INTRODUCCIÓN
Entre las técnicas de Pavimentación de carreteras, la de los tratamientos superficiales ha sido la que mayor evolución ha experimentado en los últimos años, pasando de un sistema destinado a tránsitos livianos a ser utilizado en tratamientos de carreteras con tránsito pesado y en muchos países, en autopistas.
Los tratamientos superficiales pueden ser utilizados como capas de protección sobre caminos estabilizados o como conservación de pavimentos asfálticos. Los objetivos que se persiguen son la protección, impermeabilización y mejoramiento de la capa de rodadura, proporcionando además una superficie antideslizante.
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Tipos de Tratamientos Superficiales
Los tratamientos superficiales abarcan desde una simple y ligera aplicación de cemento asfáltico o emulsión bituminosa, a múltiples aplicaciones de materiales asfálticos sobre las que se distribuyen agregados pétreos.
También se consideran tratamientos superficiales algunos tipos de mezcla asfáltica-agregados. Todos los tratamientos superficiales sellan y prolongan la vida de los caminos. Cada tipo tiene una o más propósitos especiales. La siguiente es una clasificación de tratamientos superficiales asfálticos de acuerdo a su aplicación y preparación.
1. Tratamientos superficiales con aplicación de asfalto y distribución de agregados.
a) Tratamientos superficiales simples.
b) Tratamientos superficiales dobles.
2. Tratamientos superficiales con aplicación única de asfalto.
a) Riego de imprimación.
b) Paliativos de polvo.
c) Road rolling.
d) Riegos de liga.
e) Riego pulverizado (Fog seal).
3. Lechadas asfálticas
Tratamiento Superficial Simple
Consiste en una sola aplicación uniformemente distribuida de ligante bituminoso, seguido de una aplicación de árido de tamaño tan uniforme como sea posible. Esta se realiza sobre una superficie acondicionada y con una estructura apropiada a las condiciones de solicitación a que va a estar expuesta.
Tratamiento Superficial Doble
Son dos riegos alternados y uniformemente distribuidos de ligante bituminoso y árido sobre una superficie acondicionada previamente. El tamaño medio del árido de cada distribución sucesiva es la mitad o menos del tamaño medio de la capa precedente. El espesor total es aproximadamente igual al tamaño máximo nominal del árido de la primera aplicación.
Funciones de los Tratamientos Superficiales
Un tratamiento superficial por si mismo no es considerado un pavimento. Básicamente brinda una cubierta impermeable a la superficie existente de la calzada y resistencia abrasiva del tránsito. Algunas de las funciones más comunes con:
1. Proveer una superficie económica y duradera para caminos con bases granulares que tienen tránsitos ligeros y de mediano volumen.
2. Prevenir la penetración superficial de agua en bases granulares y pavimentos viejos que han comenzado a desintegrarse por el tiempo o a fisurarse.
3. Rellanar huecos, recubrir y ligar partículas minerales desprendidas y restaurar la superficie del pavimento.
4. Renovar superficies y restaurar la resistencia al deslizamiento de pavimentos deteriorados por el tránsito en los cuales los agregados superficiales han comenzado a pulirse.
5. Restaurar capas de rodamientos afectadas por los agentes climáticos y dar nueva vida a superficies de pavimentos resecas.
6. Proveer una cubierta temporaria en los casos de construcción de pavimentos incompletos y demorados o cuando se trata de una construcción por etapas.
7. Paliar el polvo.
8. Asegurar la adherencia de las capas asfálticas superiores con las bases granulares (riego de imprimación).
9. Asegurar la trabazón entre la superficie que está siendo pavimentada y la capa superior (riego de liga).
Materiales
Asfalto
El tipo de asfalto o agregado para una aplicación específica depende de la disponibilidad de los materiales, clima u objetivo del tratamiento superficial, variables que deben considerarse en la selección de dichos materiales. Un buen tratamiento superficial requiere que el asfalto tenga las siguientes características:
- Después de aplicado, debe mantener la consistencia adecuada para embeber al agregado.
- Debe curar y desarrollar adhesión rápidamente.
