RECAPADOS DE PAVIMENTACIÓN URBANA CON PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS. LA VALORACIÓN DE SU AUTORES: Ing. Luis RICCI VACCARINI 1, Ing. Enrique FENSEL BUDIMIR 2, Ing. Gerardo BOTASSO CAMPAGNO 3 CATEGORÍA: APLICACIONES TRADICIONALES EN EL AREA URBANA: Pavimentación y Repavimentación I) RESUMEN: Muchas veces se han utilizado productos geosintéticos en tareas de pavimentación y repavimentación asfáltica. Dentro de estos materiales se pueden reconocer a los geotextiles utilizados como retardadores de la fisuración refleja o como barreras de humedad entre dos capas asfálticas. Tanto en pavimentos nuevos construidos en distintas capas, como en repavimentaciones asfálticas de superficies deterioradas, es sabido que la adherencia lograda entre los distintos sustratos del sistema es de suma importancia. La falta de adherencia entre capas genera una reducción en la vida útil de los pavimentos y la presencia de fallas prematuras, lo que trae aparejado consecuencias económicas considerables. La incorporación de los productos geosintéticos en pavimentos asfálticos no ha sido utilizada, en la actualidad, con el objeto de mejorar la adherencia entre capas. No obstante ello, al ser materiales con características afines a los productos bituminosos, pueden tener efectos beneficiosos en la adherencia entre distintas capas asfálticas. El presente trabajo considera estos aspectos y los evalúa. Se ha encontrado en el ensayo LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona), una metodología simple y de fácil aplicación en el control de la adherencia entre capas de pavimentos. Dicho ensayo ha sido tomado para verificar los efectos que generan los productos geosintéticos, en la adherencia entre capas asfálticas. 1 Tesista de Maestría del Centro de Investigaciones Viales LEMaC por la Maestría en Ingeniería del Transporte Orientación Vial de la Universidad de Buenos Aires Facultad de Ingeniería. Tel/Fax (+54-221) 489-0413. e-mail: iricci@frlp.utn.edu.ar. Dirección: Avda. 60 y 124, CP 1900, Argentina. 2 Responsable del Área MAyOC (Medio Ambiente y Obras Civiles) del Centro de Investigaciones Viales LEMaC. Tel/Fax (+54-221) 489-0413. e-mail: efensel@frlp.utn.edu.ar. Dirección: Avda. 60 y 124, CP 1900, Argentina. 3 Director del Centro de Investigaciones Viales LEMaC de la Universidad Tecnológica Nacional Facultar Regional La Plata. Tel/Fax (+54-221) 489-0413. e-mail: lemac@frlp.utn.edu.ar. Dirección: Avda. 60 y 124, CP 1900, Argentina.
II) INTRODUCCIÓN: Muchas veces se han utilizado productos geosintéticos en tareas de pavimentación y repavimentación asfáltica. Dentro de estos materiales se pueden reconocer los geotextiles, utilizados como retardadores de la fisuración refleja o como barreras de humedad entre dos capas asfálticas. Ahora bien, innumerables veces se ha planteado el tema de la adherencia entre capas asfálticas cuando se ejecutan los recapados o las pavimentaciones con sistemas multicapas. Sin embargo, hasta el momento, no ha sido encontrada una respuesta certera a cómo se comportaría la adherencia entre las capas asfálticas, cuando entre ellas se intercala un producto geosintético. Es por ello que se ha decidido orientar la investigación y la elaboración del presente trabajo. Los productos geosintéticos se han venido utilizando desde un tiempo considerable hasta la actualidad. En el ámbito de la Argentina se conoce a estos materiales como aquellos productos en los que, por lo menos, uno de sus componentes tiene un polímero sintético o natural como material básico, y se presenta en forma de fieltro, manto, lámina o estructura tridimensional, usada en contacto con el suelo o con otros materiales dentro del campo de la geotecnia o de la Ingeniería Civil. (1) Los geosintéticos pueden ser manufacturados a partir de procedimientos de extrusión (geoplásticos), con tecnología textil (geotextiles) y productos formados por ambas tecnologías: textil y plástica. Existen varios campos de aplicación de los geosintéticos dentro del mundo de la construcción y