UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES Facultad de Ingeniería
Maestría en Ingeniería del Transporte – Orientación Vial
“EVALUACIÓN DE LA ADHERENCIA ENTRE CAPAS ASFÁLTICAS CON INTERCAPA DE
GEOSINTÉTICO”
Ing. Luis Agustín RICCI
Director de Tesis: Ing. Norberto Cerutti Co-Director de Tesis: Mg. Ing. Gerardo Botasso
MAGÍSTER EN INGENIERÍA DEL TRANSPORTE – ORIENTACIÓN VIAL
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
“Dubitare di se stesso è il primo segno dell'intelligenza”
“Dudar de si mismo es la primera señal de inteligencia”.
Ugo Ojetti
PRÓLOGO 1-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
PRÓLOGO
El lector encontrará en esta Tesis respuestas a preguntas que uno habitualmente se realiza a la
hora de comprender como funciona la estructura de un camino.
En general se asume que la respuesta de la misma es monolítica frente al estado de solicitación
del tránsito. ¿Y en verdad es así?. ¿Existe en la interfase de las capas la continuidad necesaria
que garantice esa condición?
Esta incógnita cobra mayor significación cuando se trata de capas de rodadura, ya que las
mismas despliegan el mayor estado tensional en el paquete estructural y en general dado su
aporte resultan ser las de menor espesor en comparación con las capas granulares no ligadas,
generándose así esfuerzos muy cercanos a las condiciones de admisibilidad, si no se cumplen
los supuestos de continuidad que utilizáramos como condiciones de borde.
Si a su vez sumamos la idea que presenta la Tesis de considerar qué sucede cuando se plantea
la necesidad de un refuerzo o de una rehabilitación en dónde por textura, tiempo y diferentes
materiales se genera un plano de mayor discontinuidad, resulta aun mas relevante la respuesta
a esta pregunta.
En las actividades centrales de mantenimiento se observa a su vez, una búsqueda por devolver
a la estructura a reforzar la impermeabilidad deseada y neutralizar la propagación de fisuras
presentes en las capas existentes hacia las capas nuevas. Así aparece como casi inevitable
recurrir al uso de geosintéticos en sus distintas versiones de conformación y de materiales.
En estas condiciones: ¿se suma una nueva dificultad para garantizar la continuidad de las capas
adyacentes?
El autor presenta respuestas a estos interrogantes, teniendo fundamentación en una profunda
búsqueda bibliográfica, que destaca la mayoría de las técnicas de experimentación que se
conocen en diferentes centros de investigación y reparticiones federales viales que las aplican
en el mundo. En verdad el lector podrá encontrar una valoración de tales métodos, siendo esto
una significativa síntesis, que expresa por otro lado, el espíritu característico de sus trabajos.
Se observa que la experimentación generada entorno al método LCB, elegido para medir los
esfuerzos de adherencia entre capas, expresa una continuidad de trabajo que el Autor posee en
el área disciplinar en la que se desempeña. Se destaca esto, a fin de resaltar, que la Tesis no es
una primera aproximación al tema; entiendo que el lector podrá disfrutar de ello, en las síntesis
conceptuales a las cuales se arriba.
PRÓLOGO 2-194
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Por otro lado la fundamentación conceptual se presenta asociada a la experimentación
realizada. Esto permitirá al lector hacer triangulaciones continuas sin necesidad de volver a la
lectura de un bloque teórico aislado. Creo que esto es muy meritorio ya que hace mucho mas
atractiva la propuesta documental.
Por último, observo en el trabajo diario del Ing Luis Ricci, una profunda vocación de superación
y de una búsqueda continua hacia la plena compresión de los interrogantes que plantea la
ingeniería vial.
Descarto que en el futuro aparecerá mas producción asociada a revistas y congresos en donde
se debatirán nuevos aspectos relacionados a la problemática planteada
Ahora si terminando, no queda mas por decir que, como profesor, consejero y amigo del Ing.
Luis Ricci, que la obra que se apresta a leer, representa el esfuerzo de un ser humano integro y
eso no es poco....
Gerardo Botasso
La Plata, 28 de marzo de 2011.
AGRADECIMIENTO 3-194
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AGRADECIMIENTO
A mi Director de Tesis Ing. Norberto Cerutti, por su apoyo, por compartir sus conocimientos y
experiencias conmigo, por sus correcciones a la presente Tesis y por sobre todas las cosas por
su calidad humana.
A mi Codirector de Tesis Mg. Ing. Gerardo Botasso, por ser un referente a lo largo de mi carrera
de grado y de posgrado, por haberme mostrado las bondades de nuestra querida profesión y la
especialidad en la Ingeniería Vial, por haberme dado tantas oportunidades de trabajo, por
haberme abierto las puertas del LEMaC en distintas instancias y por sus aportes invaluables a
esta Tesis.
A todos mis compañeros del LEMaC, Jefes de Área, Técnicos, Integrantes, Becarios y aquellos
que alguna vez pertenecieron al Centro y compartieron su tiempo y conocimiento conmigo,
dado que sin su ayuda la elaboración de esta Tesis habría sido una tarea extremadamente
ardua. En especial a la Ingeniera Soengas por sus correcciones y a tantos otros profesionales
que se detuvieron a leer la presente Tesis y emitir sus aportes.
A la Fundación YPF, dado que ha subvencionado mediante una beca el cursado de la Maestría
por lo que se agradece tan valioso aporte.
A todas aquellas personas externas al LEMaC, de entidades públicas y empresas privadas que
de alguna u otra manera aportaron materiales, experiencias, comentarios, sugerencias y
correcciones a la presente Tesis.
A mis amigos y a mi novia, porque a lo largo de los años me han sabido acompañar en el
camino de la vida, y entendieron mis ausencias consecuencias de la pasión que despertó en mi
la Ingeniería.
Por último pero no menos importante, a mi familia, por su apoyo en mi carrera, y porque sin
ellos nada de esto sería posible.
A todos y cada uno de ellos mi más sincero agradecimiento.
Luis Agustín Ricci
ÍNDICE 4-194
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ÍNDICE
Prólogo Pág. 001
Agradecimiento Pág. 003
Índice Pág. 004
1. Introducción Pág. 005
2. La falla por adherencia en pavimentos flexibles Pág. 011
3. La valoración de la adherencia Pág. 016
4. Los productos geosintéticos Pág. 032
5. La emulsión como riego de liga Pág. 085
6. La mezcla asfáltica Pág. 107
7. El desarrollo del equipamiento Pág. 120
8. El moldeo experimental Pág. 130
9. Ensayos de Laboratorio Pág. 147
10. Conclusiones Pág. 172
Bibliografía Pág. 183
Listado de tablas Pág. 187
Listado de ecuaciones Pág. 189
Listado de figuras Pág. 190
INTRODUCCIÓN 5-194
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1. INTRODUCCIÓN
1.1 PLANTEO DEL PROBLEMA
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; y las Geogrillas empleadas como refuerzo o como controladoras de la
fisuración refleja. 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, en el ámbito nacional, poco se sabe del comportamiento de 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 de la presente tesis a
analizar dicha cuestión.
1.2 MARCO TEORICO Y JUSTIFICACIÓN
1.2.1 Los productos Geosintéticos
Los productos Geosintéticos se han venido utilizando en las últimas tres décadas. En el ámbito
nacional 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.
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 encuentran
diferentes productos en función de determinadas características: Geotextil, Geomebrana,
Geogrilla, Geored, Geocelda, Geomanta y Geocompuestos.
En el campo Vial los de mayor utilización y de relevancia actual han sido los Geotextiles y las
Geogrillas.
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,
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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.
Las Geogrillas son Geosintéticos formados por una red regular de elementos integralmente
conectados, con aberturas mayores que 6,35 mm, para permitir el ínter trabado con los
materiales circundantes para funcionar, principalmente, como refuerzo.
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, materiales que vincula,
características ambientales del entorno 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; y otros que,
genera un plano de deslizamiento que atenta contra la continuidad.
1.2.2 Las mezclas asfálticas en pavimentación y repavimentación y los riegos de liga
Las mezclas asfálticas son materiales de probada satisfacción cuando se constituyen en
carpetas de rodamiento o bases asfálticas en paquetes estructurales de caminos. La calidad de
rodadura brindada y su rápida habilitación al tránsito, pueden inclinar la balanza en la elección
de los contratistas y usuarios a la hora de pavimentar y repavimentar caminos.
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 o capas del sistema, es determinante para que la estructura trabaje como tal, o sólo
una parte quedará sometida a la acción de las cargas rodantes.
Los riegos de liga son aquellas aplicaciones de asfalto sobre una capa que debe cubrirse con
concreto asfáltico, destinados a lograr la adherencia entre la superficie vieja o previa y la
pavimentación asfáltica superpuesta.
Un adecuado riego de liga debe cumplir con dos requerimientos esenciales. En primera
instancia debe ser liviano y debe, como segunda condición, poder esparcirse en toda la
superficie del área a pavimentar.
La tendencia actual de los fabricantes de productos bituminosos ha sido ir sustituyendo los
antiguos asfaltos diluidos, empleados en esta aplicación, por las nuevas emulsiones asfálticas,
modificadas para poder ser utilizadas en los riegos de adherencia.
INTRODUCCIÓN 7-194
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Los riegos de adherencia deben asegurar que las capas del pavimento funcionen de manera
solidaria. El diseño estructural de los pavimentos flexibles considera que el conjunto de capas
actúa en forma solidaria frente a las cargas de tránsito.
La falta de adherencia entre capas genera una reducción en la vida útil de los pavimentos y la
presencia de fallas prematuras, por cuanto la estructura se ve limitada a las capas superiores
no adheridas con consecuencias económicas considerables.
1.2.3 La interacción entre productos Geosintéticos y las capas asfálticas. La
necesidad de la adherencia
Tanto los productos Geosintéticos mencionados como las distintas capas asfálticas según su
función, pueden ser partes constituyentes de un sistema denominado pavimento, tanto en obra
nueva como en un refuerzo. Este sistema debe actuar solidariamente y la relación íntima que
tiene sus componentes lleva a que su comportamiento satisfactorio no sea sólo derivado del
comportamiento individual de cada parte constituyente sino también de esta relación.
Lograr la adherencia entre las capas asfálticas y los productos Geosintéticos es, en parte,
responsable de un comportamiento monolítico del paquete estructural utilizado en pavimentos.
Por ello se la considera él 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 se traduce también, en una mala o nula distribución de tensiones en el espesor total
del pavimento.
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.
La incorporación de los productos Geosintéticos en pavimentos asfálticos no es 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
INTRODUCCIÓN 8-194
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en la adherencia entre distintas capas asfálticas. Este fenómeno debe ser considerado y
evaluado, y así se efectúa en la presente Tesis.
Si bien la valoración de adherencia entre capas asfálticas ha sido estudiada, no se le ha dado la
suficiente importancia a como beneficia o perjudica a la adherencia entre capas la adición de un
Geosintético entre ellas.
1.3 ANTECEDENTES
1.3.1. La experiencia de refuerzo con Geosintéticos
La utilización de productos Geosintéticos en el mundo se ha ido incrementando desde la década
del ’70 hasta la actualidad. Los Geotextiles han sido los materiales pioneros dentro de los
Geosintéticos. Su origen como filtro y separación tuvo lugar en Holanda y Estados Unidos.
En Argentina los Geotextiles y las Geomembranas sintéticas aparecieron en los años ’70 pero
consolidaron su utilización en las últimas dos décadas. De acuerdo a la función para la cual han
sido diseñados surgieron, derivados de éstos, otros productos con un grado de especificidad
mas elevado. En efecto la función de refuerzo originalmente cubierta por el Geotextil ha dado
origen a las Geogrillas cuya respuesta y aplicación específica les permiten optimizar su
desempeño en obra.
Entre las obras viales mas importantes dentro del país, en donde se han utilizado Geotextiles y
Geogrillas como refuerzo entre capas asfálticas, se puede mencionar:
Repavimentación asfáltica de la Ruta Nacional Nº 12. Tramo Ramada Paso / Itatí (Pr.
km 1076 a km 1096) Corrientes
Repavimentación de la Autopista Ricchieri
Repavimentación del Acceso Norte a Buenos Aires. Tramo I (Avenida Gral. Paz entre
Acceso Norte y Oeste), y Tramo II (Acceso Norte desde Avenida Márquez hasta
bifurcación Rutas Nacionales Nº 8 y Nº 9)
Ampliación de la pista principal del Aeropuerto de Ezeiza
También su uso es notorio en pavimentación urbana como refuerzo de subrasante (sobre todo
en zonas de suelos de baja capacidad portante), o como elemento retardador de fisuras
reflejas:
Av. 44 entre Av. 13 y Av. 31, ciudad de La Plata
Calle 14 entre 68 y 71, ciudad de La Plata
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1.3.2. La experiencia en Geosintéticos.
La experiencia en el país con Geosintéticos ha tenido un nuevo auge en los últimos años,
impulsado en gran medida por distintas entidades reunidas en el Sub Comité de Geosintéticos
del IRAM. La elaboración de normas para la caracterización y aceptación de estos materiales les
ha dado un sustento racional donde descansa la tranquilidad de muchos usuarios que desean
ver respaldada su decisión al optar por la utilización de los mismos. A partir del año 2000
distintas entidades dedicadas a la investigación encararon la labor de llevar adelante los
ensayos necesarios para la caracterización de estos materiales.
1.3.3. La valoración de adherencia entre capas
La valoración de la adherencia entre capas ha sido un tema abordado en los últimos años,
dentro del ámbito nacional. Numerosos 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, hasta el momento y en la bibliografía estudiada,
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, cual utilizar para
evaluar la calidad de la adherencia o liga entre capas.
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 testigos
Ensayo de tracción sobre testigos
Ensayo de torsión sobre testigos
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. El
mismo consta de la adaptación del equipo Marshall para brindar un esfuerzo cortante semejante
al provisto en el ensayo LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona).
El ensayo LCB consiste en aplicar sobre una probeta cilíndrica un esfuerzo de corte por flexión.
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1.4 OBJETIVOS DE LA TESIS
Por lo antes expuesto se plantea estudiar el comportamiento de la adherencia entre capas
asfálticas cuando se intercala entre ellas un producto Geosintético (Geotextil y/o Geogrilla),
considerando como patrón la adherencia entre capas asfálticas sin ningún material intercalado
entre ellas, y variando condiciones como riego de adherencia y tipo de Geosintético.
Se vislumbran también como objetivos específicos y complementarios al objetivo general:
Conocer las bondades o dificultades de la utilización de Geosintéticos en
repavimentación asfáltica en lo concerniente a adherencia entre capas.
Aportar el conocimiento de la técnica de medición de la adherencia, a los fines de que
sea incorporado en las metodologías de control de calidad de pavimentos.
Identificar las condiciones optimas de aplicación de productos Geosintéticos en cuanto
a la adherencia del paquete estructural se refiere.
LA FALLA POR ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES 11-194
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2. LA FALLA POR ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES
Los pavimentos flexibles basan su comportamiento en la capacidad de deformación ante la
solicitación de las cargas del tránsito y las cargas térmicas. Para absorber tales cargas estos
pavimentos se constituyen en varias capas, las cuales poseen propiedades resistentes
diferentes, disminuyendo su calidad a medida que aumenta la profundidad dentro del paquete
estructural. (1)
El pavimento asfáltico es entonces, por naturaleza, un sistema multicapa en que sus partes
componentes deben estar adheridas entre sí para brindar una solidaridad resistente.
En un esquema tal, 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 se traduce también, en una mala o nula distribución de tensiones en el espesor total
del pavimento. (2)
Figura 01. Resistencia de elementos multicapas adheridos y sin adherir.
El concepto de sistema multicapa sometido a una solicitación de flexión, puede asimilarse al de
una viga multilaminada, donde su resistencia se incrementa en función de su altura y
considerando una adherencia total entre sus partes componentes.
Si la viga estaría formada por varias capas de espesor delgado colocadas simplemente
apoyadas unas sobre otras sería menos resistente que una viga monolítica de igual altura total,
o la misma viga de delgadas capas pero adheridas fehacientemente entre ellas. Esto puede
demostrarse con la teoría básica de flexión que dice que la tensión debida a flexión en cualquier
sección es directamente proporcional al momento flector “M”, e inversamente proporcional al
módulo de resistencia de la sección “W”. Es sabido también que para elementos de sección
rectangular, como puede considerarse una muestra de estudio de un pavimento, el módulo
Sistema efectivamente adherido Sistema sin adherir
LA FALLA POR ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES 12-194
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resistente es directamente proporcional al cuadrado de su altura, con lo cual se evidencia la
importancia de poseer espesores de capa considerables y netamente adheridos entre sí.
6
2maxbh
M
W
M
Ecuación 01. Tensión o esfuerzo debido a la flexión en secciones rectangulares de materiales
homogéneos.
Ahondemos más en este concepto y en la comprensión del mecanismo de resistencia a la
flexión.
Ante una viga sometida a flexión simple, los esfuerzos presentados en una sección de la misma
se ven representados en la figura 2. Se aprecia que la mitad superior de la sección estará
sometida a esfuerzos de compresión, no obstante ello, la semi parte inferior lo estará a
tracción. Por la condición de equilibrio de fuerzas en el eje X en toda la sección, las fuerzas de
compresión quedan equilibradas con las de tracción. Ahora bien, si se analizase solo una de las
láminas de la sección, por ejemplo la delimitada por abcd, el esfuerzo de compresión resultante
en la misma sólo sería equilibrado por un esfuerzo cortante y de sentido opuesto a la
compresión desarrollado en el plano dce. Este esfuerzo cortante se ve materializado por la
adherencia en los sistemas multicapas, es allí entonces donde reside su importancia.
Figura 02. Esquema de fuerzas de compresión y tracción en viga sometida a flexión.
Como la fuerza de compresión total aumenta hasta el eje neutro, es allí donde se requiere una
resistencia de adherencia de mayor importancia para contrarrestar su efecto. (3)
De esta manera queda demostrado que ante solicitaciones de flexión la adherencia entre las
partes componentes de un paquete estructural es de suma importancia.
LA FALLA POR ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES 13-194
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La falla por adherencia en pavimentos se ve manifestada por corrimientos, o corrugaciones.
Según el Manual de Identificación de Fallas de la Federal Highway Administration los
corrimientos o shoving son desplazamientos longitudinales localizados en áreas de la superficie
del pavimento; generalmente causados por el frenado brusco de los vehículos o las
aceleraciones repentinas que suelen darse en pendientes, curvas o intersecciones. Como
consecuencia de ese desplazamiento longitudinal viene aparejado un desplazamiento vertical,
ya que la mezcla que se desliza tiende a acumularse en una instancia posterior. La manera de
cuantificar esta falla es midiendo la superficie afectada y expresándola en metros cuadrados.
(4)
Figura 03. Falla del tipo Shoving o corrimiento.
Figura 04. Falla del tipo Shoving o corrimiento fotografiada.
El Manual Centroamericano de Mantenimiento de Carreteras define al termino Corrimiento o
Shoving como: “Distorsiones de la superficie del pavimento por desplazamiento de la mezcla
asfáltica, a veces acompañados por levantamientos de material formando "cordones",
principalmente laterales, o bien por desplazamiento de la capa asfáltica sobre la superficie
subyacente, generalmente acompañada de un levantamiento hacia el eje de la carretera.
Típicamente puede identificarse a través de la señalización horizontal del pavimento,
observando demarcación de los carriles, por efecto de corrimiento.” Asegura también que una
LA FALLA POR ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES 14-194
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de las principales causas es la inadecuada ejecución del riego de liga, dando como resultado la
escasa adherencia entre la capa asfáltica de rodadura y su inmediata inferior. El corrimiento
puede venir acompañado de otro tipo de falla identificada como Fisuras en Arco las cuales
también se deben a una deficiencia de la adherencia entre las capas del pavimento. También
hace alusión a la falla por Corrugación o Corrugation como: “Serie de ondulaciones,
constituidas por crestas y depresiones, perpendiculares a la dirección del tránsito, las cuales se
suceden muy próximas unas de otras, a intervalos aproximadamente regulares, en general
menor de 1.0 metro entre ellas, a lo largo del pavimento”. (5)
Figura 05. Falla del tipo Shoving o corrimiento, esquema y fotografía.
Figura 06. Falla del tipo Corrugation o corrugación fotografiada, esquema y fotografía.
Figura 07. Falla del tipo fisuras en arco, esquema y fotografía.
Estas tipologías de fallas es muy común observarlas en zonas donde el pavimento está
sometido a altas exigencias de frenado, aceleraciones y movimientos de vehículos girando; y se
deben en gran parte a la falta de adherencia de la carpeta de rodamiento con los sustratos
inferiores. Estas fallas también pueden deberse a fallas en las técnicas de colocación y en
defectos de la mezcla empleada.
En recapados asfálticos, el reflejo temprano de las fisuras existentes en la nueva capa de
mezcla de refuerzo, denota una baja o nula adherencia entre las capas resistentes.
Tránsito
Tránsito
Tránsito
LA FALLA POR ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES 15-194
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Ante situaciones de deterioros de pavimentos, o en casos especiales de construcciones nuevas
suelen utilizarse, intercalado en el paquete estructural, materiales Geosintéticos como pueden
ser los Geotextiles de repavimentación o las Geogrillas. Usualmente los Geotextiles son
empleados como retardadores de la fisuración refleja, o como barreras de humedad cuando se
encuentran saturados en asfalto. Las Geogrillas cumplen la función de refuerzo y transmisión de
cargas entre planos de una fisura como así también la función de retardar la propagación de
dicha falla hacia estratos superiores del paquete estructural.
La necesidad de tratar las fallas y de solucionar el problema de la propagación de fisuras en
recapados asfálticos, muchas veces trae aparejado el uso de materiales geosintéticos entre
capas de rodaduras. Aparecen así factores que condicionan los mecanismos de adherencia
entre capas. Los principales factores que pueden alterar la adherencia entre capas son: El tipo
de superficies a unir, la textura de cada superficie, la capacidad de retención asfáltica de
productos de interfase como los Geotextiles, uniformidad en la aplicación de riegos de
adherencia.
No cabe duda que la incorporación de un elemento tal como los mencionados productos
Geosintéticos entre las capas de un paquete estructural, alterarán las condiciones de
monolitismo de la estructura y se verá afectada la tan preciada adherencia que se desea lograr,
trayendo aparejado esta última circunstancia, resultados indeseables en cuanto al
comportamiento de los pavimentos construidos o rehabilitados.
La investigación de la adherencia entre las capas asfálticas de un pavimento donde se incorporó
un Geosintético, ve así justificada su razón de ser. La búsqueda de un Control de Calidad
normalizado, y la cuantificación de este fenómeno mediante algún parámetro medible, permiten
llegar a conclusiones o aseveraciones realmente fundamentadas, mas allá de las posturas
detractoras o defensoras de las soluciones planteadas que generalmente pueden estar
influenciadas por determinados intereses.
Cabe entonces plantearse las siguientes dudas que podrán ser contestadas en el transcurso de
la presente investigación, ¿La incorporación de un producto Geosintético en el paquete
estructural de un pavimento, influye en la adherencia entre capas asfálticas? De existir esta
alteración en la adherencia, ¿es perjudicial o es beneficiosa? ¿En cuánto altera la adherencia de
las capas asfálticas la incorporación de un Geosintético? ¿Existe la posibilidad de optimizar la
adherencia de un paquete estructural cuando en él fue incorporado un Geosintético? ¿Qué
condiciones constructivas son las óptimas para lograr una buena adherencia entre capas
asfálticas cuando se les intercalo un Geosintético? ¿Todos los Geosintéticos alteran la
adherencia de las capas asfálticas de la misma manera? ¿De que depende una mayor o menor
alteración? ¿Esta alteración está relacionada con algún parámetro del Geosintético?
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 16-194
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3. LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA
La valoración de la adherencia entre capas de un pavimento 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, hasta el momento y en la
bibliografía estudiada, la inclusión de productos Geosintéticos como componente del paquete
estructural.
Al hablar de adherencia entre sustratos es válido remitirse a la Normativa vigente en Argentina
al respecto, con tal de obtener un vocabulario común y entendible para las distintas disciplinas.
Es por ello que se transcriben a continuación los párrafos pertenecientes a la Norma IRAM
45001 “Adhesivos – Definiciones”:
“Adhesión: Estado en el cual dos superficies se mantiene unidas por: a) Fuerzas de atracción
físico-química; b) Fuerzas de entrelazado mecánico.”
Por otro lado la American Society for Testing and Materials (ASTM), en su norma “ASTM D907-
06 Standard Terminology of Adhesives”, define a la adhesión como, el estado en el cual dos
superficies se mantienen unidas por fuerzas interfaciales, las cuales pueden constituirse de
fuerzas de valencia, acción de ínter trabado, o ambas.
En el caso de los pavimentos bituminosos, la adhesión es la responsable del vínculo entre las
partes componentes del paquete estructural. Su parte formada por la atracción físico-química
está representada por el efecto de pegado del material bituminoso (actualmente se emplea
emulsión asfáltica) utilizada como riego de liga. La parte formada por el entrelazado mecánico
está materializada por la rugosidad de las superficies de los sustratos adheridos, depende del
coeficiente de fricción entre los materiales y aumenta con la aplicación de una fuerza normal al
plano de debilidad. (6)
Algunos autores suelen discriminar dos componentes dentro de las fuerzas de entrelazado
mecánico; ellos son: la adherencia por fricción y la adherencia mecánica. La primera de ellas
(adherencia por fricción) es netamente la fricción y su factor fundamental es la microtextura de
los materiales componentes de la unión. La segunda (adherencia mecánica) es la resultante
entre las salientes de las dos superficies, como sería el caso del fresado en los pavimentos, y su
factor fundamental es la macrotextura. (6)
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 17-194
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En cuanto a la valoración de la adherencia, se puede decir que cuando existe adhesión los
elementos pueden ser ensayados, es decir existe una mínima resistencia que permite que los
elementos adheridos no se despeguen por su propio peso.
Figura 08. Componentes de la adhesión.
Algunos ejemplos de estas fuerzas que se pueden dar en la Ingeniería Vial son, las fuerzas de
atracción físico química que se dan entre los agregados pétreos y las emulsiones asfálticas, la
adherencia por fricción que se da por la aspereza de los áridos, esta aspereza es la responsable
del contacto directo entre neumático y calzada, y la adherencia mecánica que se da en el
fresado de una capa envejecida con respecto a la colocación de una capa de refuerzo.
“Adherencia: Fuerza unitaria aplicada como tensión, compresión, corte, etc., requerida para
romper un ensamble, ocurriendo la falla en o cerca del plano de la unión.”
A esta definición vale aclararle que la fuerza unitaria se calcula por unidad de área del plano
que se desea evaluar. Una fuerza por unidad de área da como resultado una tensión que podrá
ser cortante, de tracción, o de torsión según sea el esfuerzo aplicado al espécimen evaluado.
“Adherendo: Cuerpo unido a otro por un adhesivo.”
Para paquetes estructurales de pavimentos los adherendos son los sustratos o capas asfálticas
que deben estar íntimamente unidas.
“Adhesivo Estructural: Aquel capaz de soportar y transmitir cargas elevadas para mantener una
estructura sometida a tensiones.”
ADHESIÓN
FUERZAS DE ATRACCIÓN FÍSICO – QUÍMICA
(LIGANTE ASFÁLTICO)
FUERZAS DE ENTRELAZADO MECÁNICO
ADHERENCIA POR FRICCIÓN
(MICROTEXTURA)
ADHERENCIA MECÁNICA
(MACROTEXTURA)
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 18-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
El adhesivo por excelencia en pavimentos asfálticos es el riego de liga, la tendencia actual es
utilizar emulsiones catiónicas para su ejecución. Un producto Geotextil embebido en asfalto
también puede ser considerado como un adhesivo siempre y cuando cumpla con su función
específica de unir aunque su incorporación en los paquetes estructurales no persiga dicha
finalidad. En la mayor capacidad de retención asfáltica que poseen los Geotextiles, reside el
hecho de considerarlos como posibles agentes que propician la adherencia.
“Interface: Es una junta adhesiva, región de medidas finitas que se extiende desde un punto en
el adherendo donde las propiedades puntuales comienzan a diferenciarse de las propiedades
globales, a través de la interfase y dentro del adhesivo hasta el punto donde las propiedades
puntuales igualan las propiedades globales del adhesivo.”
Por su definición resulta un tanto impreciso delimitar con exactitud la región abarcada por una
interfase, sin embargo y en el sentido práctico suele utilizarse como tal, a aquella zona dentro
de los 10 mm alrededor del plano de unión en sí.
3.1 LA EXPERIENCIA DE OTROS AUTORES
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. (7)
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 testigos
Ensayo de tracción sobre testigos
Ensayo de torsión sobre testigos
Ensayo in situ (proyecto MTQ Ministère des Transports du Québec)
Ensayo de corte sobre probetas (LCB Laboratorio de Caminos de Barcelona)
Ensayo de arrancamiento (Pull – Off Test Method)
Ensayo de cizallamiento oblicuo (Slant Shear Test)
Método de ensayo de Grzybowska
Método de repique (impact – echo method)
Método de cizallamiento (Wedge Splitting Test)
Método de tracción directa (Pure Tension)
Método de Iowa 406 (Test Collar)
Ensayo de cizallamiento de Ancona (Ancona Shear Testing)
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 19-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Dependiendo del tipo de esfuerzo aplicado será la tensión obtenida. Teniendo en cuenta esta
consideración, los anteriores ensayos, pueden ser clasificados entonces en:
Ensayos por esfuerzos de corte
Ensayos por esfuerzo de tracción
Ensayos por esfuerzo de torsión
Ensayos no destructivos (E.N.D.)
La Tabla 01 refleja la clasificación antes mencionada.
Tipo de
Esfuerzo
Ensayo Esquema
Corte
Ensayo de corte sobre testigos
Ensayo de corte sobre probetas (LCB)
Ensayo de cizallamiento oblicuo (Slant Shear Test)
Método de ensayo de Grzybowska
Método de cizallamiento (Wedge Splitting Test)
Método de Iowa 406 (Test Collar)
Ensayo de cizallamiento de Ancona (Ancona Shear Testing)
Tracción
Ensayo de tracción sobre testigos
Ensayo in situ (proyecto MTQ)
Ensayo de arrancamiento (Pull – Off Test Method)
Método de tracción directa (Pure Tension)
Torsión
Ensayo de torsión sobre testigos
E.N.D. Método de repique (impact – echo method) Sin esquema
Tabla 01. Clasificación de los ensayos según los esfuerzos sometidos.
El ensayo precursor 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. (8) El mismo
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 20-194
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consta de la adaptación del equipo Marshall para brindar un esfuerzo cortante semejante al
provisto en el ensayo LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona).
El ensayo LCB consiste en aplicar sobre una probeta cilíndrica un esfuerzo de corte por flexión.
(9) (10)
3.1.1 Ensayo de corte desarrollo por el Ing. Francesio
El ensayo desarrollado por el Ing. Francesio consta de solicitar a un espécimen de ensayo al
corte simple o directo con la aplicación de una presión normal nula. El mismo da como
resultado una resistencia tangencial inicial o reducida ya que cuantifica la porción físico química
de la adhesión. Los especimenes de ensayo están confeccionados por dos capas, cada una
correspondiente a distintos estratos del paquete estructural de un pavimento, entremedio de las
cuales se coloca una dotación variable del riego de liga. Dicha probeta se solicita al corte
directo mediante la utilización de la prensa del ensayo Marshall como se observa en la figura
09. La velocidad de avance del ensayo es de 50 mm/min y la temperatura de 35ºC. La ecuación
de tensión tangencial que se apega al mencionado ensayo es la mostrada en la ecuación 02.
4
2d
P
A
P
Ecuación 02. Tensión tangencial o esfuerzo debido al corte directo en el ensayo de Francesio sobre
especimenes circulares.
Como conclusiones relevantes de este autor se pueden mencionar: la importancia de la
cuantificación de la adherencia entre capas de un pavimento, la dificultad de correlacionar
resultados obtenidos sobre especimenes de laboratorio y especimenes de obra, las ventajas de
los tramos experimentales, el exceso en los riegos de liga puede traer aparejado resultados no
deseables llegando incluso a no ser necesario en determinados casos particulares y las ventajas
de la utilización de emulsiones asfálticas como riego de liga. (8)
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 21-194
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SEMIPROBETA INFERIOR SEMIPROBETA SUPERIOR
MOLDE
PLACA DE APOYO
PLACA DE CARGA
SIST. DE FIJACIÓN
Figura 09. Esquema de solicitación del Ensayo de Francesio.
3.1.2 Ensayo de corte sobre testigos
Este ensayo fue desarrollado en Suiza como resultado de las investigaciones planteadas por la
IBEF (International Bitumen Emulsion Federation) en el año 1999. El mismo sigue los
lineamientos de la norma SN 671 961 y consta de solicitar a un testigo o núcleo calado del
pavimento al corte simple o directo. Los testigos, cuyo diámetro será de 150 mm, están
confeccionados por dos capas, cada una correspondiente a distintos estratos del paquete
estructural de un pavimento, entremedio de las cuales se coloca una dotación variable del riego
de liga. La capa superior es sometida a un esfuerzo de corte el cual deberá ser superior a 15 KN
para las capas de rodamiento y de 12 KN para las de base. El ensayo ha permitido establecer
dosajes mínimos. (11)
Figura 10. Sistema de mordazas para el ensayo de corte sobre testigos.
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 22-194
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3.1.3 Ensayo de tracción sobre testigos
Este ensayo surge por investigaciones desarrolladas en Austria. El mismo se efectúa sobre
testigos (núcleos) calados del pavimento, al cual se adosan placas metálicas en ambos
extremos y se lo somete a un esfuerzo de tracción. La normativa que lo regula estipula límites
de resistencia mínima que deben ser cumplidos. En el caso de utilizar capas de adherencia de
ligantes modificadas con polímeros, la resistencia mínima exigida será de 1,5 N/mm2. Si la capa
de adherencia está constituida por un ligante no modificado, el límite mínimo exigible será de
1,0 N/mm2. Por cada intervalo de 0,1 N/mm2 inferior a estos límites se contemplan descuentos
al pago de la obra ejecutada. (12)
Figura 11. Ensayo de tracción sobre testigos.
El documento que rige el proceder del ensayo es, RVS 11.065 Testing Procedures, Bonding of
Asphalt Courses. Standards and Specifications for Roads Construction. Austrian Research
Society for Transport and Roads. Vienna, 1986.
3.1.4 Ensayo de torsión sobre testigos
Esta prueba ha sido desarrollada en Gran Bretaña y sirve para ensayar tanto testigos calados
del pavimento como probetas confeccionadas en laboratorio. El diámetro del espécimen de
ensayo debe ser de 100 mm. El ensayo consiste en unir una placa metálica a la capa más fina
mediante la cual se la somete a un esfuerzo de torsión. Se registra la carga necesaria para
producir la separación de las dos capas en estudio, dicha carga puede ser utilizada para calcular
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 23-194
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la tensión o esfuerzo de torsión necesario. Aún no han sido desarrolladas especificaciones para
este ensayo ni valores de referencia.
3.1.5 Ensayo in situ (proyecto MTQ)
Existe un ensayo netamente in situ conocido como proyecto MTQ. Sus siglas hacen referencia al
lugar de origen en Québec Canadá, y se lo conoce como proyecto porque al momento de esta
investigación sigue en desarrollo. Las particularidades de este ensayo son que se puede
ejecutar con un equipo móvil y que puede realizarse sin dañar el pavimento. El esfuerzo al que
se encuentra sometida la superficie a evaluar es el de tracción.
Figura 12. Equipo para el ensayo in situ proyecto MTQ.
3.1.6 Ensayo de corte sobre probetas (LCB Laboratorio de Caminos de Barcelona)
El ensayo LCB consiste en aplicar sobre una probeta cilíndrica o núcleo calado del pavimento un
esfuerzo de corte por flexión; (9) (10) de tal manera, que se pueda determinar la resistencia a
las tensiones tangenciales dada por la siguiente ecuación:
4
222d
P
A
P
Ecuación 03. Tensión tangencial o esfuerzo debido al corte por flexión en el ensayo LCB sobre
especimenes circulares.
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 24-194
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Donde:
= Resistencia a las tensiones tangenciales [kg/cm2]
P = Carga aplicada [kg]
A = Área transversal de la probeta o núcleo [cm2]
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).
Figura 13. Esquema de ensayo LCB y distribución de cargas.
La aplicación de las cargas se puede materializar 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 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. La temperatura ambiente es un factor influyente en estas determinaciones, es
recomendable efectuar ensayos con temperaturas del orden de los 20 ºC a 25 ºC; pudiéndose
implementarse el mismo con el embebido o sin el embebido de las muestras.
3.1.7 Ensayo de arrancamiento (Pull – Off Test Method)
Este ensayo tiene sus orígenes en el año 1970 en la Universidad de Queens en Belfast y es muy
utilizado para determinar la resistencia de adherencia in situ mediante un esfuerzo de tracción.
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 25-194
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La norma ASTM D4541-02 establece que este método de ensayo cubre un procedimiento para
evaluar el esfuerzo de pull-off (comúnmente conocido como adhesión) de una capa en
sustratos rígidos como el metal, hormigón o madera. La prueba permite determinar tanto la
fuerza perpendicular máxima (en tracción) que una superficie puede soportar antes de que un
tapón de material se separe, o si la superficie se mantienen intactas en una fuerza determinada
(pasa / falla). Este método de ensayo maximiza la tracción en comparación con el esfuerzo
cortante aplicado por otros métodos, y los resultados pueden no ser comparables.
