Capitulo 7 Pavimentacion Repavimentacion Geosinteticos

8/13/2019 Capitulo 7 Pavimentacion Repavimentacion Geosinteticos

1/26

7PAVIMENTACIN Y REPAVIMENTACI N

CON GEOSINTTICOS

C A P T U L O

D E D I S E O

MANUAL Y SOFTWARE


2/26


3/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

165

Uno de los campos de aplicacin que ha tenido un mayor grado de desarrollo en la ingeniera vial, es la utilizacin

de los geosintticos en obras tales como construccin y la rehabilitacin de pavimentos. Del correcto entendimiento

sobre las propiedades de este tipo de materiales, de su aplicacin, instalacin, funciones a desempear, beneficios e

incluso las mismas limitaciones que poseen, en buena parte depender el xito que estos puedan tener, brindando

de esta forma ahorros sustanciales en el mantenimiento de las obras viales que se ejecuten en nuestro pas.

7.1 ANTECEDENTES

La prolongacin de la vida til de las vas ha sido una permanente preocupacin por parte de las entidades pblicas

a nivel nacional e internacional, que se encargan de la ejecucin y del posterior cuidado de estas. Los ensayos

realizados sobre nuevos materiales que racionalicen de alguna manera los costos de mantenimiento que la estructura

de pavimento requiere, han trado nuevos horizontes. Con la aparicin de los geosintticos, los investigadores han

hecho un aporte significativo a la ingeniera, aclarando el desempeo de estos en aplicaciones especficas, como lo

es en este caso, la rehabilitacin de pavimentos.

A finales de la dcada de los sesenta, en el departamento de transporte de California, Caltrans, se comienza a

experimentar con los geotextiles, teniendo en cuenta que la principal funcin con la que estos deberan cumplir, era

la de evitar la reflexin o calcado de grietas reemplazando a sistemas tradicionales tales como las bases de gradacin

abierta. Despus de casi dos dcadas de ensayos en campo, laboratorio y de estudios se logr cuantificar el beneficio

de los geotextiles en los proyectos de repavimentacin, estos se han venido utilizando casi rutinariamente a lo largo

y ancho de la Unin Americana y de Europa.

El ltimo avance mundial en tecnologa de pavimentos, para el refuerzo de carpetas asflticas, buscando minimizar

los costos de mantenimiento, es el uso de geomallas de fibra de vidrio, cuya finalidad es la de reforzar las capas

bituminosas, lo cual incrementa la resistencia a la fatiga y retarda la aparicin y reflejo de las fisuras existentes en

dichos materiales bituminosos.

En resumen, el uso de geosintticos entre las capas asflticas (geomallas de fibra de vidrio, geotextiles de

repavimentacin), son usados dependiendo de la funcin del geosinttico, como una barrera impermeable, como

una provisin de refuerzo a la tensin y al mismo tiempo para reducir los efectos de la reflexin de fisuras.

En Latinoamrica, desde hace varios aos, la utilizacin de los geosintticos (geomallas de fibra de vidrio, geotextiles

de repavimentacin) en repavimentacin se ha convertido en otra de las alternativas a los sistemas habituales

constructivos utilizados en este tipo de obras, los cuales por lo general no contemplan ms que la utilizacin de

un ligante asfltico, colocado sobre la superficie de la carpeta asfltica antigua de una manera poco ortodoxa.

Adems de la colocacin de la nueva capa de rodadura, que en algunos casos no contempla tan siquiera el uso de

modificadores elastomricos para mejorar sus propiedades.

7.2 FUNCIONES DEL GEOTEXTIL

Si se entiende por refuerzo como la redistribucin de fuerza, debido a la inclusin de un material rgido de alta

resistencia a la tensin cuyo mdulo elstico sea mayor que el del material que ir a reforzar, al incluir un geotextil

dentro de una estructura de pavimento, este no cumplir con la definicin de refuerzo, entonces se preferir la

utilizacin de otro trmino para definir su comportamiento en este tipo de estructuras, este es el de intercapa.