la edificación: obras viales, obras hidráulicas, sistemas de control de erosión, aplicaciones medioambientales, entre otras. Dentro de este grupo de materiales se hallan diferentes productos en función de determinadas características: geotextil, geomebrana, geogrilla, geored, geocelda, geomanta y geocompuestos. (1) En el campo Vial los de mayor utilización y de relevancia actual han sido los geotextiles y las geogrillas. El presente trabajo se enfoca en la utilización de geotextiles en recapados asfálticos. Se conoce como geotextil al fieltro o manto fabricado con fibras sintéticas, cuyas funciones se basan en la capacidad de filtración y en sus altas resistencias mecánicas, siendo éstas: separar, filtrar, drenar, reforzar y proteger. El geotextil es un material textil permeable, a base de polímero (natural o sintético), pudiendo ser no tejido (de fibra cortada o filamento continuo) o tejido, usado en contacto con el suelo o con otros materiales. (1) Dentro de la Ingeniería Vial, la rehabilitación de pavimentos y la construcción de pavimentos asfálticos multicapa se han nutrido sustancialmente del uso de estos productos geosintéticos. El buen comportamiento en la utilización de estos materiales depende de muchas variables (propiedades intrínsecas, funciones que cumplen, modo de aplicación, etc.) dentro de las cuales no se debe dejar de lado la adherencia lograda entre las distintas partes del sistema. Algunos autores aseguran que, desde el punto de vista general, la incorporación de productos geosintéticos entre las capas asfálticas mejora la resistencia al deslizamiento entre las mismas.
Tanto los productos geosintéticos mencionados como las distintas capas asfálticas según su función, pueden ser partes constituyentes de un sistema denominado pavimento, ya sea en obra nueva como en un refuerzo. Este sistema debe actuar solidariamente y la relación íntima que tienen sus componentes lleva a que su comportamiento satisfactorio no sea sólo derivado del comportamiento individual de cada parte constituyente sino también de esta relación. La adherencia entre las capas asfálticas y los productos geosintéticos es, en parte, responsable de un comportamiento monolítico del paquete estructural utilizado en pavimentos. Es así que se la considera factor fundamental en lograr el éxito de los pavimentos constituidos por varias capas asfálticas y geosintéticos. En un sistema multicapa, los movimientos relativos entre las capas componentes son un origen importante de fisuras. Cuando la adherencia entre capas asfálticas no es buena, la carpeta de rodamiento suele fisurarse de manera temprana, ante las solicitaciones del tránsito. Esta falta de vínculo puede traducirse también, en una mala o nula distribución de tensiones en el espesor total del pavimento. (2) En refuerzos asfálticos la adherencia resulta de vital importancia para que éste cumpla con su función. Cuando se incorpora un producto geosintético varios factores deben ser tenidos en cuenta para lograr una óptima adherencia: que los coeficientes de dilatación térmica entre mezcla y geosintético no sean apreciablemente diferentes; que el módulo de elasticidad del geosintético sea similar al módulo de la mezcla asfáltica y; que se materialice de manera óptima el contacto entre el geosintético y la mezcla asfáltica. (3) La incorporación de los productos geosintéticos en pavimentos asfálticos no ha sido utilizada, en la actualidad, con el objeto de mejorar la adherencia entre capas. No obstante ello, al ser materiales con características afines a los productos bituminosos pueden tener ciertos efectos en la adherencia entre distintas capas asfálticas. Este fenómeno debe ser considerado y evaluado. Si bien la valoración de adherencia entre capas asfálticas ha sido estudiada, no se ha evaluado como beneficia o perjudica a la adherencia entre capas la adición de un geosintético entre ellas con un método sencillo y de fácil aplicación en obra. III) MATERIALES BÁSICOS En la presente sección se detalla en forma sintética las características físicas de los materiales empleados a lo largo de todo el trabajo de investigación. III) 1. SELECCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL GEOTEXTIL El geotextil empleado está constituido por un manto no tejido, de fibras de poliéster las cuales han sido unidas por agujado. Por su elevado punto de fusión el poliéster es el material