- Después del aplanamiento y curado debe mantener al agregado fuertemente ligado a la superficie del camino para prevenir el desprendimiento por el tránsito.
- Cuando se aplica en la cantidad adecuada no debe exudar o despegarse con los cambios de clima.
Al seleccionar el grado de asfalto se deben considerar factores tales como características superficiales, temperatura del aire, humedad. Los tipos de asfalto más comúnmente usados en la ejecución de tratamientos simples son: CRS ‑ 2 ó 1. RC ‑ 250 y CA 120 ‑ 150.
Agregados
La mayoría de los agregados duros, tales como arena, grava, piedra chancada y escoria chancada, pueden usarse exitosamente en tratamientos superficiales. Sin embargo, el agregado seleccionado debe cumplir ciertos requisitos de tamaño, forma, limpieza y propiedades superficiales. Cuando se usan asfaltos cortados el agregado debe estar seco. Sin embargo, si se usa un asfalto emulsificado, el agregado, cuando se aplica, puede estar húmedo.
En lo posible, debe ser de un solo tamaño, de forma cúbica o piramidal, tan limpio como sea posible para asegurar una buena adhesión de asfalto.
El tipo de sello o tratamiento superficial más comúnmente usado es el de tamaño nominal TN 10‑2,5 mm y para doble tratamiento la combinación TN 20‑10 mm y 10‑2,5 mm, cuyas especificaciones granulométricas son:
| | % QUE PASA |
| Tamices | Árido 10/14 | Árido 4/6 |
| 16 mm 14 mm 10 mm 8 mm 6.3 mm 4 mm 0.075 mm | 100 85 - 100 0 - 15 - - - 0 - 2 | - - - 100 85 - 100 0 - 15 0 - 2 |
Equipos
El éxito de un tratamiento depende en gran medida del buen estado de conservación y del buen funcionamiento del equipo. El regador y la gravilladora deberán ser objeto de una profunda revisión durante el invierno y antes de empezar la temporada, deberán realizarse ensayos para comprobar su buen estado.
En una obra de este tipo, pueden distinguirse los siguientes equipos:
1. Camión regador de asfalto.
2. Rodillo metálico liso.
3. Compactador neumático.
4. Gravilladora.
5. Barredora.
El objetivo que debe cumplirse en la realización de un tratamiento superficial, es a través de la secuencia constructiva adecuada, obtener una distribución uniforme de ligante asfáltico y de agregado pétreo, tanto transversal como longitudinalmente y un adecuado acomodo de las partículas de áridos. El éxito de la operación dependerá de:
1. Estado de conservación de los equipos.
2. Condiciones de ejecución.
3. Competencia del personal.
Proceso Constructivo
Preliminares
El asfalto debidamente aplicado sostendrá el agregado, y sin llenar los baches, impermeabilizará y no dejará pasar el aire hacia la superficie. Para obtener estos resultados debe esparcirse una fina capa o membrana de asfalto sobre la superficie sin agregado de ningún tipo.
La cubierta del agregado se esparcirá uniformemente, a lo sumo dentro del minuto después de aplicado el asfalto. La precisión con que debe procederse requiere un número de camiones suficiente, con carga de agregado, ya listo para su aplicación, a fin de poder cubrir completamente la fina capa de asfalto en un lapso mínimo.
Para obtener los resultados deseados se requiere tiempo exacto y coordinación. Inmediatamente después de la aplicación del asfalto, el agregado debe ser, esparcido y asentado en su lugar por medio de la aplanadora para obtener una superficie lisa y compacta, de textura llana.
El aplanamiento debe interrumpirse tan pronto como el asfalto se haya endurecido, o de otro modo, la juntura entre la superficie y el agregado será inevitablemente rota por la aplanadora.
El tráfico deberá ser desviado o en ultimo caso, controlado a una velocidad no superior a 14 Km. por hora, hasta que el asfalto se haya asentado. Este tiempo variará, de acuerdo con las condiciones climatéricas.
La primera fase de la operación no deberla empezarse hasta que toda la operación esté lista para terminarse, o completarse sin retardos en una sola faena.