Estas intercapas son usadas para prevenir o reducir el calcado de grietas, la aparicin de grietas del tipo de piel de

cocodrilo y los fenmenos de ahuellamiento y corrugamiento. Las dos funciones bsicas que cumple el geotextil

impregnado con asfalto para poder suministrar sus beneficios, son las de:


4/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

7.2.1 Barrera Impermeabilizadora

A pesar que el concreto asfltico ha sido sometido a un proceso de compactacin y que su relacin de vacos es

muy baja, hay que considerrsele como un elemento permeable, a travs del cual se infiltrar un gran porcentaje

del agua superficial que podr llegar a las capas granulares y a la subrasante, ablandando estos suelos afectando

los parmetros de resistencia y deformabilidad. Otro efecto igualmente adverso es el incremento de presiones de

poros que reduce los esfuerzos efectivos del suelo, adems se presentar el efecto prensa, que hace disminuir la

disipacin de los esfuerzos producidos por cargas de trfico a travs de las capas granulares, siendo estos transmitidos

directamente por el agua que se encuentra entre las partculas de suelo a la subrasante. Con el fin de evitar las

situaciones anteriores, es necesario la colocacin de una barrera impermeabilizadora que detenga el proceso de

infiltracin, prolongando la vida til del pavimento, disminuyendo los costos de mantenimiento y posponiendo un

nuevo proceso de repavimentacin.

Tal barrera deber estar conformada por un geotextil no tejido especial para aplicaciones de pavimentacin y

repavimentacin, que servir como medio para albergar una cantidad determinada de asfalto residual hasta lograr

su saturacin, adems de una cantidad adicional para permitir la adhesin del geotextil a la superficie antigua (capa

asfltica inferior) y a la nueva capa de rodadura.

La cantidad de cemento asfltico a utilizar es uno de los puntos donde se debe tener un mayor cuidado. Una de las

normas constructivas internacionales para repavimentacin, (Task Force 25, compuesta por la AASHTO, la AGC y

la ARTBA) que ha tenido la mayor aceptacin por parte de los ingenieros viales en todo el mundo, exige que como

mnimo la cantidad de cemento asfltico para saturar el geotextil debe ser de 0.9 L/m2 , esta es una de las razones

por las cuales el geotextil a usarse debe ser un no tejido punzonado por agujas, gracias a su espesor y porosidad que

le permiten alojar tal cantidad de asfalto.

Se deben considerar otros factores adicionales para determinar la cantidad adecuada del cemento asfltico o ligante

a usarse, que contemplan el estado de porosidad del concreto asfltico antiguo.

Una cantidad insuficiente de ligante podra causar que el geotextil no se sature totalmente, perdindose el efecto

de impermeabilidad o puede que la adhesin entre el geotextil y las capas de concreto asfltico no sea suficiente,

originando tiempo despus una superficie potencial de falla por deslizamiento. Una cantidad excesiva de ligante

originar un posible problema de exudacin de asfalto.

7.2.2 Membrana Amortiguadora de Esfuerzos

Cuando una capa de repavimentacin es colocada sobre la superficie antigua, los esfuerzos incluidos por agrietamiento

en la capa de concreto asfltico antigua, pueden ser transmitidos hacia la nueva capa de repavimentacin, originando

un agrietamiento por reflexin temprana.

Esto resulta del contacto entre agregados del pavimento antiguo y la capa nueva de repavimentacin.

Al instalar un geotextil para repavimentacin entre las capas de concreto asfltico nuevas y viejas ayuda a retardar

el agrietamiento por reflexin, suministrando una capa flexible de espesor suficiente que absorbe parte de los

esfuerzos entre la capa de pavimento antiguo y la capa de pavimento nuevo, permitiendo movimientos leves dentro

de la intercapa del geotextil, sin tensionar la capa de repavimentacin en concreto asfltico.

De esta forma se prolonga la vida de servicio de las capas repavimentadas. Los geotextiles no tejidos impregnados

con asfalto tienen un mdulo de elasticidad bajo y absorben las deformaciones sin transferirlas.


5/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

167

El geotextil para repavimentacin alivia parcialmente la transferencia de esfuerzos inducidos por el trfico en la

cercana de las grietas, actuando como una capa aliviadora de esfuerzos. La capa de base se protege de los esfuerzos

cortantes generados por las cargas generadas por el trfico y de aqu que sean toleradas deflexiones mayores. De

estudios realizados se ha concluido que las 2/3 partes del alivio de esfuerzos se debe al cemento asfltico que satura

el geotextil y el resto es por el geotextil que funciona como contenedor.