apropiado en aplicaciones de pavimentación asfáltica en caliente, donde las temperaturas de contacto rondan los 140ºC a 160 ºC. Las principales características físicas del geotextil declaradas por el fabricante y los valores contrastados en el estudio, se han presentado de la siguiente manera: Tipo de Geotextil Materia Prima Espesor Nominal (mm) Porosidad (%) Punto de fusión (º C) Retención de asfalto (lt/m 2 ) Masa por unidad de área (gr/m 2 ) Geotextil no tejido, agujado de poliéster Dato declarado Poliester Dato contrastado Poliester 1,5-90 - 260-1,5 1,5-167 Tabla 1. Características del geotextil empleado III) 2. SELECCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA EMULSIÓN ASFÁLTICA La emulsión utilizada como riego de adherencia ha sido provista por una firma comercial de la región y las experiencias en otras aplicaciones han marcado un desempeño satisfactorio de la misma. Su elevada estabilidad al almacenamiento, la ha hecho propicia para ser utilizada en trabajos de investigación de larga data como del que este artículo forma parte. Las principales características de la emulsión declaradas por el fabricante, se han presentado en la siguiente tabla: Riego de adherencia = Emulsión Catiónica Rápida Residuo (% Peso) Hidrocarburos destilados (% Volumen) Ensayo del Tamiz (% Peso) Viscosidad a 50 ºC (SSF) Carga de Partícula Penetración a 25 ºC, 100 gr, 5 seg (0,1 mm) Ductilidad a 25 ºC (cm) 62,4 0,5 0,0056 22 + 93 > 150 Tabla 2. Características de la emulsión utilizada como riego de liga
III) 3. SELECCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA ASFÁLTICA La mezcla asfáltica utilizada en el presente trabajo, está constituida por una combinación de agregados pétreos finos, agregados grueso, filler y cemento asfáltico. Estos constituyentes han sido combinados de tal manera de lograr una mezcla densa en caliente a ser utilizada como carpeta de rodamiento. La misma proviene de una planta asfáltica comercial y será de iguales características a aquella a utilizar en tramos experimentales de futuras investigaciones de valoración de adherencia. Mezcla asfáltica = Densa Convencional Densidad Marshall (gr/cm 3 ) Densidad Rice (gr/cm 3 ) Vacíos (%) Estabilidad (kg) Fluencia (mm) Relación Estabilidad/Fluencia (kg/cm) 2,416 2,514 3,90 1312 3,6 3643,3 Tabla 3. Características de la mezcla asfáltica empleada IV) DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE RETENCIÓN DE EMULSIÓN ASFÁLTICA EN GEOTEXTILES. CONTENIDO MÁXIMO: La capacidad de retención asfáltica de los geotextiles es un factor preponderante a la hora de considerar la adherencia entre capas en que se los intercala. Por su naturaleza, los geotextiles brindan un sustrato para la contención de productos bituminosos. El contenido máximo de ligante asfáltico que puede retener un geotextil, está dado por el embebido y saturación del mismo. El proyecto de norma Argentina 78027: 2006 (ya que aún se encuentra en proceso de discusión pública), emite los lineamientos generales para la determinación de la retención de asfalto sobre geotextiles. Del mismo modo otras normas internacionales la consideran, por mencionar alguna se ha citado la ASTM D 6140-00 Standard Test Method to Determine Asphalt Retention of Paving Fabrics Used in Asphalt Paving for Full-Width Applications. El proceso de ensayo considera la extracción de especimenes en dirección paralela a la fabricación del producto y en dirección perpendicular a la misma. Se determinan sus dimensiones y su peso. Las probetas o especimenes, son sumergidos en una bandeja que contiene cemento asfáltico CA 20 a 135 ºC durante el lapso de 30 minutos. A posterior las muestras son colgadas en la estufa permaneciendo por un lapso de 30 minutos, a la misma
