evaluación de la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de

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


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


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


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

mailto:[email protected]

ÍNDICE 4-194


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


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,

INTRODUCCIÓN 6-194


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


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


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

INTRODUCCIÓN 9-194


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.

INTRODUCCIÓN 10-194


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


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



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 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



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



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


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)




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)




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 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)




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 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 in situ (proyecto MTQ)

Ensayo de arrancamiento (Pull – Off Test Method)

Método de tracción directa (Pure Tension)

Torsión


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




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)




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.




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 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.




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 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.




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.




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.




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.




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.




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.




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


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:



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



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



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.



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



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



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.



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



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



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.



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.



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.



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.



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



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



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



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.



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



Capa 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.



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.



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



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



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.



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



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.



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






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








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



Tabla 04. Resultados de Masa por Unidad de Área para el GTX1, GTX2 Y GTX3.



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.



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.



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


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


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






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


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


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



e=(L1+L2)/2


Presión =2 Kpa

Probeta Nº


Datos Útiles

Aro = 500 Kg




L1 L2






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


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


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



e=(L1+L2)/2


Presión =2 Kpa

Probeta Nº


Datos Útiles

Aro = 500 Kg




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



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.



GTX1 Dirección Paralela



GTX1 Dirección Transversal




GTX 150 gr Empresa Nº:1




GTX 150 Empresa Nº:1




GTX 200 gr Emp.Nº:1




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



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)



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]



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:






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




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.








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





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


Tabla 10. Resultados de Retención Asfáltica para el GTX2.










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





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


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.



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.



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:



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.



Nº de Lab. = PAG017 Producto = GR1 Nº Exped. =





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



Tabla 14. Resultados de Masa por Unidad de Área para el GR1.

Figura 43. Determinación de Masa por Unidad de Área en GR1.



Nº de Lab. = PAG016 Producto = GR2 Nº Exped. =





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



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.



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.



Figura 47. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción paralela con probetas anchas sobre GR1.



Figura 48. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción perpendicular con probetas anchas sobre

GR1.



Figura 49. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción paralela con probetas anchas sobre GR2.



Figura 50. Salida del programa del equipo de Tracción. Tracción perpendicular con probetas anchas sobre

GR2.

LA EMULSIÓN 85-194


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


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)


LA EMULSIÓN 87-194


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


LA EMULSIÓN 88-194


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


LA EMULSIÓN 89-194


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


LA EMULSIÓN 90-194


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


LA EMULSIÓN 91-194


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


LA EMULSIÓN 92-194


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


LA EMULSIÓN 93-194


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).


LA EMULSIÓN 94-193


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.


LA EMULSIÓN 95-193



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.


LA EMULSIÓN 96-193


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.


LA EMULSIÓN 97-193


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]


LA EMULSIÓN 98-193


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.


LA EMULSIÓN 99-193


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.


LA EMULSIÓN 100-193


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.




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.




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




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.





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.


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




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.




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.


LA MEZCLA ASFÁLTICA 107-194


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.




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:




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.




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,




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.




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.




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.




Figura 68. Compactador Marshall y equipo para desmolde de probetas.

Figura 69. Determinación del peso al aire y peso sumergido de probetas Marshall.




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.




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.




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.




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.




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.


EL DESARROLLO DEL EQUIPAMIENTO 120-194


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.




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.




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.




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.




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.




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.




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.




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 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




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.


EL MOLDEO EXPERIMENTAL 130-194


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




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




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




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.




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.





FECHA: PAG002


PESO EN

AIRE

PESO


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



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.


FECHA: PAG003


PESO EN

AIRE

PESO


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





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.


FECHA: PAG004


PESO EN

AIRE

PESO


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






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.


FECHA: PAG005


PESO EN

AIRE

PESO


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%



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.





FECHA: PAG006


PESO EN

AIRE

PESO


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%



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.


FECHA: PAG007


PESO EN

AIRE

PESO


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%






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




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




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.




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


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'





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


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


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





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


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%)




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.




VERIFICACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE DENSIDADES EN LA ALTURA DE LA PROBETA / LEMaC-UTN-FRLP


FECHA: PAG008


PESO EN

AIRE

PESO


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


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



B1.2


B1.3

B1.4

CANT DE PROBETAS 12

B2.1



B2.2


B2.3

B2.4

CANT DE PROBETAS 12

B3.1



B3.2


B3.3

B3.4

CANT DE PROBETAS 3




CANT DE PROBETAS 3




CANT DE PROBETAS 3




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


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


B


moviedo

Text Box

148-194



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


Valor de Carga Máxima


Relación Máxima-

Deformación

A1.2






Relación Máxima-

Deformación


Carga Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación



A1.3



Carga Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

A1.4






Relación Máxima-

Deformación


Carga Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

A1.5



Carga Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

A1.6



Carga Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





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



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.