En el caso de que una estructura de pavimento en concreto tenga un espesor mayor, mayores sern los esfuerzos

de tensin en la base cuando se deflecte debido a las cargas de trfico. La mayora de los agrietamientos en los

pavimentos comienza en la base del pavimento debido a los esfuerzos de tensin, continuando hasta la superficie.

Al colocar una capa de repavimentacin sin una intercapa de geotextil se est incrementando el espesor total

de la estructura del pavimento, aumentndose los esfuerzos a tensin en la base del pavimento promoviendo el

agrietamiento.

Mediante la colocacin de una intercapa que absorba los esfuerzos inducidos por las cargas cclicas de trfico,

las capas de concreto asfltico experimentarn menos esfuerzos desarrolladores de grietas internas que aquellas

secciones que no tengan intercapas. La resistencia a la fatiga de una capa de repavimentacin depender de las

caractersticas de la membrana amortiguadora de esfuerzos incluyendo su mdulo de elasticidad, espesor y de la

cantidad de modificadores del asfalto.

7.3 FUNCIONES DE LA GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO

Su principal funcin consiste en aumentar la resistencia a la traccin de la capa asfltica y de garantizar bajo una

carga vertical, la distribucin uniforme de los esfuerzos horizontales en una mayor superficie, lo cual se traduce a

una va sin grietas por varios aos.

Las geomallas de fibra de vidrio, son geomallas flexibles que se utilizan entre capas de concreto asfltico con el fin decontrolar agrietamientos por reflexin, agrietamientos por fatiga y deformaciones plsticas, en los revestimientos de

concreto asfltico que se emplean en vas de alto y bajo trfico, autopistas, aeropuertos, plataformas y parqueaderos

entre otros.

Los refuerzos de carpetas asflticas con geomallas de fibra de vidrio son ideales para los pavimentos asflticos nuevos

y rehabilitaciones, ya que debido a las propiedades mecnicas de estas geomallas, como su alta resistencia a la

tensin, alto mdulo de elasticidad y baja elongacin, son ideales para controlar la reflexin de fisuras en pavimentos

asflticos y pistas de aeropuertos, disminuyendo los costos de mantenimiento a largo plazo e incrementando la vida

til de estos.

Las principales ventajas y beneficios de las geomallas de fibra de vidrio son:

Reducir al mnimo el agrietamiento reflexivo por esfuerzos de tensin y cambios de temperatura en las carpetas

asflticas.

Reducir las deflexiones de los pavimentos sujetos a grandes temperaturas ambiente e intensas repeticiones

de carga.

Aumentar la resistencia a la fatiga de las capas bituminosas.

Proporciona beneficios de costo aumentando el ciclo de vida del pavimento.

Su estabilidad dimensional permite que las solicitaciones trmicas no la deformen.


6/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

Debido al recubrimiento bituminoso, su adherencia con las mezclas asflticas es ptima.

Su espesor homogneo permite un apoyo continuo sobre la emulsin y por ende una mayor adherencia entre la

nueva capa y el pavimento existente.

Su gran resistencia a la fatiga permite mantener sus propiedades mecnicas originales bajo la accin de cargas

cclicas.

Su escasa fluencia permite que sus deformaciones bajo cargas constantes y su resistencia se mantengan

invariables en el tiempo.

Reduce el mantenimiento peridico tpico de los pavimentos flexibles.

7.4 TIPO Y NIVEL DE SEVERIDAD DE LAS FALLAS DEL PAVIMENTO

Las fallas en los pavimentos contemplan los tipos que se enunciarn a continuacin:

7.4.1 Fallas Superficiales

Agrietamiento en bloques, longitudinal y/o transversal. Las causas principales de estas son la contraccin,

endurecimiento por envejecimiento y condiciones ambientales donde las temperaturas son bajas.

Deshilachamiento debido a una cantidad pobre de asfalto, envejecimiento y/o a la accin abrasiva del agua y

las llantas de los vehculos.

Arrugamiento debidos al exceso de asfalto, de agua y/o presencia de agregados muy blandos en la mezcla del

concreto asfltico.

7.4.2 Fallas por Adhesin

Agrietamiento por corrimiento originados principalmente por una cantidad insuficiente de cemento asfltico

como ligante, superficie del pavimento demasiado delgada, cargas horizontales originadas por el trfico.

7.4.3 Fallas Estructurales

Agrietamientos transversales por fatiga debidos a deflexiones excesivas en el pavimento y/o a un diseo

inadecuado de la seccin.

