Transcripción de MEZCLAS ASFALTICAS POROSAS CON ADICIONES DE POLIMEROS

Transcripción de MEZCLAS ASFALTICAS POROSAS CON ADICIONES DE POLIMEROS

Santiago Cartagena S.
Gustavo Adolfo Rivera E.
Mezclas asfálticas porosas con adiciones de polímeros
Docente:
Mario Alberto Rodriguez M.
Problemática
El extenso uso de pavimentos impermeables trae consigo problemas en la evacuación de aguas lluvias, incrementando el escurrimiento superficial aumentando el riesgo de inundaciones en las partes mas bajas.

Las desventajas de tener pavimentos con mezclas impermeables son principalmente:

Hidroplaneo
Disminución de resistencia al deslizamiento con pavimento mojado
Proyección de agua (spray)
Reflexión de la luz en el pavimento mojado
Drenaje de Aguas superficiales

los requerimientos de seguridad vial han propiciado la generación de mezclas que permitan el paso del agua desde la superficie
Estudios Realizados
Clasificación
Pavimentos drenantes se clasifican en 
flexibles y rígidos

(Frutos, 1996)
mezclas asfálticas drenantes 
(MAD) y porosas (MAP)


(Robello, Gonzalez, & Botasso, 2006)
El término poroso simplemente significa que hay agujeros en la sustancia, pero no necesariamente que estos agujeros están conectados, en cambio el termino drenante hace referencia a que sus agujeros están conectados permitiendo el paso del agua
(Collins & Hunt, 2008)
Propiedades
Mezclas drenantes utilizadas como superficie de rodadura
El diseño de la mezcla se basa en 2 propiedades: 
Resistencia a la disgregación y permeabilidad

(Muñoz Rojas & Ruiz Rodrigo, 1999)
Alta porosidad ayudan con el hidroplaneo

Reducción del deslizamiento y el ruido


(Frutos, 1996)
Pavimentos porosos almacenan agua temporalmente hasta que son absorbidos por el suelo natural o son evacuados mediante drenes
Usados para baja carga vehicular


(García Haba, Perales Momparler, & Doménech, 2012)
Presentan alta macro y micro textura por los componentes aridos que lo conforman


(Robello, Gonzalez, & Botasso, 2006)
Ventajas
Se muestra una gran eficiencia del pavimento poroso,ya que las capas granular son suficiente para drenar todo el agua
Solución a costos medioambientales
Obtener ábacos que ofrezcan alternativas de diseño a partir de los estudios anteriores

(García Haba, Perales Momparler, & Doménech, 2012)
Limitaciones
No trafico pesado
velocidades menores a 50km/h
pendientes menores al 5%
genera contaminación de aguas subterráneas taponamiento
aumentan los costos de mantenimiento

(Tomaz, 2009)
Mayor costo inicial por la calidad de los materiales
Diseño geométrico riguroso, obras de arte
taponamiento

(Muñoz Rojas & Ruiz Rodrigo, 1999)
Porcentaje de vacíos
Pavimentos porosos no existen los finos, hay una porosidad del 40% en flexibles y del 17% en rígidos

(Tomaz, 2009)
Espacios vacíos entre 18% y 25%, gracias a mayor granulometría gruesa que fina.
A mayor %finos, mayor cohesión, Pero a mayor %gruesos mayor permeabilidad.

(Muñoz Rojas & Ruiz Rodrigo, 1999)
Por su alto contenido de vacíos (16%-25%) permiten el paso del agua desde la superficie hasta las estructuras drenantes

(Robello, Gonzalez, & Botasso, 2006)
Ensayos

Ensayo cántabro: Permite conocer la perdida de material por causa de la adherencia del ligante, las cargas y el clima, en especial el agua.
Ensayo de tracción indirecta: Parámetro importante para medir la calidad del proceso constructivo de la capa asfáltica, valorando la cohesión de la mezcla.

Ensayo cántabro y Australiano, confiables pero el Australiano es un proceso lento, por lo que no se recomienda en procesos rápidos
Ensayo cántabro y tracción indirecta, permiten verificar el diseño de la mezcla
En lo posible diseñar la mezcla mediante el ensayo Australiano y verificar con cántabro o tracción indirecta

(Robello, Gonzalez, & Botasso, 2006)
Procesos constructivos
Preparación de la superficie 
diseño de la mezcla 
tiempo de mezclado
transporte
compactación
Control de calidad: Cancha de prueba, control en planta, mezcla colocada, Numero de pasadas de la compactadora, densidad de la mezcla

(Muñoz Rojas & Ruiz Rodrigo, 1999)
Superficie de infiltración debe ser mayor a la de la lluvia en periodo de retorno
Estructura típica compuesta por: Capa asfáltica porosa, filtro Granular, Reservorio de piedra, Filtro granular, geotextil

(Tomaz, 2009)
CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO
Relación entre la porosidad y la capacidad de resistencia al desgaste
Mezcla drenante expone la capa ligante a la oxidación, rayos UV, humedad
Para evitar esto lo mas posible se usan emulsiones modificadas y filler, este ligante aporta cohesión y resistencia a la mezcla
Espesores 2,5 veces mayor al tamaño nominal del agregado
Mientras mayor granulometría de un tamaño mayor porosidad, pero es necesario garantizar todos los tamaños de grano


CONSIDERACIONES INICIALES
Selección del tamaño máximo nominal
Selección de la granulometría
Selección del porcentaje de vacíos
Selección de los agregados
Selección del ligante
DESARROLLO DEL TRABAJO
Preparación de las mezclas
Secuencia de los ensayos
Cántabro
Escurrimiento
Tracción Indirecta
Ensayo RP

(Robello, Gonzalez, & Botasso, 2006)
Estudios a realizar
En la investigación que se realizará se tomará como objeto de estudio la mezcla asfáltica porosa, adicionándole diferentes tipos de polímeros, varían su dosificación, al igual que su granulometría y porcentaje de asfalto, para poder hallar una mezcla optima que cumpla con los requerimientos que se necesiten

se realizó un estudio en donde fueron consultados 40 documentos (entre tesis de pre-grado, post-grado, simposios y jornadas académicas) cuyo tema de investigación era el uso de polímeros modificantes sobre cemento asfaltico. 