Este método de prueba utiliza una clase de aparatos portátiles conocidos como probadores de
adhesión pull-off. Son capaces de aplicar una carga concéntrica, pero se puede determinar la
adherencia sólo de un lado del sistema multicapa. Las mediciones están limitadas por la
fortaleza de los vínculos de adhesión entre el aparato de carga y la superficie de la muestra o
las fuerzas cohesivas del adhesivo.
Figura 14. Equipo portátil de medición Pull – Off Test Method.
3.1.8 Ensayo de cizallamiento oblicuo (Slant Shear Test)
Este método de ensayo sirve para determinar la resistencia de la unión generalmente entre dos
substratos de hormigón, unidos con algún adhesivo a evaluar, como pueden ser las resinas
epoxi. Ha surgido como los avances en las investigaciones de refuerzos estructurales pero
puede ser utilizado para medir adherencia entre dos sustratos cualesquiera. Consiste en evaluar
la adhesión mediante un esfuerzo de corte o cizallamiento inclinado, como el que se presenta
en la figura. Las probetas, cilíndricas o prismáticas, son confeccionadas de tal manera que se
les genera un corte a través de un plano inclinado 30º con respecto a la vertical en el cual se
aplica el adhesivo a evaluar. De esa manera el esfuerzo de compresión aplicado por la máquina
de ensayo, se descompone en el plano a evaluar, en un esfuerzo de compresión y un esfuerzo
de corte.
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 26-194
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Normas como la inglesa BS 6319 o la norte americana ASTM C882 / C882M, rigen las
condiciones con que debe ser efectuado el ensayo. (14) (15).
Este ensayo a diferencia de los de corte directo o de corte por flexión, le aplica una parte de la
carga como esfuerzo normal al plano de deslizamiento. Este esfuerzo normal produce un
aumento de la carga necesaria para producir el deslizamiento y eventualmente una desviación
del valor a ser medido.
Figura 15. Diagrama de Ensayo y Muestras del Slant Shear Test.
3.1.9 Método de ensayo de Grzybowska
Este ensayo fue desarrollado en la Politechnika Krakowska (Universidad Politécnica de Cracovia)
y publicado por Grzybowska, a quien debe su nombre, en la Segunda Conferencia Internacional
del RILEM sobre Fisuración Refleja en Pavimentos. (16) El método fue especialmente diseñado
para evaluar la adherencia que existe entre Geotextiles, empleados como retardadores de
fisuras, y las capas de mezcla asfáltica del pavimento. Las muestras que originalmente fueran
confeccionadas en forma de vigas, son cortadas en forma prismática con dimensiones que
oscilan entre los 68 mm y los 80 mm de lado. Los especímenes son colocados en una máquina
de ensayo con su eje desviado 45 º de la vertical y se los somete a compresión, generándose
un estado tensional similar al mencionado en el Slant Shear Test.
Algunos autores aseveran que los resultados obtenidos mediante este ensayo están
fuertemente influenciados por la variación de temperatura. A 50 ºC los valores de resistencia de
adherencia caen un 60 % en comparación con los obtenidos en ensayos realizados a 20 ºC.
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3.1.10 Método de repique (impact – echo method)
El método de repique basa su funcionamiento en la propagación de las ondas a través de los
sólidos, consiste en aplicar un golpe o impacto a través de un implemento metálico sobre la
superficie del pavimento a evaluar y recibir las ondas de propagación a través de un transductor
electrónico (17). La velocidad de propagación de las ondas, su amplitud y su reflección se ven
fuertemente influenciada por la presencia de defectos, interfaces o huecos presentes en la
masa a evaluar. Algunos autores (18) han sabido interpretar los resultados de este ensayo
aplicado sobre refuerzos de pavimentos, detectando en cierta medida aquellas zonas donde la
adherencia no se ha visto efectivamente materializada. Con este ensayo no es posible estimar
la fuerza de adhesión y su principal ventaja reside en ser un ensayo no destructivo. La
interpretación de los resultados obtenidos es compleja, por lo que su difusión como ensayo de
control de calidad se ve un tanto desalentada.
Figura 16. Equipamiento para el ensayo in situ por el método de repique.
3.1.11 Método de cizallamiento (Wedge Splitting Test)
Este ensayo consiste en aplicar una fuerza vertical, mediante una cuña, entre dos capas
adheridas. La fuerza realmente aplicada por la máquina de ensayo se descompone en una
componente vertical y una horizontal. Esta segunda componente somete a la probeta a un
esfuerzo que intenta despegar las partes componentes de la misma. La superficie realmente
sometida al ensayo de adherencia, como así también la componente de fuerza actuante para
desunir las partes, son de difícil determinación lo cual desalienta su utilización. Este es el
primero de los ensayos recopilados en la bibliografía que menciona la existencia de un
Geosintético como elemento entre capas a ser evaluado.
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Figura 17. Esquema de ensayo Wedge Splitting Test.
3.1.12 Método de tracción directa (Pure Tension)
Este ensayo tiene las mismas características que el ensayo descripto en 3.1.3 Ensayo de
tracción sobre testigos. Los núcleos calados del pavimento deben tener un diámetro nominal de
70 mm, luego sus caras son aserradas de manera de quedar planas y paralelas entre sí. Sobre
las caras de los núcleos se pegan placas de acero, a través de las cuales, se somete al núcleo a
un esfuerzo de tracción directa. Este ensayo es muy susceptible a la temperatura y la velocidad
de aplicación de carga, por lo tanto es importante que se registren tales valores en las planillas
de ensayo. Los autores que han investigado sobre este método aseguran que los valores
obtenidos a través de este ensayo son más críticos que los que se obtiene de un ensayo de
corte directo, por lo tanto se lo considera como un ensayo demasiado severo que no hace
comparable sus resultados.
Ciertos autores mencionan que las dificultades de este tipo de ensayo residen en que se
obtienen planos de rotura irregulares y que el ajuste de las mordazas debe estar debidamente
efectuado. (19)
3.1.13 Método de Iowa 406 (Test Collar)
Los orígenes de este ensayo datan del año 1956, donde se lo utilizó para determinar la
adherencia existente entre hormigón nuevo y hormigón envejecido. El ensayo consiste en
someter a un espécimen de ensayo a un esfuerzo de corte. El mismo está regido por la norma
Test Method No. Iowa 406-C “Method of Test for Determining the Shearing Strength of Bonded
Concrete”. (20)
El espécimen cilíndrico es encamisado mediante dos aros o collares, de ahí que deriva su
nombre el ensayo, quedando un aro alrededor de la capa de base y otro alrededor de la capa
superior. Colocado el espécimen y los dos aros a su alrededor en posición de ensayo, los aros
son sometidos a desplazamiento en direcciones opuestas, de tal manera de hacer efectivo el
esfuerzo de cizallamiento o corte.
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 29-194
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Se calcula la tensión de corte en base al cociente entre la carga máxima necesaria para el
dislocamiento de la probeta y su sección transversal.
Figura 18. Mordazas del ensayo Iowa 406.
3.1.14 Ensayo de cizallamiento de Ancona (Ancona Shear Testing Research and
Analysis)
El ensayo ASTRA (Ancona Shear Testing Research and Analysis) utiliza un dispositivo de caja de
corte directo que permite aplicar tanto una carga vertical normal como una carga de corte
horizontal en la interfaz de un espécimen de ensayo de dos capas. Durante el ensayo se
registran los desplazamientos verticales y horizontales, junto con las cargas que los producen.
Se utilizan especímenes de ensayo cilíndricos con un diámetro nominal de 100 mm, los cuales
son colocados dentro de la caja de corte directo, y el conjunto se ubica sobre una mesa móvil.
La carga vertical aplicada corresponde a un esfuerzo de 0,2 MPa, luego de aplicada la misma se
procede a generar un desplazamiento de la mesa inferior a razón de 2,5 mm/min el cual genera
un esfuerzo de corte en la interfase. (21)
Figura 19. Esquema de Ensayo de cizallamiento de Ancona.
El equipamiento necesario para la ejecución de este ensayo posee una complejidad importante
con lo cual su aplicación en etapas de control en obra sería de difícil implementación.
LA VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA 30-194
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3.2 LA PREFERENCIA DEL ENSAYO LCB
A raíz del análisis pormenorizado de las distintas técnicas de valoración de adherencia mostrado
precedentemente, se ha decidido continuar en la investigación implementando en primera
instancia un ensayo que genere un esfuerzo cortante. La decisión se ve apoyada en el hecho de
que los esfuerzos cortantes son solicitaciones que pueden darse de manera real entre las capas
de un pavimento, acompañado por otras solicitaciones en menor medida, ante cargas como el
tránsito o las contracciones y dilataciones térmicas. En contraposición los ensayos que generan
esfuerzos puros de tracción o torsión, son modelizaciones que representan en un grado menor
las solicitaciones dadas en el pavimento.
Los ensayos que generan esfuerzos cortantes registran un valor de adherencia que tiene en
cuenta los aportes de las fuerzas de atracción físico – químicas y las fuerzas de entrelazado
mecánico, generando una valoración más integral del mecanismo resistente de los sistemas
multicapas que constituyen los pavimentos.
Los Ensayos No Destructivos como el Método de Repique, son apropiados para la valoración en
obra, pero la alta complejidad en la lectura e interpretación de los valores arrojados por los
equipos de ensayo hace que sean desechados como un ensayo de control continuo y rutinario
de adherencia.
Reduciendo el espectro de tipologías de ensayo a aquellos de esfuerzo cortante queda por
resolver cual de los mecanismos, instrumentos y procedimientos son adaptables en mejor
medida al instrumental presente en cualquier entidad u organismo de control e investigación
vial, teniendo en cuenta la coyuntura en la región de Argentina.
El ensayo LCB se ha destacado del resto porque brinda una serie de ventajas que prevalecen
ante sus desventajas.
Ventajas:
1. El ensayo LCB permite evaluar la adherencia de los distintos tratamientos o elementos
que se den a la intercapa de unión entre el sustrato y la capa de rodamiento de un
pavimento.
2. El ensayo LCB es aplicable tanto a probetas confeccionadas en laboratorio como a
núcleos calados del pavimento.
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3. El ensayo LCB permite que la aplicación de las cargas se materialice mediante el
empleo de una prensa Marshall convencional, equipo con velocidad de avance
controlada, la cual se ha establecido en 1,27 mm/min. Esta prensa es de uso
ampliamente difundido en reparticiones viales, laboratorios de ensayos, centros de
investigaciones que obran en el ámbito de la República Argentina como así también en
la esfera internacional.
4. El sistema de apoyos requerido para la ubicación de la probeta o núcleo a ser ensayo
consta de dos apoyos simples, los cuales no requieren ajustes como los sistemas de
mordaza o las fijaciones de otros equipos de corte.
5. Para la situación más rudimentaria de ensayos al pie de obra, el equipo LCB permite
arrojar valores de carga última y deformación correspondiente, registrados con aros
dinamométricos y flexímetros. Para un desarrollo más específico puede dotarse al
equipo de un registro continuo de cargas y deformaciones a través de celdas de carga y
LVDT.
Desventajas:
1. El ensayo LCB es sensible a variables como la velocidad de carga y la temperatura de
ensayo, dichas variables deben ser registradas y en estudios comparativos deben
mantenerse constantes para poseer resultados comparables.
2. Cuando la adhesión es baja o muy baja los elementos no pueden ser ensayados, ya
que se despegan por su propio peso.
3. El ensayo LCB presenta cierta dispersión que es necesario cuantificar y/o acotar.
A la luz de lo expuesto se ha decidido continuar con el estudio del comportamiento de la
adherencia entre capas asfálticas cuando se intercala entre ellas un producto geosintético
(geotextil y/o geogrilla) utilizando como principal elemento cuantificador al resultado obtenido
del ensayo de adherencia LCB. Se considerará como patrón la adherencia entre capas asfálticas
sin ningún material intercalado entre ellas, y se variarán las condiciones como dotación del
riego de adherencia y tipo de geosintético.
LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS 32-194
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4. LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS
La utilización de productos Geosintéticos se ha ido afianzando en los últimos 30 años. En el
ámbito nacional se conoce a estos materiales como aquellos que se presentan en forma de
fieltro, manto, lámina o estructura tridimensional, los cuales se colocan en contacto con el suelo
o con otros materiales formando parte de obras de Geotecnia o de Ingeniería Civil. En estos
productos, al menos uno de sus componentes posee como materia prima polímeros sintéticos o
naturales.
La Norma IRAM 78001 Terminología, define a un Geosintético como: “Producto elaborado con
materiales poliméricos, utilizados en los suelos, rocas u otros materiales relacionados con la
ingeniería geotécnica, como una parte integrante de un proyecto, estructura o sistema”. (22)
La utilización de los geosintéticos en la Ingeniería Civil se ha visto incrementada de una forma
sostenida en los últimos años. Por esta razón, estos materiales están tomando cada vez un
protagonismo más importante en la construcción. Esta importancia no sólo se debe al aumento
que este rubro representa en el presupuesto total de las obras, sino también a la importancia
de las responsabilidades técnicas para las cuales son diseñados.
Estos productos presentan una serie de ventajas que son la principal causa del aumento del
empleo en todo el mundo a lo largo de las tres últimas décadas. Entre estas ventajas cabe
destacar: facilidad de puesta en obra, es un producto económico, permite ahorros de tiempos
de ejecución, posibilita soluciones medioambientales correctas, empleo de mano de obra no
calificada y utilización de materiales de calidad verificable.
Las obras viales, las obras hidráulicas, los sistemas de control de erosión, y algunas
aplicaciones medioambientales como pueden ser los rellenos sanitarios, son por lo menos los
campos de aplicación de los Geosintéticos, más relevantes.
Los productos Geosintéticos poseen diversas aplicaciones dentro del campo de la Ingeniería
Vial, entre las cuales se destacan la separación de suelos de las distintas capas constitutivas, la
rehabilitación de pavimentos y la construcción de pavimentos asfálticos multicapa.
Una clasificación actualizada de los geosintéticos después del desarrollo de los mismos durante
los últimos años, se puede realizar de la siguiente manera:
LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS 33-194
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GEOTEXTILES
La Norma IRAM 78001 Terminología, define a un geotextil como: “Geosintético permeable
constituido únicamente por fibras o filamentos”. (22)
Una definición un poco más extensa podría ser: 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. Pueden fabricarse de
diferentes formas y sus aplicaciones abarcan prácticamente todos los campos de la
ingeniería civil, el riego y la edificación donde esté en contacto con el terreno.
A su vez los Geotextiles se dividen en dos grandes familias, derivadas de su proceso de
fabricación, es así que se encuentran los geotextiles tejidos y los geotextiles no tejidos.
GEOMEMBRANAS
Láminas impermeables, cuya función principal es evitar el paso de líquidos y que se
emplean en sistemas de impermeabilización tales como: túneles, rellenos sanitarios,
depósitos, almacenamiento de agua ó cubiertas planas de edificación. Estas pueden ser de
de distintos materiales poliméricos o asfálticos como ser: PVC (policloruro de vinilo), HDPE
(polietileno de alta densidad), PP (polipropileno), asfálticas, etc.
PRODUCTOS RELACIONADOS
Son aquellos que por si solos ó adosados a un geotextil cumplen funciones tales como:
refuerzo, drenaje en el plano, control de erosión, etc.
Pueden ser:
GEOMALLAS o GEOGRILLAS: para refuerzo
GEORED o GEOESPACIADOR: (estructura alveolar) para drenaje
GEOCELDAS: para control de la erosión
GEOMANTAS: para control de erosión
GEOCOMPUESTOS
Están compuestos por un geotextil y un producto relacionado u otro geotextil. Dependiendo
del tipo de producto relacionado empleado, estos pueden ser:
GEOCOMPUESTO DRENANTE: Formado por geotextiles y estructuras alveolares.
Cuya función principal es drenar en el plano del mismo. Dependiendo de la
LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS 34-194
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utilización que vayan a tener, éstos pueden ser: para muros, para superficies
horizontales ó taludes, para zanjas, etc.
GEOCOMPUESTOS DE REFUERZO: Formados por un geotextil y una geomalla
(geogrilla). Se utilizan en muros de contención ó como refuerzo en base de
terraplenes para prevenir fallas en taludes.
GEOCOMPUESTOS FILTRANTES EN OBRA HIDRAULICA: Formados por dos
geotextiles, uno de protección contra el punzonamiento y otro de filtro. Se utilizan
cuando hay grandes bloques de escollera que lo pueden perforar. Su función es de
protección en taludes y fondo de encauzamientos, dejando una libre circulación de
agua y evitando la migración de finos de los taludes y fondo del encauzamiento.
Figura 20. Clasificación de los Geosintéticos.
4.1 DESCRIPCIÓN BASICA DE LOS DIFERENTES TIPOS DE GEOSINTÉTICOS
El Autor de la presente Tesis ha colaborado en la autoría del libro “Geosintéticos desde la
Fabricación a su Aplicación en Obra” editado por la UTN - LEMaC en conjunto con el INTI - CIT,
en dónde se puede observar en forma más detallada la descripción de los distintos
Geosintéticos.
Los geosintéticos comprenden productos manufacturados a partir de procedimientos
principalmente de extrusión (geoplásticos), productos que incluyen en su fabricación tecnología
textil (geotextiles) y productos formados por ambas tecnologías: textil y plástica. El término
genérico geosintético designa un producto en el que, por lo menos, uno de sus componentes es
GEOSINTÉTICOS
GEOTEXTILES
GEOMEMBRANAS
GEOGRILLA
o GEOMALLA
GEORED
PRODUCTOS
RELACIONADOS
GEOCOMPUESTOS
GEOCELDA
GEOMANTA
LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS 35-194
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a base de polímero sintético o natural, 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.
Dentro de este grupo de textiles técnicos, nos podemos encontrar con diferentes productos en
función de determinadas características:
4.1.1 Geotextiles
Los geotextiles son materiales, concretamente textiles técnicos, que forman parte de los
geosintéticos, que se utilizan para mejorar y hacer posible la ejecución de ciertos proyectos de
construcción de ingeniería civil y geotécnica. El prefijo geo- en este tipo de productos implica un
uso final en el suelo y/o en obras de ingeniería civil.
Dentro de la definición de geotextiles se incluyen los productos fabricados mediante tecnología
textil usados en ingeniería civil para dar estabilidad, soporte, separación, drenaje en suelos o
estructuras enterradas, filtro, protección, refuerzo y control de la erosión de superficies.
Los geotextiles son también empleados en otros sectores como la edificación y jardinería,
aunque más de las tres cuartas partes de la producción mundial son empleadas en obras de
geotecnia.
El Geotextil es un material textil (tejido) 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.
Geotextil no tejido de filamento continuo (23) (24): Geotextil producido por el
entrecruzamiento de uno o muchos hilos, filamentos u otros elementos.
Geotextil no tejido de fibra cortada (25): Geotextil que se presenta en forma de manto
o fieltro manufacturado de fibras u otros elementos orientadas(os) direccionalmente o
al azar y ligadas(os) de forma mecánica, térmica o química.
Geotextil tejido (26): Geotextil producido por el entrelazamiento, normalmente en
ángulo recto (urdimbre y trama) de uno o muchos hilos, fibras, filamentos u otros
elementos.
Son en realidad textiles en el sentido tradicional, pero están constituidos en su mayoría por
fibras sintéticas en lugar de las naturales como el algodón, la lana o la seda. De esta manera se
supera el problema de la biodegradación.
La principal propiedad que poseen es la permeabilidad normal al plano y a través del mismo,
pero con un grado muy variable de rangos.
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Existen por lo menos 80 áreas específicas de aplicación que han sido desarrolladas, sin
embargo, los geotextiles se utilizan por lo menos para una de estas cinco funciones:
Separación, Refuerzo, Filtración, Drenaje y Barrera líquida (cuando esta impregnado, por
ejemplo en asfalto).
La mayoría de los geotextiles están fabricados con fibras, filamentos o hilos, en base a
polímeros de polipropileno o poliéster, los cuales conforman el entramado, que puede ser tejido
o no tejido.
Figura 21. Clasificación de los Geotextiles.
4.1.2 Geomembranas
Material de muy baja permeabilidad que se presenta en forma de lámina manufacturada usada
en el campo de la geotecnia y de la edificación con el fin de reducir o prevenir el flujo o el paso
de fluidos y/o vapor a través de la construcción.
Estos materiales son láminas delgadas impermeables de caucho o material plástico usados
principalmente para recubrir y tapar las instalaciones de almacenaje de sólidos o líquidos. La
principal función es siempre como barrera de líquido o vapor. El rango de aplicaciones es muy
grande y se han desarrollado al menos 30 aplicaciones individuales en construcciones.
Las geomembranas son usualmente fabricadas como láminas poliméricas continuas muy
flexibles, pero también pueden estar constituidas de geotextiles impregnados con asfalto o
sprays de elastómeros o bien con geocompuestos de asfalto.
Las geomembranas poliméricas no son totalmente impermeables (ningún material lo es), pero
son relativamente impermeables comparada con geotextiles o suelos, aún considerando los
suelos arcillosos. Los valores típicos de la permeabilidad de las geomembranas, como medida
de los ensayos de transmisión de vapor de agua, están en el rango de 0.5x10-10 a 0.5x10-13
cm/seg. Su función principal es siempre ser una barrera de líquido o vapor.
La gran mayoría de las geomembranas son láminas delgadas formadas por materiales flexibles
poliméricos termoplásticos.
Geotextil No tejido
Filamento continuo
Agujado
Geotextil No tejido
Filamento continuo Termosoldado
Geotextil No tejido
Fibra corta / larga Agujado
Geotextil Tejido
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Según su frecuencia de uso y dependiendo de su principal materia prima constitutiva, las
geomembranas se pueden clasificar en:
Las ampliamente usadas:
Policloruro de vinilo (PVC)
Polietileno reforzado clorosulfonado (CSPE-R)
Polietileno de alta densidad (HDPE)
Polietileno de muy baja densidad (VLDPE)
Las menos usadas:
Mezcla de polímeros cruzados de etileno reforzado (EIA-R)
Polietileno lineal de baja densidad (LLDPE)
Polietileno clorado reforzado (CPE-R)
Relativamente nuevos:
Polipropileno (flexible) (PP)
Mezcla elastomérica completamente con uniones cruzadas (FCEA)
Figura 22. Ejemplo de aplicación de Geomembrana.
4.1.3 Geogrillas o Geomallas
Estructura plana a base de polímero constituida por una malla abierta y regular de elementos
resistentes a la tracción, pudiendo estar fabricados por láminas perforadas o tejidos ligados por
procesos térmicos o de encolado, en la cual las aberturas tienen dimensiones superiores a las
de los constituyentes, usado en contacto con el suelo o con otros materiales.
En lugar de ser tejidos de mallas apretadas, no tejidos o tejidos de punto; las geogrillas son
plásticos con una configuración de mallas abiertas, es decir que las geogrillas tienen aberturas
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grandes. Las geogrillas pueden ser estiradas para mejorar sus características mecánicas
(láminas perforadas) o directamente fabricadas por los métodos textiles tradicionales (tejidos).
Existen numerosas áreas de aplicación, sin embargo, su función casi exclusiva es como material
de refuerzo.
Los geotextiles y las geogrillas compiten por su utilización en varias aplicaciones de refuerzo.
También son diseñados por métodos similares, pero difieren en su construcción, apariencia y
colocación. Las geogrillas son materiales tipo rejillas con espacios de cuadrícula de gran
tamaño, con medidas entre 1 y 10 cm de abertura. Pueden ser manufacturadas a partir de
diferentes materiales, y los métodos de fabricación pueden ser variables.
4.1.3.1 Geogrillas Perforadas
Existen dos tipos de geogrillas, las orientadas uni y biaxialmente, cada tipo comienza como una
lámina de geomembrana que tiene un modelo controlado y uniforme de agujeros pre
punzonados. La lámina pre punzonada es luego enviada a un tren de rodillos de estiraje, este
estiraje causa una deformación y elongación en la dirección del movimiento. En los productos
deformados uni axialmente los agujeros circulares punzonados de las láminas de polietileno de
alta densidad se convierten en elipses estiradas. Esto causa en el polímero que su estructura
molecular sea altamente estirada en un estado donde la resistencia a la tracción y el módulo
aumentan significativamente comparándolas con el material original, mientras que decrece la
fluencia por tracción.
En los productos deformados biaxialmente las grillas son punzonadas en láminas de
polipropileno, en las cuales para formar aberturas rectangulares (casi cuadradas) se logra:
longitudinalmente usando rodillos y transversalmente usando estiradores. De esta manera se
incrementan en forma similar las propiedades mecánicas en los productos biaxiales.
Los productos uni axialmente desarrollados son utilizados donde es conocida la dirección
principal de los esfuerzos, y los productos biaxiales son utilizados donde los esfuerzos son
esencialmente aleatorios.
Los métodos de fabricación de las geogrillas (geomallas) tejidas pueden ser:
Fibras compuestas de poliéster de alta densidad contenidas en polipropileno, donde la
estructura es ligada por el contacto del polipropileno. La estructura es formada por un
proceso de entrelazado de fibras de poliéster de alta densidad, las cuales son tejidas en
las uniones. El producto es luego recubierto con látex en el proceso final.
Tejidos de hilados de poliéster de alta tenacidad enredado en las uniones y luego
recubierto con PVC o algún acabado bituminoso.
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Hilado de fibra de vidrio unidas en las intersecciones y luego recubiertas usando varios
polímeros.
4.1.3.2 Geogrilla (Geomalla) uni-direccional
Geomallas manufacturadas por un proceso de extrusión uni direccional a base de polímeros de
polietileno de alta densidad (HDPE). Esta tecnología elabora productos con altas propiedades
técnicas que permiten su uso en aplicaciones estructurales.
Estos tipos de geomallas son químicamente inertes, tienen gran resistencia a la tracción y alto
módulo. Son específicamente producidas para reforzar el suelo.
El suelo y el agregado, o la mezcla asfáltica colocados sobre una geomalla, se traban en las
aberturas de la misma, lo que confina el material y limita sus desplazamientos laterales
aumentando la resistencia al corte. La compactación del suelo, o mezcla asfáltica, produce un
inter trabado suelo-geomalla por lo que se obtiene un alto nivel de resistencia a la tracción.
La estructura compuesta suelo-geomalla actúa por tanto como si tuviera una resistencia
intrínseca a la tracción. La geomalla produce una especie de trabazón en materiales que de otra
forma serían no-cohesivos. La estructura suelo-geomalla combina la resistencia a la compresión
del suelo con la resistencia a la tracción de la geomalla. Se obtiene entonces un material con
mayor rigidez y estabilidad que el suelo por si solo. La capacidad de la geomalla para absorber
esfuerzos y distribuirlos aumenta la resistencia de la masa reforzada a cargas estáticas y
dinámicas.
Por lo tanto las geomallas constituyen una innovadora y ventajosa solución desde un punto de
vista técnico y económico para todas las aplicaciones que requieren mejorar las características
de suelos granulares, cohesivos o no consolidados.
Figura 23. Geogrilla uni-direccional y geogrilla bi-direccional.
4.1.3.3 Geogrilla (Geomalla) bi-direccional
Este tipo de geomallas están especialmente diseñadas para la estabilización y refuerzo del
suelo. Están fabricadas a base de polipropileno (PP), producidas por un método de extrusión y
posteriormente estiradas de forma bi-axial para incrementar sus características de resistencia a
la tracción, además tienen un elevado módulo a la tracción y una óptima resistencia a los
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daños por construcción durante la instalación. La trabazón del material granular entre sus
aperturas, permite un efectivo confinamiento y refuerzo del suelo.
4.1.4 Geored o Geoespaciadores
Estructura tridimensional permeable constituida de filamentos, fibras y/u otros elementos
(sintéticos o naturales) a base de polímeros, ligados por medios mecánicos, térmicos o químicos
y/o por cualquier otro medio, usada en contacto con el suelo o con otros materiales, por
ejemplo, para mantener partículas, raíces y pequeñas plantas en el suelo.
Las georedes, también llamadas geoespaciadores, constituyen un segmento especializado
dentro del área de los geosintéticos. Generalmente están formados por una extrusión continua,
formando una malla con ángulos agudos unos de otros. Cuando la malla es abierta, con
aberturas relativamente grandes, forman una configuración tipo red. Su función de diseño está
completamente dentro del área de drenaje, donde son usados para conducir fluidos de todo
tipo.
Los diferentes tipos de Georedes son:
Georedes de hilados sólidos extruídos, este es el tipo más común de geored.
Georedes de hilados esponjosos extruidos, este tipo tiene en general espesores
mayores, por lo tanto permite un mayor flujo de agua.
Georedes de hilados envainados, en los cuales las intersecciones verticales son
perpendiculares, por lo tanto la resistencia normal es mayor.
Las georedes mencionadas están formadas por polietileno con una densidad de 0.933 a 0.939
g/cm3. Luego se mezcla con 2.0 a 2.5 % de carbono negro y 0.25 a 0.75 % de aditivos lo cual
sirve como antioxidante y lubricante. Con la adición del carbono negro y los aditivos
(aproximadamente 3.0 %) la densidad final del compuesto esta un poco por encima de 0.941
g/cm3, esta densidad final es el límite inferior de los polietilenos de alta densidad (HDPE).
Figura 24. Geored.
Las georedes como la de la figura, están compuestas por una estructura de tres dimensiones de
capas y filamentos paralelos entretejidos que crean canales de gran capacidad de flujo. Son
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producidos por extrusión de polietileno de alta densidad (HDPE) y son resistentes a agentes
químicos y biológicos que normalmente presentan el suelo y los desechos. También son
estabilizadas para resistir contra la degradación de rayos UV.
Tienen una estructura de forma romboidal y disponible en espesores entre 3 y 13 mm y con
masa por unidad de área entre 450 y 2500 g/m².
7.1.5 Geocelda
Estructura tridimensional permeable a base de polímeros (sintéticos o naturales), con forma de
matriz de celdas huecas, constituida por bandas de geotextiles o geomembranas ligadas
alternativamente y usada en contacto con el suelo o con otros materiales.
Figura 25. Geocelda.
Estas geoceldas tienen estructuras en forma de panal con espesores entre 75 y 150 mm,
hechas mediante un proceso de extrusión de polietileno (PE) totalmente continuo. La estructura
se abre como acordeón y por lo tanto puede ser transportada y almacenada con un mínimo de
espacio, y posteriormente abierta durante la instalación creando una serie de celdas
interconectadas (los diámetros que pueden alojarse en sus aberturas varían entre 100 y 300
mm). Una vez expandidos a su máxima extensión y rellenados con suelo (o grava) la estructura
se vuelve inextensible y de comportamiento monolítico, proporcionando un confinamiento
efectivo para suelos no consolidados y previniendo su movimiento aún en taludes pronunciados,
o bien ante fuerzas de erosión tales como las ocasionadas por corrientes hidráulicas. La
estructura celular es por tanto particularmente útil en suelos áridos y rocosos, o impermeables
donde la vegetación es prácticamente inexistente. Las conexiones de las celdas, tienen una
abertura por donde drena el agua por lo que están hidráulicamente interconectadas. La
estructura compuesta suelo - geocelda tiene gran permeabilidad facilitando la absorción del
agua durante las precipitaciones de lluvia por lo que disminuye el escurrimiento, y
consecuentemente la erosión.
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7.1.6 Geomantas
Las geomantas son estructuras planas a base de polímeros (naturales o sintéticos) constituidas
por una red densa y regular cuyos elementos están ligados por nudos o por procesos térmicos,
y cuyas aberturas tienen dimensiones superiores a las de sus constituyentes, usado en contacto
con el suelo o con otros materiales.
Las geomantas tridimensionales están diseñadas para la protección y vegetación de taludes
sujetos a erosión superficial y cuando existe un estrato de suelo orgánico. Tienen un espesor
aproximado de 20 mm y son fabricadas al juntar diversas mallas bi orientadas y extruídas de
polipropileno (PP). El proceso molecular de estirado, tanto en la dirección longitudinal como
transversal, aumenta las propiedades mecánicas de la base de polímeros obteniéndose alta
resistencia a la tracción (8 KN/m mínimo)
Algunas geomantas están compuestas por 2 capas de geomalla arriba y abajo, y una geomalla
central mecánicamente doblada para darle espesor al producto total y hacerla tridimensional.
Las dos geomallas planas suministran una alta resistencia a la tracción y permiten un mínimo
de elongación. El denso doblado de la capa central limita la deformación de la geomanta
cuando se llena con suelo vegetable obteniéndose un elemento de gran resistencia. Las capas
son ensambladas en el proceso de manufactura tejiéndolas entre ellas con hilos de
polipropileno altamente resistentes.
Figura 26. Geomanta tridimensional y biomanta.
Las biomantas son colchones hechos de fibra de coco, yute u otros elementos orgánicos
capaces de formar una excelente protección anti-erosión en taludes suaves y base vegetable
existente. Ya que la biomanta se descompone naturalmente durante el ciclo biológico, la
descomposición de fibras, esencialmente hechas de celulosa y otros elementos orgánicos, actúa
como fertilizante. Las fibras de coco permiten la retención de humedad, aumentan la
permeabilidad del suelo y mejoran la rugosidad de la superficie reduciendo la velocidad de
escurrimiento del agua y por tanto la erosión.
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4.1.7 Geocompuestos
Es un ensamblado manufacturado de materiales de los cuales, al menos uno de los
componentes es un producto geosintético, usado en contacto con el suelo o con otros
materiales.
Los geocompuestos consisten en una combinación de geotextiles y georedes; geogrillas y
geomembranas; o geotextiles, geogrilla, y geomembrana; o alguno de estos cuatro
geosintéticos con otro material (por ejemplo: algunos suelos, láminas de plástico deformado,
cables de acero, etc.). Las áreas de aplicación son numerosas, entre las que se encuentran:
separación, refuerzo, filtración, drenaje y barrera de vapor.
4.1.7.1 Geocompuesto triplanar de alta capacidad de drenaje.
Este geocompuesto esta formado por una estructura tridimensional con elementos verticales
rígidos. Sus nervaduras aumentan significativamente la capacidad de tensión y resistencia a la
compresión del geocompuesto. Estas nervaduras están también soportadas por estructuras
planares que reducen la intrusión y pérdida de flujo de la sección de drenaje. El conjunto
permite obtener altas capacidades drenantes en la vida útil de la estructura, y no sólo por
algunas horas. Por lo tanto, estos geocompuestos triplanares son desarrollados para drenaje a
largo plazo en aplicaciones de rellenos sanitarios con las siguientes características:
Capacidad de su estructura para drenar sometida a cargas de compresión a largo plazo.
Capacidad de su estructura de drenar altos niveles de flujo a largo plazo
Capacidad de su estructura para drenar y permitir una adecuada estabilidad estructural
al corte.
Figura 27. Geocompuesto triplanar, geored + geotextil, geomembrana + geored + geotextil.
4.1.7.2 Geocompuesto Geored + Geotextil
Este geocompuesto tiene gran capacidad de filtrar y drenar, producido por la unión de la
geored y geotextil.
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El uso de las georedes, con su gran capacidad de drenar y distribuir cargas, y el geotextil para
filtrar permiten un sistema fácil de instalar para “filtrar – drenar – proteger”. La posibilidad de
escoger diversas soluciones con los diferentes geocompuestos, con sus características únicas,
permite al proyectista una amplia selección para sus necesidades de proyecto.
4.1.7.3 Geocompuesto Geomembrana + Geored + Geotextil
Este geocompuesto es una combinación de una geomembrana y un geotextil.
Esta combinación que tiene alta capacidad drenante y filtrante, ofrece un sistema completo de
drenaje y protección además de dar la condición de impermeabilización.
4.2 PROCESOS DE FABRICACIÓN DE GEOSINTÉTICOS
Como fuera mencionado con anterioridad, los Geosintéticos pueden ser manufacturados a partir
de procedimientos de extrusión, con tecnología textil, o bien con la combinación de ambas
tecnologías.
Los Geosintéticos nacen de la mano de la Industria Textil, y como tales su costo depende del
número de etapas que intervienen y de la rapidez del proceso de elaboración; mientras sea
menor el número de etapas y más rápido el proceso, más económico será el producto. (27)
Los tejidos pueden clasificarse en:
Tejido plano o de calada; esta formado por dos series de hilos que se entrecruzan
perpendicularmente. La serie de hilos transversales se llama trama; y la de los hilos
longitudinales se les da el nombre de urdimbre.
Figura 28. Tejido plano o de calada.
Tejido de punto; este tipo de tejido se subdivide en dos clases
Tejido de punto por trama; es el formado por un hilo que se enlaza consigo mismo.
Tejido de punto por urdimbre; es el que se forma por una serie de hilos que forman
una urdimbre, como en los tejidos de calada, y que se enlazan unos con otros entre
sí, según una trayectoria preestablecida.
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Figura 29. Tejido de punto por trama, tejido de punto por urdimbre.
Tejido no-tejido; es el formado por fibras o filamentos entrecruzados entre sí formando
una especie de manta, a la que se le da consistencia por medios mecánicos, térmicos o
químicos.
Figura 30. Tejido no-tejido.