Preparado
Consiste en la aplicación de asfalto a la superficie de una capa base sin asfalto, con los propósitos siguientes:
1. Impermeabilizar la superficie de la base.
2. Sellar y juntar las partículas sueltas de material inerte.
3. Endurecer la .superficie.
4. Promover una adhesión entre la, base‑y el tratamiento
Colocación de la capa superficial
Sobre la superficie preparada de la base se esparce de 1 a 2,5 litros, por metro cuadrado de superficie, de asfalto líquido de baja viscosidad, y se le hace penetrar lo mis profundamente posible. Si el asfalto no es absorbido por completo en las próximas 24 horas, el exceso deba ser sacado aplicando la cantidad justa e indispensable de arena, para prevenir desprendimientos con el tráfico.
Antes de comenzar el tratamiento, todo el contenido volátil del asfalto, debe haberse evaporado, procediéndose a barrer la arena suelta que haya quedado en la base.
Esparcido del asfalto
Antes de comenzar la operación, debe hacerse una línea a lo largo»del camino, que servirá de guía al conductor del camión distribuidor.
Esta línea puede hacerse unos 2 pies afuera del área a asfaltarse y pueden usarse rocas de un tamaño más o menos uniforme.
En las calles de la ciudad pueden usarse las cunetas o el encintado de la acera como guías.
Los operarios del distribuidor deben tener cuidado en igualar el encintado a la cuneta y no hacerlo más corto s superponerla.
Es conveniente proteger la cuneta o el encintado de los derrames, o cubrirlo con una coraza o papel.
El largo de cada esparcido debe ser determinado antes de comenzar la faena de la aplicación del asfalto, de acuerdo con el número de camiones que transporta el agregado, que haya disponibles. Otro factor muy importante, que debe tenerse presente, es determinar los períodos de tiempo entre el esparcido del asfalto y el esparcido del agregado. De ninguna manera se esparcirá más asfalto que el que se quiera cubrir con agregado en menos de un minuto. Habrá también que considerar, para el asentamiento del largo del esparcido, tanto la cantidad de tráfico a controlarse, como, el movimiento en las intersecciones con otros caminos.
Una vez efectuados todos los ajustes y chequeos necesarios, incluyendo el calentamiento del asfalto hasta que adquiera la viscosidad apropiada para esparcirla, la aplicación en proporción correcta no debiera presentar problemas.
El conductor del distribuidor, sencillamente se limitará a mantener la velocidad preestablecida, de acuerdo con la lectura del dial del bitumeter.
El chequeo de la cantidad de asfalto consumido deberá hacerse de cada trayecto.
Esto es posible de hacer fácil y rápidamente calculando los litros por metro cuadrado que se hayan consumido, mediante la aplicación de la fórmula siguiente:
en donde:
R = Asfalto aplicado en litros, por metro cuadrado.
T = Total de litros esparcidos por el distribuidor, a la temperatura del esparcido. (Lectura del contenido de asfalto antes de esparcir menos lectura del contenido, después de esparcido).
W = Ancho del área esparcida en metros.
L = Largo del área esparcida en metros.
M = Múltiplo para corregir el volumen del .asfalto en base a 15,5 °C.
Uniones transversales (empalmes)
Las uniones transversales, ásperas e imperceptibles, pueden ser cortadas empezando y terminando él esparcido de asfalto y agregado, en papel. El papel debe ubicaras de modo que la orilla delantera quede localizada en la unión deseada. El distribuidor guiado a la velocidad correcta para la proporción deseada de aplicación, debiera empezar esparciendo en el papel de modo qué cuando toque la superficie, la barra esparcidora estará .produciendo una aplicación completa y uniforme. Una segunda hilera de papeles debería ser ubicada, atravesando la vereda, en el punto de término predeterminado por el distribuidor. Esto dará una juntura derecha y afilada. Después que el esparcido de agregado ha pasado sobre el papel, debe ser inmediatamente removido y destruido. Para la próxima aplicación, el borde de ataque (sobresaliente) del papel, debe ser ubicado en la capa previa de tratamiento, de modo que estará dentro de 1½ pulgada de la línea de rompimiento o término. Esto impedirá un vacío entre ambos esparcidos.