Ahuellamiento debidos a un contenido de humedad excesivo y/o a un diseo inadecuado de la seccin.

Deformaciones severas longitudinales debidas a una falta de soporte en las bermas a la seccin estructural del

pavimento.

En el caso que se presente alguna de estas fallas estructurales, previamente al proceso de recuperacin de la va,

debern ejecutarse las medidas correctivas para subsanar todos los problemas que en el futuro stas pudiesen

generar. Sera ideal para la rehabilitacin de este tipo de fallas tener en cuenta la utilizacin tanto de la geomalla de

fibra de vidrio para refuerzo como del geotextil saturado de asfalto para generar una barrera impermeabilizadora.


7/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

169

7.5 EFECTOS DEL AGRIETAMIENTO

Durante la vida de servicio de una estructura de pavimento, la superficie de sta podr sufrir defectos por las

siguientes causas:

Agrietamiento debido al envejecimiento de la capa de rodadura, movimientos por gradientes trmicos,movimientos relativos entre placas y por contraccin. Inicialmente con la variacin de temperaturas se presenta

la propagacin inicial de las grietas y posteriormente ste efecto se aumenta debido a la accin de las cargas

generadas por el trfico.

Ahuellamiento debido a una falta de capacidad para resistir deformaciones.

Agrietamiento por fatiga debido a efectos ambientales o a una falta de capacidad portante de la estructura.

El agrietamiento reduce la resistencia estructural del pavimento y lleva a un rpido deterioro de la construccin. Para

que este ocurra, primero debe haber sufrido un proceso de iniciacin. Las grietas crecern como resultado de las

cargas de trfico, temperatura, deformaciones y calcado de grietas. A travs de las grietas el agua penetrar a las

capas granulares y a la subrasante, reduciendo su capacidad portante, por esto debe prevenirse la infiltracin, dando

como posibles soluciones el sellamiento de las grietas o en casos ms extremos la repavimentacin. Para el ltimo

caso se utilizan geotextiles no tejidos impregnados con asfalto y/o geomallas de fibra de vidrio.

Agrietamiento por fatiga

Una grieta o fisura puede iniciarse y crecer como resultado de la repeticin de cargas de trfico. Cuando una rueda

pasa, la abertura se flexa, suministrando esfuerzos de tensin en los extremos de la grieta hacindola crecer.

Agrietamiento por reflexin

Si la capa de repavimentacin se aplica sobre grietas, los movimientos horizontales en las grietas existentes tambin

causarn deformaciones horizontales en la capa de repavimentacin, llevando a la continuacin del crecimiento de la

grieta existente en la capa de repavimentacin, que se conoce como flexin o calcado de grietas. Este agrietamiento

ocurre debido a la diferencia de esfuerzos cortantes en ambos costados de la grieta. Pasa cuando una rueda pisa la

grieta, cargando primero un borde de la grieta y posteriormente el otro.

Para evitar o retardar el agrietamiento por reflexin y el control de la infiltracin a travs del pavimento, existen los

siguientes sistemas que pueden ser utilizados de manera individual o conjunta:

Geomallas de fibra de vidrio para refuerzo: combinacin de geomalla y asfalto, en casos donde se presente

fisuras de alta severidad.

Geotextiles para repavimentacin: combinacin de geotextil y asfalto, en casos donde las grietas no sean por

fallas estructurales.

Membranas de intercapa absorbedoras de esfuerzos (SAMI): capas de cierto espesor con asfalto modificado.

Sellos de arena-asfalto y sellos de asfaltos modificados: en procesos de agrietamiento incipiente.

Para escoger entre las opciones mencionadas anteriormente, es necesario llegar a una aproximacin de ingeniera

para cada problema especifico, la cual debe incluir los siguientes tems:

Identificacin del problema.

Evaluacin de los factores y mecanismos involucrados.


8/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

Anlisis de las posibles soluciones y sus respectivas limitaciones.

Posibilidades en trminos de la efectividad de cada solucin versus los costos que acarrea.

Anlisis del proyecto y las consideraciones constructivas.

Pero aparte de esto, se debe mantener en la mente que el momento propio para comenzar con las construcciones

de un sistema que retarda la aparicin de grietas, es indudablemente durante las primeras etapas de aparicin de

estas, cuando apenas se vislumbran grietas de lneas delgadas en el pavimento. En este punto, apenas poca agua se

ha infiltrado a travs de la estructura como para ablandar y debilitar el suelo de la subrasante.