4.2.1 Proceso de fabricación de Geotextiles no tejidos
Los geotextiles no tejidos están formados por fibras o filamentos superpuestos en forma
laminar, consolidándose esta estructura por distintos sistemas. Según cual sea el sistema
empleado para unir los filamentos o fibras, los geotextiles no tejidos se clasifican a su vez en:
Geotextiles no tejidos ligados mecánicamente o agujados:
Se forman a partir de una superposición de fibras o filamentos ordenados
aleatoriamente (capa) que se consolida al pasar por un campo de agujas en la máquina
punzonadora. Dichas agujas se mueven en un solo sentido alternativo, subiendo y
bajando muy rápidamente, penetrando en la napa y entrelazando las fibras, Esto se
consigue por que el perfil de las agujas no es regular, si no que están provistas de unas
espigas o salientes en dirección a su sentido de penetración, lo cual hace penetrar a las
fibras sin llevárselas en su movimiento de retroceso. La frecuencia de golpes o
penetraciones de las agujas va consolidando el geotextil no tejido. Los productos
fabricados por este proceso tienen buenas prestaciones mecánicas, manteniendo parte
del espesor de la napa la cual les confiere mayor estructura tridimensional, gran
elongación (pueden estirarse desde un 40% hasta un 120% o más, antes de entrar en
carga de rotura) lo que les proporciona muy buena adaptabilidad a los terrenos, unas
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excelentes propiedades para protección (suele denominarse efecto colchón) y muy
buenas funciones de filtración y separación.
Geotextiles no tejidos ligados térmicamente o termosoldados:
Se forman a partir de una napa en la que la unión de fibras y consolidación del
Geotextil se logra por fusión de las fibras y soldadura en los puntos de intersección
mediante un calandrado a temperatura elevada. Su espesor y su elongación son algo
menores a la de los agujados, por lo cual su transmisividad y permeabilidad son
menores, tienen buenas prestaciones mecánicas y poca adaptabilidad (son algo
rígidos).
Geotextiles no tejidos ligados químicamente o resinados:
La unión entre sus filamentos se consigue incorporando ligantes químicos o resinas.
Este sistema no se utiliza para la fabricación de geotextiles de protección y separación,
puesto que en su composición (de los de protección) deben de evitarse elementos
químicos distintos a los polímeros, que pudiesen alterar sus propiedades y provocar
incompatibilidades químicas con otros materiales con los que pudiese estar en contacto.
Por último, dentro de esta clasificación de Geotextiles no tejidos, según su método de
fabricación incorporaríamos aquellos que se pueden fabricar con combinaciones de los sistemas
de fabricación que se han descripto.
4.2.2 Procesos de fabricación de Geomallas o Geogrillas
El rasgo clave de las geogrilla es que los espacios huecos entre los nervios laterales y
transversales, llamadas aberturas, son suficientemente grandes para permitir que el suelo
penetre a través de un lado de la geogrilla hasta el otro. Los nervios de las geogrillas son
frecuentemente muy rígidos comparados con las fibras de los geotextiles. No solo es importante
la resistencia de un nervio, sino que además la resistencia de la unión es también importante.
La razón de esto es que el suelo penetra a través de las aberturas, y al intentar deformarse por
solicitaciones se apoya contra los nervios transversales, las cuales trasmiten sus cargas a los
nervios longitudinales vía las uniones. Las uniones están, por supuesto, donde los nervios
longitudinales y transversales se encuentran y se conectan.
Las geogrillas más flexibles son las que usan fibras de poliéster. La fabricación de las geogrillas
de poliéster se realiza en maquinaria de tejido de textiles. En este proceso, cientos de fibras se
unen para formar nervios longitudinales y transversales con grandes espacios abiertos entre
ellos. Los cruces están unidos por costuras o físicamente entrelazados para vincular los nervios
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transversales y longitudinales, luego la unidad estructural completa es protegida por un
recubrimiento de diversos materiales (por ejemplo, PVC, látex, bitumen, etc.) para darle
estabilidad dimensional y protección de los nervios durante la instalación. La geogrilla resultante
se conoce como geomalla relativamente flexible.
Los materiales poliméricos usados en la fabricación de geogrillas orientadas son polietileno de
alta densidad o polipropileno. El proceso comienza con hojas de alto calibre de polietileno o
polipropileno. Los espesores típicos son de 4 a 6 mm. Luego se perforan los agujeros en las
hojas siguiendo un patrón regular y la hoja es luego estirada uni axialmente o biaxialmente. El
estiramiento es hecho bajo temperaturas y velocidades de deformación controladas a fin de
prevenir la fractura mientras se está consiguiendo el flujo dúctil de las moléculas en una
condición de elongación. Una de las variables a tener en cuenta en el proceso es la relación de
estiramiento, pero otras, tales como el peso molecular, la distribución del peso molecular, y el
grado de ramificación o vinculación cruzada, son también muy importantes. Además de los
incrementos significativos en módulo y resistencia, la sensibilidad a la fluencia de los nervios se
reduce significativamente durante el proceso de estiramiento. La geogrilla resultante se conoce
como homogénea, unida o rígida.
4.3 APLICACIÓN DE LOS GEOSINTÉTICOS EN MANTENIMIENTO Y RENOVACIÓN
DE PAVIMENTOS
Durante los primeros años de la década del ’70, la demanda mundial de reducción de los costos
de reparación de pavimentos asfálticos para caminos ha impulsado el desarrollo de una nueva
tecnología de repavimentación: la combinación de materiales Geosintéticos con productos de
revestimiento asfáltico. (28)
Dicho método, que procede de los estados del sur de EE.UU. y que se desarrolló para prevenir
la formación de las denominadas “fisuras reflejas” en la superficies de caminos de mezcla
asfáltica, ha sido adoptado de forma generalizada y se ha convertido en uno de los principales
campos de aplicación de los materiales Geosintéticos.
En general, los factores que determinan la duración de la superficie de una carpeta asfáltica
nueva son la fatiga por flexión, el envejecimiento natural, la formación de ahuellamientos, la
abrasión, la formación de grietas por efecto de la temperatura y la fisuración refleja.
En la actualidad, se está enfrentando el problema de capas asfálticas que están envejeciendo,
sumado a las bajas partidas presupuestarias que se aplican en el mantenimiento. Uno de los
principales contribuyentes al deterioro de los caminos es el agua que se encuentra debajo del
pavimento, la cual reblandece el suelo de la subrasante lo que a su vez destruye la capacidad
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estructural del pavimento. Un pavimento con una base que se sature en un tiempo del 10% de
su vida de diseño, tendrá solamente un 50% de la vida útil de un pavimento donde el agua se
mantiene alejada de la base. Gran parte de esta agua entra por las fisuras y poros de la
superficie del pavimento.
Los Geosintéticos especiales para pavimentación y las membranas de reparación están
diseñadas para reducir la infiltración del agua y las grietas reflectivas, ahorrando, de esta forma
los ciclos costosos de repavimentación. Se ha comprobado que éstos prolongan la vida útil de
todo tipo de superficies de rodamiento. (28)
Estos productos tan versátiles se utilizan en pavimentos de asfaltos nuevos, por debajo de las
capas de pavimentos rígidos y flexibles, así como por debajo de pavimentos sellados por
tratamientos de superficie.
En el mercado se ofrecen Geosintéticos de polipropileno no tejido agujado para la
pavimentación, los cuales combinados con una capa de ligante asfáltico, ofrecen una barrera
contra la humedad sobre todo el ancho de la superficie de pavimentación. También para este
propósito, existen membranas impermeabilizantes y autoadheribles para la reparación eficaz de
fisuras. El producto es un compuesto formado por el Geotextil no tejido (también los hay
tejidos) revestido con cemento asfáltico y un mastic adhesivo ruberizado (con adición de
caucho). El mastic adhesivo se une fácilmente a la superficie del pavimento existente,
permitiendo la instalación rápida y sencilla del producto.
También existen compuestos, por ejemplo de tres capas, consistentes en asfalto impermeable
intercalado entre una tela no tejida y una tejida de alto módulo. El compuesto de una
membrana extra fuerte para la reparación del pavimento con alta resistencia a la tracción y
excelente resistencia a la delaminación, amortigua y disipa eficazmente las tensiones del
pavimento que causan el agrietamiento reflectante.
El efecto de los Geotextiles para pavimentos en la duración de la superficie de carreteras
asfálticas y su incorporación a la construcción asfáltica es un mecanismo complejo, que está
determinado por diversos parámetros: tipo de tejido, tipo de mezcla asfáltica, impregnación,
estructura de la superficie y construcción general. No es posible evaluar el rendimiento de los
tejidos para pavimentos considerando simplemente su resistencia a tracción.
Los principales factores que contribuyen a prolongar la vida útil de un refuerzo de camino son:
la resistencia a la fatiga por flexión de la capa superior, la adecuada unión entre las capas
existentes y las capas de refuerzo (incluida la interfase) y la función de sellado que podría estar
constituida por un Geotextil impregnado en asfalto.
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Según el reglamento PG3 (Pliego de Especificaciones Técnicas de España) las características
mecánicas exigibles a Geosintéticos para pavimentos son las que se describen en la siguiente
tabla.
Grupo e(KN/m)
(valor mínimo)
Rt(KN/m)
(valor mínimo)
Rpd(KN/m)
(valor mínimo) Función del Geotextil
0 6.4 16 20
SEPARACION 1 4.8 12 25
2 3.2 8 30
3 2.4 6 35
0 2.7 9 30
FILTRO 1 2.1 7 35
2 1.5 5 40
3 1.2 4 45
Tabla 02. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación según PG3.
Donde los grupos 0, 1, 2 y 3 son agrupaciones de materiales de similares características.
RT = Resistencia a tracción (KN/m) (UNE EN ISO 10319) Medida en la dirección principal (de
fabricación o perpendicular a ésta) en que la resistencia sea mínima.
Rpd = Resistencia a perforación dinámica (mm) (UNE EN 918)
e(KN/m) = RT (KN/m) • er
er = Deformación unitaria en rotura
4.3.1 Mantenimiento y Rehabilitación
Las etapas constructivas para la aplicación de los geosintéticos en tareas de mantenimiento y
renovación de caminos se pueden ver sintetizadas en los seis pasos que se grafican:
1. Limpieza de pavimento deteriorado
2. Sellado de fisuras
3. Aplicación de riego de ligante
4. Extensión de Geotextil o Geosintético
5. Colocación de mezcla asfáltica
6. Compactación
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Capa de Rodadura Base Asfáltica
DeterioradaCapa de Rodadura Base Asfáltica
DeterioradaCapa de Rodadura Base Asfáltica
DeterioradaCapa de Rodadura Base Asfáltica
Deteriorada
1 2
Base Asfáltica
DeterioradaCapa de Riego
Geotextil para
Repavimentación
3 4
5 6
Figura 31. Etapas constructivas para la aplicación de los geosintéticos.
Etapa de preparación - Figura 31 Cuadros 1 y 2:
Eliminación de la suciedad, polvo y vegetación de la superficie y de las grietas de las
capas de rodadura.
Ejecución de la reparación de baches y rellenado de fisuras de mayor tamaño (>5 mm)
con una mezcla caliente o un material de relleno adecuado.
Eliminación de las aristas afiladas o rugosidades excesivas de la superficie.
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En caminos muy deterioradas debe aplicarse una capa de nivelación de 1,5 cm
aproximadamente (generalmente se utiliza arena – asfalto), con el fin de evitar el
rellenado de grietas, un proceso que requiera gran cantidad de tiempo y mano de obra.
El llenado eficaz de grietas resulta de especial importancia, ya que de no realizarse dicha
operación, el tejido para pavimentos no quedaría saturado por el riego asfáltico.
GEOTEXTIL
LIGANTE ASFALTICO
GRIETAS
Figura 32. Sellado de fisuras y relleno de grietas.
Aplicación de la capa ligante: Figura 31 Cuadro 3. En función del estado de la superficie
antigua, se pulveriza una cantidad calculada de riego de saturación y adherencia, de forma
uniforme sobre la superficie preparada, antes de extender el Geotextil, asegurándose de que se
cumplan los siguientes requerimientos:
El asfalto se aplica sobrepasando la anchura del Geotextil 5 cm por cada lado
aproximadamente.
La temperatura de pulverización del asfalto puro debe mantenerse entre 150 y 170 °C,
para obtener un revestimiento tan uniforme como sea posible. Puede reemplazarse el
cemento asfáltico por una emulsión asfáltica, en donde las temperaturas de aplicación
bajan considerablemente.
Cuando se utilizan emulsiones bituminosas, la cantidad de revestimiento se ajusta de
modo que contenga la cantidad media de asfalto requerida.
El revestimiento únicamente se aplica a áreas en las que debe extenderse el tejido para
pavimentos.
En el caso en que únicamente se cubren secciones determinadas de carretera con
tejido para pavimento, sus superficies deben presentar una rugosidad elevada.
Extensión del Geotextil: Figura 31 Cuadro 4. El Geotextil puede extenderse manualmente o
mediante máquinas, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones:
Cuando se utiliza asfalto puro como ligante, puede extenderse inmediatamente después
de aplicado el revestimiento.
LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS 52-194
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Cuando se utilizan emulsiones bituminosas, no puede extenderse hasta que la emulsión
haya efectuado su rotura.
Debe evitarse la formación de arrugas.
Los extremos longitudinales y transversales deben solaparse de 5 a 10 cm.
Si se deposita agua de lluvia en la superficie del Geotextil, debe dejarse evaporar antes
de aplicar una capa superior.
La experiencia ha demostrado que la extensión manual debe limitarse para obras de pequeña
envergadura. Los métodos de extensión mecanizados reducen la formación de arrugas en el
tejido.
Aplicación de la superficie de mezcla asfáltica: Figura 31 Cuadros 5 y 6. La superficie de mezcla
puede aplicarse inmediatamente después de la extensión del Geotextil, preferiblemente
mediante una terminadora con orugas, teniendo en cuenta los siguientes puntos:
La mezcla de material debe tener una temperatura de entre 145 °C y 165 °C.
Con el fin de evitar que los neumáticos de la terminadora o de los camiones se
adhieran al tejido, parte de la mezcla puede extenderse manualmente sobre la
trayectoria de los vehículos.
4.3.2 Control de Fisuración Refleja
La reducción de la fisuración refleja en pavimentos asfálticos ha sido discutida en gran medida
en los últimos tiempos. Muchas marcas comerciales han sabido desarrollar geosintéticos y
técnicas constructivas para que sea controlado el problema de la reflexión de fisuras desde la
base al pavimento, o desde el pavimento antiguo al nuevo.
Estos sistemas, generalmente consisten de una tela de polipropileno no tejida (Geotextil no
tejido) saturada con una capa de ligante asfáltico. Cuando el Geotextil se coloca entre el
pavimento original y una sobrecapa de asfalto, o entre la base y el pavimento nuevo, se
convierte en parte integral de la sección de la carretera, formando una barrera contra la
infiltración de agua y reduciendo el agrietamiento reflectante de la nueva superficie asfáltica.
Gran parte del agua de lluvia se infiltra a través de los pavimentos de mezcla asfáltica y de
concreto de cemento portland, saturando y debilitando los materiales de la base y de la
subrasante. Si los materiales de base de un pavimento están saturados tan sólo un 10% del
tiempo, la vida útil de ese pavimento se reducirá un 50%. La mayoría de los pavimentos, no
tienen capas adecuadas de base abiertas, con drenaje libre que drenen rápidamente esta agua
infiltrada, para así evitar la saturación de la base de la carretera. El Geotextil, cuando se satura
con la capa ligante de cemento asfáltico, se convierte en una barrera de humedad en el
pavimento, impidiendo esta infiltración antes de que llegue a las capas de base y a la
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subrasante. El módulo resiliente de las capas de la subrasante típicas y de la base, puede
aumentar significantemente, simplemente manteniendo estas capas a un nivel de humedad
bajo. Minimizando la humedad de la base de la carretera también se puede ayudar a eliminar
los problemas de congelación y deshielo del pavimento.
El pavimento flexible de mezcla asfáltica va a, eventualmente, desarrollar grietas por fatiga
debido a los esfuerzos por tensión cuando se deflexione. La inclusión de la entre capa de
Geotextil trae como resultado, un pavimento con esfuerzos a la tracción reducidos
ampliamente. El resultado es un gran aumento a la resistencia a la fatiga del pavimento nuevo
o de las sobre capas. La capa de espesor mediano, de Geotextil saturada con asfalto, también
absorbe esfuerzos provenientes de las discontinuidades del pavimento existente. Pequeños
movimientos, asociados con grietas y juntas, son disipados dentro del sistema Geotextil-ligante,
en lugar de ser transferidos hacia las capas superiores como agrietamiento reflectivo. Esta
disipación de esfuerzos es efectiva sobre grietas y juntas de pavimentos de H° o de mezcla
asfáltica. Sin embargo, las discontinuidades causadas por las interfases hacen que las
estructuras constituidas por capas múltiples funcionen de manera menos eficientes que las
estructuras monolíticas.
El Geotextil también es efectivo en la prolongación de la vida de la superficie sellada con una
capa de tratamiento superficial impermeable, ya que la capa de tela saturada con asfalto,
proporciona una cámara reforzada fibrosa para el agregado. El desprendimiento del agregado
pétreo se reduce apreciablemente y el agrietamiento superficial se retarda.
4.4 LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS SELECCIONADOS PARA LA EVALUACIÓN
Como se mencionara en la Introducción a la presente Tesis, dentro de los Geosintéticos existen
diferentes productos, clasificados cómo: Geotextiles, Geomebranas, Geogrillas, Georedes,
Geoceldas, Geomantas y Geocompuestos. Cada uno de éstos tiene una o varias funciones
específicas dentro de las distintas obras que se pueden ejecutar en la Ingeniería Civil.
Específicamente en la especialidad de la Ingeniería Vial, los Geosintéticos de mayor empleo e
importancia han sido los Geotextiles y las Geogrillas.
Se ha decidido entonces, realizar las investigaciones de la presente Tesis, sobre estos dos
materiales principales:
Geotextiles no tejidos
Geogrillas de repavimentación
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Dentro de los productos Geosintéticos todos aportan de diferente forma y en menor o mayor
medida, las posibilidades de:
Impermeabilizar superficies
Promover modificaciones de adherencia entre capas
Evitar la propagación de fisuras de capas inferiores a capas superiores
En ese contexto en el mercado Argentino se ha experimentado la utilización de Geotextiles no
tejido embebidos en asfalto debido a su adecuada relación costo beneficio, y las Geogrillas
debido a su capacidad de refuerzo. Las técnicas de colocación ya están ampliamente difundidas,
y se han constituido en membranas SAMI que en conjunto con el tratamiento previo de la
superficie deteriorada y el apoyo en capas de nivelación de arena asfalto, funcionan en forma
eficiente tanto en la vialidad urbana como en la rural.
El Geotextil es un material plano y permeable, cuyo principal material constitutivo es un
polímero (natural o sintético), pudiendo ser no tejido (de fibra cortada o filamento continuo) o
tejido.
La aplicación de geotextiles en pavimentación o repavimentación se traduce en beneficios que
algunos autores (29) enumeran, como:
Reducir, evitar o retardar la fisuración refleja
Actuar como una barrera para evitar el bombeo de los finos del suelo
Reducir el espesor de la capa de asfalto
Aumentar la vida útil del pavimento
El producto que generalmente cumple con estas expectativas es el geotextil no tejido,
embebido en asfalto.
Las condiciones que deben cumplir los Geotextiles empleados en pavimentación, se ven
estipuladas en la Geotextile Specification for Highway Aplications AASHTO Designation M 288-
05 (30), de la cual se puede extraer los siguientes requisitos:
Requerimientos Físicos: Las fibras usadas en la fabricación de geotextiles y los hilos
usados para la unión de los geotextiles mediante costura, deben consistir de polímeros
sintéticos de cadena larga, compuestos de por lo menos un 95% en peso de
poliolefinas o poliésteres. Deben conformar una malla estable de tal forma que los
filamentos o fibras mantengan su estabilidad dimensional en relación con los otros,
incluyendo aquellos de los bordes.
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Esta especificación es aplicable al uso de telas para pavimentación saturadas con
cemento asfáltico entre dos capas de pavimento. La función de la tela para
pavimentación es la de actuar como una membrana impermeable y aliviadora de
esfuerzos (S.A.M.I.) dentro de una estructura de pavimento.
Parámetro Medido Métodos de Ensayo Unidades Requerimientos
Resistencia Grab ASTM D 4632 N 450
Elongación en Rotura ASTM D 4632 % 50
Masa por Unidad de Área ASTM D 5261 g/m2 140
Retención Asfáltica ASTM D 6140 l/m2 Notas 2 y 3
Punto de Fusión ASTM D 276 °C 150
Tabla 03. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación según AASHTO.
Notas:
1. Todos los valores numéricos representan el VMPR (Valor Mínimo Promedio por Rollo),
en la dirección más débil.
2. Únicamente el asfalto requerido para saturar al geotextil. La retención asfáltica debe
ser suministrada en una certificación del fabricante. El valor no indica la tasa de
aplicación de asfalto requerido en la construcción.
3. La propiedad de retención asfáltica del producto debe cumplir con los VMPR
suministrados en la certificación del fabricante.
Es importante destacar que la Especificación AASHTO no define un valor límite de retención
asfáltica por lo tanto es esencial la determinación en laboratorio de este parámetro, ya que es
un condicionante sumamente gravitante en los valores de adherencia que se consigan obtener
entre las capas.
Las Geogrillas están formadas por la unión de elementos unidos íntegramente, conformando
una red regular o malla con aberturas que superan los 6,35 mm, dichas aberturas permiten el
inter trabado con los materiales que las contienen funcionando de esa manera como refuerzo.
4.4.1 Los Geotextiles Seleccionados para la Evaluación
Fundamentados en el estudio bibliográfico y las experiencias prácticas de distintos profesionales
se ha decidido estudiar los efectos causados en la adherencia de tres geotextiles no tejidos
punzonados por agujas y de filamentos continuos con una materia prima de 100% poliéster, los
cuales se diferencian en su gramaje.
A cada geotextil no tejido se los ha denominado GTX1, GTX2 y GTX3 con el objeto de brindarles
el anonimato necesario para su tratamiento en el trabajo de investigación. Dichos geotextiles no
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tejidos poseen masas por unidad de área, que especifica el fabricante, de 140 gr/m2, 170 gr/m2
y 200 gr/m2; respectivamente.
Los fundamentos de la selección de dichos Geotextiles se basan en que el poliéster tiene un alto
punto de fusión que puede alcanzar hasta los 230ºC a 260 ºC, con lo cual es un material
apropiado para estar en contacto con temperaturas elevadas de colocación de mezcla asfáltica
que oscilan en rangos de 140 ºC a 165 ºC. Los gramajes seleccionados se fundamentan como
sigue: el Geotextil de 140 gr/m2 es generalmente un producto liviano que se utiliza como sostén
o acompañamiento de otros Geosintéticos en aplicaciones de pavimentación, por otro lado el
gramaje de 170 gr/m2 es el recomendado para la utilización como Geotextil embebido en
asfalto en su función de retardador de fisuras reflejas. Si bien gramajes elevados del orden de
200 gr/m2 en adelante no son los usualmente empleados en repavimentaciones asfálticas, se
decidió emplearlo como material en la investigación para detectar tendencias de la influencia
del espesor del Geotextil en la adherencia entre capas.
4.4.1.1 Caracterización de los Geotextiles Seleccionados para la Evaluación
A fin de conocer cabalmente las propiedades intrínsecas de los productos seleccionados para la
evaluación, se ha decidido efectuar una caracterización completa de los mismos, con el
conjunto de ensayos que a lo largo de varios años de investigación se han desarrollado y/o
implementado en el Centro de Investigaciones Viales LEMaC.
Masa por unidad de área:
La masa por unidad de superficie se relaciona con la uniformidad del Geosintético e
indirectamente con el resto de las características del mismo.
El peso o la masa por unidad de superficie de un Geosintético puede obtenerse mediante las
recomendaciones, por ejemplo, de las normas ASTM D1910 e IRAM 78002 (31). El peso de un
Geosintético se expresa por unidad de área pesando pequeñas probetas de ensayo circulares o
cuadradas, de dimensiones conocidas, cortadas de distintas posiciones y distribuidas por todo el
ancho y largo de la muestra, Ej. : Gramos por metro cuadrado (gramaje), o también en metros
por kilogramo, en cuyo caso se debe especificar también el ancho de la tela.
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Nº de Lab. = PAG010 Producto = GTX1 Nº Exped. =
Fecha = 15/08/2007 Temp. = 22 H.R.% = 70 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78002: 1997
Probeta Nº Area Masa A
[adim] [cm2] [gr] [gr/m
2]
1 100,0 1,3173 131,7
2 100,0 1,2180 121,8
3 100,0 1,3945 139,5
4 100,0 1,4634 146,3
5 100,0 1,5060 150,6
6 100,0 1,5208 152,1
7 100,0 1,4270 142,7
8 100,0 1,5082 150,8
9 100,0 1,2860 128,6
10 100,0 1,3530 135,3
PROMEDIO 100,0 1,3994 140
DESVIO ESTÁNDAR 10,407
COEFICIENTE DE VARIACIÓN 7
Nº de Lab. = PAG008 Producto = GTX2 Nº Exped. =
Fecha = 21/06/2007 Temp. = 20 H.R.% = 70 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78002: 1997
Probeta Nº Area Masa A
[adim] [cm2] [gr] [gr/m
2]
1 100,0 1,7093 170,9
2 100,0 1,7648 176,5
3 100,0 1,5702 157,0
4 100,0 1,5323 153,2
5 100,0 1,9858 198,6
6 100,0 1,4744 147,4
7 100,0 1,9816 198,2
8 100,0 1,6790 167,9
9 100,0 1,3550 135,5
10 100,0 1,6699 167,0
PROMEDIO 100,0 1,6722 167
DESVIO ESTÁNDAR 20,380
COEFICIENTE DE VARIACIÓN 12
Nº de Lab. = PAG012 Producto = GTX3 Nº Exped. =
Fecha = 21/06/2007 Temp. = 20 H.R.% = 70 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78002: 1997
Probeta Nº Area Masa A
[adim] [cm2] [gr] [gr/m
2]
1 100,0 1,9893 198,9
2 100,0 1,9578 195,8
3 100,0 1,9925 199,3
4 100,0 1,9846 198,5
5 100,0 2,1163 211,6
6 100,0 2,1141 211,4
7 100,0 1,9563 195,6
8 100,0 1,9747 197,5
9 100,0 1,8533 185,3
10 100,0 2,0468 204,7
PROMEDIO 100,0 1,9986 200
DESVIO ESTÁNDAR 7,815
COEFICIENTE DE VARIACIÓN 4
Tabla 04. Resultados de Masa por Unidad de Área para el GTX1, GTX2 Y GTX3.
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Figura 33. Determinación de Masa por Unidad de Área.
Ensayo de Espesores a presiones prefijadas (IRAM 78004-1) (2):
Espesor: Distancia tomada entre dos placas paralelas de referencia, que se mide al aplicar una
presión en un tiempo determinado sobre la probeta.
Espesor nominal: Espesor determinado cuando se aplica una presión de 2,00 ± 0,001 KPa sobre
la probeta de ensayo.
Aparatos: Los aparatos necesarios para la ejecución del ensayo son:
5. Pie de presión: El pie de presión debe tener una superficie lisa, plana y circular, con un
área de 25 cm2 ± 0,2 cm2. Este debe ser apto para ejercer presiones de 2 KPa, 20 KPa
y 200 KPa, en forma perpendicular al plano de la probeta.
6. Placa de referencia: La placa de referencia tendrá una superficie plana cuya medida
será superior a 1,75 veces el diámetro de la superficie del pie de presión. En la
experiencia presente se ha utilizado una placa de referencia de d = 16cm.
7. La precisión del aparato medidor del espesor deberá ser:
1 % para productos de espesor ≥ 1mm
0,01 mm para los productos de espesor < 1mm
El aparato que registra el espesor consta de una placa base de acero inoxidable, a la cual se le
ha adosado un porta flexímetro, que permite la colocación de dos flexímetros diametralmente
opuestos, los cuales registran las medidas con una precisión de 0,01 mm. El pie de presión está
formado por un tocho de acero inoxidable del diámetro que requiere la norma. El mismo fue
provisto de un tetón en su parte superior, para que al aplicar carga ésta sea centrada y se
distribuya de manera correcta. También está provisto de una placa de referencia, en la cual
apoyan los vástagos de los flexímetros.
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El peso del pie más el tetón y la placa de referencia es de 500 gr, con lo cual queda aplicada en
su área el primer rango de presiones (2 KPa).
Para el registro del espesor se toman ambas lecturas, una por cada flexímetro, para cada
estado de carga y se calcula el promedio de ambas determinaciones. Desterrando de este modo
cualquier desviación por falta de paralelismo entre la placa de referencia y el pie de presión.
Observaciones: Del procedimiento empleado en estas determinaciones se puede objetar que el
mecanismo empleado no asegura un paralelismo entre el pie de presión y la placa de
referencia. Sin embargo, este aspecto queda subsanado por la implementación de mediciones
diametralmente opuestas, con las cuales se consigue un promedio y, en consecuencia, una
eliminación o disminución considerable de este error.
L1 Lm L2 Lm = (L1+L2)/2
Lm = (L1+L2)/2L1 Lm L2
Figura 34. Determinación de Espesor a Presión Prefijada. Metodología de eliminación de error.
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Nº de Lab. = PAG012 Producto = GTX1 inf. Nº Exped. =
Fecha = 16/08/2007 Temp. = 21 H.R.% = 72 inf. Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78004-1: 2001
1 1,03 1,33 1,22 1,07 1,05 1,13 1,04 1,22 1,1
4 1,55 1,02 1,35 1,16 1,15 1,26 1,06 1,44 1,37 0,78 1,13 1,08 1,21 1,10 1,29 0,88 1,11 1,010 1,08 0,99 1,0
PROMEDIO 1,1 1,2 1,1
Presión =20 Kpa
1 0,50 0,49 0,52 0,44 0,45 0,43 0,55 0,44 0,54 0,69 0,45 0,65 0,51 0,52 0,56 0,43 0,65 0,57 0,25 0,51 0,48 0,61 0,44 0,59 0,36 0,47 0,410 0,44 0,42 0,4
PROMEDIO 0,5 0,5 0,5
Presión =200 Kpa
1 0,25 0,20 0,22 0,21 0,19 0,23 0,26 0,18 0,24 0,33 0,21 0,35 0,23 0,25 0,26 0,16 0,33 0,27 0,10 0,26 0,28 0,28 0,20 0,29 0,16 0,22 0,210 0,19 0,19 0,2
PROMEDIO 0,2 0,2 0,2
e=(L1+L2)/2Probeta Nº L1 L2
e=(L1+L2)/2
Probeta Nº L1 L2 e=(L1+L2)/2
Presión =2 Kpa
Probeta Nº
Carga final = 334 divisiones
Datos Útiles
Aro = 500 Kg
Flexímetro = Milésimas
Carga Inicial = Peso del Pie de Presíon
Carga intermedia = 33,4 divisiones
L1 L2
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Nº de Lab. = PAG011 Producto = GTX2 inf. Nº Exped. =
Fecha = 16/08/2007 Temp. = 21 H.R.% = 72 inf. Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78004-1: 2001
1 1,49 1,30 1,42 1,74 1,15 1,43 1,43 1,55 1,5
4 1,29 1,53 1,45 1,74 1,79 1,86 1,45 1,28 1,47 1,60 1,71 1,78 1,66 1,78 1,79 1,48 1,65 1,610 1,25 1,67 1,5
PROMEDIO 1,5 1,5 1,5
Presión =20 Kpa
1 0,59 0,5 0,62 0,70 0,5 0,63 0,62 0,6 0,64 0,59 0,4 0,55 0,74 0,7 0,76 0,54 0,47 0,57 0,74 0,67 0,78 0,71 0,61 0,79 0,73 0,43 0,610 0,48 0,61 0,5
PROMEDIO 0,6 0,6 0,6
Presión =200 Kpa
1 0,31 0,25 0,32 0,37 0,22 0,33 0,32 0,28 0,34 0,32 0,16 0,25 0,38 0,35 0,46 0,27 0,19 0,27 0,38 0,31 0,38 0,38 0,29 0,39 0,39 0,15 0,310 0,23 0,23 0,2
PROMEDIO 0,3 0,2 0,3
e=(L1+L2)/2Probeta Nº L1 L2
e=(L1+L2)/2
Probeta Nº L1 L2 e=(L1+L2)/2
Presión =2 Kpa
Probeta Nº
Carga final = 334 divisiones
Datos Útiles
Aro = 500 Kg
Flexímetro = Milésimas
Carga Inicial = Peso del Pie de Presíon
Carga intermedia = 33,4 divisiones
L1 L2
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Nº de Lab. = PAG014 Producto = GTX3 inf. Nº Exped. =
Fecha = 21/06/2007 Temp. = 22 H.R.% = 77 inf. Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78004-1: 2001
1 2,06 2,04 2,12 1,69 1,94 1,83 1,70 1,87 1,8
4 1,82 1,63 1,75 1,74 2,08 1,96 1,69 1,69 1,77 1,59 1,75 1,78 1,77 1,66 1,79 1,56 1,86 1,710 1,85 1,75 1,8
PROMEDIO 1,7 1,8 1,8
Presión =20 Kpa
1 1,79 1,61 1,72 0,68 0,76 0,73 0,71 0,60 0,74 0,75 0,63 0,75 0,60 0,92 0,86 0,73 0,74 0,77 0,64 0,72 0,78 0,70 0,68 0,79 0,46 0,83 0,610 0,74 0,73 0,7
PROMEDIO 0,8 0,8 0,8
Presión =200 Kpa
1 0,32 0,25 0,32 0,25 0,32 0,33 0,32 0,21 0,34 0,36 0,22 0,35 0,21 0,44 0,36 0,31 0,32 0,37 0,27 0,30 0,38 0,28 0,29 0,39 0,10 0,40 0,310 0,32 0,33 0,3
PROMEDIO 0,3 0,3 0,3
e=(L1+L2)/2Probeta Nº L1 L2
e=(L1+L2)/2
Probeta Nº L1 L2 e=(L1+L2)/2
Presión =2 Kpa
Probeta Nº
Carga final = 334 divisiones
Datos Útiles
Aro = 500 Kg
Flexímetro = Milésimas
Carga Inicial = Peso del Pie de Presíon
Carga intermedia = 33,4 divisiones
L1 L2
Tabla 05. Resultados de Espesores a Presiones Prefijadas para el GTX1, GTX2 Y GTX3.
Ensayo de tracción (Grab Test):
También llamado de resistencia a la tracción en carga concentrada, se diferencia del ensayo de
tracción en tiras en que el ancho de las probetas es mayor que la impronta de las mordazas de
la máquina que tracciona la muestra. Mediante este artificio, una parte del espécimen provee
anclaje a los filamentos sin ser específicamente sometido a esfuerzo.
Algunas de las normas para este ensayo son: DIN 53858; EFG 07-120; ASTM D1682-4632;
IRAM 78018 (33). Las mismas difieren, entre otras características dimensionales de la máquina
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y probetas, en los valores de velocidad de ensayo, lo que se expone en la siguiente tabla:
Norma de Ensayo Velocidad de
Ensayo
DIN 53858 100mm/min
NFG 07-120 20s
ASTM D 1682-4632 30s ó 300mm/min
Tabla 06. Grab test, variantes de ensayos según normas.
Este ensayo es la mayor simulación de las solicitaciones cuando sobre un Geosintético se
presiona un elemento punzante (piedra) en forma descendente, o se ejerce un esfuerzo lateral
sobre el elemento (aun presionado).
Una solicitación como la descripta se presenta en operación cuando: un vehículo frena, acelera
o dobla sobre la superficie del camino (las tensiones se transmiten paralelamente a la
superficie); y cuando se compacta el agregado en una trinchera de drenaje (se presiona la
piedra contra los laterales y se vibra en forma descendente). Esta propiedad será de
importancia crítica en todas las aplicaciones en que, durante la etapa de construcción, transite
equipo pesado sobre agregado de grueso calibre.
Figura 35. Ensayo de Tracción Grab Test.
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GTX1 Dirección Paralela
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GTX1 Dirección Transversal
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GTX2 Dirección Paralela
GTX 150 gr Empresa Nº:1
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GTX2 Dirección Transversal
GTX 150 Empresa Nº:1
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GTX3 Dirección Paralela
GTX 200 gr Emp.Nº:1
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GTX3 Dirección Transversal
Tabla 07. Resultados de Grab Test para el GTX1, GTX2 Y GTX3.
Ensayo de Tracción con probetas anchas:
Las normas que siguen el principio de este método aunque con algunas variantes en el
procedimiento son ISO 10319:1993, AENOR UNE-EN ISO 10319:1996 e IRAM 78012 (34).
GTX 200 gr Empresa.Nº:1
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La distinción básica entre este método y los restantes métodos para medir las propiedades de
tracción en los geosintéticos es el ancho de la probeta. En este método, el ancho es mayor que
el largo de la probeta, ya que algunos Geosintéticos tienen tendencia a encogerse (curvarse) en
el largo de la probeta, cuando se les aplica una carga de tracción. El mayor ancho reduce el
efecto de encogimiento de tales materiales y proporciona una relación más próxima al
comportamiento esperado del mismo sobre el terreno, así como un procedimiento para la
comparación de Geosintéticos entre sí.
Según la normativa argentina el resumen del procedimiento es el siguiente: se mantiene una
probeta de ensayo, entre todo su ancho, en las mordazas de una maquina de tracción que se
desplaza a una determinada velocidad, mientras aplica una fuerza longitudinal a la probeta
hasta que la misma rompe. El valor de la carga máxima medida en el dial de la maquina de
tracción constituirá la resistencia a tracción del producto. Este ensayo utiliza probetas de 200
mm de ancho y 100 mm de largo. (35)
Este método es aplicable a la mayoría de los geotextiles, incluyendo los tejidos de calada, los no
tejidos, los geocompuestos, los tejidos de punto y los fieltros. El método es aplicable también a
las geogrillas, pero en este caso puede ser necesario modificar las dimensiones de las probetas.