Juntas longitudinales
Las aplicaciones completas de asfaltos y agregado, eliminarán las junturas longitudinales, pero en la mayoría de los tratamientos, el tráfico debe ser mantenido en la mitad longitudinal del camino, por lo tanto, la juntura es ineludible. Además, no debe hacerse una cubierta de asfalto de ancho completo, a menos que el distribuidor sea capaz de aplicar toda la presión, a toda la barra esparcidora y las provisiones puedan seguir inmediatamente, con una cubierta de agregado a todo ancho.
Para impedir al agregado de acumulaciones, en la juntura longitudinal, la orilla del esparcido de agregado deberá coincidir con la orilla del grosor completo del asfalto aplicado. Esto permitirá un ancho que podrá ser superpuesto cuando se aplique asfalto en la vereda adyacente. Después, cuando el agregado sea esparcido para el ancho completo, en la próxima vereda, no habrá acumulaciones en la juntura. El ancho de la franja variará, dependiendo de que la altura de la barra forme o no, abanicos dobles y triples y por los espacios entre los boquetes.
Si es posible, la juntura longitudinal debería estar a lo largo de la línea central del pavimento que se está tratando. Debería usarse una guía establecida para asegurar que la juntura longitudinal quede justamente en el centro del camino.
Distribución del agregado
Todo el agregado necesario para el esparcido planeado deberá estar a mano antes de empezar. Cuando se mueva el distribuidor hacia adelante para esparcir el asfalto, el esparcidor de agregado debe empezar inmediatamente detrás. Es esencial que el asfalto sea cubierto dentro de un minuto a lo sumo, ya que el aumento de viscosidad que se produce dentro de ese tiempo puede impedir una buena humedad y juntura del agregado. Es también importante que el agregado se esparza uniformemente y en la proporción apropiada. Es una aplicación simple, normalmente el agregado no se pegará al asfalto en más del grosor de una partícula, así es que resulta inútil aplicarlos en una proporción mayor que el grosor de una capa simple.
Un control de alto grado se logra con esparcidoras mecánicas, empujadas por tractor, o con esparcidoras automáticas. Una proporción uniforme de aplicación se obtendrá con un esparcidor correctamente ajustado, si se mantiene un taquímetro para asegurar una velocidad uniforme.
Otra ayuda para controlar la proporción de distribución, es cubriendo el largo con la carga de agregado de cada camión. El exceso de agregado, si se ha dejado en algunas áreas, debe ser removido de inmediato con palas cuadradas. En áreas donde la aplicación es insuficiente, debe añadirse agregado adicional, lo más rápido posible.
Aplanamiento
Esto asienta el agregado en el asfalto y promueve la juntura que es necesaria para resistir el paso del tráfico.
El Instituto del Asfalto recomienda que en todos los tratamientos de superficies, se use aplanadoras con ruedas neumáticas. Aunque ambos tipos dan buenos resultados, el primero da una presión uniforme, a toda el área, mientras que la rueda de acero hará presión sólo en los lugares más altos. Además, la presión de contacto, de la aplanadora de neumáticos, puede ser bajada para prevenir el tratamiento de las partículas suaves. En todo caso deberían usarse aplanadoras automáticas para cada esparcidor de agregado. El aplanamiento debería empezar inmediatamente después de la distribución del material cubridor, con una aplanadora neumática y continuar hasta que el agregado se asiente apropiadamente en el empaste.
Tan pronto como el agregado tenga un asentamiento, o se haya endurecido, el aplanamiento debe ser interrumpido o la juntura entre asfalto y el agregado podría romperse con la aplanadora. El aplanamiento debería empezarse en la línea de afuera del tratamiento, y proceder en dirección longitudinal, avanzando hacia el centro del trabajo. Cada viaje debe sobreponerse al viaje anterior, en más o menos mitad del ancho de las ruedas delanteras o del rodillo.