7.6 ASFALTOS

7.6.1 Cemento Asfltico

El asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantneos

y fluir bajo la accin de cargas permanentes. Como aplicacin de estas propiedades el asfalto puede cumplir, en la

construccin de pavimentos, las siguientes funciones:

Contribuir a impermeabilizar la estructura del pavimento, hacindolo poco sensible a la humedad y eficaz contra

la penetracin del agua proveniente de la precipitacin.

Proporciona una ntima unin y cohesin entre agregados, capaz de resistir la accin mecnica de disgregacin

producida por las cargas de los vehculos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo

disminuir su espesor.

El asfalto es un slido o liquido viscoso, compuesto por una mezcla compleja de hidrocarburos, no voltiles, solubles

en tricloroetileno, y que ablandan al aumentar la temperatura.

El cemento asfltico es un asfalto refinado o una combinacin de asfalto refinado y aceite fluidificante de consistencia

apropiada para trabajos de pavimentacin. Estos asfaltos refinados son muy duros y se les da la consistencia,

mezclndolos con aceites o residuos provenientes de la destilacin del petrleo de base asfltica.

Los cementos asflticos se dividen en grados segn su dureza o consistencia, que es medida mediante el ensaye de

penetracin medido en 1/10 mm, valor que es inverso a la dureza.

De acuerdo a esto, los cementos asflticos ms comnmente usados son los siguientes:

CA 40 - 50 : Para sellado de juntas de pavimento de hormign

CA 60 - 70 : En concreto asfltico

CA 85 - 100 : En concreto asfltico

CA 120 - 150 : Tratamientos superficiales

Las dos cifras indican los lmites mximos y mnimos de la penetracin.

Propiedades o caractersticas deseables del cemento asfltico

Para los estudios tcnicos y la construccin hay tres propiedades o caractersticas del asfalto importantes:


9/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

171

Consistencia:trmino usado para describir el grado de fluidez o plasticidad del asfalto a cualquier temperatura

dada, La clasificacin de los cementos asflticos se realiza con base al valor de la consistencia a una temperatura

de referencia. Para especificar y medir la consistencia de un asfalto para pavimento, se usan ensayos de viscosidad,

ensayos de penetracin y/o punto de ablandamiento.

Pureza:el cemento asfltico se compone, casi totalmente de betunes (solubles en bisulfuro de carbono). Los asfaltos

refinados son, generalmente, ms de 99.5% solubles en bisulfuro de carbono y por lo tanto casi betunes puros. Las

impurezas, si las hay, son inertes.

Seguridad:el cemento asfltico, si se lo somete a temperaturas suficientemente elevadas, despide vapores que

arden en presencia de una chispa o llama. La temperatura a la que esto ocurre es ms elevada que la temperatura

normalmente usada en las operaciones de pavimentacin. Sin embargo, para tener la certeza de que existe un

adecuado margen de seguridad, se debe conocer el punto de inflamacin del asfalto.

7.6.2 Emulsiones Asflticas

Son parte de los asfaltos lquidos. Es un sistema heterogneo de dos fases normalmente inmiscibles, como son el

asfalto y el agua, al que se le incorpora una pequea cantidad de un agente activador de superficie, tensoactivo

o emulsificante, de base jabonosa o solucin alcalina, el cual mantiene en dispersin el sistema, siendo la fase

continua el agua y la discontinua los glbulos del asfalto, en tamao, entre uno a diez micrones.

Cuando la emulsin se pone en contacto con el agregado se produce un desequilibrio que la rompe, llevando a las

partculas del asfalto a unirse a la superficie del agregado. El agua fluye o se evapora, separndose de las partculas

ptreas recubiertas por el asfalto. Existen emulsificantes que permiten que esta rotura sea instantnea y otros que

retardan ste fenmeno. De acuerdo con la velocidad de rotura, las emulsiones asflticas pueden ser:

De rompimiento rpido:la que se designa por las letras RS (Rapid Setting). Estas producen una capa relativamente

dura y principalmente es usada para aplicaciones en spray sobre agregados y arenas de sello, as como penetracinsobre piedra quebrada; que por ser de alta viscosidad sirve de impermeabilizante.

De rompimiento medio:las que se designan con las letras MS (Medium Setting).