temperatura de 135 ºC, con su dimensión mayor en posición vertical. Transcurrido este período las probetas se giran 180 º de su posición precedente y se las mantiene nuevamente colgadas por un período de 30 minutos. Al finalizar, se quitan los excesos de asfalto de los extremos y dejando secar y enfriar se determina su peso con el ligante retenido. Considerando la densidad del cemento asfáltico, el área de las probetas, y los pesos anterior y posterior a la retención de asfalto, se determina la retención asfáltica (R A ) en litros por cada metro cuadrado (lt/m 2 ). R A = (Msat Ma) * 1000 ca * A Ecuación 1. Retención asfáltica Donde: R A = Retención de asfalto sobre el geotextil [lt/m 2 ] Msat = Masa del geotextil saturado con asfalto = [gr] Ma = Masa del geotextil al aire = [gr] ca = Densidad del cemento asfáltico [gr/lt] A = Área de la probeta de geotextil [m 2 ] La siguiente secuencia de fotografías muestra el proceso de ensayo. Foto 1. Espécimen de ensayo (Ma) Foto 2. Inmersión de probetas en asfalto Foto 3. Probetas colgadas en una dirección Foto 4. Espécimen de ensayo (Msat)
Ahora bien tomando como base el valor de la retención asfáltica, la cantidad de emulsión necesaria a regar sobre el geotextil para embeberlo debe estar afectada por el porcentaje del residuo asfáltico que contiene dicha emulsión. R EA = R A Res Ecuación 2. Retención de emulsión asfáltica Donde: R EA = Retención de emulsión asfáltica sobre el geotextil [lt/m 2 ] R A = Retención de asfalto sobre el geotextil [lt/m 2 ] Res = Residuo asfáltico de la emulsión [%] La teoría expresada por Button (1982) propone una dotación de cemento asfáltico como resultante de la sumatoria entre la cantidad de ligante para saturar el geotextil, la cantidad de ligante para corregir imperfecciones de la superficie y una constante, como muestra la ecuación. Dd = 0,362 + Ds + Dc Ecuación 3. Dotación de cemento asfáltico según Button Donde: Dd = Dotación de ligante según diseño [lt/m 2 ] Ds = Dotación de ligante necesario para lograr la saturación del geotextil [lt/m 2 ] Dc = Dotación de ligante según las condiciones superficiales (0,5 0,59) [lt/m 2 ] La experiencia de diversos autores ha demostrado, sin embargo, que la dotación que mejores resultados provee esta por debajo de la recomendada por Button. (4) Se ha decidido entonces, tomar como dotación de partida en los estudios de adherencia a aquella que es resultado de la saturación por completo del geotextil. Descartando, de tal manera, los excedentes por superficies envejecidas y la parte de dotación constante. Dicha dotación fue la variable dentro del proceso de investigación. Se confeccionaron probetas con el cien por ciento (100 %) de la dotación de saturación o contenido máximo de ligante, con el ochenta por ciento (80 %) de la misma y con el sesenta por ciento (60 %). Los resultados obtenidos han hecho que sea necesario incorporar una nueva serie de probetas con el cuarenta por ciento (40 %) de la emulsión de saturación, para verificar el comportamiento del sistema. Los valores obtenidos en las determinaciones de retención asfáltica sobre el geotextil empleado, han sido:
Dirección de ensayo = Paralela a la fabricación Densidad del cemento asfáltico CA 20 a 21 ºC = 1000,00 gr/lt Probeta Nº Area Masa Masa Ret Ra [adim] [cm 2 ] [gr] [gr] [lt/m2] 1 200,0 3,1 36,4 1,7 2 200,0 3,4 40,2 1,8 3 200,0 3,5 39,3 1,8 4 200,0 3,3 36,5 1,7 PROMEDIO 200,0 3,3 38,1 1,7 Dirección de ensayo = Perpendicular a la fabricación Densidad del cemento asfáltico CA 20 a 21 ºC = 1000,00 gr/lt Probeta Nº Area Masa Masa Ret Ra [adim] [cm 2 ] [gr] [gr] [lt/m2] 5 200,0 3,1 27,0 1,2 6 200,0 3,5 30,9 1,4 7 200,0 3,2 28,5 1,3 8 200,0 3,1 26,3 1,2 PROMEDIO 200,0 3,2 28,2 1,2 R A (PROMEDIO EN AMBAS DIRECCIONES) = 1,5 [lt/m2] Tabla 4. Valores obtenidos en la retención asfáltica del producto geotextil empleado Donde: R A = Retención de asfalto sobre el geotextil [lt/m 2 ] V) METODOLOGÍA DE MOLDEO DE PROBETAS Y SATURACIÓN DE GEOSINTÉTICOS