Asfalto de masilla de piedra

El asfalto de masilla de piedra ( SMA ), también llamado asfalto de matriz de piedra , se desarrolló en Alemania en la década de 1960 y los primeros pavimentos de SMA se colocaron en 1968 cerca de Kiel . ^[1] Proporciona un material de superficie duradero y resistente a la deformación, adecuado para carreteras con mucho tráfico. SMA ha encontrado uso en Europa, Australia, Estados Unidos y Canadá como una opción de superficie de asfalto duradera para calles residenciales y carreteras. SMA tiene un alto contenido de agregado grueso que se entrelaza para formar un esqueleto de piedra que resiste la deformación permanente . El esqueleto de piedra se rellena con una masilla de betún y relleno al que se añaden fibras para proporcionar una estabilidad adecuada del betún y evitar el drenaje del aglutinante durante el transporte y la colocación. La composición típica de SMA consta de 70−80% de agregado grueso, 8−12% de relleno, 6,0−7,0% de aglutinante y 0,3 por ciento de fibra.

La capacidad de resistencia a la deformación del SMA se debe a un esqueleto de piedra gruesa que proporciona un mayor contacto piedra con piedra que con las mezclas de asfalto de granulometría densa (DGA) convencionales (ver la imagen de arriba). La durabilidad mejorada del ligante es el resultado de un mayor contenido de betún, una película de betún más gruesa y un menor contenido de huecos de aire. Este alto contenido de betún también mejora la flexibilidad. La adición de una pequeña cantidad de celulosa o fibra mineral evita el drenaje del betún durante el transporte y la colocación. No existen pautas de diseño precisas para mezclas de SMA disponibles en Europa. Las características esenciales, que son el esqueleto de agregado grueso y la composición de masilla, y la textura de la superficie y la estabilidad de la mezcla consecuentes, están determinadas en gran medida por la selección de la granulometría del agregado y el tipo y la proporción de relleno y ligante. En los EE. UU. , se han desarrollado pautas de diseño de mezcla detalladas para SMA y publicadas por la Asociación Nacional de Pavimentos Asfálticos de EE. UU. en su Publicación de Mejora de la Calidad QIP 122, como se indica en las referencias.

El SMA se mezcla y se coloca en la misma planta que la que se utiliza con la mezcla en caliente convencional. En las plantas por lotes, el aditivo de fibra se agrega directamente a la mezcladora utilizando paquetes de prensa envueltos individualmente o equipos de dispensación a granel. Los tiempos de mezcla se pueden extender para garantizar que la fibra se distribuya homogéneamente en toda la mezcla y las temperaturas se controlan para evitar el sobrecalentamiento o el daño a la fibra. En las plantas de tambor , se debe tener especial cuidado para garantizar que tanto el contenido de relleno adicional como el aditivo de fibra se incorporen a la mezcla sin pérdidas excesivas a través del sistema de extracción de polvo. Se prefieren los sistemas de relleno que agregan relleno directamente al tambor en lugar de la alimentación de agregados. Las fibras peletizadas se pueden agregar a través de sistemas diseñados para la adición de materiales reciclados , pero un medio más eficaz es la adición a través de una línea de suministro especial que se combina con el suministro de betún, de modo que la fibra sea capturada por el betún en el punto de adición a la mezcla.

La principal diferencia entre la colocación de SMA y la de DGA está en los procedimientos de compactación. No se utilizan rodillos de múltiples ruedas debido a la posibilidad de que el material rico en aglutinante se adhiera a la superficie del asfalto y se produzca el consiguiente lavado y recogida. El tránsito del asfalto recién colocado mientras aún está caliente puede tener el mismo efecto y, en general, es preferible que las superficies se enfríen por debajo de los 40 °C antes de abrirlas al tráfico. El método de compactación preferido es utilizar rodillos pesados, no vibratorios y con ruedas de acero. Si no están disponibles, se pueden utilizar rodillos vibratorios, pero la vibración debe mantenerse al mínimo para evitar la fractura de partículas de agregado grueso o el arrastre de aglutinante a la superficie de la mezcla. El uso de aglutinante modificado con polímeros puede reducir la trabajabilidad de la mezcla y requerir un mayor esfuerzo de compactación para lograr altos estándares de densidad compactada. Lograr altos estándares de densidad compactada y pocos huecos de aire en el campo se ha identificado como un factor importante en el rendimiento de todo trabajo de SMA. El SMA se coloca normalmente con un espesor mínimo de capa de 2,5 a 3 veces el tamaño máximo nominal de partícula del agregado. Los espesores de capa mayores ayudan a lograr estándares adecuados de densidad compactada.