El ensayo se efectúa sobre un mínimo de cinco probetas, tanto en la dirección de producción
como en la dirección transversal a la misma. Se prepara cada probeta de ensayo a un ancho
nominal final de 200 mm y de largo suficiente para asegurar 100 mm entre las mordazas. Para
vigilar cualquier desplazamiento, se trazan dos líneas que recorren todo el ancho de las
superficies de las mordazas de la probeta de ensayo, perpendicularmente a la dimensión del
largo y separadas 100 mm.
Figura 36. Ensayo de Tracción con probetas anchas. Probeta pos y pre ensayo. Máquina de ensayo
trabajando. (36)
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Producto GTX1 GTX2 GTX3
Dirección de Ensayo Paralela Transversal Paralela Transversal Paralela Transversal
Fuerza Máxima (KN) 0,784 0,658 1,125 1,271 1,821 1,621
Tensión Máxima (N/m) 3920 3291 5624 6086 9103 8103
Deformación Máxima (mm) 61,11 68,58 46,69 60,45 46,08 63,23
Tabla 08. Resultados de Tracción en banda ancha para el GTX1, GTX2 Y GTX3.
Ensayo de Retención Asfáltica:
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. La norma Argentina IRAM 78027 (37), 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 (RA) en litros por cada metro cuadrado (lt/m2).
1000A
MMR
ca
asatA
Ecuación 04. Retención asfáltica.
Donde:
RA = Retención de asfalto sobre el geotextil [lt/m2]
Msat = Masa del geotextil saturado con asfalto = [gr]
Ma = Masa del geotextil al aire = [gr]
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ca = Densidad del cemento asfáltico [gr/lt]
A = Área de la probeta de geotextil [m2]
La siguiente secuencia de fotografías muestra el proceso de ensayo.
Figura 37. Espécimen de ensayo (Ma). Figura 38. Inmersión de probetas en asfalto.
Figura 39. Probetas colgadas en una dirección. Figura 40. Espécimen de ensayo (Msat).
Los valores obtenidos en las determinaciones de retención asfáltica sobre los geotextiles
empleados, han sido:
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Nº de Lab. = PAG013 Producto = GTX1 Nº Exped. =
Fecha = 10/09/2007 Temp. = 23 H.R.% = 63 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78027: 2007
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] [cm2] [gr] [gr] [lt/m2]
1 200,0 2,1 26,3 1,2
2 200,0 2,5 28,4 1,3
3 200,0 2,2 25,4 1,2
4 200,0 3,0 30,3 1,4
PROMEDIO 200,0 2,5 27,6 1,3
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] [cm2] [gr] [gr] [lt/m2]
5 200,0 3,0 26,3 1,2
6 200,0 2,9 26,4 1,2
7 200,0 2,4 22,8 1,0
8 200,0 2,4 21,7 1,0
PROMEDIO 200,0 2,7 24,3 1,1
RA (PROMEDIO EN AMBAS DIRECCIONES) = 1,2 [lt/m2]
Tabla 09. Resultados de Retención Asfáltica para el GTX1.
Nº de Lab. = PAG009 Producto = GTX2 Nº Exped. =
Fecha = 25/06/2007 Temp. = 18 H.R.% = 63 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78027: 2007
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] [cm2] [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] [cm2] [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
RA (PROMEDIO EN AMBAS DIRECCIONES) = 1,5 [lt/m2]
Tabla 10. Resultados de Retención Asfáltica para el GTX2.
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Nº de Lab. = PAG015 Producto = GTX3 Nº Exped. =
Fecha = 13/09/2007 Temp. = 20 H.R.% = 70 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78027: 2007
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] [cm2] [gr] [gr] [lt/m2]
1 200,0 3,5 35,0 1,6
2 200,0 3,8 34,1 1,5
3 200,0 4,1 37,4 1,7
4 200,0 4,2 35,6 1,6
PROMEDIO 200,0 3,9 35,5 1,6
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] [cm2] [gr] [gr] [lt/m2]
5 200,0 3,9 40,8 1,8
6 200,0 4,2 40,8 1,8
7 200,0 3,8 37,4 1,7
8 200,0 4,1 37,3 1,7
PROMEDIO 200,0 4,0 39,1 1,8
RA (PROMEDIO EN AMBAS DIRECCIONES) = 1,7 [lt/m2]
Tabla 11 Resultados de Retención Asfáltica para el GTX3
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.
es
AEA
R
RR
Ecuación 05. Retención de emulsión asfáltica.
Donde:
REA = Retención de emulsión asfáltica sobre el geotextil [lt/m2]
RA = Retención de asfalto sobre el geotextil [lt/m2]
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.
DcDsDd 362.0
Ecuación 06. Dotación de cemento asfáltico según Button.
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Donde:
Dd = Dotación de ligante según diseño [lt/m2]
Ds = Dotación de ligante necesario para lograr la saturación del geotextil [lt/m2]
Dc = Dotación de ligante según las condiciones superficiales (0,05 – 0,59) [lt/m2]
La experiencia de diversos autores ha demostrado, sin embargo, que la dotación que mejores
resultados provee esta por debajo de la recomendada por Button. (38)
4.4.2 Las Geogrillas seleccionadas para la Evaluación
Fundamentados en el estudio bibliográfico y las experiencias prácticas de distintos profesionales
se ha decidido estudiar los efectos causados en la adherencia de dos geogrillas, las cuales se
diferencian en su estructura y composición. Las Geogrillas son comúnmente empleadas como
refuerzos en los pavimentos deteriorados con fisuras o en coincidencia con las juntas existentes
que quedarán debajo del refuerzo asfáltico. Su empleo se ve justificado a la gran capacidad de
absorber los esfuerzos de tracción que se generan en la fibra inferior de un pavimento
deteriorado. Se han seleccionado para los ensayos dos Geogrillas muy utilizadas en éstas
funciones, sobre todo se trató de diferenciar aquellas con una estructura abierta, entendiéndose
como las que se proveen sin un Geotextil de sostén, y aquellas cerradas que sí poseen el
Geotextil que facilita su colocación. A su vez y como es práctica habitual en la faz constructiva,
se decidió probar la Geogrilla de malla abierta acompañada por el Geotextil de menos gramaje
ensayado con anterioridad GTX1, para ver la incidencia en la adherencia que producen ambos
productos combinados. Se presume que las estructuras abiertas, por facilitar el contacto mezcla
– mezcla en coincidencia con los huecos de la Geogrilla, podrían tener un mejor
comportamiento que las estructuras cerradas.
A cada geogrilla se la ha denominado GR1 y GR2 con el objeto de brindarles el anonimato
necesario para su tratamiento en el trabajo de investigación.
La geogrilla GR1, es una grilla flexible de malla abierta, producida a partir de multiflilamentos
continuos de poliéster, con recubrimiento bituminoso, contiene además, un geotextil no-tejido
ultra liviano que simplifica los trabajos de instalación, y garantiza una perfecta adherencia de la
grilla sin impedir el contacto entre las capas de asfalto; se emplea como refuerzo estructural de
pavimentos asfálticos y control del fenómeno de fisuración refleja.
La materia prima está constituida por el polímero Poliéster de elevado peso molecular
(>25.000) y bajo número de carboxilos (<30), junto con un geotextil no tejido de polipropileno
agujado y masa por unidad de área < 50 g/m2.
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Figura 41. Estructura de la Geogrilla compuesta con Geotextil.
Las principales características de este producto son las que se presentan en la Tabla 12:
Propiedad Unidad Valor
Peso Unitario gr/m2 330
Abertura de malla mm 40 x 40
Resistencia a la tracción longitudinal / transversal kN/m 50/50
Deformación a rotura longitudinal / transversal % 12/12
Resistencia con 3% de deformación long / transv % 12/12
Resistencia a las
temperaturas del asfalto
Grilla de poliéster ºC 250
Recubrimiento bituminoso ºC 190
Geotextil no tejido ºC 155
Resistencia química A agentes descongelantes Adecuada
A hidrocarburos elevada
Tabla 12. Cartilla técnica de Geogrilla GR1.
La geogrilla GR2, es una geogrilla tejida de poliéster revestida con PVC, indicada para, entre
otras aplicaciones, refuerzo de pavimentos. Como se observa en la Figura 43, la geogrilla posee
una estructura abierta que permite el vínculo de los materiales tanto subyacentes como
superiores.
Figura 42. Estructura de la Geogrilla GR2.
Las principales características de este producto son las que se presentan en la Tabla 13:
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Propiedad Unidad Valor
Peso Unitario gr/m2 304
Abertura de malla mm 25 x 25
Resistencia a la tracción longitudinal / transversal kN/m 50/50
Deformación a rotura longitudinal / transversal % 11.2/11.2
Resistencia con 2% de deformación long / transv % 9.5/9.5
Resistencia a las
temperaturas del asfalto
Grilla de poliéster ºC --
Recubrimiento bituminoso ºC --
Resistencia química A agentes descongelantes Adecuada
A hidrocarburos elevada
Tabla 13. Cartilla técnica de Geogrilla GR2.
Dadas las recomendaciones de los fabricantes y distribuidores de la GR2 se decidió utilizar en
los estudios la combinación de la GR2 con el GTX1 embebido en asfalto, de tal manera de
generar un Geocompuesto de ejecución in situ.
La geogrilla GR2, combinada con un geotextil no tejido, es utilizada como refuerzo en
repavimentaciones asfálticas o aplicaciones de carpetas asfálticas sobre pavimentos de
hormigón existentes. Por un lado el geotextil no tejido, saturado con asfalto, actúa como
membrana impermeable evitando el bombeo de finos mientras que la geogrilla actúa como
elemento de refuerzo para evitar la propagación de fisuras a la nueva carpeta asfáltica.
Al Geotextil GTX2 se le determinó la retención asfáltica, como se ha descripto con anterioridad.
4.4.2.1 Caracterización de las Geogrillas Seleccionados para la Evaluación
Masa por unidad de área:
La masa por unidad de superficie se define como ya se indicó en el caso de los Geotextiles.
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Nº de Lab. = PAG017 Producto = GR1 Nº Exped. =
Fecha = 15/08/2007 Temp. = 22 H.R.% = 70 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78002: 1997
Probeta Nº Area Masa A
[adim] [cm2] [gr] [gr/m
2]
1 100,0 3,2923 329,2
2 100,0 3,2619 326,2
3 100,0 3,2776 327,8
4 100,0 3,3293 332,9
5 100,0 3,3152 331,5
6 100,0 3,3874 338,7
7 100,0 3,1541 315,4
8 100,0 3,3160 331,6
9 100,0 3,4324 343,2
10 100,0 3,4449 344,5
PROMEDIO 100,0 3,3211 332
DESVIO ESTÁNDAR 8,586
COEFICIENTE DE VARIACIÓN 3
Tabla 14. Resultados de Masa por Unidad de Área para el GR1.
Figura 43. Determinación de Masa por Unidad de Área en GR1.
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Nº de Lab. = PAG016 Producto = GR2 Nº Exped. =
Fecha = 15/08/2007 Temp. = 22 H.R.% = 70 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA IRAM 78002: 1997
Probeta Nº Area Masa A
[adim] [cm2] [gr] [gr/m
2]
1 100,0 2,9268 292,7
2 100,0 2,9208 292,1
3 100,0 3,0657 306,6
4 100,0 3,1844 318,4
5 100,0 3,2193 321,9
6 100,0 3,1253 312,5
7 100,0 3,0806 308,1
8 100,0 3,0416 304,2
9 100,0 2,9354 293,5
10 100,0 2,9245 292,5
PROMEDIO 100,0 3,0424 304
DESVIO ESTÁNDAR 11,246
COEFICIENTE DE VARIACIÓN 4
Tabla 15. Resultados de Masa por Unidad de Área para el GR2.
Figura 44. Determinación de Masa por Unidad de Área en GR2.
A fin de conocer la principal características de las Geogrillas empleadas, se ha efectuado sobre
un conjunto de probetas los ensayos de tracción correspondientes, dado que su resistencia es
el parámetro característico de estos Geosintéticos.
Ensayo de Tracción con probetas anchas:
Al igual que en productos Geotextiles, la norma IRAM 78012 (34) es aplicable a Geogrillas, pero
en este caso puede ser necesario modificar las dimensiones de las probetas, dado que se debe
asegurar que la probeta de ensayo debe contener, como mínimo, una hilera de nudos o
elementos transversales, excluyendo los nudos o elementos transversales sujetos en las
mordazas. Además, para productos de paso inferior a 75 mm, debe contener, por lo menos,
cinco elementos de tracción completos en la dirección del ancho.
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El ensayo se efectúa sobre un mínimo de cinco probetas, tanto en la dirección de producción
como en la dirección transversal a la misma. Se prepara cada probeta de ensayo a un ancho
nominal final de 200 mm y de largo suficiente para asegurar 100 mm entre las mordazas. Para
vigilar cualquier desplazamiento, se trazan dos líneas que recorren todo el ancho de las
superficies de las mordazas de la probeta de ensayo, perpendicularmente a la dimensión del
largo y separadas 100 mm.
Figura 45. Ensayo de Tracción con probetas anchas en Geogrillas GR1. Probeta pos y pre ensayo.
Máquina de ensayo trabajando.
Producto GR1 GR2
Dirección de Ensayo Paralela Transversal Paralela Transversal
Fuerza Máxima (KN) 6.043 3.676 3.1876 3.2684
Tensión Máxima (N/m) 30216 18381 15939 16342
Deformación Máxima (mm) 20.38 15.81 15.61 10.11
Tabla 16. Resultados de Tracción en banda ancha para el GR1 y GR2.
La máquina de tracción empleada para los ensayos de tracción, es un equipo electromecánico,
y posee registro continuo de cargas y deformaciones que se obtiene mediante una interfaz
informática. Las siguientes figuras muestran una salida típica del ensayo y del programa de
computación.
Figura 46. Ensayo de Tracción con probetas anchas en Geogrillas GR2. Probeta pos y pre ensayo.
Máquina de ensayo trabajando.
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Figura 47. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción paralela con probetas anchas sobre GR1.
LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS 82-194
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Figura 48. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción perpendicular con probetas anchas sobre
GR1.
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Figura 49. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción paralela con probetas anchas sobre GR2.
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Figura 50. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción perpendicular con probetas anchas sobre
GR2.
LA EMULSIÓN 85-194
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5. LA EMULSIÓN COMO RIEGO DE LIGA
Las emulsiones asfálticas, desde su aparición por el año 1922, han afianzado su uso en riegos
de liga por constituirse en una tecnología “limpia” desde el punto de vista ambiental, en
comparación con los asfaltos diluidos. Estos últimos han perdido el mercado por considerarlos
contaminantes, debido a la liberación de volátiles de solventes al ambiente. Esta situación,
brindó además ventajas de índole técnica, económica, de seguridad en manipulación y
ambiental.
El Asphalt Institute define a la emulsión asfáltica para uso vial, como aquella “emulsión de
betún asfáltico en agua que contiene pequeñas cantidades de agente emulsificante; es un
sistema heterogéneo que contiene dos fases normalmente inmiscibles (asfalto y agua), en el
que el agua forma la fase continua de la emulsión y la fase discontinua está constituida por
pequeños glóbulos de asfalto. Los asfaltos emulsificados pueden ser de tipo aniónico o
catiónicos, según el tipo de agente emulsificante empleado.” (39)
En el proceso de fabricación, el betún asfáltico es sometido a intensas tensiones de corte
interno, mediante un molino coloidal, hasta conseguir que se establezca una dispersión de las
micro burbujas de asfalto en agua. Estas micro burbujas tienen una naturaleza hidrófoba
(repulsión al agua) que genera fuerzas de atracción entre sí, tendiendo a que se choquen y
unan dando lugar al fenómeno de coalescencia por el cual la emulsión se rompe. Este
fenómeno se evita mediante la utilización de productos o agentes emulsificantes. (40)
La figura que se adjunta reproduce las distintas instancias que posee el proceso de rotura de
una emulsión asfáltica.
El emulsificante en gotas
de asfalto impide que se
acerquen demasiado
Floculación: El
acercamiento de las gotas
de asfalto produce que se
adhieran
Coalescencia: El agua
drena entre las gotas y la
tensión superficial se
rompe, se unen las gotas
de asfalto y pueden dejar
agua atrapada
Coalescencia: El agua
atrapada sale fuera del
asfalto
Figura 51. Etapas en la rotura de una emulsión. (41)
LA EMULSIÓN 86-194
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5.1 COMPONENTES DE LAS EMULSIONES
Las emulsiones están compuestas por tres elementos primordiales: el ligante asfáltico, el agua y
el agente emulsificante. Generalmente las emulsiones asfálticas corrientes contienen del 40% al
70% asfalto, del 0,1% a 2,5% de emulgente, y del 30% a 60% de agua además de algunos
otros componentes menores. El agente emulsificante, también llamado emulgente, es
gravitante para determinar el tipo de emulsión, y el comportamiento de la misma ante el
contacto con los áridos, por lo cual su estudio merece un mayor grado de detalle.
Las emulsiones bituminosas se pueden clasificar de acuerdo al signo de la carga de las gotas de
asfalto y de acuerdo con su reactividad. Las emulsiones catiónicas son aquellas en donde las
gotas se cargan positivamente, y por lo contrario, en las emulsiones aniónicas las gotas de
asfalto adquieren carga negativa. Existen otras emulsiones (como las no iónicas) dependiendo
del emulsificante, pero estas tienen un uso reducido.
Los emulgentes son agentes tensoactivos (surfactantes), que cuando se disuelven en un medio
acuoso, modifican su tensión superficial. Los surfactantes poseen, en sus moléculas, una parte
no polar lipófila (afinidad con los aceites) y otra parte polar hidrófila (afinidad con el agua)
(Figura 52). Las moléculas se concentran en la interfase entre el agua y el asfalto, orientadas
con el grupo polar en el agua y las partes no polares de la molécula en el asfalto (Figura 53). La
elección y la concentración de emulsionante en gran parte determinan la carga de la gota de
asfalto y la reactividad de la emulsión obtenida.
Figura 52. Molécula de emulsificante catiónico. (41)
CADENA HIDROCARBONADA (AFIN AL ACEITES)
GRUPO DE CABEZA (AFIN AL AGUA)
ANIÓN (AFIN AL AGUA)
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Figura 53. Las cargas positivas se concentran en la gota de asfalto y las cargas negativas quedan en la
fase acuosa. (41)
Si el emulsificante empleado en la elaboración de la emulsión es iónico o aniónico, las gotas de
asfalto quedarán todas cargadas con el mismo signo, positivo o negativo respectivamente.
Como todas las gotas de asfalto quedarán cargadas con el mismo signo, existirá una repulsión
electroestática que contribuye a su separación manteniendo estable la emulsión e impidiendo
su rotura.
Los emulsionantes se pueden clasificar en los tipos de tensoactivos aniónicos, catiónicos y no
iónicos en función de la carga que cobran en el agua, aunque esta carga también puede
depender del pH. Las emulsiones catiónicas son generalmente ácidas, y las emulsiones
aniónicas normalmente son alcalinas.
Los emulsificantes aniónicos son tensoactivos que se ionizan en solución acuosa para dar origen
a iones orgánicos cargados negativamente, que son los responsables de la actividad superficial.
Entre los cuales se pueden mencionar: sales alcalinas de ácidos grasos, sales metálicas de
ácidos grasos y sales de base orgánica y de ácidos grasos. Las primeras son las de mayor
utilización.
OH Na RCOO NaOH RCOOH 2
-
forma neutra + álcali = jabón aniónico soluble en agua
Ecuación 07. Reacción de un emulsionante aniónico.
Como puede verse en la ecuación anterior, algunos emulsificantes aniónicos que son
suministrados en forma neutra insolubles en agua, necesitan ser estabilizados con sodio,
amoníaco o hidróxido de potasio. (42)
Los emulsionantes catiónicos son tensoactivos que se ionizan en solución acuosa y que originan
los iones orgánicos cargados positivamente responsables de la actividad superficial. Entre los
cuales se pueden mencionar: alquilaminas, alquilamidoaminas, y hetericloclos nitrogenados de
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tipo imidazolina. Dichas sustancias pueden actuar solas o combinadas y deben estar presentes
en forma de sales.
-
32 Cl RNH HCl RNH
forma neutra + acido = jabón catiónico soluble en agua
Ecuación 08. Reacción de un emulsionante catiónico.
Como puede verse en la ecuación anterior, algunos emulsificantes catiónicos que son
suministrados en forma neutra insolubles en agua, necesitan ser estabilizados con un ácido
como el clorhídrico, fosfórico, ascético o sulfúrico antes que su forma catiónica sea generada.
(42)
El aumento de la concentración de emulsionante disminuye la reactividad de la emulsión. Las
emulsiones contienen emulsionantes libres presentes en solución en la fase acuosa. La cantidad
del emulsionante libre es un factor muy importante en el proceso de rotura, esencialmente
variando su velocidad, en función de su interacción con los áridos. El emulsionante libre es
adsorbido más rápidamente por la superficie del agregado que el emulsionante de las partículas
de asfalto, retardando la aproximación de la gota de asfalto a la superficie pétrea. Este
fenómeno es mayor a mayor concentración de emulsionante.
Las emulsiones pueden contener otros elementos en proporciones menores, entre los cuales se
puede mencionar:
Cloruro de Calcio y Cloruro de Sodio: El cloruro de calcio o cloruro de sodio se incluye en la
emulsión en el 0,1% - 0,2% para reducir la ósmosis de agua en el asfalto y reducir al mínimo
los cambios en la viscosidad. El cloruro de sodio se utiliza en emulsiones aniónicas.
Solventes: Los solventes pueden ser incluidos en la emulsión para mejorar la emulsificación,
para reducir el asentamiento, mejorar la tasa de endurecimiento a bajas temperaturas, o para
proporcionar la viscosidad de la carpeta después del curado. Las emulsiones pueden contener
hasta un 15% de solvente para proporcionar las características de trabajabilidad y estabilidad al
almacenamiento durante la vida de las mezclas asfálticas. Las emulsiones utilizadas en el
reciclaje también pueden contener solventes.
Látex: La modificación con polímeros puede mejorar las propiedades del asfalto en cuanto a la
cohesión, la resistencia al agrietamiento a bajas temperaturas, y la resistencia a fluir a altas
temperaturas. El látex es una dispersión acuosa de polímero que se adapta particularmente a la
modificación de las emulsiones. Los látex pueden ser aniónicos, no iónicos y catiónicos, y es
importante que el tipo de látex sea compatible con la emulsión. El EVA (etil vinil acetato), el
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látex SBR (estireno butadieno caucho), el policloropreno, y el látex de caucho natural son los
comúnmente utilizados en la pavimentación.
5.2 CLASIFICACIÓN DE EMULSIONES POR VELOCIDAD DE ROTURA
El asfalto emulsionado deberá volver a su estado de película de asfalto continua con el fin de
actuar como ligante de los agregados pétreos que eventualmente pueda estar recubriendo, o
de las capas del pavimento si se la emplea como riego de adherencia. En la rotura ocurren los
procesos de floculación, coalescencia y eliminación del agua. En el caso de las emulsiones de
rotura muy lenta, la evaporación y la absorción del agua por parte de los agregados puede ser
el principal desencadenante del proceso de rotura. Sin embargo, en la mayoría de los casos las
reacciones químicas entre el agregado y la emulsión generan la fijación de la emulsión, no
siendo necesario que toda el agua se evapore antes de que la rotura se lleve a cabo. Las
fuerzas electroquímicas que se originan en la reacción de la emulsión con los áridos suelen ser
suficiente para eliminar el agua del sistema.
La velocidad de estos procesos de colocación y rotura dependen de la reactividad de la
emulsión, la reactividad de los agregados, y de los factores ambientales, como temperatura,
humedad y velocidad del viento. Generalmente los asfaltos menos viscosos tienden a tener
roturas más rápidas. Para tener un orden de magnitud las roturas se pueden dar en pocas
horas en el caso de tratamientos superficiales, o varias semanas en el caso de una mezcla
densa en frío.
Distintas investigaciones sobre los procesos de rotura han demostrado que los factores más
importantes son los cambios en el pH causada por la reacción de los áridos con los ácidos en la
emulsión, la adsorción de emulsionante libre sobre la superficie total, y la floculación de las
gotas de emulsión con los finos. La escala de tiempo relativa de floculación y coalescencia
(rotura) depende del sistema, pero en general la floculación es el proceso que se genera más
rápido y en el cual se elimina un poco de agua del sistema y se desarrolla algo de fuerza
cohesiva, luego le sigue un lento proceso de fusión que da como resultado una fase o película
continua de asfalto. Esta fase de asfalto debe adherir a los agregados. La coalescencia es un
proceso de inversión de fases, la emulsión asfalto agua se transforma en una de tipo agua
asfalto, que lentamente pierde su fase acuosa interna. Este proceso de inversión se ve
favorecido cuando la relación de asfalto en agua en el sistema aumenta.
Los agregados suelen asumir una carga eléctrica en superficie cuando están en contacto con el
agua que depende de la naturaleza de los minerales, el pH y la presencia de sales solubles. Los
agregados con alto contenido de sílice tienden a adoptar carga negativa. Por otro lado los
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agregados básicos como la piedra caliza pueden adoptar carga positiva. Algunos agregados,
como el filler (cal) o el cemento, por su carácter alcalino pueden neutralizar el ácido en las
emulsiones catiónicas causando el aumento del pH y la desestabilización de la emulsión.
Actualmente las emulsiones se pueden clasificar por su velocidad de rotura en:
Emulsiones Aniónicas:
Rotura Rápida
Rotura Media
Rotura Lenta
Emulsiones Catiónicas
Rotura Rápida
Rotura Media
Rotura Lenta
Superestable
La norma IRAM 6691 también contempla las siguientes clasificaciones:
Imprimación
Rotura Controlada
Reciclado en Frío
Adición de porcentajes típicos de emulsificante
Tipo de Emulsión Emulsificante % pH de la emulsión Tipo de emulsificante
Catiónica de rotura rápida 0.15-0.25 2.0-4.0 Grasa diamina
Catiónica de rotura media 0.30-0.60 1.5-4.0 Grasa diamina
Catiónica de rotura lenta 0.80-2.00 2.0-5.0 Amina cuaternaria
Aniónica de rotura rápida 0.20-0.40 10.5-12.0 Resina ácida
Aniónica de rotura media 0.40-0.80 10.5-12.0 Resina ácida
Aniónica de rotura media 1.20-2.50 7.50-12.0 Lignosulfonato no-iónico
Tabla 17. Clasificación de emulsiones y tipos de emulsificantes.
La rotura de una emulsión es un proceso complejo, donde intervienen distintos factores en
simultáneo.
Existen dos mecanismos fundamentales en la rotura de una emulsión los cuales producen la
separación de fases y la formación de la película continua de asfalto sobre los agregados
pétreos, estos son:
Evaporación del agua
Reacción fisicoquímica entre el emulsificante y la superficie del agregado pétreo
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Dichos mecanismos se producen en forma simultánea pero, en emulsiones aniónicas prevalece
la rotura por evaporación, mientras que en emulsiones catiónicas la rotura es promovida en
mayor medida por la reacción fisicoquímica.
Contacto de la emulsión
con el agregado
Adsorción de emulsificantes
“libres”
Electroforésis de partículas
sobre la superficie
Coagulación y distribución
sobre la superficie
Figura 54. Etapas en la rotura de una emulsión catiónica. (41) (42)
5.3 LA EMULSIÓN SELECCIONADA PARA LA EVALUACIÓN
La elección de la emulsión para cada aplicación es una cuestión de adecuación de la reactividad
de la emulsión con la reactividad de los áridos y las condiciones ambientales. (41)
Los riegos de liga son ligeras aplicaciones de asfalto que se aplican entre las capas de mezcla
asfáltica en caliente que constituyen un paquete estructural. Dichos riegos se aplican con el fin
de lograr una buena adherencia y prevenir el deslizamiento de las capas estructurales que se
verán sometidas a esfuerzos tangenciales de tránsito y de los cambios climáticos. En la
actualidad se están empleando como riego de liga, las emulsiones catiónicas de rotura
rápida.
La selección de la emulsión catiónica se ve justificada dado que posee mayor afinidad con gran
parte de los áridos presentes en los paquetes estructurales de pavimentos que se emplean en
nuestra región (agregados silíceos y graníticos). Por otro lado las emulsiones aniónicas no son
recomendables, ya que el mecanismo principal que genera la rotura de la emulsión es la
evaporación del agua, por lo que presentan comportamientos de rotura de notable lentitud, con
fuerte dependencia en las condiciones climáticas y baja adherencia con los agregados pétreos,
particularmente con los silíceos.
Por otro lado un riego de liga, es una tarea conexa que se ejecuta en un estadio intermedio
entre la capa de base negra y la carpeta de rodamiento. El recapado asfáltico, generalmente es
empleado en tareas de mantenimiento, donde constructivamente se buscan minimizar los
tiempos de intervención para poder habilitar al tránsito cuanto antes los caminos o vías que se
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encuentran en reparación. Es allí que las emulsiones de rotura rápida, cobran verdadera
importancia, minimizando los tiempos existentes entre la construcción o reparación de la base
negra y la nueva construcción de la carpeta de rodamiento. Algunas publicaciones norte
americanas, como el “Tack Coat Guidelines” publicado por el Departamento de Transporte de
California en el año 2009, aseguran también que las emulsiones catiónicas son menos sensibles
al contacto con la humedad y a la temperatura.
Por lo antes expuesto, se ha decidido emplear como riego de liga una emulsión asfáltica
catiónica de rotura rápida, de reconocida eficiencia y provista por un fabricante de la órbita
nacional lo cual la hace accesible a las distintas reparticiones, empresas o entes encargados de
ejecutar mantenimiento en caminos en nuestro país.
Se recuerda, que la calidad de dicha emulsión no será una variable en la interfase dentro de las
determinaciones a ejecutar, siendo el principal factor a evaluar el tipo de geosintético
empleado. Para mantener las cualidades constantes de la emulsión, todos los ensayos fueron
efectuados con la misma partida del producto, el cual se almacenó en cantidades y condiciones
óptimas al inicio de las determinaciones de laboratorio.
La norma IRAM 6691 Asfaltos. Emulsiones asfálticas catiónicas convencionales (43), en su Tabla
B.1 “Diferentes usos de las emulsiones catiónicas convencionales en construcciones viales” (ver
Tabla 18), presenta una recomendación de tipo de emulsión a emplear según el uso que se le
dará en obra. Como puede observarse, queda corroborada la decisión de adoptar una emulsión
catiónica de rotura rápida como riego de liga.
Aplicación Rotura Rápida Rotura Media
Rotura
Lenta
Rotura
Superestable
CRR-0 CRR-1 CRR-2 CRM-1 CRM-2 CRL CRS
Riegos de liga, de
curado en negro A P
Tratamientos
Superficiales P A A P
Mezclas en frío
abiertas A A
Mezclas en frío
almacenables
para bacheos
P A
Mezclas densas
en frío P A
Riegos antipolvo P A
Estabilizaciones
de suelos. Grava
emulsión
P A
Lechadas
asfálticas
convencionales
A A
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A = aconsejable P = Posible
Tabla 18. Usos de las emulsiones catiónicas convencionales en construcciones viales.
5.4 CARACTERIZACIÓN DE LA EMULSIÓN EMPLEADA
Una vez obtenida la emulsión asfáltica a emplear en los trabajos de investigación en cantidades
y condiciones adecuadas, se procedió a su caracterización completa mediante los ensayos de
laboratorio fijados por la norma IRAM 6691 Asfaltos. Emulsiones asfálticas catiónicas
convencionales (43). Dichos ensayos y los requisitos mínimos a cumplir por los productos
quedan expresados en la Tabla 1 “Emulsiones catiónicas: Requisitos de las emulsiones
originales”, de la norma mencionada (ver Tabla 19).
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Características Unidad
Requisitos de las Emulsiones
Método
de
ensayo
Rotura rápida Rotura media Rotura lenta Superestable Imprimación Rotura
controlada
Reciclado
en frío
CRR-0 CRR-1 CRR-2 CRM-1 CRM-2 CRL CRS CI CRC CRF
Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx.
Viscosidad
Saybolt
Furol a
25°C
s
- 50 - 50 - - 20 - - - - 50 - 50 - 50 - 50 - 35 IRAM
6721 50°C - - - - 20 - - - 20 - - - - - - - - - - -
Residuo asfáltico
por destilación (*) g/100g 57 - 62 - 65 - 60 - 60 - 60 - 60 - 40 - 60 - 60 -
IRAM
6719
Hidrocarburos
destilables ml/100ml - 3 - 3 - 3 - - - 12 - - - - 5 15 - - - -
IRAM
6719
Contenido de agua g/100g - 43 - 38 - 35 - 40 - 40 - 40 - 40 - 55 - 40 - 40 IRAM
6719
Asentamiento g/100g - 5 - 5 - 5 - 5 - 12 - 5 - 5 - 15 - 5 - 10 IRAM
6716
Resíduo sobre
tamiz IRAM 850
m
g/100g - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1 - 0.1
IRAM
6717 y
5.1
Recubrimiento y
resistencia al agua
(**)
- 80 - 80 - 80 - 30 - - - - - - - - - - - - - IRAM
6679
Mezcla con
cemento g/100g - - - - - - - - - - - 2 - 2 - - - 2 - 2
IRAM
6718
Mezcla con arena
silícea y agua (**) - - - -
Debe
cumplir el
ensayo
- - - - - - 5.3
Mezcla de lechada
asfáltica para clima
cálido (**)
- - - - - - - Debe cumplir
el ensayo - - - 5.3
Carga de
partículas - Positiva
IRAM
6690
Tabla 19. Emulsiones catiónicas: Requisitos de las emulsiones originales.
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Características Unidad
Requisitos del Residuo asfáltico
Método
de
ensayo
Rotura rápida Rotura media Rotura lenta Superestable Imprimación Rotura
controlada
Reciclado en
frío
CRR-0 CRR-1 CRR-2 CRM-1 CRM-2 CRL CRS CI CRC CRF
Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx. Mín. Máx.
Penetración del
residuo (*) 0,1 mm 50 200 50 200 50 200 50 200 70 300 50 200 50 200 200 300 50 200 50 200
IRAM
6576
Ductilidad cm 80 - 80 - 80 - 80 - 50 - 80 - 80 - 40 - 80 - 80 - IRAM
6579
Solubilidad en
1,1,1 -
tricloroetano o
tricloroetileno
g/100 g 95 - 95 - 95 - 95 - 95 - 95 - 95 - 95 - 95 - 95 -
IRAM
6585 y
5.2
Ensayo de
Oliensis - Negativo
IRAM
6594
(*) Las emulsiones convencionales con valores de penetración menores que los establecidos, se designan añadiendo la letra d. Por las condiciones particulares de la obra, se pueden establecer otros valores
de penetración en el residuo de las emulsiones.
Tabla 20. Emulsiones catiónicas convencionales: Requisitos del residuo de destilación.
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La Tabla 19 presenta dos llamadas particulares, las cuales se deberán tener en cuenta:
(*) El residuo obtenido de acuerdo a la IRAM 6719 se utiliza posteriormente para realizar los
ensayos descriptos en la Tabla 20.
(**) En el caso que se proyecten tratamientos superficiales y estabilizaciones de arena es
aconsejable realizar estos ensayos con el agregado de obra, en condiciones similares a las que
existirán en ella, en cuanto a las condiciones de mezclado y climáticas.
Como se mencionara en la nota (*), antes transcripta, el residuo asfáltico obtenido debe
caracterizarse con los ensayos que se presentan en la Tabla 2 “Emulsiones catiónicas
convencionales: Requisitos del residuo de destilación” presente en la norma (ver Tabla 20).
5.4.1 Viscosidad Saybolt Furol a 50 °C
La norma IRAM 6721 “Método para la determinación de la viscosidad Saybolt Furol” (44),
describe el procedimiento de ensayo que consiste en medir el tiempo de flujo de un volumen
dado de emulsión a través de un orificio (Furol) de diámetro normalizado y a una temperatura
establecida, que representa una condición de trabajo común. La necesidad de la medida de la
viscosidad está ligada al manejo de una emulsión tanto en acopio, bombeo, carga y descarga,
como en obra. Por ejemplo: una emulsión para tratamientos superficiales, deberá ser
relativamente viscosa, de modo de no producir escurrimientos durante el riego, en cambio para
mezclas deberá ser más fluida.
Las viscosidades dependen de varios factores, siendo uno de los más importantes la
concentración de asfalto, o residuo de la emulsión; además influyen, la concentración de
emulsificante, distribución de tamaño de partículas, tipo de cemento asfáltico, presencia o no
de fluxantes (estos pueden ser gas oíl, kerosene, etc.) u otras sustancias como gas mineral o
espesantes orgánicos.
Como se observara en la Tabla 19 las emulsiones catiónicas tienen un rango especificado de
viscosidades de hasta 50 segundos Saybolt Furol a 25 °C, excepto la emulsión rápida CRR-2 de
alto residuo (mínimo 65%) y la media CRM-2 para la cual se especifica un mínimo de 20
segundos Saybolt Furol a 50 °C.
Se efectúo, a la emulsión empleada en los trabajos de la presente tesis, la determinación de la
viscosidad a 50 ºC y el resultado obtenido fue de 22 segundos Saybolt Furol.
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Figura 55. Equipamiento empleado para determinar la viscosidad Saybolt Furol.