EN LABORATORIO SIMULANDO CONDICIONES DE OBRA: El proceso de investigación llevado a cabo ha requerido la confección de probetas especiales, con dimensiones similares a las probetas Marshall (5), pero con el doble de su altura, y constituidas por: una capa de mezcla asfáltica en caliente, un riego de adherencia y saturación del producto geotextil, un geotextil de pavimentación propiamente dicho, y una segunda capa de mezcla asfáltica en caliente. Dado a investigaciones previas efectuadas en función de la compactación de las probetas se ha decidido confeccionar las mismas con 130 golpes en la semi probeta inferior o primera capa de mezcla asfáltica y 170 golpes en la semi probeta superior o segunda capa de mezcla asfáltica. Con esta compactación se ha conseguido densidades equivalentes a las arrojadas en probetas Marshall convencionales compactadas con 75 golpes por cara. La metodología de moldeo ha seguido los siguientes lineamientos: Se colocan en un molde Marshall del doble de altura, con base de apoyo alta y sobre un papel de filtro, 1200 gr de mezcla asfáltica densa, calentada hasta la temperatura correspondiente a una viscosidad del cemento asfáltico de 2,8 ± 0,3 poises (en mezclas asfálticas convencionales con cementos
asfálticos utilizados en la región esta temperatura ronda los 140 ºC). Se acomoda la mezcla con una cuchara y se coloca un papel de filtro en la parte superior. Se compacta con 130 golpes por única vez en su cara superior, asegurándose la limpieza y temperatura del pisón. Se retira y se da vuelta la probeta cambiando la base del molde alta por una base fina o convencional. Se extrae el papel de filtro que ha quedado en la parte superior, dejando descubierta la mezcla asfáltica lista para receptar los siguientes materiales componentes. Se deja enfriar unas 24 horas a temperatura ambiente, simulando el proceso de obra. Se riega la superficie de la probeta con la dotación de emulsión calculada. Se espera el corte de la emulsión, observándose el cambio de coloración del marrón al negro (este proceso puede acelerarse en laboratorio mediante la calefacción en estufa de 40 ºC con convección de aire). Se coloca la muestra del geotextil de pavimentación y se deja que se impregne con el asfalto residual de la emulsión. Se colocan nuevamente 1200 gr de mezcla en las mismas condiciones que la capa anterior. Se acomoda la mezcla con una cuchara y se coloca un papel de filtro en la parte superior. Se compacta con 170 golpes por única vez en su cara superior, asegurándose la limpieza y temperatura del pisón. Terminada la compactación se retiran los papeles de filtro de ambas caras, se identifica la probeta, se deja enfriar en condiciones ambientales hasta una temperatura similar a la del ambiente y se desmolda. Esquema 1. Moldeo semi probeta inferior Esquema 2. Colocación de riego de liga Esquema 3. Colocación del geotextil Esquema 4. Moldeo semi probeta superior
Con esta metodología se ha colocado el total de la emulsión a regar por debajo del producto geotextil, sin embargo otros autores, recomiendan regar un cierto porcentaje en la parte inferior del geotextil, y completar la dotación regando el porcentaje faltante en su parte superior. VI) VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA MEDIANTE EL ENSAYO LCB: La valoración de la adherencia entre capas ha sido un tema abordado en los últimos años, dentro del ámbito nacional. Muchos investigadores en el país han estudiado el problema evaluando la adherencia entre capas asfálticas y/o entre capas asfálticas y pavimentos de hormigón. Sin embargo no se ha considerado con la importancia suficiente la inclusión de productos geosintéticos como componente del paquete estructural. Existen numerosos ensayos para la valoración de la adherencia. Sin embargo los distintos investigadores de la temática no se han puesto de acuerdo, hasta el momento, en cual utilizar para evaluar la calidad de la adherencia o liga entre capas. (6) Entre los principales ensayos tendientes a controlar la adherencia entre capas, que