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

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.

DESCRIPCION

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

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.

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.

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.

- 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.

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.

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...

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.