Nº de Lab. = PAG010 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GTX1 Nº Exped. =Fecha = 12/11/2007 Temp. = 21 H.R.% = 74 Nº Laborat. =







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


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






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








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





Relación Máxima-

Deformación

Deformación corresp. a Carga

Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B1.1.2






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B1.1.3



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B1.2.1



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B1.2.2



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B1.3.2






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B1.3.3



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación



B1.4.1






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B1.4.2



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B1.4.3






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Tabla 39. Resultados pormenorizados de serie de probetas B1


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.


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



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.



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

]


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


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 %.












Tabla 41.




Celda de Carga= 2 Tn Aro dinamométrico = 3 Tn

Constante del Aro = 8.595 kg/div





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


Constante del Aro = 8,595 kg/div





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


Constante del Aro = 8,595 kg/div





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




Constante del Aro = 8.595 kg/div






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



Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


B2.2.1




Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación



Máxima




B2.3.1



Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


B2.4.1




Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación



Máxima






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.




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








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 ]




Tangencial
















y = -17,52x2 + 23,668x -3,9297





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

]




entre Capas

Línea de tendencia



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



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.










Tabla 43.










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








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





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






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



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B3.1.2



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación



B3.1.3






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B3.2.1






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B3.2.2



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B3.2.3



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B3.3.1






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B3.3.2



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B3.3.3






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B3.4.1



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación

B3.4.2






Relación Máxima-

Deformación


Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación

B3.4.3



Máxima



Deformación

Relación Máxima-

Deformación





Relación Máxima-

Deformación





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.


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










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 ]




Tangencial














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

]




entre Capas

Lineal (Valor promedio de

Deslizamiento entre Capas)




y = -6,0334x2 + 7,1768x -0,2526





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.



Tabla 45.


Nº de Lab. = PAG013 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GR1 Nº Exped. =Fecha = 06/12/2007 Temp. = 21 H.R.% = 68 Nº Laborat. =







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



C1.1




Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación



Carga Máxima




C1.2



Carga Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


C1.3



Carga Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


Tabla 45. Resultados pormenorizados de serie de probetas C1


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.


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



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.



Tabla 47.


Nº de Lab. = PAG014 Producto = MEZCLA MEZCLA RIEGO DE LIGA GR2 Nº Exped. =Fecha = 22/02/2008 Temp. = 21 H.R.% = 68 Nº Laborat. =







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




Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación



Carga Máxima




C2.3



Carga Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


Tabla 47. Resultados pormenorizados de serie de probetas C2




Las curvas no presentan un patrón marcado, aunque sí se denota mayor fragilidad como en el

anterior caso de empleo de Geogrillas.


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.



Tabla 49.




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. =







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




Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación



Carga Máxima




D1.2



Carga Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


D1.3



Carga Máxima






Deformación

Relación Máxima-

Deformación

Relación Máxima-

Deformación


Tabla 49. Resultados pormenorizados de serie de probetas D1


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.




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


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.




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.




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 - 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




0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

Gráfico comparativo con y sin geosintéticosDotación (lt/m2)


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)


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)


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




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.




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




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?




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




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




¿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




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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(45) IRAM 6719 Método de determinación por destilación del residuo asfáltico y de los hidrocarburos destilables


(46) IRAM 6716 Método de ensayo de asentamiento IRAM Subcomité de Asfaltos IRAM Argentina Año 1989

(47) IRAM 6715 Determinación del residuo asfáltico por determinación de agua


(48) IRAM 6717 Residuo sobre tamiz IRAM 850 m IRAM Subcomité de Asfaltos IRAM Argentina Año 1991

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(51) Análisis de la resistencia a las deformaciones plásticas de mezclas bituminosas densas de la normativa mexicana mediante el ensayo de pista

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Dirección Nacional de Vialidad Dirección Nacional de Vialidad – Edición 2008 1º Distrito Buenos Aires

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Dirección Nacional de Vialidad Dirección Nacional de Vialidad – Edición 2008 1º Distrito Buenos Aires

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PAVCO PAVCO Colombia Año 2007

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Geosintéticos, Santa Marta, Colombia

Colombia Año 2007

LISTADO DE TABLAS 187-194


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 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 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


Tabla 38 Resumen de resultados de serie de probetas B1 Pág. 153

Tabla 39 Resultados pormenorizados de serie de probetas B1 Pág. 154





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


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


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



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



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 91 Probetas PAG003 (i) defectuosa Pág. 136










Figura 101 Densidades obtenidas en la serie de probetas PAG001 Pág. 142









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





B2

Pág. 160




B3

Pág. 165


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



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

evaluación de la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de

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