se ha podido constatar en la bibliografía, se encuentran: Ensayo de corte sobre núcleos Ensayo de tracción sobre núcleos Ensayo de torsión sobre núcleos Ensayo in situ (proyecto MTQ) Ensayo de corte sobre probetas (LCB Laboratorio de Caminos de Barcelona) El ensayo de amplia aplicación en el ámbito nacional ha sido el desarrollado por el Ing. Francesio y publicado en los anales de la décimo sexta Reunión del Asfalto en el año 1969. (7) El mismo consta de la adaptación del equipo Marshall para brindar un esfuerzo cortante semejante al provisto en el ensayo LCB. El ensayo LCB consiste en aplicar sobre una probeta cilíndrica o núcleo calado del pavimento un esfuerzo de corte por flexión; (8) (9) de tal manera, que se pueda determinar la resistencia a las tensiones tangenciales dada por la siguiente ecuación: = P / 2 Ecuación 4. Resistencia a las tensiones tangenciales A Donde: = Resistencia a las tensiones tangenciales [kg/cm 2 ] P = Carga aplicada [kg] A = Área transversal de la probeta o núcleo [cm 2 ]
Como se aprecia en el esquema, la carga netamente aplicada sobre el plano de unión de las capas del pavimento corresponde a la reacción del apoyo derecho y su valor es la mitad de la carga aplicada por la máquina de ensayo (P/2). Esquema 5. Esquema de ensayo LCB y distribución de cargas La aplicación de las cargas se ha materializado mediante el empleo de una prensa Marshall convencional y el sistema de apoyos mostrado en el esquema. La mencionada prensa es una maquina con velocidad de avance controlada, la cual se ha establecido, para los presentes ensayos en 1,27 mm/min. Este equipo se ha difundido en la mayoría de las reparticiones viales, por lo que, su adaptación para la concreción de los ensayos del tipo LCB es de fácil adopción para la mayoría de las citadas instituciones. Si bien la temperatura ambiente es un factor influyente en estas determinaciones, la serie de experiencias presentadas se han efectuado con temperaturas del orden de los 20 ºC y sin el embebido de las muestras. VII) EXPERIENCIAS EFECTUADAS: El trabajo de laboratorio ha constado de la valoración de adherencia sobre probetas confeccionadas con la metodología citada con anterioridad, cuyos materiales constituyentes han sido: Una mezcla asfáltica convencional densa en caliente, una emulsión de curado rápido como riego de liga, y un geotextil no tejido de pavimentación.
Con el objetivo de encontrar la dotación óptima de ligante para saturar el geotextil y lograr una buena adherencia entre las capas, se ha variado la cantidad de emulsión regada por debajo del geotextil, tomando como dotación máxima aquella arrojada por el ensayo de retención asfáltica. La serie de probetas elaboradas fueron sometidas al ensayo LCB y se registraron los siguientes resultados: Aro dinamométrico = 3 Tn Constante del Aro = 8,595 kg/div Velocidad de rotura = 1,27 mm/min Dotación de Asfalto = 1,5 lts/m 2 Residuo de Emulsión = 62,4% Emulsión por probeta = 19,49 gr = 100% Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento [adim] [cm 2 ] [div] [kg] [mm] [kg/cm 2 ] B2.1 81,1 48,0 412,6 1,7 2,5 B2.2 81,1 49,0 421,2 1,4 2,6 B2.3 81,1 46,0 395,4 1,6 2,4 PROMEDIO 81,1 47,7 409,7 1,6 2,5 Tabla 5. Resultados de los ensayos efectuados con el 100 % de la dotación Aro dinamométrico = 3 Tn Constante del Aro = 8,595 kg/div Velocidad de rotura = 1,27 mm/min Dotación de Asfalto = 1,5 lts/m 2 Residuo de Emulsión = 62,4% Emulsión por probeta = 15,59 gr = 80% Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento [adim] [cm 2 ] [div] [kg] [mm] [kg/cm 2 ] B1.1 81,1 60,0 515,7 1,4 3,2 B1.2 81,1 61,0 524,3 1,4 3,2 B1.3 81,1 59,0 507,1 1,3 3,1 PROMEDIO 81,1 60,0 515,7 1,4 3,2 Tabla 6. Resultados de los ensayos efectuados con el 80 % de la dotación Aro dinamométrico = 3 Tn Constante del Aro = 8,595 kg/div Velocidad de rotura = 1,27 mm/min Dotación de Asfalto = 1,5 lts/m 2 Residuo de Emulsión = 62,4% Emulsión por probeta = 11,69 gr = 60% Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento [adim] [cm 2 ] [div] [kg] [mm] [kg/cm 2 ] B3.1 81,1 85,0 730,6 1,2 4,5 B3.2 81,1 88,0 756,4 1,3 4,7 B3.3 81,1 80,0 687,6 1,1 4,2 PROMEDIO 81,1 84,3 724,8 1,2 4,5 Tabla 7. Resultados de los ensayos efectuados con el 60 % de la dotación