De rompimiento lento:designada por las letras SS (Slow Seting). Son diseadas para una mxima estabilidad de

mezclado. Son usadas para dar un buen acabado con agregados compactos y asegurar una buena mezcla con stos.

El tipo de emulsin a utilizar depende de varios factores, tales como las condiciones climticas durante la construccin,

tipos de agregados disponibles, etc. Las emulsiones asflticas deben ser afines a la polaridad de los agregados con el

propsito de tener una buena adherencia. Esta cualidad se la confiere el emulsificante, el cual puede darle polaridad

negativa o positiva, tomando el nombre de aninicas, las primeras, afines a los ridos de cargas positivas y catinica,las segundas, afines a ridos de cargas negativas; como son las de origen cuarzoso o silceo.

Las emulsiones catinicas se designan con las mismas letras anteriormente dichas y anteponindoles la letra C,

como por ejemplo las CRS-1 y CSS-1.

Si el residuo asfltico de las emulsiones medias y lentas es de penetracin 40-90 se le agrega la letra h (CSS-1h,

MS-2h).


10/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

Las especificaciones que deben cumplir los asfaltos lquidos estn indicados en las tablas:

Tabla 7.1 Asfaltos cortados de curado rpido AASHTO M 81

Tabla 7.2 Asfaltos cortados de curado medio AASHTO M 82


11/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

173

7.6.3 Asfaltos Modificados

Los materiales asflticos modificados son el producto de la disolucin o incorporacin en el asfalto de un polmero,

sustancia que es estable en el tiempo y a cambios de temperatura que se aaden al material asfltico para modificar sus

propiedades fsicas y reolgicas disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, as como a la oxidacin.

El propsito de modificar el asfalto es el de incrementar su desempeo en trminos de rangos de temperatura y

tolerancia al esfuerzo, mediante la modificacin del balance en su comportamiento visco-elstico a travs del rango

de temperaturas de aplicacin y servicio.

La modificacin de asfalto es una nueva tcnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la

pavimentacin de vas. Esta tcnica consiste en la adicin de polmeros a los asfaltos convencionales con el fin de

mejorar sus caractersticas mecnicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatolgicos y del

trnsito (peso vehicular).

Con los asfaltos modificados se pretende contar con ligantes ms viscosos a temperaturas elevadas para reducir las

deformaciones permanentes (ahuellamiento), disminuir el fisuramiento por efecto trmico a bajas temperaturas y porfatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente se debe contar con un ligante de mejores caractersticas adhesivas.

El efecto principal de aadir polmeros a los asfaltos es el cambio en la relacin viscosidad-temperatura (sobre

todo en el rango de temperaturas de servicio de las mezclas asflticas) permitiendo mejorar de esta manera el

comportamiento del asfalto tanto a bajas como a altas temperaturas.

Los asfaltos modificados se deben aplicar, en aquellos casos especficos en que las propiedades de los ligantes

tradicionales son insuficientes para cumplir con xito la funcin para la cual fueron encomendados, es decir, en

mezclas para pavimentos que estn sometidos a solicitaciones excesivas, ya sea por el trnsito o por otras causas como:

temperaturas extremas, agentes atmosfricos, tipologa del firme, etc. Si bien los polmeros modifican las propiedades

reolgicas de los asfaltos, estos deben mostrar ventajas en servicio.

Se pueden enumerar una serie de ventajas y desventajas de los asfaltos modificados con polmeros.

Ventajas:

- Disminuye la susceptibilidad trmica.

- Se obtienen mezclas ms rgidas a altas temperaturas de servicio reduciendo el ahuellamiento.

- Se obtienen mezclas ms flexibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el fisuramiento.

- Disminuye la exudacin del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, su menor tendencia a fluir y su mayor

elasticidad.

- Mayor elasticidad: debido a los polmeros de cadenas largas.

- Mayor cohesin: el polmero refuerza la cohesin de la mezcla.

- Mejora la trabajabilidad y la compactacin: por la accin lubricante del polmero o de los aditivos incorporados

para el mezclado.

- Mejor impermeabilizacin: en los sellados bituminosos, pues absorbe mejor los esfuerzos tangenciales, evitando

la propagacin de las fisuras.

- Mayor resistencia al envejecimiento: mantiene las propiedades del ligante, pues los sitios ms activos del asfalto

son ocupados por el polmero.


12/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

- Mayor durabilidad: los ensayos de envejecimiento acelerado en laboratorio, demuestran su excelente resistencia

al cambio de sus propiedades caractersticas.