Los agregados utilizados en SMA deben ser de alta calidad: bien formados, resistentes al aplastamiento y con una resistencia adecuada al pulido.

Los aglutinantes utilizados en SMA incluyen:

• Betún de clase 320: se utiliza en muchas aplicaciones generales.
• Aglutinante multigrado: se utiliza para proporcionar un mejor rendimiento en niveles de tráfico más elevados.
• Aglutinante modificado con polímeros: cada vez se utiliza más en condiciones de tráfico pesado para proporcionar resistencia adicional al desgaste y la formación de surcos .

La fibra de celulosa es la más utilizada en los trabajos de SMA en Australia. Se ha comprobado que otros tipos de fibra, como la fibra de vidrio, la lana de roca , el poliéster e incluso la lana natural , son adecuados, pero la fibra de celulosa suele ser la más rentable. El contenido de fibra suele ser del 0,3 % (en masa) de la mezcla total.

• SMA proporciona una capa de rodadura texturizada, duradera y resistente a la formación de surcos .
• Las características de textura de la superficie del SMA son similares al asfalto de clasificación abierta (OGA), por lo que el ruido generado por el tráfico es menor que el del DGA, pero igual o ligeramente mayor que el del OGA.
• El SMA se puede producir y compactar con la misma planta y equipo disponibles para la mezcla en caliente normal , utilizando las modificaciones de procedimiento mencionadas anteriormente.
• SMA se puede utilizar en intersecciones y otras situaciones de alto estrés de tráfico donde OGA no es adecuado.
• Las superficies SMA pueden proporcionar una reducción del agrietamiento por reflexión de los pavimentos agrietados subyacentes debido a la masilla flexible.
• La durabilidad de SMA debe ser igual o mayor que la de DGA y significativamente mayor que la de OGA.

• Aumento del costo del material asociado con mayores contenidos de ligante y relleno de asfalto y aditivo de fibra.
• El aumento del tiempo de mezcla y el tiempo necesario para agregar relleno adicional pueden resultar en una reducción de la productividad.
• Posibles retrasos en la apertura al tráfico debido a que la mezcla de SMA debe enfriarse a 40 °C para evitar el arrastre del ligante a la superficie (sangrado).
• La resistencia inicial al deslizamiento ( fricción de la carretera ) puede ser baja hasta que el tráfico desgaste la película aglutinante gruesa de la parte superior de la superficie. En situaciones críticas, puede ser necesario aplicar una pequeña capa de arena limpia antes de abrir la puerta al tráfico.
• El material se elimina mediante fresado en capas posteriores porque el vacío en la nivelación retendrá agua y se congelará, iniciando el desprendimiento del aglutinante de asfalto.

• Pavimento permeable
• Armadura de plástico
• TexSys - Sistema experto de Texas para la selección de asfalto mezclado en caliente (HMA) basado en TxDOT (2004).
• Ingeniería de carreteras

• AAPA (2000) Guía de diseño y aplicación de asfalto masillado para piedra,
• Guía de implementación de la AAPA IG−4.
• Guía de asfalto AP−G666/02 de Austroads (2002)
• Austroads (2003) Selección y diseño de mezclas asfálticas: guía provisional australiana. Informe APRG n.º 18.
• Investigación de transporte de la ARRB
• Austroads (2003) Guía para la selección de superficies de carreteras, AP−G63/03
• Asociación Nacional de Pavimentos Asfálticos (1999) Diseño y construcción de mezclas de asfalto asfáltico: estado de la práctica. QIP 122.