Aro dinamométrico = 3 Tn Constante del Aro = 8,595 kg/div Velocidad de rotura = 1,27 mm/min Dotación de Asfalto = 1,5 lts/m 2 Residuo de Emulsión = 62,4% Emulsión por probeta = 7,80 gr = 40% Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento [adim] [cm 2 ] [div] [kg] [mm] [kg/cm 2 ] B4.1 81,1 66,0 567,3 0,8 3,5 B4.2 81,1 55,0 472,7 0,7 2,9 B4.3 81,1 59,0 507,1 0,7 3,1 PROMEDIO 81,1 60,0 515,7 0,8 3,2 Tabla 8. Resultados de los ensayos efectuados con el 40 % de la dotación Del análisis de los mismos, han surgido los presentes gráficos a efectos de lograr una mejor visualización de las tendencias. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego Dotación Máxima = 1,5 lt/m 2 Tensión Tangencial [kg/cm 2 ] 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima Gráfico 1. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego. Valores individuales
Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego Dotación Máxima = 1,5 lt/m 2 Deslizamiento entre capas [mm] 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima Gráfico 2. Variación del Desplazamiento entre capas con la Dotación de Riego. Valores individuales También se han esquematizados los valores promedios de las determinaciones, donde se ha enfatizado en mayor medida el comportamiento del sistema multicapa. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego Dotación Máxima = 1,5 lt/m 2 VALORES PROMEDIO Ecuación de la Línea de Tendencia y = -12,148x 2 + 15,381x - 0,8676 R 2 = 0,7402 Tensión Tangencial [kg/cm 2 ] 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima 40% 60% 80% 100% Gráfico 3. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego. Valores promedio y Línea de Tendencia Si bien la bondad del ajuste de la estimación de la línea de tendencia de las Tensiones Tangenciales, representada por el valor R 2, ha presentado valor un tanto bajo, este puede ser mejorado en el futuro mediante el aumento del número de determinaciones.
La resolución de la ecuación de la línea de tendencia ha arrojado, según la búsqueda de la máxima resistencia a las Tensiones Tangenciales, un valor de dotación del 63 % de la dotación máxima de saturación del geotextil, lo cual es equivalente a unos 0,945 lt /m 2 de ligante. Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego Dotación Máxima = 1,5 lt/m 2 VALORES PROMEDIO Ecuación de la Línea de Tendencia y = 1,3267x + 0,283 R 2 = 0,963 Deslizamientos entre capas[mm] 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima 40% 60% 80% 100% Gráfico 4. Variación del Desplazamiento entre capas con la Dotación de Riego. Valores promedio y Línea de Tendencia En rangos de temperatura entre 0 y 45 ºC el asfalto se comporta como un material visco elástico con predominancia de su parte elástica. Es conocido también que ante cargas lentas éste material tiende a desenvolverse más viscosamente. El comportamiento mostrado por la recta precedente, responde a la visco elasticidad que aporta el ligante asfáltico, dado a la conjunción de estas dos situaciones. A mayores dotaciones, se refleja de manera más evidente esta deformación visco elástica. VIII) CONSIDERACIONES FINALES: Algunas de las consideraciones que han surgido en esta primera etapa de investigación son: Se ha encontrado en el ensayo LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona), una metodología simple y de fácil aplicación en el control de la adherencia entre capas de pavimentos. Dicho ensayo ha sido tomado para verificar los efectos que generan los productos geosintéticos, en la adherencia entre capas asfálticas. El ensayo LCB es apto para ser utilizado en etapas de laboratorio sobre probetas, ya sea para investigación o control de calidad, como también en etapas pos obra sobre núcleos calados del pavimento. Su sencilla implementación lo hace apto para ser efectuado en laboratorios de obra.
