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III.3.2.3. MÉTODO INDIRECTO DE N. W. McLEOD

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

PROYECTO DE TRATAMIENTO SUPERFICIAL SIMPLE CON AGREGADOS GRADUADOS

El Ing. McLeod después de varias experiencias llegó a la conclusión de que el porcentaje de vacíos del agregado suelto, establecido como el 50 % por el método de Hanson, en la realidad excepcionalmente se cumple, a su vez muy ocasionalmente este porcentaje es menor a 40 %.

La hipótesis de Hanson de que el tráfico pesado y las condiciones de clima reducen este porcentaje al 20 %, en la realidad no ocurre. Si consideramos que el porcentaje de vacíos del agregado suelto es del 40 %, el porcentaje de vacíos del tratamiento simple después de la apertura al tráfico será igual a:    40/50 * 20 = 16 %

Por lo tanto utilizando la hipótesis de Hanson se tendrá un exceso en la cantidad de asfalto, especialmente si se utiliza agregado graduado. Por esta razón es necesario introducir una corrección a la fracción de vacíos:

FORMULA CORREGIDA PARA EL CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE AGREGADO

C=46.8(1-0.4*V)*H*G*E

donde:

C =     cantidad de agregado en libras por yarda cuadrada [Lb/Yd2]

H =     agregado de dimensión media, que corresponde al tamaño del 50 % de las partículas del agregado [Pulgadas]

G =     peso específico del agregado, dado por el método ASTM.

E =     factor en % que representa la pérdida del agregado por segregación o distribución.

Además:

V=1-W/(62.4*G)

donde:    

    V =     fracción de vacíos del agregado suelto

W =     peso del agregado suelto [Lb/pie3] (Método ASTM C-29)

VALORES DEL FACTOR DE PERDIDA "E"

Tabla. Valores del Factor de Perdida "E"

% de Pérdida Permisible 

Factor de Pérdida "E"

% de Pérdida Permisible 

Factor de Pérdida "E"

1 

1,01 

11 

1,11 

2 

1,02 

12 

1,12 

3 

1,03 

13 

1,13 

4 

1,04 

14 

1,14 

5 

1,05 

15 

1,15 

6 

1,06 

16 

1,16 

7 

1,07 

17 

1,17 

8

1,08 

18 

1,18 

9 

1,09 

19 

1,19 

10 

1,10 

20 

1,20

Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

FORMULA CORREGIDA PARA EL CÁLCULO DE LA CANTIDAD DE LIGANTE

B=(2.244*H*T*V+S+A)/R

donde:    

B cantidad total de asfalto a ser aplicado en galones por yarda cuadrada

    H agregado de dimensiones medias en pulgadas

    T factor de tráfico que depende del volumen de tráfico pronosticado

    S factor de corrección por textura

    A es la corrección por absorción en Gal/Yd2 medida a 60 ºF (15,5 ºC)

R es la fracción de asfalto residual del ligante asfáltico seleccionado

VALORES DEL FACTOR DE TRAFICO "T"


 

Tabla. Valores del Factor de Trafico "T"

Agregado 

Volumen de tráfico (vehículos / día) 

100 

100 a 500 

500 a 1000 

1000 a 2000 

> 2000 

Agregado bueno

de tipo angular 

0,85 

0,75 

0,70 

0,65 

0,60 

Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

Para agregados redondeados el factor de tráfico se debe incrementar en 0,05 en cada caso.

Corrección por la textura de la superficie en Gal/Yd2: Representa la pérdida o ganancia que producen las características de textura de la superficie existente.

FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEXTURA "S"


 

Tabla. Valores de Corrección por la Textura de la Superficie "S"

Condiciones de Textura de

la superficie

Operación

Gal/yd2

L/m2

Con exceso de ligante 

Restar 

> 0,06 

>0,272 

Lisa 

Nada 

Nada 

Nada 

Ávida 1 h 

Sumar 

0,03 

0,136 

Ávida 2 h 

Sumar 

0,06 

0,272 

Ávida 3 h 

Sumar 

0,09 

0,408 

Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

Cuando la superficie tiene exceso de ligante la corrección es negativa en relación a una superficie considerada lisa y firme. Para las superficies ávidas la corrección tiene que ser sumada.

Para la determinación de la rugosidad se recomienda el procedimiento de la arena, descrito en el método de Tagle-Podestá. No se debe confundir rugosidad o textura de superficie con porosidad. La porosidad se refiere a los espacios vacíos internos del pavimento, que producen la absorción de una cantidad importante de asfalto, ocasionando la pérdida de agregados en la superficie por falta de ligante.

Una superficie porosa se identifica aplicando unas gotas de aceite lubricante en su superficie, si el aceite permanece, se considera que no existe porosidad perjudicial, por lo cual basta aplicar los valores de corrección "S" para superficies ávidas. Si se presenta absorción regular del aceite en pocos minutos, la superficie se considera porosa. En este caso se recomienda efectuar un pre-tratamiento utilizando 0,5 L/m2 de asfalto diluido RC-0 ó RC-1, ó de emulsión RS-1, a continuación se esparce el agregado de 6 a 10 libras por yarda cuadrada (3,25 a 5,42 kg/m2), para posteriormente liberar al tráfico por varias semanas, antes de aplicar el tratamiento superficial.