5.4.2 Residuo asfáltico por destilación
El ensayo que es regido por la norma IRAM 6719 “Método de determinación por destilación del
residuo asfáltico y de los hidrocarburos destilables” (45), consta de una destilación simple que
permite recoger y medir el agua y los hidrocarburos destilables hasta 260 ºC, temperatura
máxima de ensayo. El residuo de destilación es por tanto, el cemento asfáltico base, el cual
puede ser sometido a ensayos de caracterización (penetración, ductilidad, Oliensis y solubilidad
en 1,1,1 – tricloroetileno). Esta es la única técnica normalizada en el país para la recuperación
del asfalto base. El residuo de destilación se calcula por medio de la siguiente ecuación:
m
mm 100)1,5(R 12
Ecuación 09. Determinación del residuo asfáltico.
Donde:
R = Residuo asfáltico [g /100 g]
m2 = masa del alambique, sus accesorios y el residuo [g]
1,5 = masa correspondiente a la diferencia en las pesadas entre la del alambique a temperatura
ambiente y en caliente (emulsión aproximadamente 260 ºC) [g]
m1 = masa del alambique y sus accesorios [g]
m = masa de emulsión [g]
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A su vez, este ensayo permite determinar los hidrocarburos destilables, mediante el empleo de
la siguiente ecuación:
100
m
VH
Ecuación 10. Determinación de los hidrocarburos destilables.
Donde:
H = hidrocarburos destilados [ml/100 ml de emulsión asfáltica]
V = volumen de hidrocarburos destilados, medido en la probeta [ml]
ρ = densidad de la emulsión asfáltica a temperatura ambiente [g/ml]
m = masa de emulsión [g]
Figura 56. Equipamiento utilizado en determinación del residuo asfáltico por destilación.
Para la emulsión empleada en la investigación, la determinación del residuo asfáltico arrojó 62,4
g/100 g de emulsión destilada, mientras que los hidrocarburos destilables han sido de 0,5
ml/100 ml de emulsión asfáltica.
5.4.3 Asentamiento
La norma IRAM 6716 “Método de ensayo de asentamiento” (46) define al asentamiento como la
“Diferencia entre el contenido de asfalto de la fracción del fondo y de la superior de la
emulsión, producida luego de un reposo de 5 días”.
El ensayo se realiza por duplicado. Para la realización del mismo, se toman 500 cm3, del
material pasante por el IRAM 850 µm (Tamiz Nº 20), se colocan en un tubo de ensayo especial
y se deja reposar a temperatura ambiente durante 5 días.
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Transcurrido el período de reposo, se toman 55 cm3 de la parte superior en un vaso de
precipitado, a este material convenientemente homogeneizado se le determina el residuo
asfáltico, según IRAM 6715 “Determinación del residuo asfáltico por determinación de agua”.
De la parte inferior se drenan 390 cm3 y se desechan. Se toma el residuo remanente en el tubo
y se procede, como se mencionó anteriormente, a determinar el residuo, según IRAM 6715
“Determinación del residuo asfáltico por determinación de agua”.
Se calcula el asentamiento con la formula:
CBA
Ecuación 11. Determinación del asentamiento.
Donde:
A = asentamiento a los 5 días [g/100 g]
B = residuo de la parte superior [g/100 g]
C = residuo en la parte inferior [g/100 g]
Si A es mayor que cero, se tiene concentración en la parte inferior, si A es menor que cero, se
tiene concentración de residuo en la parte superior. Se establece un máximo de 5% para dicha
diferencia en el caso de las emulsiones de rotura rápida, lenta, superestable y en el caso de las
media, la de nomenclatura CRM - 1. Para el caso de la media, CRM – 2 el máximo es de 12 % y
en la de Imprimación 15 %. Este ensayo refleja la estabilidad de la emulsión en el almacenaje.
Las variables que influyen son, fundamentalmente la calidad de emulsificación, la temperatura
ambiente y la diferencia de densidades entre la fase dispersa (asfalto) y la dispersante (solución
acuosa).
Como se ha descripto, el ensayo de asentamiento se debe complementar con la determinación
del residuo asfáltico por determinación de agua, el cual se describe a continuación:
5.4.3.1 Determinación del residuo asfáltico por determinación de agua IRAM 6715 (47)
Consiste en una destilación en presencia de Xileno, recogiéndose el agua y el solvente en una
trampa graduada y determinándose el contenido de asfalto en forma indirecta. Para la
determinación del mismo el ensayo se basa en las siguientes expresiones:
100
m
VA
Ecuación 12. Determinación del contenido de agua.
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Donde:
V = volumen de agua contenido en la trampa [cm3]
ρ = densidad del agua que, a los efectos de este cálculo, se considera igual a 1 [g/cm3]
m = masa de la muestra [g]
A = contenido de agua [g/100 g]
En forma indirecta y por la siguiente ecuación, se determina el contenido de ligante asfáltico.
AR 100
Ecuación 13. Contenido de ligante asfáltico.
Donde:
R = resíduo asfáltico [g/100 g]
A = contenido de agua determinado en la Ecuación 12, [g/100 g]
Figura 57. Equipamiento utilizado en determinación del residuo asfáltico por destilación de agua.
Para la emulsión empleada en la investigación, la determinación del asentamiento arrojó un
valor de 1 g/100 g, mientras que la determinación de agua en promedio fue de 37,5 g/100 g.
5.4.4 Residuo sobre tamiz IRAM 850 m
La norma IRAM 6717 “Residuo sobre tamiz IRAM 850 m” (48) define uno de los primeros
ensayos que se lleva a cabo sobre la emulsión, puesto que los restantes se efectúan sobre la
muestra tamizada.
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Tomada una muestra de 1000 g, se la acondiciona a una temperatura de 25 ºC ± 5 ºC y se
hace pasar a través del tamiz IRAM 850 µm (Tamiz Nº 20), lavando el envase que la contenía y
el residuo sobre el tamiz, hasta que la solución de lavado sea limpia. Para el caso de emulsiones
catiónicas, como la empleada, la solución puede ser solamente agua.
El tamiz con el residuo es llevado a estufa hasta peso constante (Aprox. 100 ºC), y se
determina su peso con el cual posteriormente se calcula el residuo con la expresión:
100
m
BAR
Ecuación 14. Residuo sobre tamiz.
Donde:
R = Residuo sobre tamiz [g /100 g]
A = Masa total del tamiz con el residuo [g]
B = Masa del tamiz [g]
m = Masa de la muestra de emulsión [g]
El límite establecido para este ensayo, independiente del tipo de emulsión es el máximo de 0,1
g /100g. Un exceso de gotas de asfalto de gran tamaño podría causar taponamientos de filtros
o picos regadores y, por otro, conspirar con un recubrimiento fino y uniforme de la superficie de
los agregados pétreos.
Para la emulsión empleada en la investigación, la determinación del residuo sobre tamiz 850 m
arrojó un valor de 0,056 g/100 g, cumpliendo con el valor del requerimiento.
Figura 58. Tamiz Nº 20 empleado en la determinación del residuo.
LA EMULSIÓN 102-193
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El resto de los ensayos que se establecen en los requisitos impuestos en la Tabla 19 no se han
efectuado por no considerarse indispensables para el uso que se le da a la emulsión en la
investigación (riego de liga), no obstante ello se debieran efectuar en tanto y en cuanto la
aplicación lo amerite.
La determinación de la carga de la partícula, fue efectuada por el fabricante del producto, el
cual informó que era “positiva” lo que acredita que se trata de una emulsión catiónica.
Sobre el residuo asfáltico obtenido de destilación, se efectuaron algunas determinaciones.
5.4.5 Penetración del residuo
La norma IRAM 6576 “Determinación de la penetración utilizando un penetrómetro de aguja”
(49) establece el procedimiento para determinar una medida de la consistencia de los asfaltos,
como lo es la penetración. La penetración se define como la distancia, expresada en décimas de
milímetros, que penetra verticalmente en el material una aguja normalizada en condiciones de
carga, tiempo y temperatura. Normalmente el ensayo se realiza a 25 °C durante 5 segundos y
una carga móvil total (incluida la aguja) de 100 gramos.
Figura 59. Penetrómetro y baño de agua a temperatura controlada.
Sobre el residuo asfáltico de la emulsión se estableció la penetración, a 25 ºC, carga móvil de
100 g de peso, durante 5 segundos, la cual arrojó un valor de de 93 décimas de milímetro.
5.4.6 Ductilidad
La norma IRAM 6579 “Determinación de la ductilidad” (50) establece el procedimiento para
efectuar el ensayo, que consiste en someter una probeta del material bituminoso con forma de
LA EMULSIÓN 103-193
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hueso de perro, a un esfuerzo de tracción, en condiciones determinadas de velocidad y
temperatura, en un baño de agua de igual densidad. La ductilidad es definida como
“alargamiento máximo, expresado en centímetros, que experimenta un asfalto al ser
traccionado en condiciones normalizadas”. Si no se hubiese producido rotura al llegar al límite
de desplazamiento del aparato, se informa el resultado indicando que la ductilidad es mayor
que 110 cm.
El ensayo normalmente se realiza a una velocidad de 50 milímetros por minuto y a una
temperatura de 25°C.
Figura 60. Ductilómetro una vez finalizado el ensayo (foto de archivo).
Sobre el residuo asfáltico de la emulsión se estableció la ductilidad a 25 ºC, la cual arrojó
valores superiores a los 110 cm.
La “Determinación del grado de solubilidad del material asfáltico en tricloroetileno”, que se rige
por la norma IRAM 6585 ha sido un ensayo no establecido dentro de las determinaciones
efectuadas en la presente investigación, al igual que el “Ensayo de Oliensis (Ensayo de la
mancha)” norma IRAM 6594.
5.4.7 Resumen de los ensayos efectuados sobre la emulsión
A modo de síntesis se reflejan en las siguientes tablas, los resultados de ensayos obtenidos
sobre la emulsión empleada en los trabajos de investigación.
LA EMULSIÓN 104-193
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Características Unidad
Determinación
Rotura rápida
EMU-01
Viscosidad Saybolt Furol a 25°C
s -
50°C 22
Residuo asfáltico por destilación
(*) g/100g 62,4
Hidrocarburos destilables ml/100ml 0,5
Contenido de agua g/100g 37,5
Asentamiento g/100g 1
Resíduo sobre tamiz IRAM 850 m g/100g 0,056
Recubrimiento y resistencia al
agua (**) - -
Mezcla con cemento g/100g -
Mezcla con arena silícea y agua
(**) - -
Mezcla de lechada asfáltica para
clima cálido (**) - -
Carga de partículas - Positiva (*)
(*) valor dado por el fabricante
Tabla 21. Resultados obtenidos de la emulsión catiónica empleada.
Características Unidad
Determinación
Rotura rápida
RES-01
Penetración
del residuo
0,1
mm 93
Ductilidad cm Sup. 110
Solubilidad en
1,1,1 -
tricloroetano o
tricloroetileno
g/100
g -
Ensayo de
Oliensis - -
Tabla 22. Resultados obtenidos del residuo recuperado de la emulsión catiónica empleada.
5.5 APLICACIÓN DE EMULSIONES COMO RIEGOS ASFÁLTICOS
La cantidad de ligante asfáltico residual sobre la superficie del pavimento es el factor más
importante en la obtención de un vínculo adecuado entre la superficie del pavimento existente y
la nueva capa de mezcla en caliente de asfalto. En consecuencia, la tasa de aplicación de una
emulsión utilizada como riego de liga deberá basarse en la cantidad deseada del residuo
asfáltico estipulado por las Especificaciones Particulares de la obra. Esta diferenciación entre
dotación de emulsión y de residuo asfáltico es muy importante tenerla presente y se
LA EMULSIÓN 105-193
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recomienda, del mismo modo que se utiliza en la presente Tesis, que en todos los casos sea
empleado el término dotación refiriéndose al residuo asfáltico netamente proporcionado.
En el caso del empleo de Geosintéticos como elemento inter capa, deberá ser investigada la
dotación óptima de riego asfáltico para generar la mayor resistencia de adherencia entre capas.
La presente Tesis intenta dar respuesta a este interrogante para los productos Geotextiles
empleados.
La aplicación de riego de liga debe ser uniforme, sobre toda la superficie que quedará en
contacto con el refuerzo. Para lo cual se deberá tener pleno conocimiento del caudal de
erogación de la bomba dispersora y un adecuado control de la velocidad de avance del camión
regador. El camión regador posee en su parte posterior una barra pulverizadora dónde se
alojan las boquillas dispersoras. La altura de la barra dispersora debe ser la adecuada para
brindar una correcta y uniforme cobertura de la superficie. Es recomendable obtener riegos con
cobertura doble o triple. Como así también es esencial la orientación de las boquillas, las cuales
deben permanecer paralelas entre sí y con un ángulo de inclinación que forme
aproximadamente 60º o 75º con el eje demarcado por el sentido de avance del camión.
Figura 61. Camión regador con ajuste adecuado de la altura de barra pulverizadora.
CORRECTO
INCORRECTO
Figura 62. Orientación de las boquillas dispersoras.
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ALTURA DE BARRA INCORRECTA
ALTURA DE BARRA CORRECTA - COVERTURA DOBLE
h
ALTURA DE BARRA CORRECTA - COVERTURA TRIPLE
3 2 h
Figura 63. Altura de barra pulverizadora.
La superficie donde se aplica el riego de liga debe estar perfectamente limpia y firme, con
ausencia de polvo, basura, humedad, manchas de combustibles, solventes u otros derrames, y
sin desprendimientos. En el caso de ser necesario se deberá barrer la superficie en el momento
previo al riego. El procedimiento de barrido podrá ser efectuado por medios manuales o por
equipos barredores.
En zonas donde la calzada tenga pendientes excesivas, es importante tomar los recaudos
necesarios para evitar el escurrimiento del riego que pueda dejar zonas descubiertas o con
dotaciones deficientes. En el caso de empleo de Geotextiles, los riesgos de escurrimiento o
derrame de la emulsión se pueden ver disminuidos ya que la emulsión en estado líquido
quedará atrapada en la estructura conformada por los filamentos del Geotextil.
Una vez aplicado un riego de liga, es importante que se evite el tránsito de vehículos sobre él o
limitar al mínimo la circulación de las máquinas de obra. Las distintas Especificaciones
consultadas recomiendan que la colocación de la capa asfáltica de refuerzo sea efectuada el
mismo día de aplicación del riego de liga y de la colocación del Geosintético, si así estaría
establecido. En el caso que condiciones extremas impidan este procedimiento, se recomienda
en el momento previo a la colocación de la mezcla asfáltica de refuerzo, regar nuevamente
aquellas zonas que hayan quedado con defectos de riego.
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6. LA MEZCLA ASFÁLTICA
Las mezclas asfálticas son materiales de probada satisfacción cuando se constituyen en
carpetas de rodamiento o bases asfálticas en paquetes estructurales de caminos. La calidad de
rodadura brindada, su rápida habilitación al tránsito, y su competitividad económica en relación
a otras alternativas tecnológicas disponibles en el mercado, la constituyen en una buena opción
a la hora de pavimentar y repavimentar caminos.
Figura 64. Rehabilitación de mezcla asfáltica aplicada en caminos.
Los pavimentos están constituidos por varias capas superpuestas, lo que comúnmente se
denomina paquete estructural, dentro del cual la mezcla asfáltica puede cumplir diversas
funciones dependiendo de su ubicación relativa, como pueden ser carpeta de rodadura, o base
asfáltica. 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 o capas del sistema es de suma importancia. En este sentido las
mezclas asfálticas poseen una amigable relación con otros sustratos de naturaleza bituminosa,
como ser riegos asfálticos, Geotextiles impregnados en asfaltos, Geogrillas con recubrimientos
bituminosos, mastics asfálticos que acompañan Geocompuestos, etc.
Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción de pavimentos, ya sea en capas de
rodadura o en capas inferiores. Su función es transmitir suficientemente las cargas debidas al
tránsito a la subrasante para que sean soportadas por ésta, además de proporcionar una
superficie de rodamiento cómoda, segura y económica a los usuarios de las vías de
comunicación, facilitando la circulación de los vehículos.
LA MEZCLA ASFÁLTICA 108-194
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Figura 65. Distintas capas de un pavimento asfáltico.
Se tienen que considerar dos aspectos fundamentales en el diseño y proyecto de un pavimento:
La Función Resistente, que determina los materiales y los espesores de las capas que
se emplearán en su construcción.
La Finalidad, que determina las condiciones de textura y acabado que se deben exigir a
las capas superiores del pavimento, para que resulten seguras y confortables. (51)
La Comisión Permanente del Asfalto (en adelante CPA) define como mezcla asfáltica en
caliente, a la combinación de un ligante asfáltico convencional ó modificado, áridos (incluido
filler) y eventualmente aditivos tales como mejoradores de adherencia, fibras, etc., fabricadas
en plantas al efecto y colocadas en obra a temperatura muy superior a la ambiente. Las
mezclas definidas en las Especificaciones de la CPA, tienen por objeto ser utilizadas como
carpetas de rodamiento, capas intermedias y bases tanto en obras de nueva construcción ó
como parte de refuerzos estructurales de pavimentos existentes. (52)
6.1 COMPONENTES DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS
Las mezclas asfálticas, también reciben el nombre de aglomerados, están formadas por una
combinación de agregados pétreos y un ligante hidrocarbonado, de manera que aquellos
queden cubiertos por una película continua de éste. Se fabrican en centrales (comúnmente
llamadas plantas) fijas o móviles, se transportan después a la obra y allí se extienden y se
compactan. (53)
La combinación de agregados pétreos está compuesta por los siguientes elementos, los cuales
pueden o no estar presentes en mayor o menor medida:
LA MEZCLA ASFÁLTICA 109-194
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Agregado grueso: la parte del agregado total retenida en el tamiz IRAM 4,75 mm (IRAM 1501-
2). Comercialmente en el ámbito local, estas fracciones de agregados están constituídas
principalmente por piedra partida 6:20, 6:12, etc. denominación que hace alusión al tamaño
mínimo y máximo de las partículas que componen la fracción.
Agregado fino: la parte del agregado total pasante por el tamiz IRAM 4,75 mm. Los agregados
finos generalmente están constituidos por, en mayor proporción arenas provenientes de la
trituración de rocas comúnmente denominadas 0:6 también en referencia a su tamaño mínimo
y máximo, y en menor proporción por arenas silíceas.
Relleno mineral: la fracción pasante del tamiz IRAM 0,075 mm, de la mezcla compuesta por los
agregados y el relleno mineral de aporte.
Relleno mineral de aporte (filler de aporte): se define así a aquellos que puedan incorporarse a
la mezcla por separado y que no provengan de la recuperación de los agregados. En el ámbito
local generalmente se emplea como filler de aporte la cal comercial.
Los agregados pétreos de la mezcla conforman su esqueleto granular, él cual es uno de los
principales responsables de obtener adecuadas estabilidades de la mezcla. Las distintas
fracciones de agregados van formando un ensamble donde los huecos generados entre
partículas de mayor tamaño son rellenados por partículas de tamaño intermedio, y
sucesivamente con partículas de menor tamaño. El agregado constituye normalmente entre el
90 % y el 95 % en peso del total de la mezcla, es por ello que en las capas superiores del
pavimento la influencia de la calidad de los áridos empleados tienen una vital importancia para
lograr una mezcla estable y de buen comportamiento.
Figura 66. Distintos esqueletos granulares empleados en mezclas asfálticas.
LA MEZCLA ASFÁLTICA 110-194
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El ligante asfáltico interviene en las mezclas asfálticas en proporciones diferentes según el tipo
de formulación, generalmente este valor oscila entre el 3% y el 10 % sobre la masa de los
agregados pétreos. Generalmente los asfaltos de mayor empleo son los que se conocen por su
antigua clasificación de acuerdo al ensayo de penetración, como aquellos de penetración
intermedia (50/60 y 70/100) y actualmente también tienen un uso generalizado los asfaltos
modificados.(53) El asfalto, está compuesto primordialmente por moléculas complejas de
hidrocarburos, pero también contienen otros átomos, como ser oxígeno, nitrógeno y sulfuro. La
principal propiedad que le confiere el asfalto a la mezcla es su adhesividad o poder ligante,
mediante el cual se mantienen íntimamente unidas las partículas de agregados. Otra de las
propiedades importantes del ligante asfáltico es su impermeabilidad y la resistencia a la mayoría
de los ataques químicos que pueden generar los ácidos, álcalis y las sales. Por último, su
susceptibilidad térmica, o comportamiento termoplástico marcan su diferencia de
comportamiento entre los distintos intervalos térmicos a los cuales puede estar expuesto. Los
asfaltos convencionales poseen una elevada viscosidad a baja temperatura, y a medida que son
sometidos a temperaturas mayores su viscosidad desciende considerablemente.
La combinación de los componentes constitutivos de la mezcla debe ser tal que se logren los
requerimientos comunes que se le exigen a las mezclas asfálticas, los cuales son:
Suficiente trabajabilidad. (54)
Suficiente cantidad de asfalto para asegurar durabilidad.
Suficiente estabilidad bajo cargas de tránsito
Suficientes vacíos de aire, límite superior para prevenir los daños del clima y límite
inferior para dar lugar a la post compactación.
Otras propiedades deseables de la mezcla son:
Flexibilidad
Resistencia a la fatiga
Stiffness adecuado que presente un óptimo desempeño frente a cargas dinámicas
Resistencia al deslizamiento
Impermeabilidad
6.2 TIPOS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
Las mezclas asfálticas se emplean en la construcción de pavimentos, ya sea en capas de
rodadura o en capas inferiores. Su principal función es transmitir las cargas a la subrasante,
LA MEZCLA ASFÁLTICA 111-194
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además de proporcionar al usuario comodidad, seguridad y bajos costos de operación en la
transitabilidad.
En repavimentación las capas asfálticas cumplen una función estructural, pero se ven
acrecentadas sus funciones superficiales sobre las anteriores. La capa superior de un pavimento
es la que debe proporcionar una superficie de rodadura segura, confortable y estética. Como
todas las exigencias deseables para una superficie de rodadura no pueden optimizarse
simultáneamente, hay que equilibrar las propiedades contrapuestas para llegar a las soluciones
más satisfactorias.
Los materiales asfálticos proporcionan superficies continuas y cómodas para la rodadura de los
vehículos. No obstante, hay que establecer un balance entre la durabilidad, rugosidad,
impermeabilidad, y otras características útiles o imprescindibles para el usuario. Por ejemplo, en
regiones frías, se han desarrollado mezclas muy impermeables y ricas en mortero. Si estas
mezclas no proporcionan la textura adecuada, se debe recurrir a trabajar sobre su macro
textura en forma externa para brindar las condiciones de seguridad necesarias.
En las capas de rodadura el uso de agregados de alta calidad y de aditivos se justifica por las
solicitaciones a que están sometidas. Actualmente la modificación de los ligantes asfálticos se
ha generalizado para caminos importantes persiguiéndose la optimización de la respuesta
mecánica y de la durabilidad de la mezcla. Por la misma razón, la calidad de los agregados es
absolutamente imprescindible, aunque todo ello suponga un costo mayor para el pavimento.
En las Especificaciones de la CPA (edición 2006) se definen, dentro de sus alcances, las
siguientes mezclas asfálticas:
CAC D 20: Concreto asfáltico convencional denso, tamaño máximo de agregado 19 mm
(3/4”). Concreto asfáltico de granulometría continua.
CAC S 20: Concreto asfáltico convencional semidenso, tamaño máximo de agregado 19
mm (3/4”). Concreto asfáltico de granulometría continua.
CAC G 20: Concreto asfáltico convencional grueso, tamaño máximo de agregado 19
mm (3/4”). Concreto asfáltico de granulometría continua.
CAC S 25: Concreto asfáltico convencional semidenso, tamaño máximo de agregado 25
mm (1”). Concreto asfáltico de granulometría continua.
CAC G 25: Concreto asfáltico convencional grueso, tamaño máximo de agregado 25
mm (1”). Concreto asfáltico de granulometría continua.
CAD 20: Concreto asfáltico drenante, tamaño máximo de agregado 19 mm (3/4”).
Concreto asfáltico con alto contenido de vacíos (>20%). La utilización de asfaltos
modificados con polímeros es necesaria para su elaboración.
LA MEZCLA ASFÁLTICA 112-194
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SMA 20: Concretos asfáltico tipo SMA (Stone Mastic Asphalt), tamaño máximo de
agregado 19 mm (3/4”). Concretos asfálticos en caliente formados por un esqueleto
pétreo autoportante y mástic con alto contenido de ligante asfáltico, filler y fibras.
Dependiendo de la granulometría del esqueleto granular empleado en la constitución de la
mezcla asfáltica, el Pliego General de Especificaciones Técnicas de la Dirección Nacional de
Vialidad (DNV), estipula los siguientes 5 tipos de mezclas asfálticas:
Concreto asfáltico para base
Concreto asfáltico para carpeta
Suelo calcáreo arena – asfalto
Arena – asfalto (gruesa)
Arena – asfalto (fina)
6.3 LA MEZCLA SELECCIONADA PARA LA INVESTIGACIÓN
La mezcla asfáltica seleccionada para la investigación ha sido un concreto asfáltico (para
carpeta) convencional denso elaborado en caliente. La procedencia de la misma corresponde a
una empresa comercial de la región la cual elabora sus mezclas mediante una planta asfáltica
fija por pesadas.
Dado que la planta asfáltica que proveyó la mezcla elabora pastones de gran tamaño, esto
permitió la toma de muestras en suficiente cantidad para llevar a cabo el conjunto de todos los
ensayos requeridos en la presente Tesis, como así también la toma de mezcla para acopio en el
laboratorio con fines de futuras investigaciones o ensayos. De esta manera la posible variable
que puede constituir la mezcla asfáltica empleada fue fijada y considerada como constante para
todo el trabajo.
La mezcla asfáltica fue extraída de la planta asfáltica en un día normal de producción, con los
recaudos necesarios para asegurar su régimen normal de funcionamiento, obteniéndose en la
boca de salida de la mezcladora muestras representativas de la mezcla.
Dentro de los lineamientos fijados por la CPA, la mezcla puede ser considerada un CAC D-20
Concreto asfáltico convencional denso, tamaño máximo de agregado 19 mm (3/4”), en cambio
para la DNV esta mezcla es denominada Concreto asfáltico para carpeta.
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6.4 CARACTERIZACIÓN DE LA MEZCLA EMPLEADA
La mezcla seleccionada ha sido caracterizada mediante las exigencias dispuestas en el Pliego de
Especificaciones Técnicas Generales de la Dirección Nacional de Vialidad (55), en su edición de
1998. La Sección D VIII de la citada bibliografía, estipula los lineamientos básicos exigibles a
Bases y Carpetas de Mezclas preparadas en caliente. Como se puede observar en las planillas y
gráficos obtenidos de los ensayos de laboratorio, la granulometría de los áridos recuperados de
la mezcla, cumple con los límites impuestos para concretos asfálticos para carpeta.
Sobre probetas Marshall, confeccionadas y ensayadas según la norma VN – E9 – 86 Ensayo de
Estabilidad y Fluencia por el Método Marshall (56), compactadas con 75 golpes por cara, se
obtuvieron:
Parámetros de fluencia dentro de los límites tolerables (2,0 – 4,5 mm)
Vacíos para carpetas de concreto asfálticos dentro de los límites tolerables (3 – 5 %)
Relación Betún - Vacíos para carpetas dentro de los límites tolerables (70 – 80 %)
Estabilidad para carpeta superior al límite tolerable (800 kg)
Relación Estabilidad – Fluencia dentro de los límites tolerables (2100 – 4000 kg/cm)
Figura 67. Equipamiento empleado para el moldeo Marshall y confección de probetas para caracterización.
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Figura 68. Compactador Marshall y equipo para desmolde de probetas.
Figura 69. Determinación del peso al aire y peso sumergido de probetas Marshall.
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Figura 70. Inmersión en baño de agua termostatizado a 60º C durante 40 minutos y Ensayo Marshall.
Luego, mediante recuperación estipulada en el procedimiento VN – E69 – 78 Determinación del
Contenido de Asfalto en Mezclas en caliente por el Método de Centrifuga (57) y
complementariamente efectuando una recuperación de finos mediante centrífuga de vasos, se
determinó que la mezcla poseía un porcentaje de cemento asfáltico del orden de 4,6 %, y con
los agregados recuperados se procedió a establecer la curva granulométrica de la estructura
granular.
Figura 71. Disgregado de Mezcla y cuarteo para Densidad Rice y Recuperación.
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Figura 72. Determinación de Densidad Rice.
Figura 73. Determinación del contenido de asfalto en mezclas en caliente por el Método de centrífuga y
recuperación de finos mediante centrífuga de vasos.
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Figura 74. Granulometría vía húmeda y vía seca de áridos recuperados.
Los resultados obtenidos se vuelcan en la tabla y la figura que se presentan a continuación.
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Estabilidad y Fluencia LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = Material = Mezcla asfáltica en caliente (convencional) inf. Nº Exped. =
Fecha = Hora de inmersion = 1h 24h inf. Nº Laborat. =
Aro = 3 Tn Cte. = Energia de compactación = 50 75
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos de la NORMA VN - E9 - 86
grs. grs. cm3
grs./cm3 lectura fact corr kg. mm kg/cm %
1 1179,0 691,0 488,0 2,416 140 1,09 1312 3,6 3643 3,7
2 1183,0 690,0 493,0 2,400 127 1,09 1190 3,2 3718 4,3
3 1178,0 689,0 489,0 2,409 133 1,09 1246 3,1 4019 3,9
4 1189,0 694,0 495,0 2,402 126 1,09 1180 3,5 3373 4,2
5 1192,0 696,0 496,0 2,403 129 1,04 1153 3,9 2957 4,2
6 1187,0 694,0 491,0 2,418 135 1,09 1265 3,7 3418 3,6
- - - - - - - - - - -
1224 3,5 3521 4,0
Densidad Rice = Dr Densidad Marshall Promedio = Dm
Ensayo 1 Ensayo 2Muestra Nº = 1 2Densidad K = 1,000 1,000Peso de frasco + k P1 = 3451 3451Peso de muestra P2 = 1584 1153 Vacíos Promedio = VmPeso de frasco + k + muestra P3 = 4405 4143Peso de muestra sumergida P4=P3-P1 = 954 692
Volumen de muestra (P2 - P4)/Dk = 630 461Densidad max = Dr = 2,514 2,501Dr Promedio =
Vacíos agregado mineral %Recuperación de betun / VN - E69 - 78 (%) C.A.
Ensayo 1 Ensayo 2Muestra Nº = 1 2Peso de muestra P1 = 1378 1249Peso de pétreos P2 = 1318 1189 Relación Betún / Vacío% de Asfalto = (P1-P2)*100/P1 = 4,4 4,8% de Asfalto Promedio =
Análisis granulométrico de los agregados recuperados
Tamiz P.R.A. % R.A. Lim. Inf. % Pasa Lim. Sup.1" 0,0 0,0 100 100,0 100
3/4" 0,0 0,0 100 100,0 1001/2" 209,6 15,2 70 84,8 90
444 456 1,25 3/8"457 470 1,19 Nº 4 588,8 42,7 57,3471 482 1,14 Nº 8 0,0 32 55483 495 1,09 Nº 10 805,4 58,4 41,6496 508 1,04 Nº 16 0,0509 522 1,00 Nº 30 0,0523 535 0,96 Nº 40 1039,4 75,4 24,6536 546 0,93 Nº 50 0,0547 559 0,89 Nº 80 1163,0 84,4 15,6
560 573 0,86 Nº 100 0,0
574 585 0,83 Nº 200 1243,0 90,2 4 9,8 10
586 598 0,81 Fondo 1370,0 99,4 0,6
Factores
de
correcc.
por
volumen
8,595
Densidad
2,508
4,6
2,408
4,0
15,0
73,5
Relacion
Est/FluenVaciosEstabilidadNº de
Probeta
Estabilidad
corregidaFluencia
Peso en
aire
Peso
sumerg.Volumen
Tabla 23. Resultados obtenidos de caracterización de la mezcla asfáltica.
LA MEZCLA ASFÁLTICA 119-194
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Análisis granulométrico de los materiales pétreos recuperados
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 10 100 1000 10000 100000
Abertura de Malla
% P
asa
Lim. Inf. DNV Lim. Sup. DNV Curva Material Recuperado Lim. Inf. CPA Lim. Sup. CPA
LEMaC / UTN - FRLP
Figura 75. Curva granulométrica de los áridos recuperados.
La curva granulométrica obtenida de los áridos recuperados, presenta una buena integración
entre los límites impuestos en el Pliego de Especificaciones Técnicas Generales de la Dirección
Nacional de Vialidad (55), en cambio entre los husos granulométricos impuestos por la CPA en
sus Especificaciones Técnicas de Mezclas Asfálticas en Caliente (52) para un CAC D-20 hay
leves diferencias.
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7. EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO
Como se culminara en el Capitulo 3 de la presente Tesis, se ha optado por llevar adelante las
investigaciones en base a las determinaciones efectuadas por el Ensayo de corte LCB. El
principio de ese ensayo, por ser un corte debido a un esfuerzo de flexión con carga centrada,
puede satisfacerse con el común de los instrumentales, en especial prensas que permitan
desarrollar compresiones, presentes en los laboratorios viales. La prensa, sumada al sistema de
apoyo y el registro de cargas y deformaciones, constituyen los principales elementos del
equipamiento necesario para la ejecución del ensayo, por lo cual se tratarán en distintos
apartados.
Los lineamientos del Ensayo de corte LCB, con que se han basado las investigaciones, se
encuentran publicados en la ponencia del XI Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto (CILA)
“Ensayo de corte LCB para la medida de la adherencia entre las capas asfálticas” (9), como así
también en la patente de invención “Procedimiento de ensayo de corte para la evaluación de la
unión entre capas proporcionada por los riegos de adherencia” (58).
Al finalizar la redacción de la Tesis, el CEDEX ha reglado por la norma “NLT-382/08 Evaluación
de la adherencia entre capas de firme, mediante ensayo de corte” (Dispositivo B) (59) un
ensayo muy similar al LCB con una variante en la velocidad de carga, la cual pasa de 1,27
mm/min a 2,5 mm/min, con lo cual también se ha constituido en una bibliografía importante de
consulta.
Como fuera expuesto en el inciso 3.1.6, el Ensayo de corte LCB mide la resistencia a las
tensiones tangenciales provocadas por la aplicación de una fuerza cortante en el plano de
debilidad o unión entre dos capas de un pavimento.
La aplicación de las cargas se puede materializar mediante el empleo de una prensa Marshall
convencional y un sistema de apoyos tal que la probeta quede como una viga simplemente
apoyada en dos puntos. Para generar el esfuerzo cortante en el plano a evaluar, uno de los
apoyos debe ser coincidente con éste. La mencionada prensa es una máquina con velocidad de
avance controlada, la cual se ha modificado para llevarla a 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. La
temperatura ambiente es un factor influyente en estas determinaciones, es recomendable
efectuar ensayos con temperaturas del orden de los 20 ºC a 25 ºC; pudiéndose implementar el
mismo con el embebido o sin el embebido de las muestras en agua.
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 121-194
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Figura 76. Esquema de ensayo LCB y distribución de cargas.
7.1 LA PRENSA MARSHALL Y SU ADAPTACIÓN
La Prensa Marshall disponible en el Centro de Investigaciones Viales LEMaC presentaba dos
dificultades principales a la hora de ser utilizada como elemento de aplicación de carga.
La primera dificultad residía en un problema físico de espacio y recorrido, dado que el pórtico
de la prensa tenía una altura de columnas que impedía la colocación de la celda de carga, la
placa de aplicación de cargas, la probeta de ensayo en sus mordazas, y la placa de apoyo. Por
lo cual, la primera intervención que sufrió la prensa fue el reemplazo de sus columnas por unas
que superaban su altura original en 50 mm más.
A su vez, fue aprovechada la intervención para alargar el recorrido útil de la prensa, que en su
versión original alcanzaba 50 mm y fue llevado a un recorrido total útil de 100 mm, mediante el
alargue del tornillo helicoidal que produce los desplazamientos verticales de la placa de apoyo.
La segunda dificultad y de gran relevancia para la ejecución del Ensayo de corte LCB, fue la
velocidad de avance, dado que la prensa Marshall convencional con accionamiento eléctrico
posee de fábrica una velocidad de avance constante e igual a 50,8 mm/min ± 0,5 mm/min. La
necesidad de variación de esta velocidad automatizada hasta 1,27 mm/min como requiere el
ensayo, necesitó el diseño y adquisición de un moto reductor capaz de llevar los 0,0685
mm/vuelta (equivalentes al avance de 50,8 mm/min de la prensa Marshall) a 1,27 mm/min.
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 122-194
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La relación entre estos dos parámetros da una resultante de 18,6 vueltas/min. La reducción
necesaria para un motor de 1450 vueltas/min da como resultado 78,2; como queda expuesto
en la Ecuación 15.
2.78min/54.18
min/1450
min/54.18/0685.0
min/27.1
vuelta
vuelta
vueltavueltamm
mm
Ecuación 15. Relaciones para el cálculo de las reducciones.
Finalmente se adquirió un moto reductor de velocidad a sin fin, modelo RMI50 con una relación
de transmisión 1:80 con motor eléctrico incorporado de ¼ HP y 1450 vuelta/min, trifásico y
blindado. En la salida del moto reductor fue necesario implementar un acople que encastre con
el engranaje de la prensa Marshall, y de esa manera transmitir las revoluciones y el torque
necesario.
PORTICO MARSHALL
MOTO REDUCTOR
CELDA DE CARGA
PLACA DE APOYO
VISTA FRONTAL
MOLDE
Figura 77. Vista frontal de la Máquina para el ensayo de corte por flexión LCB.
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SEMIPROBETA INFERIOR SEMIPROBETA SUPERIOR
MOLDE
CELDA DE CARGA
MOTO REDUCTOR
SOPORTE PARA LVDT
LVDT
PLACA DE CARGA
PLACA DE APOYO
VISTA LATERAL
Figura 78. Vista lateral de la Máquina para el ensayo de corte por flexión LCB.
