, 5 s, 1/10 mm 40 – 90
- Pto. de Ablandamiento, ºC Informar
Ductilidad a 25ºC, cm Mín. 40
Indice de Fraass, ºC Máx.- 17
Recuperación elástica por torsión % Mín. 20
Aditivos
• Se pueden usar aditivos para acelerar o retardar el quiebre de la mezcla, o para mejorar la superficie resultante.
• El uso de aditivos debe ser tal que no afecte negativamente las propiedades mecánicas de la lechada.
Diseño Preliminar
Primeramente se determina el contenido de
emulsión y la dosis de aplicación de lechada,
sobre la base de cálculos teóricos, para producir
una película de asfalto.
El diseño preliminar es básicamente una
estimación del volumen de asfalto requerido para
cubrir los agregados con una película de cierto
espesor
Calculo del contenido teórico de
emulsión de la lechada
E = 0,443 x AS x 1000 + ECKc
rN x R R
Donde :
– E : Contenido de emulsión, porcentaje en peso
referido al árido seco.
– AS : Área superficial en pie2/lb del agregado total.
– ECKc: Equivalente Centrífugo de Kerosén
Corregido.
Ensayes
-rN : Densidad neta del agregado en kg/m3.
-R : Residuo asfáltico de la emulsión
(expresado en forma decimal)
Nota: Cuando la Densidad Neta del Agregado
es mayor a 2700 Kg/m3, se debe corregir el
ECK: ECKc = ECK*DN
2650
Consistencia en la lechada
• Es importante en las
especificaciones de la formula de
trabajo.
• Permite definir la cantidad de agua
optima para una correcta
trabajabilidad de la mezcla.
Método : Cono de consistencia
Cono de consistencia
Método : Cono de consistencia
Perdida por abrasión en
medio húmedo
• Permite verificar el comportamiento de la
lechada en servicio para diferentes
contenidos de asfalto.
• Permite corregir la dosis preliminar de asfalto
de acuerdo al desempeño de la mezcla en
laboratorio.
Perdida por abrasión en
medio húmedo
Procedimiento: • Someter probetas circulares de lechada de 27
cm. de diámetro y 5 mm. de espesor a la
acción abrasiva de una goma en equipo tipo
Hobart.
• El ensaye se repite para diferentes
contenidos asfálticos cercanos al optimo.
Equipo para medir abrasión en
medio húmedo
Perdida por abrasión en
medio húmedo
Perdida por abrasión en
medio húmedo Resultados obtenidos del ensaye
Máxima perdida admitida.
perdidapor abrasióng/m2
Contenido de asfalto (%)
Contenido asfálticoMínimo.
550 g/m2
Nota: Para emulsiones elastoméricas el máximo es 400 g/m2.
Perdida por abrasión en
medio húmedo Resultados obtenidos del ensaye
El Laboratorio Nacional de Vialidad se rige
por las especificaciones del V5-MC, que
considera una pérdida máxima de 550 g/m2,
excepto cuando se usen emulsiones
elastoméricas en que el límite será de 400
g/m2”.
Perdida por abrasión en
medio húmedo.
• A mayor contenido asfáltico menor pérdida por
abrasión, debido a que aumenta la ligazón entre
partículas.
• El desgaste o abrasión que sufre la lechada en
servicio depende directamente del nivel de tráfico
de la vía.
Una alternativa para caminos con alto nivel de
tráfico es usar emulsiones modificadas, cuyo residuo
permite mejorar las propiedades mecánicas.
Ensaye de rueda cargada
• Verifica el comportamiento en servicio.
• Se usa para determinar la tendencia de la
lechada a exudar, detectando dosis excesivas de
asfalto.
Ensaye de rueda cargada
• El objetivo de la rueda no es desgastar la
lechada sino sobrecompactarla, forzando
al ligante a fluir hacia la superficie.
• A mayor contenido asfáltico, mayor es la
tendencia de la mezcla a exudar.