(Rondón Quintana, y otros, 2008)
Gracias al articulo mencionado anteriormente, se puede saber que tipo de polímero ha sido el mas estudiado, cuales han sido tratados en menor medida y todo esto sirve para saber que nuevos materiales pueden ser incluidos a manera de obtener soluciones mas innovadoras.

La investigación a realizar no solo abarca el tema de las mezclas asfálticas modificadas sino que además como estas pueden ser incorporadas en la realización de capas drenantes para mejorar sus características mecánicas.

Cabe notar que esta investigación se hace con el fin de obtener una solución al mejoramiento de las condiciones de servicio y comodidad del pavimento, nunca con el fin de mejorar sus condiciones estructurales.

Desarrollo del proyecto
Investigación previa
Selección de la granulometría
Selección de los polímeros
Matriz de muestras
Ensayos de laboratorio
Análisis y resultados
Selección de la granulometría
Para el desarrollo del trabajo se seleccionaron 4 granulometrías, procedentes de las bandas granulométricas establecidas por las diferentes normas

Banda Inferior PA-10
Banda Superior PA-10
Banda Inferior INVIAS
Banda Inferior NAPA

Selección de los polímeros
Para el estudio se pretende utilizar tres diferentes polímeros

Fibra Nylon
SBS (Estireno-butadieno-estireno)
Poliestireno expandido (Icopor)

Matriz de muestras
Para el diseño de cada una de las briquetas, se tienen 4 granulometrías, 3 tipos de polímeros y para cada uno de estos 3 dosificaciones, para cada una de estas también 4 adiciones de asfalto, Dando como resultado 864 probetas

Ensayos
Destructivos
Cántabro seco
Tracción indirecta o compresión diametral
Cántabro húmedo
Permeabilidad
Ensayo Rice
Ensayo de densidad
No destructivos
En sus modalidades (seco y húmedo): Se insertan las probetas en la maquina de Los Ángeles (sin las bolas de acero) con el fin de observar y medir la resistencia al desgaste del agregado pétreo, así como la adherencia del cemento asfaltico a los agregados.
El Cántabro seco sirve para medir el desgaste mientras el Cántabro húmedo mide la adherencia del cemento asfaltico.
Total de muestras a ensayar: 2 para Cántabro seco y 2 para Cántabro húmedo (Para cada adición de asfalto).

Cántabro
Ensayo representativo en el que se imita la respuesta de un pavimento flexible al obtener la carga máxima que resiste una mezcla antes de romper.
Se somete a compresión diametral una probeta cilíndrica (igual a las definidas en el método Marshall), aplicando carga uniforme en dos generatrices opuestas hasta alcanzar la falla.
Total de muestras a ensayar: 2

Ensayo de tracción indirecta
Se realiza con el fin de obtener el coeficiente de infiltración de la mezcla, el cual debe ser comparado con los índices de intensidad de lluvias de las zonas donde se tenga propuesto utilizar la mezcla.
Se lleva a cabo utilizando un permeámetro de cabeza variable según el método MC.V8.302.44 (Norma Chilena de carreras)
Total de muestras a ensayar: 1 por porcentaje de adición de asfalto

Ensayo de permeabilidad
Se realiza con el fin de obtener el coeficiente de infiltración de la mezcla, el cual debe ser comparado con los índices de intensidad de lluvias de las zonas donde se tenga propuesto utilizar la mezcla.
Se lleva a cabo utilizando un permeámetro de cabeza variable según el método MC.V8.302.44 (Norma Chilena de carreras)
Total de muestras a ensayar: 1 por porcentaje de adición de asfalto

Ensayo de densidad
Este ensayo permite conocer el porcentaje de contenido de vacíos con aire en la mezcla asfáltica.
Para esto se requiere de las probetas que son utilizadas para el ensayo de tracción indirecta (ya falladas)
Total de muestras a ensayar: 2 por adición de asfalto.

Ensayo de rice
Bibliografía
Collins, K. A., & Hunt, W. F. (2008). Permeable Pavement: Research Update and design Implications.
Frutos, R. G. (1996). Los Pavimentos Drenantes. Cesvimap, 23-26.
García Haba, E., Perales Momparler, S., & Doménech, I. A. (2012). Control de escorrentías urbanas mediante pavimentos permeables: Aplicación en climas mediterráneos .
Muñoz Rojas, G., & Ruiz Rodrigo, C. (1999). Metodologia de diseño y colocación de mezclas drenantes., (pág. 11). Sevilla.
Robello, O., Gonzalez, R., & Botasso, G. (2006). Determinación del porcentaje del ligante optimo, en mezclas asfálticas.
Rondón Quintana, H. A., Reyes Lizcano, F. A., Figueroa Infante, A. S., Rodríguez Rincón, E., Real Triana, C. M., & Montealegre Elizalde, T. A. (2008). Estado del conocimiento del estudio sobre mezclas asfálticas modificadas en Colombia. Infraestructura Vial.
Tomaz, P. (2009). Pavimento Poroso. Sao Paulo.

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