Figura 79. Moto reductor adquirido para automatización de velocidad de avance de prensa Marshall.
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7.2 EL SISTEMA DE APOYOS Y LAS MORDAZAS
El sistema de apoyos es un elemento primordial para el ensayo dado que la verdadera
solicitación actuante sobre el plano de debilidad a evaluar es generada por la reacción en el
apoyo, como puede observarse en la figura 13.
Además el sistema de apoyos, debería ser tal que la probeta o núcleo calado, que son de forma
cilíndrica calcen justo y de manera centrada en los apoyos, para obtener así el sentido normal
adecuado entre el eje axial de la probeta y la placa de carga.
Es entonces que se ha diseñado ad-hoc una placa metálica conformada en forma de “C”, a la
cual se soldó en su parte inferior un anillo metálico a los efectos de que éste calce en forma
perfecta en la placa circular con que viene provista la prensa Marshall de fábrica. De esta
manera la placa de apoyo queda fija y centrada, impidiéndose su movimiento en el transcurso
del ensayo.
Por otro lado en la parte superior de la placa de apoyo se soldaron dos “orejas”, o apoyos
propiamente dichos en forma de “V” en las cuales se asienta la probeta o núcleo calado del
pavimento. La forma de “V” propicia el autocentrado de la probeta a la hora de su colocación
en la máquina de ensayo, y además tiene la ventaja sobre la forma “media caña” de permitir el
alojamiento de probetas y/o núcleos calados de diferentes diámetros. La distancia entre los
apoyos en forma de “V” se ha establecido en 155 mm.
Figura 80. Sistema de apoyo para encastre en prensa Marshall.
El conjunto de elementos metálicos confeccionados para esta investigación se complementó
con, tres moldes metálicos para confección de probetas, bases bajas o normales para moldes,
bases altas para moldes, collares o sobre moldes, mordazas del tipo media caña, tocho metálico
para semi desmolde o desmolde completo de las probetas, anillo para desmolde de probetas.
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 125-194
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De los elementos mencionados con anterioridad, merecen especial atención las mordazas tipo
media caña. Ellas han sido diseñadas con el diámetro interno adecuado para alojar las probetas
de ensayo y además con dos orejas rectangulares que poseen dos perforaciones lo que permite
ajustar la media caña complementaria mediante el ajuste de tornillos, para de esa manera
poder dejar enfundad una probeta o núcleo calado del pavimento lista a ser ensayada.
Figura 81. Esquema de moldes, sobre moldes y bases empleadas en el moldeo de probetas y ensayo.
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 126-194
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Figura 82. Esquema de mordazas media caña empleadas en el ensayo.
7.3 EL REGISTRO DE CARGAS Y DEFORMACIONES
Si bien las primeras determinaciones efectuadas a nivel experimental fueron realizadas con aros
dinamométricos para la medición de cargas y flexímetros para el registro de deformaciones o
desplazamientos entre sustratos, fue necesario interferir los elementos de medición para poder
colectar los datos de cada determinación en los distintos estadios de la misma.
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 127-194
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La información de carga y deformación en cada instante del ensayo, permite la confección de
las curvas Tensión vs. Deformación, y las curvas Carga vs. Deformación las que permiten
determinar el Trabajo absorbido por el espécimen de ensayo como el área debajo de la curva,
al cuál también algunos autores suelen llamarle energía de deformación.
El registro de cargas se efectúa mediante la transmisión de datos de una Celda de Carga a una
computadora. La medición de las deformaciones se efectúa por medio de un LVDT (linear
variable differential transformer, transformador usado para medir desplazamientos lineales).
Esta incorporación tecnológica permite tener un registro continuo de cargas y deformaciones
que transmitido a una computadora y procesados mediante los programas apropiados, consigue
obtener la curva carga vs. deformación de los ensayos.
La Celda de Carga empleada ha sido de origen nacional del tipo “S”, modelo CZC-10000, con
capacidad de carga de hasta 10 Tn, capaz de trabajar con precisión en un rango de
temperaturas deseables de -10 ºC a 40 ºC, la cual posee las especificaciones presentes en la
siguiente tabla:
Datos Generales
Tensión máxima de excitación (V): 15
Rango compensado de temperatura (ºC): -10 a 40
Alinealidad (% C.N.): 0.03
Histéresis (% C.N.): 0.02
Repetibilidad (% C.N.): 0.02
Creep (% C.N. en 20’): 0.03
Longitud de cable (m): 5
Sobrecarga admisible (% C.N.): 150
Carga límite (% C.N.): 300
Corr. cero por temp. (% C.N./ºC): 0.003
Corr. de sens. por temp. (% C.N./ºC): 0.0015
Datos Individuales
Modelo: CZC-10000
Capacidad (kg): 10000
Impedancia de Entrada (Ohm): 391.3
Impedancia de Salida (Ohm): 351.2
Resistencia de Aislación (MOhm): 18780
Sensibilidad (mV/V): 2.3069
Balance de Cero (mV/V): 0.024
Tabla 24. Especificaciones generales e individuales de la celda utilizada.
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 128-194
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El LVDT empleado, modelo DG/2.5 es de origen inglés, también se lo conoce como transductor
de desplazamientos y su rango de medición es de ± 2,5 mm lo que le permite tener un
recorrido total de 5,0 mm. En la siguiente tabla se presentan las especificaciones del
instrumental:
Especificaciones
Rango de calibración (mm): ± 2.5
Recorrido hacia afuera desde el cero (mm): 2.65± 0.05
Recorrido hacia adentro desde el cero (mm): 3.35± 0.20
Rango de resorte (g/mm): 13
Fuerza del resorte en el cero eléctrico (g): 90
Diámetro de la punta (mm): 3
Configuración: LVDT
Calibrado: 10V dc en 20 kΩ
Rango de tensión de energización: 10-24V dc estabilizado
Corriente de excitación: 10mA @ 10V dc
Sensibilidad: 750mV/mm @ 10V
Repetitividad: < 0.15 µm
Rango de temperatura (ºC): -20 a 80
Corr. cero por temp. (% F.S./ºC): 0.01
Corr. de sens. por temp. (% F.S./ºC): 0.02
Dinámica de la frecuencia de atenuación de -3 dB (Hz) 75
Tiempo de respuesta constante (ms) 3
Tabla 25. Especificaciones generales e individuales de la celda utilizada.
Las señales emitidas, tanto por la celda de carga como por el LVDT, son recibidas por una
unidad receptora que se ha denominado Terminal emisora de señales Bluetooth, diseñada ad-
hoc por un grupo de investigadores especializados en electrónica dentro de la Facultad de
Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata. Dicha unidad traduce y a su vez reenvía,
mediante señales de Bluetooth, los valores obtenidos. Esta Terminal emisora se aloja en
correspondencia con la prensa de ensayo, por lo que se recomienda sea blindada o protegida
con una carcasa adecuada.
Las señales emitidas por la Terminal emisora de señales Bluetooth, son captadas y recibidas por
una llave Bluetooth receptora que se conecta a un puerto USB de una computadora portátil,
donde esté instalado el programa de ensayo “UTN LEMaC LCB”.
El programa de ensayo “UTN LEMaC LCB”, también ha sido diseñado ad-hoc para la presente
Tesis y su desarrollo ha sido en conjunto entre los profesionales del LEMaC y el grupo de
EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 129-194
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investigadores especializados en electrónica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad
Nacional de La Plata. El programa permite:
Recibir la información de la llave Bluetooth
Calibrar el instrumental
Visualizar en tiempo real los valores de carga y deformación a cada instante del ensayo
Visualizar en tiempo real la curva tensión vs. deformación del ensayo
Almacenar a intervalos infinitesimales de tiempo la carga y deformación del ensayo
Arrojar como salida un archivo de texto con la información almacenada
Figura 83. Visualización del programa de ensayo “UTN LEMaC LCB”.
La salida del programa en archivo de texto permite manejar la información de manera
confiable, sencilla y ligera, la cual puede transportarse a una planilla de cálculo para trabajar
sobre la misma y depurarla para obtener los informes o reportes de ensayos necesario.
Figura 84. Equipamiento de ensayo montado.
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8. EL MOLDEO EXPERIMENTAL
MOLDEO DE PROBETAS DOBLE MARSHALL PARA EVALUACIÓN DE LA
ADHERENCIA ENTRE CAPAS
Las probetas necesarias para efectuar los ensayos de adherencia entre capas mediante el
método LCB, poseen una conformación especial dado que representan el sistema o solución
aplicada en obra, compuesto por una sucesión de capas estructurales. Su geometría y
constitución generó la necesidad de determinar qué método de compactación sea el empleado
en el moldeo de las futuras probetas de ensayo, de esta manera se normalizó el procedimiento
para hacerlo representativo y asegurar su repetibilidad. La energía de compactación brindada al
sistema de capas estructurales que conforman a un ejemplar fue uno de los parámetros
gravitantes arribados en esta etapa del trabajo.
8.1. ECUACIÓN DE ENERGÍA DE COMPACTACIÓN
La energía de compactación específica se ha descripto por diversos autores mediante la
siguiente ecuación:
][
][deg][3cmVolumen
cmAlturaolpesNroNrodecapaskgónPesodelpisEc
Ecuación 16. Energía de compactación aplicada sobre probetas.
Donde los factores gravitantes han sido, el peso del pisón de compactación, el número de capas
con que se confecciona el espécimen de ensayo, el número de golpes dado en cada una de
esas capas y la altura de caída del pisón. Relacionando estos factores con el volumen de
probeta obtenido, se halla la energía por unidad de volumen, o energía específica de
compactación.
Si bien esta expresión ha surgido por los estudios en el campo de la mecánica de suelos, de la
mano de su precursor R. R. Proctor, la misma puede ser extrapolada a distintos ámbitos de
materiales, dentro de los cuales podemos situar a las mezclas asfálticas.
8.2. DETERMINACIÓN DE LA ENERGÍA DE COMPACTACIÓN EN EL MOLDEO DE
PROBETAS DOBLE MARSHALL
La Dirección Nacional de Vialidad, en su norma VN – E9 – 86 estipula los lineamientos básicos
para la confección de probetas Marshall para su ensayo a la estabilidad y fluencia (56). Entre
los requisitos fundamentales a cumplir, se encuentran, el peso del pisón de compactación (4,54
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 131-194
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kg), la altura de caída del mismo (457 mm) y las dimensiones de la probeta terminada (101,6
mm de diámetro y 63,5 mm ± 3 mm de altura).
Siguiendo las instrucciones de esta norma se han confeccionado probetas patrones,
compactadas con 75 golpes por cara llegando a aplicar una energía de compactación específica
de 60,45 kg cm/cm3, resultante de la ecuación 16.
El método de ensayo de adherencia LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona) requiere la
confección de probetas doble Marshall. Es decir, de igual diámetro (101,6 mm) y de altura
próxima a los 127 mm. Estas probetas pueden ser confeccionadas de diversas maneras según
los distintos autores. (9) (7) (60)
Dichos investigadores no han mostrado con exactitud los fundamentos por los cuales
confeccionaron sus probetas con determinada energía de compactación. Además, los distintos
criterios en los trabajos citados, no seguían los mismos lineamientos en cuanto a compactación
se refiere. Por lo que, se ha decidido conseguir una metodología de moldeo avalada por la
teoría de energía de compactación y por la práctica de laboratorio.
Con el objeto de confeccionar probetas de altura y volumen doble a los obtenidos con probetas
Marshall convencionales de 75 golpes, pero con densidades próximas a la probeta patrón, se ha
procedido a la confección de probetas dobles siguiendo los siguientes objetivos:
Obtener densidades próximas a las arrojadas por la probeta patrón de 75 golpes por
cara.
Obtener dimensiones dentro de las tolerancias admisibles.
Lograr una metodología de confección de probetas simple y reproducible.
Lograr un grado de densificación homogéneo en toda la altura de la probeta.
Tener en cuenta la sobre compactación sufrida por la semi probeta inferior debido a la
compactación de la semi probeta superior.
Teniendo como guía el primero de los objetivos, se ha trabajado en lograr la misma energía de
compactación específica, por la cual se ha ida variando la ecuación 16 adaptándola a probetas
confeccionadas en dos capas.
Debido a la complejidad en que se incurre al querer compactar probetas doble Marshall,
aplicando golpes en cada cara, es que se ha decido aplicar los golpes en cada semi probeta de
manera directa sobre una sola de las caras.
Para cada una de las ecuaciones propuestas se han confeccionado programas “SOLVER” dentro
de planillas “EXCEL”. La programación consta en efectuar una serie de iteraciones que arriban a
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 132-194
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la cantidad de golpes a ser aplicados en cada capa de la probeta, para brindar una energía de
compactación específica (60,45 kg cm/cm3) coincidente a la dada en probetas Marshall
convencionales de 75 golpes por cara. Estos programas hacen fluctuar algunas de las variables
independientes de la ecuación propuesta (en el caso de estudio la variable fluctuante ha sido el
número de golpes por capa), teniendo como objetivo a la variable resultante o variable
dependiente (energía de compactación específica) y basándose en ciertas restricciones a tener
en cuenta al momento de iterar las variables fluctuantes (el número de golpes sea un número
entero y positivo, el número de golpes de la semi probeta superior sea mayor al número de
golpes de la semi probeta inferior).
En cuanto a las variables independientes fluctuantes (número de golpes), vale considerar la
importancia de los valores semillas que ellas adquieran al iniciar la iteración. (61) Se reconoce
como valor semilla, a aquel que cuantifica a la variable a iterar en el comienzo del proceso
iterativo, el mismo puede influenciar de manera apreciable los resultados obtenidos mediante
las técnicas del “SOLVER”.
Cada una de las ecuaciones de energía de compactación propuesta ha arrojado distintos
resultados en el número de golpes a ser dado en cada semi probeta, ello además ha variado en
función de los valores semillas introducidos. Por lo que fue necesario contrastar los resultados
obtenidos de manera teórica con moldeo experimental de probetas doble Marshall y
determinaciones de densidades en forma práctica.
Del proceso práctico se han obtenido interesantes conclusiones que han ayudado a la obtención
o aproximación de los objetivos previamente planteados y que se verán reflejados en el inciso
8.4 “METODOLOGÍA DE COMPACTACIÓN EMPLEADA EN LA CONFECCIÓN DE PROBETAS
DOBLE MARSHALL”.
La ecuación de energía de compactación específica a la cual se ha arribado desde la teoría y
que condice sus resultados con la práctica del moldeo experimental, ha sido:
1 2
3 3
1 2
[ ]. . deg . [ ] [ ]. . deg . [ ]
[ ] [ ]
Pesodelpisón kg Nrodecapas Nro olpes Altura cm Pesodelpisón kg Nrodecapas Nro olpes Altura cmEc
Volumen cm Volumen cm
Ecuación 17. Energía de compactación aplicada sobre probetas doble Marshall.
Donde:
Ec = Energía de compactación específica a la que se desea arribar = 60,45 [kg cm/cm3]
Pesodelpisón = Peso del pisón de compactación Marshall = 4,54 [kg]
Nrodecapas = Número de capas por cada semi probeta = 1 [adim]
Nrodecgolpes1 = Número de golpes sobre la semi probeta 1 = RESULTANTE DE LA ITERACIÓN
Nrodecgolpes2 = Número de golpes sobre la semi probeta 2 = RESULTANTE DE LA ITERACIÓN
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Altura = Altura de caída del pisón de compactación Marshall = 45,70 [cm]
Volumen1 = Volumen de la semi probeta 1 = 514,82 [cm3]
Volumen2 = Volumen de la semi probeta 2 = 514,82 [cm3]
El primer término del numerador de la ecuación 17, corresponde a la compactación de la semi
probeta inferior; y el segundo termino a la energía específica de la semi probeta superior.
8.3. RESULTADOS OBTENIDOS EN EL MOLDEO DE PROBETAS DOBLE MARSHALL
Como consecuencia de la búsqueda de la energía de compactación específica coincidente con
los 60,45 kg cm/cm3 se han confeccionado siete grupos de probetas los cuales se numeraron
con la serie PAG001/PAG007. Cada grupo de probeta se constituyó por, una probeta patrón
Marshall de 75 golpes por cara, una probeta doble con energía de compactación específica
equivalente y con igual número de golpes en cada semi probeta, y una probeta doble con
energía de compactación específica equivalente y con número de golpes en la semi probeta
superior mayor al de la semi probeta inferior.
La probeta patrón Marshall de 75 golpes por cara, se ha confeccionado al solo efecto de ser un
blanco o patrón en donde comparar las densidades obtenidas en las probetas doble Marshall.
El moldeo del tercer tipo de probeta vio justificada su concepción en la búsqueda de la
homogeneidad de compactación a lo largo de la altura de la probeta.
La semi probeta inferior actúa como sustento de la semi probeta superior, por lo que, al ser
compactada la semi probeta superior se verá re densificada la semi probeta inferior. Como
corolario de esta situación se ha decidido la confección de una probeta donde la compactación
de la semi probeta inferior en principio sea menor a la compactación de la semi probeta
superior, la que aportará en pequeña proporción, una sobre compactación a la semi probeta
inferior completándose la densidad requerida.
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Figura 85. Condición de moldeo de la semi probeta
inferior sobre base alta
Figura 86. Condición de moldeo de la semi probeta
superior sobre semi probeta inferior
Las tablas y fotos que a continuación se muestran representan los resultados obtenidos en
laboratorio.
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG001
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
A 102 63
102 63
- 62
B 102 126
102 126
- 126
C 102 125
104 127
- 126
2,402 102,0 62,7
Nº DE
PROBETA
1206 704MARSHALL 75
1394 1025DOBLE
100+100
502
2,360 102,0 126,0
2407 1391 1016 2,369 103,0 126,0
2419
19/04/2007
DOBLE 90+120
100,00% 0,000%
98,24% 1,765%
98,61% 1,386%
Tabla 26. Resultados obtenidos del moldeo PAG001
Figura 87. Probetas PAG001, vista superior Figura 88. Probetas PAG001, vista perfil
Serie PAG001: Se obtuvieron densidades bajas y el aspecto visual de las probetas no fue
satisfactorio en cuanto a densidad alcanzada y homogeneidad en la misma.
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NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG002
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
D 103 63
103 63
- 62
E 102 126
102 126
- 126
F 103 125
102 127
- 126
97,87% 2,128%
100,00% 0,000%
98,02% 1,978%
62,7
Nº DE
PROBETA
1180 689MARSHALL 75
DOBLE
100+100
491 2,403 103,0
102,5 126,0
2384 1372 1012
2378 1367 1011 2,352
20/04/2007
DOBLE 90+120
2,356 102,0 126,0
Tabla 27. Resultados obtenidos del moldeo PAG002
Figura 89. Probetas PAG002, vista superior Figura 90. Probetas PAG002, vista perfil
Serie PAG002: Se mantuvo la energía de compactación específica del moldeo de la serie
PAG001 anterior. Se verificó la tendencia de densidades bajas. El aspecto visual de las probetas
no fue satisfactorio a pesar de haber introducido el cambio de rotar la semi probeta inferior al
momento de la colocación de la segunda camada de material.
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG003
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
G 102 62
102 62
- 63
H 102 125
103 127
- 126
I
I' 103 124
102 126
- 127
98,37% 1,631%
100,00% 0,000%
98,77% 1,231%
62,3
Nº DE
PROBETA
1204 704MARSHALL 75
DOBLE
120+120
500 2,408 102,0
2395 1388 1007
DEFECTUOSA POR DESMOLDE
23/04/2007
2,369 102,5 125,7
DOBLE
110+160
DOBLE
110+160
2409 1392 1017
2,378 102,5 126,0
Tabla 28. Resultados obtenidos del moldeo PAG003
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 136-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Figura 91. Probetas PAG003 (i) defectuosa Figura 92. Probetas PAG003, vista perfil
Serie PAG003: Se aumentó la energía de compactación específica del moldeo de la serie
anterior elevando el número de golpes por semi probeta. Las densidades obtenidas
demostraron una leve recuperación, pero siguieron siendo bajas. El aspecto visual de las
probetas no fue satisfactorio. Debido a una elevada temperatura al momento del desmolde, en
la probeta i se registraron defectos insalvables que requirieron el re moldeo de una probeta
denominada i’. Este hecho sirvió para la toma de recaudos en cuanto a temperaturas de
desmolde y tiempos de enfriamiento en los sucesivos moldeos.
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG004
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
J 103 62
103 63
- 64
K 103 123
102 124
- 125
L 101 125
102 122
- 126
98,96% 1,042%
100,00% 0,000%
98,57% 1,433%
2,400 103,0 63,0
Nº DE
PROBETA
1212 707MARSHALL 75
1382 1012 DOBLE
150+150
505
2,366 102,5 124,0
2375 1375 1000 2,375 101,5 124,3
2394
25/04/2007
DOBLE
130+170
Tabla 29. Resultados obtenidos del moldeo PAG004
Figura 93. Probetas PAG004, vista superior Figura 94. Probetas PAG004, vista perfil
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 137-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Serie PAG004: Se elevaron la cantidad de golpes de moldeo de las probetas, en promedio los
especimenes demostraron una leve mejoría que la serie anterior, pero los valores individuales
no siguieron esa tendencia por completo. Se requirió la repetición de moldeos con esta energía
específica de compactación para la verificación de la propensión de las densidades.
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG005
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
M 102 62
102 62
- 62
N 103 126
103 123
- 125
Ñ 102 122
102 125
- 125
2,426 102,0 62,0
Nº DE
PROBETA
1196 703MARSHALL 75
1382 985DOBLE
150+150
493
2,403 103,0 124,7
2350 1379 971 2,420 102,0 124,0
2367
25/04/2007
DOBLE
130+170
100,00%
99,06%
99,76%
0,000%
0,945%
0,238%
Tabla 30. Resultados obtenidos del moldeo PAG005
Figura 95. Probetas PAG005, vista superior Figura 96. Probetas PAG005, vista perfil
Serie PAG005: Se mantuvo la energía de compactación igual a la serie anterior PAG004 en
busca de vislumbrar la tendencia de aumento de densidades. El hecho fue verificado dado que
los errores encontrados en las densidades comparadas fueron menores al 1 %, umbral buscado
y determinado como exitoso. Si bien se encontraron ciertas irregularidades menores, el aspecto
visual de las probetas cumple con los requisitos estipulados como mínimo.
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 138-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG006
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
O 102 63
102 63
- 63
P 102 125
102 126
- 125
Q 102 127
102 126
- 128
2,395 102,0 63,0
Nº DE
PROBETA
1200 699MARSHALL 75
1385 1013DOBLE
120+120
501
2,367 102,0 125,3
2391 1373 1018 2,349 102,0 127,0
2398
04/05/2007
DOBLE
110+160
100,00%
98,83%
98,06%
0,000%
1,168%
1,941%
Tabla 31. Resultados obtenidos del moldeo PAG006
Figura 97. Probetas PAG006, vista superior Figura 98. Probetas PAG006, vista perfil
Serie PAG006: Nuevamente, para verificar tendencias y aplicar todos los ajustes de moldeo
logrados hasta el momento, se decidió confeccionar la serie de probetas PAG006 con energía
específica de compactación igual a la entregada en la serie PAG003. Las mejoras aplicadas en la
metodología de moldeo dieron como resultado la obtención de probetas con apariencia muy
satisfactoria. Sin embargo los resultados obtenidos en densidades fueron bajos como era de
esperarse.
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG007
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
PORCIENTO
DENSIDAD
CALCULO
DE ERROR
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm % %
R 103 62
103 62
- 62
S 102 124
102 123
- 124
T 102 124
102 124
- 126
2,418 103,0 62,0
Nº DE
PROBETA
1197 702MARSHALL 75
1389 1001150 + 150
495
2,388 102,0 123,7
2372 1379 993 2,389 102,0 124,7
2390
07/05/2007
130 + 170
100,00%
98,74%
98,78%
0,000%
1,264%
1,218%
Tabla 32. Resultados obtenidos del moldeo PAG007
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 139-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Figura 99. Probetas PAG007, vista superior Figura 100. Probetas PAG007, vista perfil
Serie PAG007: Fue confeccionada con el propósito de aseverar y dar conclusión a la
metodología de moldeo a ser empleada para etapas sucesivas. La energía específica de
compactación fue coincidente con la series de moldeo PAG004 y PAG005 donde se obtuvieron
los mejores resultados. Si bien los errores obtenidos en las densidades superaron el 1%, no lo
hicieron en gran medida por lo que no afectaron sustancialmente al promedio de las
determinaciones. La apariencia de las probetas ha sido muy satisfactoria al igual que la serie
anterior. Se concluyó en adoptar la energía de compactación específica utilizada en la presente
serie de probetas como aquella a ser empleada en el moldeo de probetas para la evaluación de
la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de geosintético.
8.4. METODOLOGÍA DE COMPACTACIÓN EMPLEADA EN LA CONFECCIÓN DE
PROBETAS DOBLE MARSHALL
Dentro de los lineamientos generales del moldeo valen todas las consideraciones dadas en la
norma VN – E9 – 86 (56). Se han mencionado aquí todos los aspectos particulares al moldeo de
las series de probetas PAG001/PAG007. En particular se ha hecho hincapié en la energía de
compactación que ha brindado los resultados exitosos en cuanto a la comparación de
densidades con las probetas patrón (PAG004/PAG005/PAG007).
8.4.1. Moldeo de probeta patrón (Marshall 75)
Se moldea una probeta Marshall convencional de 75 golpes por cara con los siguientes
lineamientos. Se colocan en un molde Marshall caliente 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. Se acomoda la mezcla con una cuchara y se coloca un
papel de filtro en la parte superior. Se compacta con 75 golpes en una cara asegurándose la
limpieza y temperatura del pisón. Se retira y se da vuelta la probeta. Se compacta con otros 75
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 140-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
golpes en la cara invertida. Terminada la compactación se retiran los papeles de filtro de ambas
caras, se identifica la probeta con letra o número, se deja enfriar al aire o se sumerge bajo
agua durante 4 minutos y se desmolda. La misma se deja secar y enfriar a temperatura
ambiente.
8.4.2. Moldeo de probeta doble (150+150)
Se moldea una probeta Marshall doble, de 150 golpes en la semi probeta inferior y 150 golpes
en la semi probeta superior, con 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. Se acomoda la mezcla con una cuchara y se coloca un papel de
filtro en la parte superior. Se compacta con 150 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
una segunda camada de material suelto. Se deja enfriar unos 15 minutos a temperatura
ambiente. 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 150 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 agua por un lapso de 15 minutos y se
desmolda. La misma se deja secar y enfriar a temperatura ambiente.
8.4.3. Moldeo de probeta doble (130+170)
Se moldea una probeta Marshall doble, de 130 golpes en la semi probeta inferior y 170 golpes
en la semi probeta superior, con 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. 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
una segunda camada de material suelto. Se deja enfriar unos 15 minutos a temperatura
ambiente. 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
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 141-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
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 agua por un lapso de 15 minutos y se
desmolda. La misma se deja secar y enfriar a temperatura ambiente.
El intervalo de tiempo de 15 minutos, donde se deja enfriar la capa inferior de mezcla antes de
receptar la capa superior, procura representar el enfriamiento de las capas de mezcla asfáltica
colocadas en obra, antes de recibir su capa superior.
8.5. CONSIDERACIONES FINALES SOBRE EL MOLDEO
Las experiencias de moldeo de probetas doble Marshall han sido útiles como práctica y como
ajustes de moldeo a la hora de confeccionar especimenes de ensayo para la evaluación de la
adherencia entre capas asfálticas con intercapa de geosintético.
Sobre el análisis individual de cada serie de probetas se decidió estudiar el comportamiento de
las series agrupadas y promediadas según sea la energía de compactación entregada. Dicho
proceso arrojó los siguientes resultados.
MOLDEO PROBETA DENSIDAD ERROR
A 2,402 0,00%
B 2,360 1,76%
C 2,369 1,39%
D 2,403 0,00%
E 2,356 1,98%
F 2,352 2,13%
G 2,408 0,00%
H 2,378 1,23%
I' 2,369 1,63%
J 2,400 0,00%
K 2,366 1,43%
L 2,375 1,04%
M 2,426 0,00%
N 2,403 0,94%
Ñ 2,420 0,24%
O 2,395 0,00%
P 2,367 1,17%
Q 2,349 1,94%
R 2,418 0,00%
S 2,388 1,26%
T 2,367 2,11%
DENSIDADES
ACUMCANTIDAD
DENSIDAD
PROM
ERRORES
PROM
16,853 7 2,408 0,00%
DOBLE 100+100 4,716 2 2,358 2,06%
DOBLE 90+120 4,721 2 2,361 1,95%
DOBLE 120+120 4,746 2 2,373 1,44%
DOBLE 110+160 4,717 2 2,359 2,03%
DOBLE 150+150 7,156 3 2,385 0,92%
DOBLE 130+170 7,162 3 2,387 0,83%
DOBLE 150+150
DOBLE 130+170
PAG005
PAG006
PAG007
DOBLE 130+170
MARSHALL 75
DOBLE 150+150
DOBLE 130+170
MARSHALL 75
DOBLE 120+120
DOBLE 110+160
MARSHALL 75
DOBLE 120+120
DOBLE 110+160
MARSHALL 75
DOBLE 150+150
PROMEDIOS
MARSHALL 75
TIPO DE MOLDEO
MARSHALL 75
DOBLE 100+100
DOBLE 90+120
MARSHALL 75
DOBLE 100+100
DOBLE 90+120
MARSHALL 75
PAG001
PAG002
PAG003
PAG004
Tabla 33. Resumen de los resultados de moldeo agrupados y promediados
El análisis gráfico de los resultados obtenidos en las densidades de las distintas series de
probetas se ve reflejado de la siguiente manera.
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 142-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG001
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
A
B
C
Figura 101. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG001
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG002
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
D
E
F
Figura 102. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG002
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG003
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
G
H
I'
Figura 103. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG003
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 143-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG004
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
J
K
L
Figura 104. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG004
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG005
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
M
N
Ñ
Figura 105. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG005
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG006
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
O
P
Q
Figura 106. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG006
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 144-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PAG007
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3]
R
S
T
Figura 107. Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG007
Al igual que en la Tabla 32 se procedió a efectuar un estudio de los resultados promedio de
densidades y de los errores obtenidos con cada energía de compactación, solo que en esta
ocasión se han mostrado los resultados gráficamente.
2,200
2,250
2,300
2,350
2,400
2,450
2,500
PROMEDIOS
DE
NS
IDA
D [gr/
cm
3] MARSHALL 75
DOBLE 100+100
DOBLE 90+120
DOBLE 120+120
DOBLE 110+160
DOBLE 150+150
DOBLE 130+170
Figura 108. Densidades promedio para cada metodología de moldeo
0,00%
0,50%
1,00%
1,50%
2,00%
2,50%
3,00%
3,50%
4,00%
4,50%
5,00%
PROMEDIOS
ER
RO
RE
S [%
]
MARSHALL 75
DOBLE 100+100
DOBLE 90+120
DOBLE 120+120
DOBLE 110+160
DOBLE 150+150
DOBLE 130+170
Figura 109. Errores promedio en la densidad para cada metodología de moldeo comparada con la
MARSHALL 75 (error = 0%)
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 145-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Del análisis de los resultados antes vistos y de las experiencias efectuadas en laboratorio, se
pueden extraer las siguientes consideraciones:
En promedio, los especimenes compactados con 130 y 170 golpes en las semi probeta
inferior y en la semi probeta superior, respectivamente, arrojaron las densidades más
próximas a la probeta Marshall patrón.
Con las modificaciones introducidas en el proceso de moldeo, al virar la semi probeta
inferior antes de receptar la segunda capa de material, se lograron probetas con
aspecto satisfactorio en cuanto a homogeneidad de compactación.
Se estipularon tiempos de enfriamiento mayores a los recomendados por la norma VN –
E9 – 86 para las probetas doble Marshall. Hecho verificado por la experiencia de
laboratorio.
Se ha concluido en la adopción del método citado en el inciso “8.4.3. MOLDEO DE
PROBETA DOBLE (130+170)” para el moldeo de probetas doble Marshall utilizadas en
la evaluación de la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de geosintético.
8.6. VERIFICACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE DENSIDADES EN LA ALTURA DE LA
PROBETA
De la serie de probetas confeccionadas con la metodología considerada exitosa (especimenes
compactados con 130 y 170 golpes), se tomaron muestras para determinar la distribución de
densidades a lo largo de la altura de la probeta, dado que se quería vislumbrar las posibles
diferencias debidas a los distintos grados de energía aplicada. La metodología empleada ha sido
tomar probetas confeccionadas con la metodología exitosa (130 + 170) y cortarlas en tres
tercios, concluyendo en la determinación de los pesos al aire y los pesos sumergidos de las
fracciones para establecer su densidad y compararla con la densidad patrón de la probeta
entera. Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla.
EL MOLDEO EXPERIMENTAL 146-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
VERIFICACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE DENSIDADES EN LA ALTURA DE LA PROBETA / LEMaC-UTN-FRLP
NUMERO DE LABORATORIO
FECHA: PAG008
MATERIAL: M. ASF. DESTINO: ADH. GEOSINT. INFORME Nº
PESO EN
AIRE
PESO
SUMERG.VOLUMEN DENSIDAD DIAMETRO
DIAMETRO
PROMEDIOALTURA
ALTURA
PROMEDIO
grs. grs. cm3
grs./cm3
mm mm mm mm
W 102 126
102 126
- 124
W
W
W
W
130 + 170
102 41,0
1010 2,376 102,0 125,3
102
102
42,0
40,0
41,0TERCIO
INFERIOR
PROMEDIO DE
LOS TERCIOS
18/05/2007
2,376 102 41,0798,3 462,3 336,0
2,377 102,0 40,0
791 457 334 2,368 102,0 41,0
794 460 334TERCIO MEDIO
340 2,382 102,0 42,0
Nº DE
PROBETA
810 470TERCIO
SUPERIOR
102
2400 1390
Tabla 34. Verificación de la distribución de densidades en la altura de la probeta
2,200 2,250 2,300 2,350 2,400 2,450 2,500
TERCIOS DE
PROBETA
DENSIDAD [gr/cm3]
TERCIO SUPERIOR
TERCIO MEDIO
TERCIO INFERIOR
Figura 110. Distribución de densidades en la altura de la probeta
Con estas determinaciones, y dado que el tercio menos compactado alcanzó un 99,4 % del
tercio más compactado, se comprueba una de las premisas planteadas al inicio de los moldeos
experimentales “Lograr un grado de densificación homogéneo en toda la altura de la probeta”.
ENSAYOS DE LABORATORIO 147-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
9. ENSAYOS DE LABORATORIO
9.1 PLANIFICACIÓN DEL MOLDEO
Determinada así la metodología de moldeo a ser empleada, y basándose en el objetivo principal
propuesto: estudiar el comportamiento de la adherencia entre capas asfálticas cuando se
intercala entre ellas un producto Geosintético (Geotextil y/o Geogrilla), considerando como
patrón la adherencia entre capas asfálticas sin ningún material intercalado entre ellas, y
variando condiciones como riego de adherencia y tipo de Geosintético; es que se ha decidido
planificar el moldeo como se observa en la Tabla 35.
Dicha tabla presenta, diferenciados por colores, 4 grandes grupos de probetas. Cada grupo se
ha identificado con una letra, de la A a la D, dependiendo del producto intercalado en la
interfase entre capas de mezcla asfáltica. Así, la serie A corresponde a las probetas
consideradas patrón compuestas por dos capas de mezcla unidas por un riego de liga. La serie
de probetas B corresponde a aquellas en las cuales se ha intercalado un Geotextil no tejido
entre la mezcla asfáltica con sus consecuentes riegos de impregnación y adherencia. La serie de
probetas C corresponde a aquella confeccionadas con dos capas de mezcla asfáltica a las cuales
se intercaló una Geogrilla con su correspondiente riego de adherencia. Por último, la serie de
probetas D se han confeccionado con una intercapa compuesta por una de las Geogrillas antes
empleadas sumada a la colocación de un Geotextil de sostén, también empleado con
anterioridad.
Los grupos de probetas B y C, se han subdividido en tres y dos productos respectivamente, con
los fines de variar el tipo de Geotextil empleado y el tipo de Geogrilla utilizada.
El caso particular de las probetas serie B, en sus tres versiones diferentes según el producto,
B1, B2 y B3; requirieron un estudio aún más detallado ya que se varío el porcentaje de dotación
de emulsión asfáltica para riego de liga, con el fin de obtener la dotación óptima de emulsión
que produzca la mayor adherencia. En una primera instancia se variaron tres escalones de
dotación de emulsión, y a la vista de los resultados obtenidos, fue necesario incorporar un
cuarto escalón de dotación para verificar las tendencias visualizadas.
El Plan de Moldeo arroja como necesaria la confección de 51 especímenes de ensayo, y
aproximadamente 150 kg de mezcla asfáltica ya que se consideran posibles pérdidas y re
moldeos, este último dato ha sido necesario para efectuar el muestreo y acopio de material
homogéneo para la confección de todos los especímenes.
ENSAYOS DE LABORATORIO
CANT DE PROBETAS 6
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 14400 gr.
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
CANT DE PROBETAS 12
B1.1
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 28800 gr.
B1.2
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
B1.3
B1.4
CANT DE PROBETAS 12
B2.1
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 28800 gr.
B2.2
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
B2.3
B2.4
CANT DE PROBETAS 12
B3.1
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 28800 gr.
B3.2
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
B3.3
B3.4
CANT DE PROBETAS 3
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 7200 gr.
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
CANT DE PROBETAS 3
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 7200 gr.