- Mejora la vida til de las mezclas: menos trabajos de conservacin.

- Permiten mayor espesor de la pelcula de asfalto sobre el agregado.

- Reduce el costo de mantenimiento.

- Aumenta el mdulo de la mezcla.

- Permite la reduccin de hasta el 20% de los espesores por su mayor mdulo.

- Mayor resistencia a la flexin en la cara inferior de las capas de mezclas asflticas.

- Permite un mejor sellado de las fisuras.

Desventajas:

- Alto costo del polmero.

- Dificultades del mezclado: no todos los polmeros son compatibles con el asfalto base.

- Deben extremarse los cuidados en el momento de la elaboracin de la mezcla.

- Los agregados no deben estar hmedos ni sucios.

- La temperatura mnima de distribucin es de 145C por su rpido endurecimiento.

Naturaleza del Polmero

Los polmeros son sustancias formadas por la unin, de cientos o miles de molculas pequeas, llamadas

monmeros. La gran diversidad de materiales polimricos hacen que su clasificacin y sistematizacin sean difciles,

pero atendiendo a su estructura y propiedades, se clasifican para uso vial como se presentan a continuacin:

Figura 7.1 Clasificacin de los Polmeros.

Termo-Endurecibles:son polmeros formados por una reaccin qumica de dos componentes (base y endurecedor),

dando lugar a una estructura entrecruzada, por lo que no pueden ser recuperados para volver a transformarse.


13/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

175

Termoplsticos:son polmeros solubles que se reblandecen con la accin del calor y pueden llegar a fluir. Son

generalmente, polmeros lineales o ligeramente ramificados.

7.7 PROCEDIMIENTO DE INSTALACIN

Para que el desempeo del geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin) a utilizar en esta

aplicacin sea el correcto y su vida de servicio sea la esperada, deber ceirse al siguiente proceso de instalacin:

7.7.1 Condiciones y Limpieza de la Superficie

Para garantizar que la adhesin del geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin) a la

capa de rodadura vieja y a la de repavimentacin sea la adecuada, deber preverse que la superficie sobre la

cual se colocarn los rollos del geosinttico est razonablemente libre de elementos tales como mugre, agua,

vegetacin y escombros que pudiesen entorpecer el contacto entre el ligante asfltico y la carpeta vieja. Los equipos

recomendables utilizados en este tipo de operaciones son compresores neumticos con boquillas adecuadas para

limpieza o incluso se permite la utilizacin 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, como se observa en la Figura 7.2.

Figura 7.2 Limpieza de la superficie.

7.7.2 Tratamiento de Fisuras

Despus de terminar el proceso de limpieza, todas las fisuras debern ser sopleteadas y selladas con un llenante

apropiado para tal fin, sin sobrepasar la cantidad por encima del nivel existente; dichas fisuras debern recibir

un tratamiento adecuado segn su grado de deterioro. En el caso de que las grietas sean originadas por fallas

estructurales, el pavimento ser intervenido de la manera ms adecuada dependiendo del tratamiento escogido,

segn sea el caso.


14/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

7.7.3 Ligante Asfltico

El material que se utilizar para garantizar una adecuada adhesin del geosinttico (geomalla de fibra de vidrio,

geotextil de repavimentacin) a la base granular, base estabilizada, losas de concreto o a la mezcla asfltica existente,

y a la capa superior (capa de refuerzo, o de mantenimiento), podr ser un cemento asfltico de penetracin 60-70

mm/10, emulsin catinica de rompimiento rpido tipo 1 o una emulsin catinica de rompimiento rpido tipo 1

modificada con polmeros de tal forma que se satisfaga la cantidad de asfalto mnima requerida como se ver ms

adelante. En el geotextil se debe garantizar la saturacin del mismo para generar la membrana viscoelastoplstica,

mientras que en la geomalla solo se necesitar garantizar la adhesin al sistema.

El geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin) se podr colocar solo despus del

correspondiente rompimiento de la emulsin en caso de que esa sea la eleccin a utilizar como ligante. Para esta

aplicacin no se podrn utilizar los asfaltos diluidos que contienen solventes.