Ensaye de rueda cargada
• En este ensaye se usan probetas rectangulares
previamente moldeadas y curadas, las que son
colocados bajo la acción de una rueda
neumática cargada que pasa en forma cíclica
sobre la superficie.( 56 kg)
• Una vez que se han realizado 1000 ciclos (ida y
vuelta), se colocan 300 grs. de arena caliente
normalizada sobre la superficie de la probeta y
se repiten 100 ciclos adicionales.
Ensaye de rueda cargada
• La arena se pegará a la superficie de
acuerdo al nivel de exudación exhibido
por la probeta. Mientras más exude la
lechada, mayor cantidad de arena
quedará adherida
Ensaye de rueda cargada
Ensaye de rueda cargada
Ensaye Rueda Cargada Gráfico de resultados
Máxima adhesión permitida.
Adhesiónde Arena
g/cm2
Contenido de asfalto (%)
Máximo contenido asfáltico
(g/m2)
Ensaye Rueda Cargada Gráfico de resultados
Especificaciones del Vol.5-MC dice: “ Para
condiciones extremas de carga, tales como
tráfico pesado, cargas lentas, curvas cerradas
(radios de curvatura inferiores a 100m) o en
pendientes superiores a 10%, se deberá
verificar el diseño con este ensaye, en el cual el
máximo de arena adherida corresponderá al
indicado en la siguiente tabla”.
Cantidad máxima de arena adherida
para verificar
Diseño según Rueda Cargada
TMDA Adhesión de arena
(gr./m2)
Vehículos/Día Máx.
0 a 500 750
500 a 1500 650
1500 a mas de 3000 540
Contenido óptimo de asfalto
Criterios :
- Determinar el contenido mínimo de asfalto de acuerdo al ensaye de abrasión en Medio Húmedo.
- Determinar el contenido máximo de asfalto según el ensayo de rueda cargada.
-Determinar el contenido óptimo como el promedio del rango óptimo.
Contenido óptimo de asfalto
Pérdida por Adhesion Abrasión de arena
g/cm2 (g/cm2)
Contenido de asfalto
(%)
rango óptimo Contenido
Óptimo
Contenido óptimo de asfalto
Actualmente la ISSA propone realizar sólo el ensayo
de abrasión en medio húmedo, con lo cual el contenido
asfáltico óptimo se convierte en un valor ligeramente
superior al mínimo aceptable por abrasión (En general
las exudaciones no son un problema importante en
nuestro país).
Determinación del tiempo de apertura
al tráfico
• Ensaye de clasificación de lechadas bituminosas
mediante un cohesiómetro.
• Mediciones de torque.
• Graficar cohesión (Resistencia al torque) vs tiempo.
Determinación del tiempo de apertura
al tráfico
Determinación del tiempo de apertura
al tráfico
Según ISSA:
• Tiempo de quiebre: Cuando la resistencia a la
torsión alcanza 12 a 13 kg-cm.
Tiempo de apertura al tráfico: Cuando se ha
alcanzado un nivel de 20 a 21 kg-cm. Este tiempo
es menor al tiempo de curado total.
Tiempo de curado: Cuando se alcanzan los 26 kg-
cm de resistencia a la torsión.
Determinación del tiempo de apertura
al tráfico
• Lechada de rotura rápida : quiebra
(Resistencia a la torsión 12 kg-cm) antes de 30
min.
• Lechada de apertura rápida : alcanza una
resistencia de 20 kg-cm antes de 60 min.
Determinación del tiempo de apertura
al tráfico
(1) Lineal o de
apertura directa al
tráfico.
(2) Rotura rápida y
apertura rápida al
tráfico.
(3) Rotura rápida y
apertura lenta.
(4) Rotura lenta y
apertura lenta.
(5) Falsa rotura y
apertura lenta.
MICROAGLOMERADO EN FRÍO
Definición
El microaglomerado es una aplicación muy similar a la lechada asfáltica, pero con algunas diferencias radicales.
Entre las más importantes:
- Emulsión modificada con polímeros, por lo que la mezcla presenta mejores parámetros mecánicos.