Barrido
El agregado distribuido en forma apropiada no requerirá redistribución, y las dragas deberían ser eliminadas. Las dragas tienden a trasladar las partículas más pequeñas al fondo e impedir la adhesión de las partículas más grandes. También tienden a desalojar o desglosar el agregado adherido, dando vuelta la parte asfaltada hacia arriba, de modo que las ruedas del tráfico terminan por cogerlo.
Remoción del exceso de agregado
A pesar de las precauciones, siempre habrán partículas sueltas de agregado en la superficie del camino, después de completada la operación de aplanamiento. Antes de que se cubra con asfalto la vereda adyacente, se debe barrer el agregado suelto a lo largo de la juntura, y si es necesario, del resto de la vereda no cubierta.
El agregado que no adhiere crea un problema, ya que los neumáticos en vehículos rápidos, cogerán las partículas sueltas arrojándolas contra los vehículos siguientes, dañando a menudo faroles delanteros, parabrisas y los niquelados. Estas partículas deben ser removidas, por un barrido ligero con una barredora rotatoria durante el fresco de la mañana (temprano) cuando el asentamiento final del asfalto ya ha ocurrido.
Control del Tránsito
En el área de trabajo, el control del tránsito es un factor de gran importancia, si se quiere obtener un trabajo de alta calidad. Un tránsito de alta velocidad, sobre un trata miento fresco, desplazará el agregado, produciendo una superficie negra, aceitosa y resbaladiza. El tránsito debe sencillamente desviado, en .caso de no ser esto posible, permitirlo solamente en la vereda que está en construcción. Cuando el trabajo esté completado y el asfalto inicial se haya asentado, el tránsito debe ser controlado a una velocidad máxima de 35 Km./h hasta que el asentado del asfalto haya sido definitivo.
El tiempo que demore el último asentamiento dependerá de las condiciones climatológicas. El tránsito dirigido a través de las áreas de trabajo se hará de modo que los operarios tengan la máxima seguridad y las menos interrupciones posibles en sus trabajos El control del tránsito debe ser mantenido fuera del área de trabajo.
El mejor modo de controlar el tránsito, es con señales de advertencia, banderilleros, y un piloto de tractor, guiando los vehículos fuera de la zona de trabajo.
El control de tránsito debe extenderse al equipo de transporte. Los camiones del agregado, deberán ser puestos en ruta hacia el esparcidos en la dirección contraría a la de los trabajos de tratamiento de superficie. Esto, les impedirá regresar por el lugar, fresco del tratamiento. Todos los camiones deberían, dar vuelta en un lugar designado, lejos del área de trabajo.
Tratamiento de superficies múltiples
Para pavimentos con un tráfico intenso, o cuando se desea construir una nueva y gruesa esterilla, se recomienda usar tratamientos dobles y triples. Este tipo de superficie producirá un grosor de 1/2 pulgada, que aplicada sobre una base sólida, será capaz de soportar tráficos intensos en gran volumen, por largos períodos.
Cuando se efectúan aplicaciones múltiples, es esencial que cada capa siguiente de agregado se fusione por completo con la carga previamente ubicada, de modo que la obra completa forme una sola masa homogénea, con una superficie lisa y compacta. El éxito de éste tipo de obra, depende de la ligazón o fusión de las partículas y de la distribución homogénea del asfalto a través de la masa entera.
El agregado de tamaño más grande se ubicara en el fondo, colocando encima las capas sucesivas, con agregado más fino. Una regla generalmente aceptada, es que la segunda aplicación del agregado debería ser cerca de la mitad del tamaño de la primera aplicación de agregado, y la tercera cerca de la mitad del grosor de la segunda.
Por ejemplo, si la primera capa de agregado es de más o menos de 1 a 1½ pulgada de grosor, la segunda debería ser de 1/2 a 1/4 de pulgada y la tercera de 1/4 a 1/8 de pulgada (tamiz Nº 6), usando agregado normal. El grosor total para un tratamiento doble de superficie con los primeros dos agregados podría ser cerca de 1 pulgada, y para un tratamiento triple, usando las tres medidas, cerca de 11/8 pulgadas. El grosor será menos con grandes porcentajes de partículas lisas en el agregado.