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
CANT DE PROBETAS 3
PESO POR PROBETA 2400 gr.
PESO DE MEZCLA 7200 gr.
CONFIGURACIÓN DE PROBETA
TOTAL DE MEZCLA NECESARIA 134,6 kg.
DIAS NECESARIOS DE MOLDEO 51 días
DIAS DISPONIBLES POR SEMANA 3 días
MESES NECESARIOS PARA MOLDEO 4,25 mes
40 % EMULSION SAT.
Tabla 35. Plan de Moldeo
100 % EMULSION SAT.
80 % EMULSION SAT.
MºAº + RIEGO + GR2 + MºAº
60 % EMULSION SAT.
MºAº + RIEGO + GTX + GR + MºAº MºAº + RIEGO + GR2 + GTX1 + MºAº
C2
D
MºAº + RIEGO + GTX1 + MºAº
100 % EMULSION SAT.
80 % EMULSION SAT.
B3
MºAº + RIEGO + GTX3 + MºAº
40 % EMULSION SAT.
40 % EMULSION SAT.
MºAº + RIEGO + GTX + MºAº
PLAN DE MOLDEO"EVALUACIÓN DE ADHERENCIA ENTRE CAPAS ASFÁLTICAS CON INTERCAPA DE GEOSINTÉTICO"
80 % EMULSION SAT.
60 % EMULSION SAT.
60 % EMULSION SAT.
100 % EMULSION SAT.
A1
MºAº + RIEGO + MºAº
B1
MºAº + RIEGO + GR1 + MºAº
D1
C
C1
MºAº + RIEGO + GR + MºAº
A
MºAº + RIEGO + MºAº
B2
MºAº + RIEGO + GTX2 + MºAº
B
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ENSAYOS DE LABORATORIO 149-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
9.2 ENSAYOS SOBRE SERIE A1
La serie A1, o serie patrón, corresponde a las probetas que han sido confeccionadas con dos
capas de mezcla asfáltica de iguales características, las cuales han sido presentadas en el
Capítulo 6, entre las cuales se aplicó un riego de liga, de 0,4 lts/m2 de residuo asfáltico, con la
emulsión descripta en el Capítulo 5.
Dichas probetas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB Laboratorio de
Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 36 y Tabla 37.
Nota aclaratoria: De aquí en adelante en los resultados de ensayos donde aparezca un guión (-)
en la columna Lectura [div], significa que las cargas han sido determinadas con Celda de Carga
y no con lecturas de dial de flexímetros colocados en aros dinamométricos para medir su
deformación.
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG009 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA Nº Exped. =Fecha = 07/11/2007 Temp. = 22 H.R.% = 65 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 0,4 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 5,20 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]A1.1 81,1 - 466,5 1,4 5,8
A1.2 81,1 - 337,7 1,5 4,2
A1.3 81,1 - 400,7 1,4 4,9
A1.4 81,1 - 401,8 1,5 5,0
A1.5 81,1 - 402,1 1,4 5,0
A1.6 81,1 - 402,7 1,3 5,0
PROMEDIO 81,1 - 401,9 1,4 5,0 Tabla 36. Resumen de resultados de serie de probetas A1
A1.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,40 466,52 5,75 0,56 333,23 4,11 0,40 1378,27 1,67
Deformación corresp. a
Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
A1.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,51 337,71 4,17 0,41 224,25 2,77 0,27 1025,80 1,24
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a
Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
ENSAYOS DE LABORATORIO 150-194
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A1.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,42 801,30 4,94 0,49 564,30 3,48 0,35 1050,30 1,27
Deformación corresp. a
Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
A1.4
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,52 806,50 4,97 0,50 530,59 3,27 0,33 1069,70 1,29
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a
Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
A1.5
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,43 804,20 4,96 0,50 562,38 3,47 0,35 1126,80 1,36
Deformación corresp. a
Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
A1.6
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,34 402,69 4,97 0,49 299,62 3,70 0,36 1194,08 1,44
Deformación corresp. a
Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Tabla 37. Resultados pormenorizados de serie de probetas A1
A continuación se presenta la Figura 101 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
Dichas curvas han sido obtenidas mediante el registro continuo de cargas y deformaciones a lo
largo del ensayo. Este registro continuo se hace a través de un promedio que oscila entre las
10000 a 14000 lecturas de carga y deformación, según sea la duración del ensayo. El área
encerrada por la curva representa el trabajo absorbido por la probeta durante el ensayo y su
cálculo se efectúa mediante un análisis diferencial, facilitado por la cantidad de registros que
efectúa el equipo de ensayo.
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g] A1.1
A1.2
A1.6
Figura 111. Curvas de Trabajo de las probetas A1
ENSAYOS DE LABORATORIO 151-194
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9.3 ENSAYOS SOBRE SERIE B1
La serie B1, corresponde a las probetas que han sido confeccionadas con dos capas de mezcla
asfáltica de iguales características, las cuales han sido presentadas en el capítulo 6 LA MEZCLA
ASFÁLTICA, entre las cuales se aplicó un riego de impregnación para el producto Geotextil
empleado, y la colocación propiamente dicha del Geotextil. El riego de impregnación del
Geotextil, que a su vez cumple la función de riego de liga, se lo ha variado en su dotación
pasando desde un 100 % del residuo asfáltico correspondiente al ensayo de Retención de
Asfalto, hasta un 40 % de dicho residuo, con escalones intermedios de 20 % de diferencia; es
decir, 80 % y 60 %.
Para facilitar su identificación, la serie de probetas moldeadas con el 100 % de la dotación de
saturación se las ha denominado B1.1; la serie de probetas moldeadas con el 80 % de la
dotación de saturación se las ha denominado B1.2; la serie de probetas moldeadas con el 60 %
de la dotación de saturación se las ha denominado B1.3; y por último la serie de probetas
moldeadas con el 40 % de la dotación de saturación se las ha denominado B1.4.
En la serie de probetas B1, cual fuere su dotación de impregnación, el producto Geotextil
empleado ha sido el denominado GTX1.
Las probetas así confeccionadas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB
Laboratorio de Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 38 y
Tabla 39.
Dado que en la bibliografía estudiada no se tiene valores característicos de desviación para los
valores de Carga del Ensayo LCB y las experiencias que se han obtenido han demostrado gran
dispersión de los resultados, se ha adoptado como dispersión límite para el descarte de valores
individuales a la siguiente:
Carga: 35 %
Aquellos valores que posean desviaciones superiores a los límites señalados, serán informados
identificándolos con una raya diagonal roja, pero no se contemplarán en los promedios
calculados.
ENSAYOS DE LABORATORIO 152-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG010 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GTX1 Nº Exped. =Fecha = 12/11/2007 Temp. = 21 H.R.% = 74 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1,2 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 15,59 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B1.1.1 81,1 213,4 1,3 2,6 11%
B1.1.2 81,1 92,0 0,9 1,1
B1.1.3 81,1 171,4 1,4 2,1 -11%
PROMEDIO 81,1 192,4 1,3 2,4
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.2 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 12.47 gr = 80%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B.1.2.1 81.1 323.4 1.2 4.0
B.1.2.2 81.1 230.2 1.2 2.8
B.1.2.3
PROMEDIO 81.1 276.8 1.2 3.4DEFECTUOSA POR DESMOLDE
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.2 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 9.35 gr = 60%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B.1.3.1
B.1.3.2 81.1 191.9 1.2 2.4
B.1.3.3 81.1 184.9 1.2 2.3
PROMEDIO 81.1 188.4 1.2 2.3
DEFECTUOSA POR DESMOLDE
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Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.2 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 6.24 gr = 40%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B.1.4.1 81.1 85.9 0.7 1.1
B.1.4.2 81.1 130.3 0.6 1.6
B.1.4.3 81.1 150.0 1.3 1.8
PROMEDIO 81.1 122.1 0.9 1.5 Tabla 38. Resumen de resultados de serie de probetas B1
B1.1.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.33 213.38 2.63 0.26 160.31 1.98 0.19 974.26 1.18
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B1.1.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.88 92.01 1.13 0.11 104.68 1.29 0.13 510.81 0.62
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B1.1.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.35 171.38 2.11 0.21 126.67 1.56 0.15 745.27 0.90
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B1.2.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.15 323.41 3.99 0.39 280.74 3.46 0.34 491.05 0.59
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B1.2.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.19 230.24 2.84 0.28 193.81 2.39 0.23 1205.19 1.46
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B1.3.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.17 191.88 2.37 0.23 163.72 2.02 0.20 1039.17 1.26
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B1.3.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.16 184.85 2.28 0.22 159.77 1.97 0.19 842.10 1.02
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
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B1.4.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.66 85.90 1.06 0.10 130.15 1.61 0.16 238.73 0.29
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B1.4.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.62 130.29 1.61 0.16 209.13 2.58 0.25 534.18 0.65
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B1.4.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.78 149.97 1.85 0.18 192.76 2.38 0.23 677.24 0.82
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Tabla 39. Resultados pormenorizados de serie de probetas B1
A continuación se presenta la Figura 112 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
Se puede observar que la morfología de las curvas sigue un comportamiento similar, a
excepción de la curva correspondiente a la probeta B1.2.1 que posee una marcada diferencia.
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g]
B1.1.1
B1.1.2
B1.1.3
B1.2.1
B1.2.2
B1.3.2
B1.3.3
B1.4.1
B1.4.2
B1.4.3
Figura 112. Curvas de Trabajo de las probetas B1
9.3.1 Análisis de sensibilidad por porcentaje de emulsión en la serie B1
El conjunto de resultados obtenidos analizados por grupos, teniendo en cuenta el porcentaje de
emulsión aplicada como riego de impregnación y liga en el Geotextil, permite determinar la
ENSAYOS DE LABORATORIO 155-194
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dotación óptima de emulsión para el producto GTX1 específicamente, que arriba a la mayor
adherencia que se puede obtener en un paquete estructural como el modelizado con los
especimenes de ensayo.
y = -11,623x2 + 18,118x - 4,0026R² = 0,8424
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Tens
ión
Tang
enci
al [k
g/cm
2 ]
Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima
Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de RiegoDotación Máxima = 1,2 lt/m2
Valor promedio de Tensión
Tangencial
Polinómica (Valor promedio de
Tensión Tangencial)
Figura 113. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego, serie B1
De las curvas obtenidas, presentes en la Figura 113 y 114, y mediante la resolución de la
ecuación de la línea de tendencia de la Figura 113, se puede arribar a la conclusión que para el
GTX1 la dotación óptima de emulsión que produce la máxima adherencia, cuando está colocado
entre dos capas de mezclas asfálticas, es del orden del 78 % de la dotación de emulsión que
produce la saturación total (1,2 lt/m2 de residuo asfáltico). Lo anteriormente expresado puede
reducirse a la expresión, la dotación óptima de emulsión que produce la máxima adherencia en
el GTX1 es aquella que produce un residuo asfáltico de 0,94 lt/m2.
Los cálculos antes mencionados fueron resueltos mediante la ayuda de un programa SOLVER
de iteraciones sucesivas y convergencia. Se configuró el programa con 100 iteraciones
mediante derivadas progresivas.
Dado los valores individuales de Tensión Tangencial obtenidos, los cuales demuestran una
tendencia ascendente en un principio y descendente hacia su final, se ha decidido seleccionar
una línea de tendencia polinómica de segundo orden, ya que representa el comportamiento
observado donde existe un máximo. Por el Principio de Parsimonia, se ha reducido el grado de
la ecuación polinómica a dos, ya que es la ecuación más sencilla que produce valores de R-
cuadrado aceptables.
ENSAYOS DE LABORATORIO 156-194
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y = 0,7243x + 0,6274R² = 0,8741
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Des
lizam
ient
o en
tre C
apas
[mm
]
Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima
Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de RiegoDotación Máxima = 1,2 lt/m2
Valor promedio de Deslizamiento
entre Capas
Línea de tendencia
Figura 114. Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego, serie B1
y = -11,623x2 + 18,118x -4,0026
y = Resistencia a las Tensiones Tangenciales 3,1 kg/cm2
x = Porcentaje de Emulsión Asfáltica 0,78
BUSQUEDA DEL VALOR DE EMULSIÓN QUE PROPORCIONA LA RESISTENCIA MÁXIMA
Figura 115. Resultados del programa SOLVER, serie B1
9.4 ENSAYOS SOBRE SERIE B2
A igual manera que en a serie B1, la serie B2 corresponde a un paquete estructural compuesto
por dos capas de mezcla asfáltica entre las cuales se ha colocado la interfase de Geotextil y
emulsión.
Aquí también, el riego de impregnación del Geotextil, que a su vez cumple la función de riego
de liga, se lo ha variado en su dotación pasando desde un 100 % del residuo asfáltico
correspondiente al ensayo de Retención de Asfalto, hasta un 40 % de dicho residuo, con
escalones intermedios de 20 % de diferencia; es decir, 80 % y 60 %.
Para facilitar su identificación, la serie de probetas moldeadas con el 100 % de la dotación de
saturación se las ha denominado B2.1; la serie de probetas moldeadas con el 80 % de la
dotación de saturación se las ha denominado B2.2; la serie de probetas moldeadas con el 60 %
de la dotación de saturación se las ha denominado B2.3; y por último la serie de probetas
moldeadas con el 40 % de la dotación de saturación se las ha denominado B2.4.
ENSAYOS DE LABORATORIO 157-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
En la serie de probetas B2, cual fuere su dotación de impregnación, el producto Geotextil
empleado ha sido el denominado GTX2.
Las probetas así confeccionadas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB
Laboratorio de Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 40 y
Tabla 41.
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG011 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GTX2 Nº Exped. =Fecha = 13/12/2007 Temp. = 22 H.R.% = 65 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn Aro dinamométrico = 3 Tn
Constante del Aro = 8.595 kg/div
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.5 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 19.49 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B2.1.1 81.1 - 215.4 0.8 2.7
B2.1.2 81.1 49.0 210.6 1.4 2.6
B2.1.3 81.1 33.0 141.8 1.2 1.7
PROMEDIO 81.1 41.0 189.3 1.1 2.3
Celda de Carga= 2 Tn Aro dinamométrico = 3 Tn
Constante del Aro = 8,595 kg/div
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1,5 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 15,59 gr = 80%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B2.2.1 81,1 - 296,0 1,8 3,7
B2.2.2 81,1 61,0 262,1 0,8 3,2
B2.2.3 81,1 29,0 124,6 0,7 1,5
PROMEDIO 81,1 61,0 279,1 1,3 3,4
Celda de Carga= 2 Tn Aro dinamométrico = 3 Tn
Constante del Aro = 8,595 kg/div
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1,5 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 11,69 gr = 60%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B2.3.1 81,1 - 321,2 0,3 4,0
B2.3.2 81,1 88,0 378,2 1,3 4,7
B2.3.3 81,1 35,0 150,4 0,4 1,9
PROMEDIO 81,1 88,0 349,7 0,8 4,3
ENSAYOS DE LABORATORIO 158-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Celda de Carga= 2 Tn Aro dinamométrico = 3 Tn
Constante del Aro = 8.595 kg/div
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.5 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 7.80 gr = 40%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B2.4.1 81.1 - 146.7 0.1 1.8
B2.4.2 81.1 55.0 236.4 0.7 2.9
B2.4.3 81.1 59.0 253.6 0.7 3.1
PROMEDIO 81.1 57.0 212.2 0.5 2.6 Tabla 40. Resumen de resultados de serie de probetas B2
B2.1.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.77 215.36 2.66 0.26 280.78 3.46 0.34 769.53 0.93
Deformación corresp. a Carga
Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
B2.2.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.85 295.97 3.65 0.36 160.07 1.97 0.19 989.07 1.20
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Deformación corresp. a Carga
Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
B2.3.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.33 321.18 3.96 0.39 976.23 12.04 1.18 971.26 1.17
Deformación corresp. a Carga
Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
B2.4.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.13 146.74 1.81 0.18 1120.17 13.82 1.35 302.47 0.37
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Deformación corresp. a Carga
Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Tabla 41. Resultados pormenorizados de serie de probetas B2
A continuación se presenta la Figura 116 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
Se puede observar que la morfología de las curvas, a diferencia de la serie B1, no es tan
homogénea. Un patrón que se repite en distintas probetas es un estadio inicial en la cual se
absorben cargas sin deslizamiento entre los planos de debilidad.
ENSAYOS DE LABORATORIO 159-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g] B2.1.1
B2.2.1
B2.3.1
B2.4.1
Figura 116. Curvas de Trabajo de las probetas B2
9.4.1 Análisis de sensibilidad por porcentaje de emulsión en la serie B2
El conjunto de resultados obtenidos analizados por grupos, teniendo en cuenta el porcentaje de
emulsión aplicada como riego de impregnación y liga en el Geotextil, permite determinar la
dotación óptima de emulsión para el producto GTX2 específicamente, que arriba a la mayor
adherencia que se puede obtener en un paquete estructural como el modelizado con los
especimenes de ensayo.
y = -17,52x2 + 23,668x - 3,9297R² = 0,8861
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Tens
ión
Tang
enci
al [k
g/cm
2 ]
Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima
Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de RiegoDotación Máxima = 1,5 lt/m2
Valor promedio de Tensión
Tangencial
Polinómica (Valor promedio de
Tensión Tangencial)
Figura 117. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego, serie B2
ENSAYOS DE LABORATORIO 160-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
De las curvas obtenidas, presentes en la Figura 117 y 119, y mediante la resolución de la
ecuación de la línea de tendencia de la Figura 117, se puede arribar a la conclusión que para el
GTX2 la dotación óptima de emulsión que produce la máxima adherencia, cuando está colocado
entre dos capas de mezclas asfálticas, es del orden del 68 % de la dotación de emulsión que
produce la saturación total (1,5 lt/m2 de residuo asfáltico). Lo anteriormente expresado puede
reducirse a la expresión, la dotación óptima de emulsión que produce la máxima adherencia en
el GTX2 es aquella que produce un residuo asfáltico de 1,02 lt/m2.
Los cálculos antes mencionados fueron resueltos mediante la ayuda de un programa SOLVER
de iteraciones sucesivas y convergencia. Se configuró el programa con 100 iteraciones
mediante derivadas progresivas.
y = -17,52x2 + 23,668x -3,9297
y = Resistencia a las Tensiones Tangenciales 4,1 kg/cm2
x = Porcentaje de Emulsión Asfáltica 0,68
BUSQUEDA DEL VALOR DE EMULSIÓN QUE PROPORCIONA LA RESISTENCIA MÁXIMA
Figura 118. Resultados del programa SOLVER, serie B2
y = 1,1955x + 0,1082R² = 0,7431
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Des
lizam
ient
o en
tre C
apas
[mm
]
Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima
Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de RiegoDotación Máxima = 1,5 lt/m2
Valor promedio de Deslizamiento
entre Capas
Línea de tendencia
Figura 119. Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego, serie B2
9.5 ENSAYOS SOBRE SERIE B3
La serie B3, corresponde a las probetas que han sido confeccionadas con dos capas de mezcla
asfáltica de iguales características, las cuales han sido presentadas en el capítulo 6 LA MEZCLA
ASFÁLTICA, entre las cuales se aplicó un riego de impregnación para el producto Geotextil
ENSAYOS DE LABORATORIO 161-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
empleado, y la colocación propiamente dicha del Geotextil. El riego de impregnación del
Geotextil, que a su vez cumple la función de riego de liga, se lo ha variado en su dotación
pasando desde un 100 % del residuo asfáltico correspondiente al ensayo de Retención de
Asfalto, por el 80 %, el 60 % y el 40 % de dicho residuo.
Para facilitar su identificación, la serie de probetas moldeadas con el 100 % de la dotación de
saturación se las ha denominado B3.1; la serie de probetas moldeadas con el 80 % de la
dotación de saturación se las ha denominado B3.2; la serie de probetas moldeadas con el 60 %
de la dotación de saturación se las ha denominado B3.3; y por último la serie de probetas
moldeadas con el 40 % de la dotación de saturación se las ha denominado B3.4.
En la serie de probetas B3, cual fuere su dotación de impregnación, el producto Geotextil
empleado ha sido el denominado GTX3.
Las probetas así confeccionadas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB
Laboratorio de Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 42 y
Tabla 43.
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG012 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GTX3 Nº Exped. =Fecha = 14/12/2007 Temp. = 21 H.R.% = 69 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.7 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 22.09 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B3.1.1 81.1 - 74.8 0.9 0.9
B3.1.2 81.1 - 88.4 0.9 1.1
B3.1.3 81.1 - 89.3 0.8 1.1
PROMEDIO 81.1 - 84.2 0.8 1.0
ENSAYOS DE LABORATORIO 162-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.7 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 17.67 gr = 80%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B.3.2.1 81.1 - 97.6 0.9 1.2
B.3.2.2 81.1 - 78.5 0.6 1.0
B.3.2.3 81.1 - 112.3 0.8 1.4
PROMEDIO 81.1 - 96.1 0.8 1.2 Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1,7 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 13,25 gr = 60%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B.3.3.1 81,1 - 45,8 0,7 0,6
B.3.3.2 81,1 - 191,9 1,2 2,4
B.3.3.3 81,1 - 184,9 1,2 2,3
PROMEDIO 81,1 - 188,4 1,2 2,3
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1.27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1.7 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62.4%
Emulsión por probeta = 8.83 gr = 40%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]B.3.4.1 81.1 - 85.9 0.7 1.1
B.3.4.2 81.1 - 130.3 0.6 1.6
B.3.4.3 81.1 - 150.0 0.8 1.8
PROMEDIO 81.1 - 122.1 0.7 1.5 Tabla 42. Resumen de resultados de serie de probetas B3
B3.1.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.86 74.82 0.92 0.09 86.80 1.07 0.10 152.06 0.18
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B3.1.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.90 88.38 1.09 0.11 98.74 1.22 0.12 191.72 0.23
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
ENSAYOS DE LABORATORIO 163-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
B3.1.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.77 89.29 1.10 0.11 116.56 1.44 0.14 203.96 0.25
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B3.2.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.94 97.64 1.20 0.12 104.42 1.29 0.13 203.86 0.25
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B3.2.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.63 78.46 0.97 0.09 124.93 1.54 0.15 153.48 0.19
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B3.2.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.79 112.27 1.38 0.14 141.57 1.75 0.17 192.85 0.23
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B3.3.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.69 45.80 0.56 0.06 66.86 0.82 0.08 89.84 0.11
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B3.3.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.17 191.88 2.37 0.23 163.72 2.02 0.20 519.59 0.63
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B3.3.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1.16 184.85 2.28 0.22 159.77 1.97 0.19 421.05 0.51
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B3.4.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.66 85.90 1.06 0.10 130.15 1.61 0.16 238.73 0.29
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
B3.4.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.62 130.29 1.61 0.16 209.13 2.58 0.25 267.09 0.32
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
B3.4.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0.78 149.97 1.85 0.18 192.76 2.38 0.23 338.62 0.41
Deformación corresp. a Carga
Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Area debajo de la curva
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Relación Máxima-
Deformación
Tabla 43. Resultados pormenorizados de serie de probetas B3
ENSAYOS DE LABORATORIO 164-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
A continuación se presenta la Figura 120 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
Se puede observar que la morfología de las curvas sigue un comportamiento similar, y guardan
una correlación más pareja que la serie de probetas anteriores, a excepción de un menor
número de casos.
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g]
B3.1.1
B3.1.2
B3.1.3
B3.2.1
B3.2.2
B3.2.3
B3.3.1
B3.3.2
B3.3.3
B3.4.1
B3.4.2
B3.4.3
Figura 120. Curvas de Trabajo de las probetas B3
9.5.1 Análisis de sensibilidad por porcentaje de emulsión en la serie B3
El conjunto de resultados obtenidos analizados por grupos, teniendo en cuenta el porcentaje de
emulsión aplicada como riego de impregnación y liga en el Geotextil, permite determinar la
dotación óptima de emulsión para el producto GTX3 específicamente, que arriba a la mayor
adherencia que se puede obtener en un paquete estructural como el modelizado con los
especimenes de ensayo.
ENSAYOS DE LABORATORIO 165-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
y = -6,0334x2 + 7,1768x - 0,2526R² = 0,5614
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Tens
ión
Tang
enci
al [k
g/cm
2 ]
Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima
Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de RiegoDotación Máxima = 1,7 lt/m2
Valor promedio de Tensión
Tangencial
Polinómica (Valor promedio de
Tensión Tangencial)
Figura 121. Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego, serie B3
De las curvas obtenidas, presentes en la Figura 121 y 122, y mediante la resolución de la
ecuación de la línea de tendencia de la Figura 121, se puede arribar a la conclusión que para el
GTX3 la dotación óptima de emulsión que produce la máxima adherencia, cuando está colocado
entre dos capas de mezclas asfálticas, es del orden del 59 % de la dotación de emulsión que
produce la saturación total (1,7 lt/m2 de residuo asfáltico). Lo anteriormente expresado puede
reducirse a la expresión, la dotación óptima de emulsión que produce la máxima adherencia en
el GTX3 es aquella que produce un residuo asfáltico de 1,00 lt/m2.
Los cálculos antes mencionados fueron resueltos mediante la ayuda de un programa SOLVER
de iteraciones sucesivas y convergencia. Se configuró el programa con 100 iteraciones
mediante derivadas progresivas.
y = 0,0414x + 0,8405R² = 0,0027
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Des
lizam
ient
o en
tre C
apas
[mm
]
Porcentaje de Dotación con respecto a la Máxima
Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de RiegoDotación Máxima = 1,7 lt/m2
Valor promedio de Deslizamiento
entre Capas
Lineal (Valor promedio de
Deslizamiento entre Capas)
Figura 122. Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego, serie B3
ENSAYOS DE LABORATORIO 166-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
y = -6,0334x2 + 7,1768x -0,2526
y = Resistencia a las Tensiones Tangenciales 1,9 kg/cm2
x = Porcentaje de Emulsión Asfáltica 0,59
BUSQUEDA DEL VALOR DE EMULSIÓN QUE PROPORCIONA LA RESISTENCIA MÁXIMA
Figura 123. Resultados del programa SOLVER, serie B3
9.6 ENSAYOS SOBRE SERIE C1
La serie C1, corresponde a las probetas que han sido confeccionadas con dos capas de mezcla
asfáltica de iguales características, entre las cuales se aplicó un riego de liga para la Geogrilla
empleada, y la colocación propiamente dicha de la Geogrilla. La dotación del riego de liga, ha
sido constante, y corresponde a la recomendada por el fabricante del producto y las buenas
prácticas de la construcción vial. (62)
En la serie de probetas C1, la Geogrilla empleada ha sido la denominado GR1, cuyas
características han sido descriptas en el capítulo 4 LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS.
Las probetas así confeccionadas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB
Laboratorio de Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 44 y
Tabla 45.
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG013 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GR1 Nº Exped. =Fecha = 06/12/2007 Temp. = 21 H.R.% = 68 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 0,6 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 7,80 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]C1.1 81,1 - 353,1 0,7 4,4
C1.2 81,1 - 266,9 1,1 3,3
C1.3 81,1 - 211,5 0,7 2,6
PROMEDIO 81,1 - 277,2 0,8 3,4 Tabla 44. Resumen de resultados de serie de probetas C1
ENSAYOS DE LABORATORIO 167-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
C1.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0,66 353,09 4,36 0,43 533,37 6,58 0,65 651,49 0,79
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
C1.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,07 266,95 3,29 0,32 250,65 3,09 0,30 290,26 0,35
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
C1.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0,72 211,47 2,61 0,26 293,71 3,62 0,36 631,60 0,76
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Tabla 45. Resultados pormenorizados de serie de probetas C1
A continuación se presenta la Figura 124 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
Se puede observar que la morfología de las curvas sigue un comportamiento similar, aunque
con valores de carga máxima más dispares. Para el caso de la Geogrilla, la curva es más
puntiaguda, comparándola con las curvas obtenidas para los Geotextiles, lo que denota una
rotura de mayor fragilidad en la comparación con su hermano Geosintético. Una particularidad
es que la rama ascendente de la curva posee una pendiente de similar valor que la rama
descendente pero de distinto signo, y su valor es medianamente constante a excepción de la
rama descendente de la probeta C1.1 que posee tres pendientes bien diferenciadas.
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g] C1.1
C1.2
C1.3
Figura 124. Curvas de Trabajo de las probetas C1
ENSAYOS DE LABORATORIO 168-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
9.7 ENSAYOS SOBRE SERIE C2
La serie C2, corresponde a las probetas que han sido confeccionadas con dos capas de mezcla
asfáltica de iguales características, entre las cuales se aplicó un riego de liga para la Geogrilla
empleada, y la colocación propiamente dicha de la Geogrilla. La dotación del riego de liga, ha
sido constante, y corresponde a la recomendada por el fabricante del producto y las buenas
prácticas de la construcción vial.
En la serie de probetas C2, la Geogrilla empleada ha sido la denominado GR2, cuyas
características han sido descriptas en el capítulo 4 LOS PRODUCTOS GEOSINTÉTICOS.
Las probetas así confeccionadas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB
Laboratorio de Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 46 y
Tabla 47.
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG014 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GR2 Nº Exped. =Fecha = 22/02/2008 Temp. = 21 H.R.% = 68 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 0,6 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 7,80 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]C2.1 81,1 - 106,6 1,2 1,3
C2.2
C2.3 81,1 - 163,9 0,7 2,0
PROMEDIO 81,1 - 135,3 1,0 1,7
FALLA DE DESMOLDE
Tabla 46. Resumen de resultados de serie de probetas C2
C2.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]1,25 106,65 1,32 0,13 85,39 1,05 0,10 100,06 0,12
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
C2.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0,73 163,94 2,02 0,20 223,96 2,76 0,27 218,99 0,26
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Tabla 47. Resultados pormenorizados de serie de probetas C2
A continuación se presenta la Figura 125 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
ENSAYOS DE LABORATORIO 169-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Las curvas no presentan un patrón marcado, aunque sí se denota mayor fragilidad como en el
anterior caso de empleo de Geogrillas.
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g]
C2.1
C2.3
Figura 125. Curvas de Trabajo de las probetas C2
9.8 ENSAYOS SOBRE SERIE D1
Dada la conformación de malla abierta de la Geogrilla GR2, y los resultados no satisfactorios
obtenidos con sólo su empleo, se ha decidido confeccionar la serie de probetas denominadas
D1. Esta serie, corresponde a las probetas que han sido confeccionadas con dos capas de
mezcla asfáltica de iguales características, entre las cuales se aplicó un riego de impregnación y
liga para el conjunto de Geotextil y Geogrilla empleados como Geocompuesto, y la colocación
propiamente dicha de dichos productos. La dotación del riego de liga, ha sido constante, y
corresponde a la óptima obtenida para el Geotextil empleado en la serie de probetas B1.
En la serie de probetas D1, el Geotextil empleado ha sido el GTX1, dado que su gramaje es el
adecuado para acompañar y funcionar como sostén complementario a la Geogrilla. La Geogrilla
empleada ha sido la denominado GR2, cuyas características han sido descriptas en el Capítulo
4.
Las probetas así confeccionadas fueron sometidas al Ensayo de corte sobre probetas (LCB
Laboratorio de Caminos de Barcelona), y arrojaron los resultados presentes en la Tabla 48 y
Tabla 49.
ENSAYOS DE LABORATORIO 170-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Resistencia al Corte LCB LEMaC / UTN - FRLP
Nº de Lab. = PAG015 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GR2+GTX1 Nº Exped. =Fecha = 27/02/2008 Temp. = 22 H.R.% = 65 Nº Laborat. =
Este ensayo ha sido efectuado siguiendo los lineamientos del Ensayo LCB
Celda de Carga= 2 Tn
Velocidad de rotura = 1,27 mm/min
Dotación de Asfalto = 1,2 lts/m2
Residuo de Emulsión = 62,4%
Emulsión por probeta = 15,59 gr = 100%
Probeta Nº Area Lectura Carga Deslizamiento[adim] [cm2] [div] [kg] [mm] [kg/cm2]D1.1 81,1 - 31,1 0,2 0,4
D1.2 81,1 - 6,1 0,7 0,1
D1.3 81,1 - 29,1 0,9 0,4
PROMEDIO 81,1 - 30,1 0,6 0,4 Tabla 48. Resumen de resultados de serie de probetas D1
D1.1
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0,22 31,08 0,38 0,04 141,29 1,74 0,17 43,76 0,05
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
D1.2
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0,74 6,12 0,08 0,01 8,23 0,10 0,01 11,07 0,01
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
D1.3
TRABAJO[mm] [kg] [kg/cm2] [MPa] [kg/mm] [kg/cm2/mm] [Mpa/mm] [kg.mm] [MPa.mm]0,92 29,10 0,36 0,04 31,49 0,39 0,04 52,41 0,06
Deformación corresp. a
Carga Máxima
Valor de Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
corresp. a Carga Máxima
Area debajo de la curva
Relación Carga Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Relación Máxima-
Deformación
Area debajo de la curva
Tabla 49. Resultados pormenorizados de serie de probetas D1
A continuación se presenta la Figura 126 que representa el trabajo absorbido por las probetas.
Las curvas demuestran que la tendencia no satisfactoria de la GR2, no fue mejorada por el
aporte del GTX1, por lo contrario el aumento de espesor de la interfase y la continuidad del
GTX1 que evita el contacto íntimo mezcla - mezcla, se evidenciaron con menores valores de
carga y tensión tangencial de adherencia.
ENSAYOS DE LABORATORIO 171-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
TrabajoCarga vs Deformación
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
Deformación [mm]
Carg
a [K
g] D1.1
D1.2
D1.3
Figura 126. Curvas de Trabajo de las probetas D1
CONCLUSIONES 172-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
10. CONCLUSIONES
10.1 SOBRE LA FALLA DE ADHERENCIA EN LOS PAVIMENTOS
Los pavimentos asfálticos, en especial las intervenciones de mantenimiento que conllevan
recapados, son sistemas multicapas que deben trabajar mancomunadamente en forma
indefectible para asegurar su éxito. Si la adherencia entre capas falla, la vida útil del pavimento
se ve gravemente deteriorada acortando los tiempos en que se llega al colapso de la estructura.
La falla por adherencia entre capas es identificable fácilmente por el efecto de corrimiento
(shoving o corrugation) que se produce en las mezclas de carpeta, muchas veces en forma
de medialuna en sentido del tránsito, sobre todo en aquellas zonas que estarán sometidas a
solicitaciones severas de frenado y aceleración por parte de los vehículos. Este tipo de falla
puede deberse también a otras causas como las deficiencias en las técnicas constructivas. Sin
embargo cuando esta falla es producto de la falta de adherencia entre capas generalmente
vendrá acompañada, en un estadio posterior de su evolución, de fisuras en la fibra más
traccionada y la posterior aparición en la superficie.
10.2 SOBRE EL ESTADO ACTUAL DE LA VALORACIÓN DE ADHERENCIA
Actualmente en el mundo existen diversos métodos para la valoración de adherencia entre
capas, muchos de ellos aplicables a capas de un pavimento. Sin embargo no se llega a un
consenso generalizado del método a emplear y de los límites tolerables que consideran una
buena adherencia o una pobre adherencia. Los métodos de valoración de adherencia que
generan esfuerzos cortantes sobre la interfase son de preferencia ya que, reproducen
solicitaciones que pueden darse de manera real entre las capas de un pavimento, acompañado
por otras solicitaciones en menor medida, ante cargas como el tránsito o las contracciones y
dilataciones térmicas.
El ensayo LCB se ha destacado del resto porque brinda una serie de ventajas:
1. El ensayo LCB permite evaluar la adherencia de los distintos tratamientos o elementos
que se den a la intercapa de unión entre el sustrato y la capa de rodamiento de un pavimento.
2. El ensayo LCB es aplicable tanto a probetas confeccionadas en laboratorio como a
núcleos calados del pavimento.
CONCLUSIONES 173-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
3. El ensayo LCB permite que la aplicación de las cargas se materialice mediante el
empleo de una prensa Marshall convencional, equipo con velocidad de avance controlada, la
cual se ha establecido en 1,27 mm/min. Esta prensa es de uso ampliamente difundido en
reparticiones viales, laboratorios de ensayos, centros de investigaciones que obran en el ámbito
de la República Argentina como así también en la esfera internacional.
4. El sistema de apoyos requerido para la ubicación de la probeta o núcleo a ser ensayo
consta de dos apoyos simples, los cuales no requieren ajustes como los sistemas de mordaza o
las fijaciones de otros equipos de corte.
5. Para la situación más rudimentaria de ensayos al pie de obra, el equipo LCB permite
arrojar valores de carga última y deformación correspondiente, registrados con aros
dinamométricos y flexímetros. Para un desarrollo más específico puede dotarse al equipo de un
registro continuo de cargas y deformaciones a través de celdas de carga y LVDT, como el
empleado en la presente Tesis.
10.3 SOBRE LA INFLUENCIA DE LOS GESOINTÉTICOS EN LA REPAVIMENTACIÓN DE
CAMINOS
El empleo de Geosintéticos en la repavimentación de caminos, surge en los estados del sur de
EE.UU., con el principal fin de retardar la propagación de fisuras reflejas desde el
pavimento envejecido a la capa de pavimento nuevo.
Dentro de los Geosintéticos los de mayor empleo en la repavimentación son los Geotextiles no
tejidos embebidos en asfalto, las Geogrillas también conocidas como Geomallas, y los
Geocompuestos formados por una capa de Geotextil acompañada por un mastic asfáltico
polimerizado, estos últimos se han difundido en menor medida porque son productos
relativamente nuevos en el mercado local.
La función de retardo de las fisuras reflejas que cumplen los Geosintéticos, ha sido comprobada
por diversas investigaciones internacionales y otros estudios del ámbito local se están llevando
a cabo. Sin embargo hasta el momento no se había estudiado como incidía la incorporación de
un producto tal en la adherencia entre el sustrato y la capa de refuerzo, lo que motivó el
desarrollo de la presente Tesis.