- Al emplear emulsiones del tipo Quick-Traffic”, se puede abrir al tráfico en sólo un par de horas.
MICROAGLOMERADO EN FRÍO
-Presenta una mayor consistencia
durante el mezclado y colocación
- Mayor desempeño mecánico durante la
vida de servicio
- Se puede aplicar en espesores mayores
que la lechada.
MICROAGLOMERADO EN FRÍO
Requisitos de dosificación del
microaglomerado en frío
ENSAYE REQUISITOS ISSA
Cohesión húmeda (30 min) Mín. 12 Kg – cm TB – 139
Cohesión húmeda (60 min) Mín. 20 Kg – cm TB – 139
Desprendimiento Mín. 90% TB – 114
Abrasión húmeda (1 hora) Máx. 540 gr/m2
TB – 100
Abrasión húmeda (6 días) Máx. 800 gr/m2
TB – 100
Rueda de carga Máx. 540 gr/m2
TB – 109
Desplazamiento lateral Máx. 5% TB – 147
Tiempo de mezclado (25ºC) Controlable Mín. 120 seg. TB - 113
Previo a la construcción de la
lechada asfáltica o del
microaglomerado en frío, se deberán
efectuar los trabajos de bacheo de
áreas inestables del pavimento
existente.
Preparación de la superficie
La mezcla deberá prepararse en un
equipo mezclador móvil del tipo continuo
(no más de 5 años de antigüedad de
fabricación). Éste deberá disponer de
estanques separados para el agua y la
emulsión, provistos de bombas de
alimentación.
Preparación de la lechada asfáltica o del
microaglomerado en frío
Equipo de aplicación
tolva de agregados
caja extendedora
tolva de
filler
mezclador
estanque de
emulsión
La lechada asfáltica o el
microaglomerado en frío se deberá
colocar mediante un vehículo con
una caja esparcidora incorporada,
capaz de cubrir el ancho de una
pista.
Preparación de la lechada asfáltica o del
microaglomerado en frío
Estas mezclas no deberán colocarse
cuando la temperatura atmosférica
o de la superficie a tratar sean
inferiores a 10ºC, o durante tiempo
inestable o lluvioso.
Preparación de la lechada asfáltica o del
microaglomerado en frío
Colocación
Equipo de Lechada
Colocación
Colocación
Colocación
Colocación
Colocación
Fin Presentación
Lechadas asfálticas y Microaglomerados en Frío
Equivalente Centrífugo de Kerosene
(ECK)
• Permite determinar el contenido aproximado de
ligante asfáltico de una mezcla bituminosa.
• ECK entrega un índice que indica la rugosidad
relativa de las partículas y la capacidad superficial
basado en la porosidad.
Equivalente Centrífugo de Kerosene
(ECK)
• Procedimiento:
– Cortar el material en tamiz N°4
– Secar hasta masa constante
– Poner en el capacho (Tarado previamente) 100 g de
material
– Poner el capacho con la muestra en una bandeja con
kerosene, con 10 mm de profundidad, hasta que la
muestra se sature por capilaridad.
– Centrifugar por 2 min (400 unidades de gravedad)
Equivalente Centrífugo de Kerosene
(ECK)
• Resultados:
– Pesar el capacho con la muestra centrifugada
(Aproximando a 0,1 g), y refiéralo como porcentaje del
peso original. Informe este resultado como ECK
– Cuando la Densidad Neta del Agregado es mayor a
2700 Kg/m3, se debe corregir el ECK:
ECKc = ECK*DN
2650
Área Superficial (AS)
• Es la sumatoria, en pie2/lb., de los productos del
porcentaje que pasa por cada tamiz por su factor
correspondiente y dividido por 100.
Tamiz (mm) T.Máx 5 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 0,08
Factorpie2/lb. 2 2 4 8 14 30 60 160
Área Superficial (AS)
• En el cálculo se deben usar todos los factores. Así , si en una muestra pasa el 100% en tamiz N°4, en los cálculos se debe incluir 100x2 debido al tamaño máximo y 100x2 debido al tamiz N°4.