La cantidad de cada medida de agregado, para un tratamiento múltiple, es la cantidad requerida para cubrir la superficie del grosor de una piedra. Esta cantidad de esparcido, debería ser determinada sin discrepancias permitidas para esparcidos erróneos.
Los procedimientos de construcción para los tratamientos múltiples son, esencialmente, los mismos que para los tratamientos simples, exceptuando que el proceso se repite una o dos veces. El procedimiento para un tratamiento doble consiste de los siguientes pasos:
1. Ubicación de la primera aplicación de asfalto.
2. Ubicación de la primera aplicación de agregado.
3. Aplanamiento de la primera capa de agregado.
4. Ubicación de la segunda capa de asfalto.
5. Ubicación de la segunda capa de agregado.
6. Aplanamiento de la segunda capa de agregado.
Debiera haber una imprimación o vulcanización apropiada, entre cada tratamiento.
Controles
Durante la ejecución de la obra se deben efectuar los controles siguientes:
- Condiciones climáticas.
Es ideal un clima cálido, seco. No se debe trabajar si la temperatura ambiente es menor de 10 °C para emulsiones asfálticas y 15 °C para cementos asfálticos y cortados, o si la temperatura superficial es menor de 21 °C. No debe trabajarse si hay tiempo neblinoso o posibilidades de lluvia.
- Condiciones de la superficie.
La superficie deberá estar limpia, libre de materias extrañas y seca, sin acumulaciones de bitumen correspondiente a la imprimación o liga.
- Equipos
Todas las partes de los equipos deben examinarse de modo de tener la certeza que están en buenas condiciones de trabajo. Se debe verificar que la barra regadora esté colocada a la altura correcta para el traslape adecuado y que todas las boquillas estén limpias y en el ángulo adecuado.
- Granulometría y humedad de los agregados, según especificaciones.
- Temperatura de aplicación del asfalto, según gráfico viscosidad.
- Control de las cantidades de asfalto (ASTM D 2995‑79) y agregados aplicadas según dosificación.
- Muestreo de todas las partidas de asfalto llegadas a la obra para su análisis de calidad.
Esquema del Tratamiento Superficial Doble.
Nota: Para el Tratamiento Superficial Simple, solo se realiza la primera etapa, hasta la actividad de barrido.
CONCLUSIONES
En resumen, los tratamientos superficiales son aplicaciones uniformes de asfalto, con dosificaciones variables, ya sea sobre capas estabilizadas o pavimentos existentes, y tienen por finalidad el mejorar o conservar las características físicas y mecánicas de las superficies tratadas.
Cada tipo de tratamiento superficial implica un objetivo específico, debiendo evaluarse cada situación, para asegurar que la alternativa elegida sea la más adecuada de acuerdo a la solución requerida.
Según lo anterior, se debe realizar un examen completo de la superficie del camino para determinar las reparaciones necesarias y para evaluar requerimientos del tratamiento. Se registran las variaciones en los anchos del camino, secciones transversales y perfiles longitudinales que perjudiquen el aspecto del mismo. Si se va a reacondicionar una calzada vieja, deben ubicarse baches, áreas fisuradas, depresiones, áreas de exudación de asfalto o áreas pulidas, absorbentes y otros defectos superficiales.
Se realizarán las correcciones y reparaciones de manera tal que el camino esté en una buena condición antes de comenzar el tratamiento. Cuando se realizan reparaciones superficiales, tales como bacheos, se permitirá que transcurra un tiempo suficiente antes de comenzar el tratamiento superficial, para asegurar su consolidación bajo tránsito.
El papel del ligante asfáltico en un tratamiento superficial, es fundamental al ser el vínculo de unión, no sólo de los áridos entre sí sino también de éstos a la base.
Ahora bien, ante la cada vez más elevadas solicitaciones de tránsito y la necesidad de asegurar la durabilidad de los pavimentos, los ligantes tradicionales presentan limitaciones, lo cual ha impulsado el desarrollo de los ligantes modificados. En éstos se ha incorporado al residuo asfáltico, aditivos destinados a mejorar las propiedades del asfalto.