CONCLUSIONES 174-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
10.4 SOBRE LA INFLUENCIA DE LOS GEOSINTÉTICOS EN LA ADHERENCIA ENTRE
CAPAS DE UN PAQUETE ESTRUCTURAL DE CAMINOS
10.4.1 Análisis Comparativo
El análisis comparativo de los resultados obtenidos en el capítulo 9 ENSAYOS DE
LABORATORIO, es sin lugar a duda el objetivo principal al cual se arriba con la presente Tesis.
Para el análisis de los valores promedios obtenidos, en las circunstancias más favorables
(dotaciones óptimas de emulsión, para el caso de Geotextiles), se han obtenido los resultados
que se presentan en conjunto, para su mejor comparación, en la presente tabla y figuras.
DOTACIÓN CTO. ASF. CARGA TENSIÓN DEFORMACIÓN T/D
(lt/m2) (Kg) (Kg/cm2) (mm) (MPa/mm)
MEZCLA - RIEGO - MEZCLA 0,40 401,90 4,96 1,43 3,48
MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - MEZCLA 0,94 248,00 3,06 1,19 2,57
MEZCLA - RIEGO - GTX 2 - MEZCLA 1,01 329,56 4,06 0,92 4,44
MEZCLA - RIEGO - GTX 3 - MEZCLA 1,01 152,60 1,88 0,87 2,18
MEZCLA - GR1 - MEZCLA 0,60 277,26 3,42 0,82 4,19
MEZCLA - GR2 - MEZCLA 0,60 135,34 1,67 0,99 1,68
MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - GR2 - MEZCLA 1,20 30,10 0,37 0,57 0,65
MATERIAL
Tabla 50. Tabla comparativa de adherencias entre valores promedios
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
1
Gráfico comparativo con y sin geosintéticosCarga (kg)
MEZCLA - RIEGO - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 2 - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 3 - MEZCLAMEZCLA - GR1 - MEZCLA MEZCLA - GR2 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 1 - GR2 - MEZCLA
Figura 127. Comparativa de Carga máxima de adherencias entre valores promedios
CONCLUSIONES 175-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Gráfico comparativo con y sin geosintéticosDotación (lt/m2)
MEZCLA - RIEGO - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 2 - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 3 - MEZCLAMEZCLA - GR1 - MEZCLA MEZCLA - GR2 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 1 - GR2 - MEZCLA
Figura 128. Dotación de emulsión aplicada en cada caso
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
1
Gráfico comparativo con y sin geosintéticosTensión (kg/cm2)
MEZCLA - RIEGO - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 2 - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 3 - MEZCLAMEZCLA - GR1 - MEZCLA MEZCLA - GR2 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 1 - GR2 - MEZCLA
Figura 129. Comparativa de Tensión de adherencias entre valores promedios
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1
Gráfico comparativo con y sin geosintéticosDeformación (mm)
MEZCLA - RIEGO - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 2 - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 3 - MEZCLAMEZCLA - GR1 - MEZCLA MEZCLA - GR2 - MEZCLAMEZCLA - RIEGO - GTX 1 - GR2 - MEZCLA
Figura 130. Comparativa de Deformación entre valores promedios
De los cuales se puede decir:
En ninguno de los casos estudiados, la incorporación de Geosintético entre capas asfálticas ha
mejorado la adherencia, en comparación con el contacto íntimo entre mezcla y mezcla. Esto se
debe a que la propia naturaleza del ligante asfáltico es menos compatible a adherirse a los
CONCLUSIONES 176-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
polímeros que componen los Geosintéticos, que a sí mismo. Sin embargo los Geosintéticos
tienen aportes sustanciales en el retardo de la fisuración refleja, es por ello que se los emplea
en la actualidad como elementos inter capa en los refuerzos asfálticos.
Si se considera a la máxima adherencia obtenida entre capas, a aquella presente entre dos
capas de mezcla y riego de liga, y se considera a tal circunstancia como adherencia total, para
la cual se le asigna un coeficiente 1,0; el Geosintético que mejor se comporta a la adherencia es
el GTX2 con su dotación óptima de riego de impregnación y liga de 1,0 lt/m2, al cual le
correspondería un coeficiente de adherencia de 0,82; o lo que es equivalente decir, posee una
adherencia del 82 % de la adherencia total, o de la máxima que se puede obtener.
Este coeficiente de adherencia, que surge de comparar la tensión de adherencia de la muestra
con producto, con la tensión de adherencia máxima obtenida entre contacto intimo mezcla –
mezcla; posee un valor agregado ya que muchos métodos de cálculo de paquete estructural lo
cuantifican y lo hacen intervenir en la determinación de espesores de capas de pavimento.
max
1
Ad
AdCAd
Ecuación 18. Coeficiente de Adherencia CAd.
Donde:
CAd = Coeficiente de Adherencia = [adimensional]
Ad1 = Tensión de adherencia de la muestra con producto = [kg/cm2]
Admax = Tensión de adherencia máxima entre contacto intimo mezcla – mezcla = [kg/cm2]
El valor de este coeficiente de adherencia puede ser obtenido, como queda demostrado, por el
Ensayo de Corte sobre Probetas (LCB).
Si se hiciera un análisis cualitativo de los resultados se puede decir, que la rotura de probetas
que poseen productos Geosintéticos intercalados es del tipo dúctil, propiciando la deformación
luego de la carga máxima y hasta alcanzar la separación total de la probeta. Esta situación
observada, lleva a que los especimenes con Geosintético absorban un mayor trabajo, calculado
como el área debajo de la curva carga vs. deformación. Por otro lado, en la mayoría de las
determinaciones efectuadas el Geosintético terminó firmemente adherido a una de las caras de
la interfase. Del total de las determinaciones efectuadas, en el 86 % de los casos el geosintético
terminó adherido a la semi probeta superior, lo que denota una mejor adherencia a la mezcla
asfáltica en caliente que al riego de emulsión.
CONCLUSIONES 177-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
10.4.2 El Ensayo LCB como herramienta para determinar la dotación óptima de
riegos de impregnación y liga
Se ha encontrado en el Ensayo LCB, 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. (64)
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.
Gracias al Análisis de Sensibilidad efectuado, haciendo variar para cada producto Geotextil
empleado los distintos porcentajes de su dotación máxima de emulsión, se ha podido obtener
mediante un medio cuantificable (Ensayo LCB) la dotación óptima para cada producto que
arroja la máxima adherencia ante la solicitación del ensayo.
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 4,1 kg/cm2, en el caso del
Geotextil recomendado. Esta adherencia puede ser considerada como aceptable.
10.5 CONCLUSIONES FINALES
Atendiendo a lo planteado como objetivo principal de la tesis y objetivos específicos y
complementarios, se menciona:
Se ha logrado estudiar, mediante un método de ensayo verificado, el comportamiento
de la adherencia entre capas asfálticas cuando se intercala entre ellas un producto
Geosintético (Geotextil y/o Geogrilla), considerando como patrón la adherencia entre
capas asfálticas sin ningún material intercalado.
Además se ha plasmado la importancia de la cuantificación de la adherencia entre
capas de un paquete estructural, y las dificultades que conlleva en este sentido la
aplicación de un Geosintético entre las capas con otros fines, como ser el retardo de la
fisuración refleja.
A través de esta Tesis se difunde la metodología de Ensayo de Corte sobre probetas
LCB, la cual fue adaptada a las tecnologías de nuestro país, como así también se
consolidan metodologías de confección de probetas y otros condicionantes no
CONCLUSIONES 178-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
explicitados en otros trabajos de investigación, o en la normativa consultada al
respecto.
Los diferentes Geosintéticos, por su conformación, textura, materiales componentes y
forma, se comportan de manera diferente ante un ensayo de adherencia. Además, cada
producto posee una condición óptima de utilización, la cual ha sido indagada y obtenida
en los respectivos análisis de sensibilidad presentes en los apartados 9.3.1 , 9.4.1 ,
9.5.1.
Queda entonces por decir, que los interrogantes planteados en el capítulo 2 LA FALLA POR
ADHERENCIA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES, quedan respondidos de la siguiente manera:
¿La incorporación de un producto Geosintético en el paquete estructural de un
pavimento, influye en la adherencia entre capas asfálticas?
Como era de preverse, pero ahora con evidencia cuantificable, se puede asegurar que la
incorporación de un producto Geosintético entre capas asfálticas de un paquete estructural de
un pavimento influye en la adherencia de dichas capas.
¿La influencia en la adherencia, al incorporarse un Geosintético, es perjudicial o es
beneficiosa?
En los casos estudiados, la influencia en la adherencia ha sido perjudicial si lo que se busca es
obtener el monolitismo y el trabajo en conjunto de las capas resistentes. No obstante ello, la
incorporación de los Geosintéticos, la mayoría de las veces, se debe a otros fines como ser el
retardo de la fisuración refleja. La valoración de la adherencia sirve para cuantificar en que
proporción se ve perjudicada esta propiedad, y por lo tanto hacer las correcciones necesarias
de los cálculos del paquete estructural.
¿En cuánto altera la adherencia de las capas asfálticas la incorporación de un
Geosintético?
La incorporación de un Geosintético, altera la adherencia reduciéndola desde un 18 % hasta un
66 %, dependiendo del tipo de producto intercalado.
¿Existe la posibilidad de optimizar la adherencia de un paquete estructural cuando
en él fue incorporado un Geosintético?
CONCLUSIONES 179-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Existe la posibilidad de optimizar la adherencia de un paquete estructural cuando en él fue
incorporado un Geosintético, la manera de hacerlo se propone que sea con una caracterización
completa de los materiales y una valoración de adherencia por el Ensayo de Corte sobre
probetas (LCB), como la metodología empleada en la presente Tesis. El análisis de sensibilidad,
variando condiciones de la interfase como ser, principalmente dotaciones de riego de liga,
tipología de emulsiones a emplear, y tratamientos de los sustratos, darán como resultados las
condiciones óptimas de aplicación del producto con las cuales se obtenga la máxima
adherencia.
¿Qué condiciones constructivas son las óptimas para lograr una buena adherencia
entre capas asfálticas cuando se les intercalo un Geosintético?
En la aplicación de Geosintéticos en repavimentación es fundamental el tratamiento previo
adecuado de la capa existente envejecida.
Deberá preverse que la superficie sobre la cual se colocarán los rollos del Geosintético esté
razonablemente libre de elementos tales como suciedad, agua, vegetación y escombros que
pudiesen entorpecer el contacto entre el ligante asfáltico y la mezcla asfáltica envejecida. Los
equipos recomendables utilizados en este tipo de operaciones son compresores neumáticos con
boquillas adecuadas para limpieza o incluso se permite la utilización de escobas.
Cuando se trabaja sobre fresado se debe realizar una limpieza muy minuciosa, ya que la
superficie debe quedar libre del polvillo que se genera durante el fresado, preferiblemente se
debe realizar esta limpieza con aire comprimido o con agua dejando secar muy bien la
superficie.
Después de terminar el proceso de limpieza, todas las fisuras deberán ser sopleteadas y
selladas con un material apropiado para tal fin, sin sobrepasar la cantidad por encima del nivel
existente; dichas fisuras deberán recibir un tratamiento adecuado según su grado de deterioro.
En el caso de que las fisuras sean originadas por fallas estructurales, el pavimento será
intervenido de la manera más adecuada dependiendo de los resultados de la auscultación y
evaluación del pavimento.
Se deberá escoger el material adecuado para el riego de liga, que posee la mejor
compatibilidad posible con el Geosintético y en las dotaciones que resulten de un estudio como
la presente Tesis. En el caso de utilizar emulsiones se deberá esperar su rompimiento antes de
iniciar la instalación del Geosintético. Se recomienda colocar la emulsión asfáltica siempre en
dos etapas, en forma homogénea y uniforme, para evitar desplazamiento por efectos de la
pendiente transversal de la calzada. Se riega el 50% de la cantidad total de emulsión, se espera
CONCLUSIONES 180-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
a que rompa esta primera parte; luego, se instala el Geosintético, y luego se aplica el 50%
restante. Se deberá procurar que los riegos sean uniformes en toda la superficie a tratar.
Se debe instalar el Geosintético, extendiéndolo en forma manual o mecánica sobre la superficie
de manera pareja, de tal manera de evitar la formación de arrugas o pliegues.
Para facilitar un mayor contacto (adherencia) del Geosintético con el ligante y con la capa
antigua y eliminar en mayor proporción las arrugas del Geosintético, se podrán utilizar equipos
mecánicos de compactación como es el caso de un rodillo neumático en una pasada
directamente sobre el Geosintético transitando a bajas velocidades.
Otro factor principal a considerar es evitar la formación de arrugas durante la colocación del
Geosintético, ya que las mismas atentan en forma gravitante sobre la adherencia entre capas,
además de afectar otros parámetros como el confort del usuario ante la rugosidad del
pavimento terminado. La formación de arrugas, por otro lado, impide la correcta impregnación
del Geosintético y su contacto adecuado con el riego de liga. Si se diera el caso de formación de
arrugas, dependiendo su magnitud, deberá ser cortado el material para proceder a eliminar la
arruga o reemplazar un sector del mismo. (63)
¿Todos los Geosintéticos alteran la adherencia de las capas asfálticas de la misma
manera?
Como se puede observar en la Figura 129 y se resalta en la Figura 131, no todos los
Geosintéticos alteran la adherencia entre capas de la misma manera.
Los Geotextiles han tenido, en general mejor comportamiento a la adherencia que la Geogrilla
abierta, y dentro de los Geotextiles, aquel de gramaje medio fue el más satisfactorio.
0,00
2,00
4,00
6,00
1
Gráfico comparativo de geosintéticosTensión (kg/cm2)
MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 2 - MEZCLA
MEZCLA - RIEGO - GTX 3 - MEZCLA MEZCLA - GR1 - MEZCLA
MEZCLA - GR2 - MEZCLA MEZCLA - RIEGO - GTX 1 - GR2 - MEZCLA
Figura 131. Comparativa de Tensión de adherencias entre valores promedios considerando sólo
Geosintéticos
CONCLUSIONES 181-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
¿De que depende una mayor o menor alteración? ¿Esta alteración está relacionada
con algún parámetro del Geosintético?
Los distintos grados de alteración de la adherencia pueden depender de muchos factores,
dentro de los cuales se han identificado aquellos presentes en los productos de las evaluaciones
efectuadas. La primera clasificación que se puede hacer, es la distinción entre Geotextiles y
Geogrillas, ya que las características intrínsecas identificadas como posibles alteradoras de la
adherencia son diferentes para cada caso.
Como ya se ha visto, en el análisis de sensibilidad efectuado en el capítulo 9 ENSAYOS DE
LABORATORIO, para los Geotextiles el principal factor que perjudica su adherencia es la
dotación del riego de impregnación y liga efectiva. Esta dotación (llamada dotación óptima para
un producto) depende propiamente de la retención asfáltica que posea el Geotextil (dotación
máxima) y de su coeficiente de alteración que sufre esa dotación máxima para convertirse en
óptima (fruto del estudio con el Ensayo de Corte sobre probetas LCB). De los resultados
obtenidos no es directamente obtenible una relación entre la dotación del riego y la Tensión de
Adherencia, por lo que fue necesario obtener un Factor de relación entre distintos parámetros
de los Geotextiles, de tal manera que sea factible establecer una vinculación entre este factor y
la Tensión de Adherencia. El Factor de relación conjuga la dotación de riego, con el espesor del
Geotextil y la resistencia a la Tracción del mismo.
Si bien los límites recomendados de dotación para Geotextiles pueden oscilar entre 1,6 lt/m2 a 2
lts/m2 si se siguieran los lineamientos de la Ecuación 06 Dotación de cemento asfáltico según
Button, los resultados obtenidos han demostrado que cada producto posee su punto óptimo de
dotación. Para el conjunto de los Geotextiles cuanto mayor sea el Factor de relación, mejor será
la respuesta al ensayo de adherencia.
y = 0,0347x + 0,14R² = 0,8778
0,0000
0,0500
0,1000
0,1500
0,2000
0,2500
0,3000
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00
Relación Tensión de Adherencia vs. Factor de relación DOT*ESP/TRACC
DOT*ESP/TRACC
Lineal (DOT*ESP/TRACC)
Dot*Esp/Tracc
Figura 132. Relación Tensión de Adherencia vs. Factor de relación para Geotextiles
CONCLUSIONES 182-194
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Para el caso del empleo de Geogrillas, se ha obtenido un parámetro compuesto entre
resistencia a la tracción por el método de la banda ancha y el espesor de la Geogrilla, del cual
se puede obtener una relación con la Tensión de Adherencia obtenida por el Ensayo LCB. A
mayor tensión de tracción y a menor espesor de la Geogrilla, las respuestas ante el ensayo de
adherencia serán mejores, como se puede visualizar en la Figura 133.
y = 5,2383x + 4,3043R² = 0,9355
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00
Relación Tensión de Adherencia vs. Tracción sobre Espesor para Geogrillas
TRACCION SOBRE ESPESOR
Lineal (TRACCION SOBRE
ESPESOR)
Tracción/Espesor (kN/m.mm)
Tensión de Adherencia (kg/cm 2)
Figura 133. Relación Tensión de Adherencia vs. Tracción sobre Espesor para Geogrillas
13.6 RECOMENDACIÓN
La presente Tesis brega por llevar la evaluación de adherencia por el Ensayo de Corte sobre
probetas (LCB) a los Pliegos de Especificaciones de organismos gubernamentales, como un
elemento más de control en las obras viales de repavimentación y obra nueva donde el paquete
estructural proyectado deba asegurar una adecuada adherencia entre capas. Por los resultados
vistos, esta necesidad de incorporar la evaluación de adherencia en el control pre y pos obra se
ve acentuada cuando en los paquetes estructurales de repavimentación se emplean productos
Geosintéticos.
Se propone implementar el Ensayo de Corte sobre probetas (LCB), para determinar las
condiciones óptimas de instalación de Geosintéticos aplicados entre capas asfálticas con
diversos fines, entre los cuales se encuentra el retardo de la fisuración refleja. Cuando se
incorporan Geotextiles entre capas de un pavimento con fines determinados, debe tener
especial importancia la adecuada definición de las dotaciones de riego a ser aplicadas. En
cambio en el uso de las Geogrillas, se deberá determinar la adecuada abertura de malla de la
misma como así también si la instalación debe ser con el acompañamiento de un Geotextil o no.
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Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
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Dirección Nacional de Vialidad Dirección Nacional de Vialidad – Edición 2008 1º Distrito Buenos Aires
Argentina Año 2008
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Dirección Nacional de Vialidad Dirección Nacional de Vialidad – Edición 2008 1º Distrito Buenos Aires
Argentina Año 2008
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Universitat Politècnica de Catalunya Oficina Española de Patentes Y Marcas
España Año 2006
(59) NLT-382/08 Evaluación de la adherencia entre capas de firme, mediante ensayo de corte
CEDEX Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas
CEDEX Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas
España Año 2008
(60) Evaluación de adherencia entre capas asfálticas con mezclas elaboradas en laboratorio mediante el ensayo de corte LCB
Ing. Williams, Eduardo; Ing. López, Mariano; Ing. Larsen, Diego
Comisión Permanente del Asfalto Argentina Año 2004
(61) Apuntes de la Cátedra Métodos Cuantitativos de la Maestría en Ingeniería del Transporte Orientación Vial
Ing. Dobrusky, Fernando; Ing. Raspall Galli, Demian
Departamento de Transporte, Facultad de Ingeniería, Universidad de Buenos Aires
Argentina Año 2006
(62) HaTelit Installation Guidelines HUESKER HUESKER Alemania Año 2008
(63) Especificaciones Generales de Construcción con Geosintéticos
PAVCO PAVCO Colombia Año 2007
(64) Recapados de Pavimentación Urbana con Productos
Geosintéticos. La Valoración de su Adherencia mediante Ensayo LCB
Ing. Luis RICCI VACCARINI , Ing. Enrique
FENSEL BUDIMIR , Ing. Gerardo BOTASSO CAMPAGNO
V Congreso Latinoamericano de
Geosintéticos, Santa Marta, Colombia
Colombia Año 2007
LISTADO DE TABLAS 187-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
LISTADO DE TABLAS
Tabla 01 Clasificación de los ensayos según los esfuerzos sometidos. Pág. 19
Tabla 02 Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación según PG3. Pág. 49
Tabla 03 Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación según
AASHTO.
Pág. 55
Tabla 04 Resultados de Masa por Unidad de Área para el GTX1, GTX2 Y GTX3. Pág. 57
Tabla 05 Resultados de Espesores a Presiones Prefijadas para el GTX1, GTX2 Y GTX3. Pág. 62
Tabla 06 Grab test, variantes de ensayos según normas. Pág. 63
Tabla 07 Resultados de Grab Test para el GTX1, GTX2 Y GTX3. Pág. 69
Tabla 08 Resultados de Tracción en banda ancha para el GTX1, GTX2 Y GTX3. Pág. 71
Tabla 09 Resultados de Retención Asfáltica para el GTX1. Pág. 73
Tabla 10 Resultados de Retención Asfáltica para el GTX2. Pág. 73
Tabla 11 Resultados de Retención Asfáltica para el GTX3. Pág. 74
Tabla 12 Cartilla técnica de Geogrilla GR1. Pág. 76
Tabla 13 Cartilla técnica de Geogrilla GR2. Pág. 77
Tabla 14 Resultados de Masa por Unidad de Área para el GR1. Pág. 78
Tabla 15 Resultados de Masa por Unidad de Área para el GR2. Pág. 79
Tabla 16 Resultados de Tracción en banda ancha para el GR1 y GR2. Pág. 80
Tabla 17 Clasificación de emulsiones y tipos de emulsificantes. Pág. 90
Tabla 18 Usos de las emulsiones catiónicas convencionales en construcciones viales. Pág. 93
Tabla 19 Emulsiones catiónicas: Requisitos de las emulsiones originales. Pág. 94
Tabla 20 Emulsiones catiónicas convencionales: Requisitos del residuo de destilación. Pág. 95
Tabla 21 Resultados obtenidos de la emulsión catiónica empleada. Pág. 104
Tabla 22 Resultados obtenidos del residuo recuperado de la emulsión catiónica empleada. Pág. 104
Tabla 23 Resultados obtenidos de caracterización de la mezcla asfáltica. Pág. 118
Tabla 24 Especificaciones generales e individuales de la celda utilizada. Pág. 127
Tabla 25 Especificaciones generales e individuales de la celda utilizada. Pág. 128
Tabla 26 Resultados obtenidos del moldeo PAG001 Pág. 134
Tabla 27 Resultados obtenidos del moldeo PAG002 Pág. 135
Tabla 28 Resultados obtenidos del moldeo PAG003 Pág. 135
Tabla 29 Resultados obtenidos del moldeo PAG004 Pág. 136
Tabla 30 Resultados obtenidos del moldeo PAG005 Pág. 137
Tabla 31 Resultados obtenidos del moldeo PAG006 Pág. 138
Tabla 32 Resultados obtenidos del moldeo PAG007 Pág. 138
Tabla 33 Resumen de los resultados de moldeo agrupados y promediados Pág. 141
Tabla 34 Verificación de la distribución de densidades en la altura de la probeta Pág. 146
Tabla 35 Plan de Moldeo Pág. 148
Tabla 36 Resumen de resultados de serie de probetas A1 Pág. 149
Tabla 37 Resultados pormenorizados de serie de probetas A1 Pág. 150
LISTADO DE TABLAS 188-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Tabla 38 Resumen de resultados de serie de probetas B1 Pág. 153
Tabla 39 Resultados pormenorizados de serie de probetas B1 Pág. 154
Tabla 40 Resumen de resultados de serie de probetas B2 Pág. 158
Tabla 41 Resultados pormenorizados de serie de probetas B2 Pág. 158
Tabla 42 Resumen de resultados de serie de probetas B3 Pág. 162
Tabla 43 Resultados pormenorizados de serie de probetas B3 Pág. 163
Tabla 44 Resumen de resultados de serie de probetas C1 Pág. 166
Tabla 45 Resultados pormenorizados de serie de probetas C1 Pág. 167
Tabla 46 Resumen de resultados de serie de probetas C2 Pág. 168
Tabla 47 Resultados pormenorizados de serie de probetas C2 Pág. 168
Tabla 48 Resumen de resultados de serie de probetas D1 Pág. 170
Tabla 49 Resultados pormenorizados de serie de probetas D1 Pág. 170
Tabla 50 Tabla comparativa de adherencias entre valores promedios Pág. 174
LISTADO DE ECUACIONES 189-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
LISTADO DE ECUACIONES
Ecuación 01 Tensión o esfuerzo debido a la flexión en secciones rectangulares de
materiales homogéneos.
Pág. 12
Ecuación 02 Tensión tangencial o esfuerzo debido al corte directo en el ensayo de
Francesio sobre especimenes circulares.
Pág. 20
Ecuación 03 Tensión tangencial o esfuerzo debido al corte por flexión en el ensayo LCB
sobre especimenes circulares.
Pág. 23
Ecuación 04 Retención asfáltica. Pág. 71
Ecuación 05 Retención de emulsión asfáltica. Pág. 74
Ecuación 06 Dotación de cemento asfáltico según Button. Pág. 74
Ecuación 07 Reacción de un emulsionante aniónico. Pág. 87
Ecuación 08 Reacción de un emulsionante catiónico. Pág. 88
Ecuación 09 Determinación del residuo asfáltico. Pág. 97
Ecuación 10 Determinación de los hidrocarburos destilables. Pág. 98
Ecuación 11 Determinación del asentamiento. Pág. 99
Ecuación 12 Determinación del contenido de agua. Pág. 99
Ecuación 13 Contenido de ligante asfáltico. Pág. 100
Ecuación 14 Residuo sobre tamiz. Pág. 101
Ecuación 15 Relaciones para el cálculo de las reducciones. Pág. 122
Ecuación 16 Energía de compactación aplicada sobre probetas. Pág. 130
Ecuación 17 Energía de compactación aplicada sobre probetas doble Marshall. Pág. 132
Ecuación 18 Coeficiente de Adherencia CAd. Pág. 176
LISTADO DE FIGURA 190-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
LISTADO DE FIGURAS
Figura 01 Resistencia de elementos multicapas adheridos y sin adherir. Pág. 11
Figura 02 Esquema de fuerzas de compresión y tracción en viga sometida a flexión. Pág. 12
Figura 03 Falla del tipo Shoving o corrimiento. Pág. 13
Figura 04 Falla del tipo Shoving o corrimiento fotografiada. Pág. 13
Figura 05 Falla del tipo Shoving o corrimiento, esquema y fotografía. Pág. 14
Figura 06 Falla del tipo Corrugation o corrugación fotografiada, esquema y fotografía. Pág. 14
Figura 07 Falla del tipo fisuras en arco, esquema y fotografía. Pág. 14
Figura 08 Componentes de la adhesión. Pág. 17
Figura 09 Esquema de solicitación del Ensayo de Francesio. Pág. 21
Figura 10 Sistema de mordazas para el ensayo de corte sobre testigos. Pág. 21
Figura 11 Ensayo de tracción sobre testigos. Pág. 22
Figura 12 Equipo para el ensayo in situ proyecto MTQ. Pág. 23
Figura 13 Esquema de ensayo LCB y distribución de cargas. Pág. 24
Figura 14 Equipo portátil de medición Pull – Off Test Method Pág. 25
Figura 15 Diagrama de Ensayo y Muestras del Slant Shear Test. Pág. 26
Figura 16 Equipamiento para el ensayo in situ por el método de repique. Pág. 27
Figura 17 Esquema de ensayo Wedge Splitting Test. Pág. 28
Figura 18 Mordazas del ensayo Iowa 406. Pág. 29
Figura 19 Esquema de Ensayo de cisallamiento de Ancona. Pág. 29
Figura 20 Clasificación de los Geosintéticos. Pág. 34
Figura 21 Clasificación de los Geotextiles. Pág. 36
Figura 22 Ejemplo de aplicación de Geomembrana. Pág. 37
Figura 23 Geogrilla uni-direccional y geogrilla bi-direccional. Pág. 39
Figura 24 Geored. Pág. 40
Figura 25 Geocelda. Pág. 41
Figura 26 Geomanta tridimensional y biomanta. Pág. 42
Figura 27 Geocompuesto triplanar, geored+geotextil, gemembrana+geored+geotextil. Pág. 43
Figura 28 Tejido plano o de calada. Pág. 44
Figura 29 Tejido de punto por trama, tejido de punto por urdimbre. Pág. 45
Figura 30 Tejido no-tejido. Pág. 45
Figura 31 Etapas constructivas para la aplicación de los geosintéticos. Pág. 50
Figura 32 Sellado de fisuras y relleno de grietas. Pág. 51
Figura 33 Determinación de Masa por Unidad de Área. Pág. 58
Figura 34 Determinación de Espesor a Presión Prefijada. Metodología de eliminación de
error.
Pág. 59
Figura 35 Ensayo de Tracción Grab Test. Pág. 63
Figura 36 Ensayo de Tracción con probetas anchas. Probeta pos y pre ensayo. Máquina
de ensayo trabajando.
Pág. 70
LISTADO DE FIGURA 191-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Figura 37 Espécimen de ensayo (Ma). Pág. 72
Figura 38 Inmersión de probetas en asfalto. Pág. 72
Figura 39 Probetas colgadas en una dirección. Pág. 72
Figura 40 Espécimen de ensayo (Msat). Pág. 72
Figura 41 Estructura de la Geogrilla compuesta con Geotextil. Pág. 76
Figura 42 Estructura de la Geogrilla GR2. Pág. 76
Figura 43 Determinación de Masa por Unidad de Área en GR1. Pág. 78
Figura 44 Determinación de Masa por Unidad de Área en GR2. Pág. 79
Figura 45 Ensayo de Tracción con probetas anchas en Geogrillas GR1. Probeta pos y pre
ensayo. Máquina de ensayo trabajando.
Pág. 80
Figura 46 Ensayo de Tracción con probetas anchas en Geogrillas GR2. Probeta pos y pre
ensayo. Máquina de ensayo trabajando.
Pág. 80
Figura 47 Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción paralela con probetas
anchas sobre GR1.
Pág. 81
Figura 48 Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción perpendicular con
probetas anchas sobre GR1.
Pág. 82
Figura 49 Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción paralela con probetas
anchas sobre GR2.
Pág. 83
Figura 50 Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción perpendicular con
probetas anchas sobre GR2.
Pág. 84
Figura 51 Etapas en la rotura de una emulsión. Pág. 85
Figura 52 Molécula de emulsificante catiónico. Pág. 86
Figura 53 Las cargas positivas se concentran en la gota de asfalto y las cargas negativas
quedan en la fase acuosa.
Pág. 87
Figura 54 Etapas en la rotura de una emulsión catiónica. Pág. 91
Figura 55 Equipamiento empleado para determinar la viscosidad Saybolt Furol. Pág. 97
Figura 56 Equipamiento utilizado en determinación del residuo asfáltico por destilación. Pág. 98
Figura 57 Equipamiento utilizado en determinación del residuo asfáltico por destilación
de agua.
Pág. 100
Figura 58 Tamiz Nº 20 empleado en la determinación del residuo. Pág. 101
Figura 59 Penetrómetro y baño de agua a temperatura controlada. Pág. 102
Figura 60 Ductilómetro una vez finalizado el ensayo (foto de archivo). Pág. 103
Figura 61 Camión regador con ajuste adecuado de la altura de barra pulverizadora. Pág. 105
Figura 62 Orientación de las boquillas dispersoras. Pág. 105
Figura 63 Altura de barra pulverizadora. Pág. 106
Figura 64 Rehabilitación de mezcla asfáltica aplicada en caminos. Pág. 107
Figura 65 Distintas capas de un pavimento asfáltico. Pág. 108
Figura 66 Distintos esqueletos granulares empleados en mezclas asfálticas. Pág. 109
Figura 67 Equipamiento empleado para el moldeo Marshall y confección de probetas
para caracterización.
Pág. 113
Figura 68 Compactador Marshall y equipo para desmolde de probetas. Pág. 114
Figura 69 Determinación del peso al aire y peso sumergido de probetas Marshall. Pág. 114
LISTADO DE FIGURA 192-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Figura 70 Inmersión en baño de agua termostatizado a 60ºC durante 40 minutos y
Ensayo Marshall.
Pág. 115
Figura 71 Disgregado de Mezcla y cuarteo para Densidad Rice y Recuperación. Pág. 115
Figura 72 Determinación de Densidad Rice. Pág. 116
Figura 73 Determinación del contenido de asfalto en mezclas en caliente por el Método
de centrifuga y recuperación de finos mediante centrifuga de vasos.
Pág. 116
Figura 74 Granulometría vía húmeda y vía seca de áridos recuperados. Pág. 117
Figura 75 Curva granulométrica de los áridos recuperados. Pág. 119
Figura 76 Esquema de ensayo LCB y distribución de cargas. Pág. 121
Figura 77 Vista frontal de la Máquina para el ensayo de corte por flexión LCB. Pág. 122
Figura 78 Vista lateral de la Máquina para el ensayo de corte por flexión LCB. Pág. 123
Figura 79 Moto reductor adquirido para automatización de velocidad de avance de
prensa Marshall.
Pág. 123
Figura 80 Sistema de apoyo para encastre en prensa Marshall. Pág. 124
Figura 81 Esquema de moldes, sobre moldes y bases empleadas en el moldeo de
probetas y ensayo.
Pág. 125
Figura 82 Esquema de mordazas media caña empleadas en el ensayo. Pág. 126
Figura 83 Visualización del programa de ensayo “UTN LEMaC LCB”. Pág. 129
Figura 84 Equipamiento de ensayo montado. Pág. 129
Figura 85 Condición de moldeo de la semi probeta inferior sobre base alta Pág. 134
Figura 86 Condición de moldeo de la semi probeta superior sobre semi probeta inferior Pág. 134
Figura 87 Probetas PAG001, vista superior Pág. 134
Figura 88 Probetas PAG001, vista perfil Pág. 134
Figura 89 Probetas PAG002, vista superior Pág. 135
Figura 90 Probetas PAG002, vista perfil Pág. 135
Figura 91 Probetas PAG003 (i) defectuosa Pág. 136
Figura 92 Probetas PAG003, vista perfil Pág. 136
Figura 93 Probetas PAG004, vista superior Pág. 136
Figura 94 Probetas PAG004, vista perfil Pág. 136
Figura 95 Probetas PAG005, vista superior Pág. 137
Figura 96 Probetas PAG005, vista perfil Pág. 137
Figura 97 Probetas PAG006, vista superior Pág. 138
Figura 98 Probetas PAG006, vista perfil Pág. 138
Figura 99 Probetas PAG007, vista superior Pág. 139
Figura 100 Probetas PAG007, vista perfil Pág. 139
Figura 101 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG001 Pág. 142
Figura 102 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG002 Pág. 142
Figura 103 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG003 Pág. 142
Figura 104 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG004 Pág. 143
Figura 105 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG005 Pág. 143
Figura 106 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG006 Pág. 143
Figura 107 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG007 Pág. 144
LISTADO DE FIGURA 193-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Figura 108 Densidades promedio para cada metodología de moldeo Pág. 144
Figura 109 Errores promedio en la densidad para cada metodología de moldeo
comparada con la MARSHALL 75 (error = 0%)
Pág. 144
Figura 110 Distribución de densidades en la altura de la probeta Pág. 146
Figura 111 Curvas de Trabajo de las probetas A1 Pág. 150
Figura 112 Curvas de Trabajo de las probetas B1 Pág. 154
Figura 113 Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego, serie B1 Pág. 155
Figura 114 Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego, serie
B1
Pág. 156
Figura 115 Resultados del programa SOLVER, serie B1 Pág. 156
Figura 116 Curvas de Trabajo de las probetas B2 Pág. 159
Figura 117 Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego, serie B2 Pág. 159
Figura 118 Resultados del programa SOLVER, serie B2 Pág. 160
Figura 119 Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego, serie
B2
Pág. 160
Figura 120 Curvas de Trabajo de las probetas B3 Pág. 164
Figura 121 Variación de la Tensión Tangencial con la Dotación de Riego, serie B3 Pág. 165
Figura 122 Variación de los Deslizamientos entre Capas con la Dotación de Riego, serie
B3
Pág. 165
Figura 123 Resultados del programa SOLVER, serie B3 Pág. 166
Figura 124 Curvas de Trabajo de las probetas C1 Pág. 167
Figura 125 Curvas de Trabajo de las probetas C2 Pág. 169
Figura 126 Curvas de Trabajo de las probetas D1 Pág. 171
Figura 127 Comparativa de Carga máxima de adherencias entre valores promedios Pág. 174
Figura 128 Dotación de emulsión aplicada en cada caso Pág. 175
Figura 129 Comparativa de Tensión de adherencias entre valores promedios Pág. 175
Figura 130 Comparativa de Deformación entre valores promedios Pág. 175
Figura 131 Comparativa de Tensión de adherencias entre valores promedios considerando
sólo Geosintéticos
Pág. 180
Figura 132 Relación Tensión de Adherencia vs. Dotación para Geotextiles Pág. 181
Figura 133 Relación Tensión de Adherencia vs. Tracción sobre Espesor para Geogrillas Pág. 182
LISTADO DE FIGURA 194-194
Maestrando: Ing. Luis Agustín RICCI [email protected]
Esta Tesis se terminó de imprimir en el mes de Junio de 2011 en el LEMaC Centro de Investigaciones
Viales de la Univerisdad Tecnológica Nacional – Facultad Regional La Plata