Foto 5 y 6. Vista en perfil, implementación de prensa Marshall posible en laboratorios de obra El valor de la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de geotextil se ha cuantificado, y el promedio de los resultados para la dotación óptima asciende a 4,0 kg/cm 2. Esta adherencia puede ser considerada como aceptable. En la mayoría de las determinaciones efectuadas el geotextil termino adherido a la semi probeta superior, lo que denota en primera instancia, una mejor adherencia a la mezcla asfáltica en caliente que al riego de emulsión. De su observación se ha podido concluir que, en todas las dotaciones, su embebido ha sido satisfactorio cubriéndose en toda su superficie con el asfalto, excepto en la dotación del 40% de la emulsión de saturación. Como última consideración vale aclarar que la presente investigación constituye el primer avance de trabajos de mayor envergadura, por lo que sus resultados pueden considerarse parciales y no revisten carácter absoluto. Los mismos fueron efectuado con sólo un tipo de producto geotextil y las investigaciones subsiguientes considerarán distintos productos. Foto 7. Semiprobeta inferior (izquierda) y superior (derecha). El Geotextil queda adherido a la parte derecha
IX) AGRADECIMIENTOS: El presente trabajo se encuentra inmerso en la Tesis de Maestría de Ingeniería del Transporte Orientación Vial dictada en la Universidad de Buenos Aires Facultad de Ingeniería, la cual se desarrolla en la actualidad en el Centro de Investigaciones Viales LEMaC de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional La Plata por el Ingeniero Luis Agustín Ricci. El cursado de la Maestría ha sido subvencionado por la Fundación YPF, por lo que se agradece tan valioso aporte. X) BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA: (1) Ing. Botasso, Gerardo; Ing. Fensel, Enrique; Ing. Ricci, Luis - Caracterización de Geosintéticos para uso Vial - Comisión Permanente del Asfalto - Argentina - Año 2004. (2) Ing. Guia Maroni, Laerte - El uso de Geotextiles en repavimentación asfáltica. Una experiencia reciente - Revista Carreteras - Argentina - Año 1993. (3) Ing. Ardanaz, Carlos - Utilización de grillas en obras de repavimentación asfáltica - Comisión Permanente del Asfalto - Argentina - Año 2004. (4) Amanco-PAVCO - Manual de Diseño. Séptima edición - Amanco-PAVCO - Colombia - Año 2006. (5) Dirección Nacional de Vialidad VN - E9-86 Ensayo de estabilidad y fluencia por el método Marshall Dirección Nacional de Vialidad Argentina Año 1986. (6) Servicios Viales S.A.; Laboratorio Vial IMAE; Ityac Ing. Tosticarelli y Asoc. S.A. - Ensayo para evaluar la adherencia entre capas asfálticas - Comisión Permanente del Asfalto - Argentina - Año 2004. (7) Ing. Francesio, Carlos - La adherencia entre capas en los pavimentos flexibles - Comisión Permanente del Asfalto - Argentina - Año 1969. (8) Pérez Jiménez, Félix Edmundo; Borrás Gonzáles Juan Manuel; Recasens, Rodrigo - Ensayo de corte LCB para la medida de la adherencia entre las capas asfálticas - XI CILA - Perú - Año 2001. (9) Héctor, Susana; Sota Jorge; Ing. Villagrán, Yuri - Desarrollo de adherencia entre capas en whitetopping: Análisis del ensayo LCB y aplicación en un pavimento en servicio - Sociedad de Ingeniería Civil UNAICC Cuba - Año 2004.
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