Corrección por absorción en galones por yarda cuadrada medida a 60 ºF (15,5 ºC): Esta corrección representa la pérdida de material ligante por absorción dentro de las partículas de agregado. Para los materiales que usualmente no tienen absorción no se toma en cuenta la corrección. En cambio cuando el agregado es de naturaleza absorbente es necesaria una corrección, incrementando la cantidad de ligante en 0,136 L/m2 (0,03 Gal/Yd2).

Fracción de asfalto residual: Cuando se utilizan asfaltos diluidos, se debe agregar la cantidad de disolvente que perderá el ligante seleccionado, como consecuencia de su evaporación. Los valores de este factor se detallan en el cuadro siguiente:


 

VALORES DE LA FRACCIÓN RESIDUAL "R"

Tabla. Valores de la Fracción Residual "R"

Ligante Asfáltico

Valor de "R" en volumen

Cementos asfálticos 

Asfaltos diluidos

RC-0 

0,62 

RC-1 

0,73 

RC-2 

0,78 

RC-3 

0,82 

RC-4 

0,85 

RC-5 

0,87 

Emulsiones asfálticas 

CRS-2 

0,69 

CRS-1 

0,63 

RS-2 

0,65 

RS-1 

0,58 

Fuente: Pavimentaçào (Tomo III), Cyro Nogueira Baptista, 1981

FÓRMULAS CORREGIDAS EXPRESADAS EN UNIDADES MÉTRICAS

Para agregado:

C=(1+0.4*V)*H*G*E        [kg/m2]    H en milímetros

C=(1-0.4*V)*H*W*E/(1-V)    [kg/m2]    H en metros, W en kg/m3

C=(1-0.4*V)*H*E/(1-V)        [m3/m2]    H en metros

Para el ligante asfáltico:

B=(0.4*H*T*V+S+A)/R        [L/m2]        H en milímetros

1 lb = 0,454 kg        1 yd2 = 0,836 m2        1 Gal = 3,785 L

PROYECTO DE TRATAMIENTOS SUPERFICIALES MÚLTIPLES

El método recomendado por McLeod, parte de los siguientes presupuestos:

  1. En los tratamientos superficiales múltiples la cantidad de ligante bituminoso y de agregado requerido para cada capa es la misma, con pequeños ajustes.
  2. La cantidad de ligante bituminoso y de agregado de cobertura que será aplicado en cada capa, se debe considerar como si fuera un tratamiento simple. De esta forma es posible utilizar las fórmulas anotadas anteriormente, con ligeras modificaciones:


 

Para el agregado    C=(1-0.4*V)*H*G*E    [kg/m2]


 

Para el asfalto        B=(0.4*H*T*V+S+A)/R    [L/m2]


 

        

Para aplicar estas fórmulas se deben cumplir las siguientes condiciones:

  1. Graduación de agregado para cada capa.
  2. Se debe determinar para cada capa, el valor del tamaño medio (H) del agregado.
  3. Volumen del tráfico pronosticado.
  4. Corrección del ligante asfáltico debido a las características de textura (rugosidad) de la superficie sobre la cual se aplicará la primera capa del tratamiento superficial.
  5. Cada capa del tratamiento múltiple debe ser construida inmediatamente después de la capa anterior, sin permitir ningún tráfico durante la construcción.
  6. El espesor de cada capa del tratamiento múltiple debe ser igual al tamaño del agregado correspondiente a esa capa.
  7. Si fuera posible, para la primera capa debería utilizarse agregado de una sola dimensión. Se podrá utilizar agregado graduado, con un control adecuado de la cantidad de finos.
  8. El diámetro del agregado seleccionado para cada capa, debe ser de 0,5 a 0,6 del diámetro de la capa que le antecede.
  9. La cantidad de agregado y de asfalto se calculará suponiendo que cada capa corresponde a la capa de un tratamiento superficial simple.
  10. La cantidad de agregado para la primera capa se determinará utilizando la fórmula:

    C=(1-0.4*V)*H*G*E        kg/m2     

Para calcular la cantidad de agregado para la 2ª capa de tratamiento doble, o para la 2ª y 3ª capa de un tratamiento triple, se utiliza la fórmula anterior corregida por un factor M, cuyo valor es determinado por la experiencia, de acuerdo con las condiciones locales de clima, tráfico, características de agregados, etc. Dependiendo de las condiciones de cada caso el valor de M puede variar de 0,80 a 1,10. por lo tanto la fórmula corregida será:

C=M*(1-0.4*V)*H*G*E    kg/m2

  1. La cantidad de asfalto para cada capa se calcula mediante la fórmula:

            B=K*(0.4*H*T*V+S+A)/R     [L/m2]

    Siendo K un factor de corrección que depende de las condiciones locales de clima, tráfico, tipo de agregado, etc. El autor recomienda el valor de K = 1. Para climas tropicales y tráfico pesado K = 0,9, u otro valor determinado experimentalmente. En algunos casos puede ser necesario un valor mayor a uno.

  2. La corrección del valor de S para la cantidad de ligante asfáltico requerida para la primera capa, debe ser hecha en base a las características de textura (rugosidad) de la superficie donde se va aplicar el tratamiento. No es necesaria ninguna corrección para las siguientes capas de un tratamiento múltiple.