A continuacin se relaciona un cuadro comparativo en cantidades a utilizar si se escoge cemento asfltico y/o

emulsin asfltica, valor que debe estar acorde con la prueba que se realice en campo. Cuando se usen emulsiones

solicitar inmediatamente la especificacin tcnica para determinar la dosificacin de la misma. Para la escogenciadefinitiva de la emulsin se debe tener en cuenta las condiciones climticas de la zona, influyentes en la aplicacin

de la misma.

Las cantidades a utilizar de ligante dependern de si se utiliza geotextil de repavimentacin y/o geomalla de fibra

de vidrio. Para el geotextil de repavimentacin se debe garantizar que la cantidad a utilizar de ligante sea capaz de

saturar el geotextil y dejar un adicional para que esta membrana se adhiera tanto a la superficie antigua como a

la nueva rodadura, Tabla 7.3. Para la geomalla de fibra de vidrio solo se requiere garantizar la cantidad de ligante

necesaria para generar una buena adherencia entre la superficie antigua y la carpeta nueva, Tabla 7.4.

Tabla 7.3 Cantidad a utilizar de cemento asfltico Vs. emulsin asfltica

para geotextil de repavimentacin


15/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

177

Tabla 7.4 Cantidad a utilizar de cemento asfltico Vs. emulsin asfltica

para geomalla de fibra de vidrio

Se recomienda colocar la emulsin asfltica siempre en dos etapas, en forma homognea y uniforme, para evitar

desplazamiento por efectos de la pendiente hacia las cunetas y/o bermas segn sea el caso. En el caso del geotextil,

se recomienda instalar el 50% de la cantidad total de emulsin, se espera a que rompa esta primera parte; luego,

se instala el geotextil, y por ltimo se aplica el 50% restante esperando un tiempo prudencial para que se evapore

el agua y salga del geotextil para proceder a colocar la nueva carpeta asfltica encima. En el caso de la geomalla, se

recomienda instalar inicialmente 0,5 L/m2como mnimo de remanente de asfalto, se debe esperar a que rompa esta

primera parte; luego, instalar la geomalla y posteriormente aplicar 0,2 L/m2como mnimo de remanente de asfalto,

esperando un tiempo de rompimiento de esta ltima parte, instalar la nueva carpeta asfltica.

7.7.3.1 Temperaturas de trabajo

Las temperaturas del camin irrigador con cemento asfltico no deben exceder los 150C cuando se trabaja con

asfaltos normalizados; sta temperatura puede ser superada cuando s esta trabajando con asfaltos modificados.

Los patrones de riego con emulsiones asflticas son mejorados con calentamiento. Es deseable un rango de

temperaturas entre 55C y 70C. No debe excederse una temperatura de 70C, puesto que a partir de esta puede

romperse la emulsin.

Si se trabaja con emulsiones deber esperarse hasta que rompa y que el agua se evapore para proceder a colocar el

geosinttico que se este trabajando.

La temperatura de la superficie de la carpeta asfltica sobre la cual se instalar la geomalla de fibra de vidrio debeestar entre 5C y 60 C.

7.7.3.2 Tasa de aplicacin del ligante asfltico terica para cuando se utiliza geotextil de

repavimentacin

La cantidad de ligante asfltico a utilizar depende de la porosidad relativa del pavimento viejo y del geotextil a usarse

en el proceso de repavimentacin, siendo esta una de las consideraciones de mayor relevancia para garantizar el

correcto desempeo de esta membrana de intercapa viscoelastoplstica impermeable. De un trabajo presentado por

Button (1982), ste propone la siguiente ecuacin para la determinacin de la cantidad de ligante asfltico:


16/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

Qd = 0.362 + Qs+ Qc (7.1)

Donde:

Qd = Cantidad de ligante segn diseo. (L/m2).

Qs = Cantidad de ligante necesario para lograr la saturacin del geotextil (L/m2

). Estedato es suministrado por el fabricante. Es importante tener en cuenta que segn

las recomendaciones de la Task Force 25 de la AASHTO-AGC-ARTBA, este no

podr ser inferior a los 0.9 L/m2para lograr formar una capa absorbedora de

esfuerzos, adems de la adhesin entre las capas de concreto asfltico.

Qc = Valor de correccin dependiendo de las condiciones de la superficie del concreto

asfltico de la capa vieja. Oscila entre 0.05 L/m2para superficies niveladas hasta

0.59 para superficies porosas y oxidadas.

Sin embargo en varias obras los valores obtenidos de ensayos realizados en campos son bastante menores que los

obtenidos en la frmula de Button.

7.7.3.3 Tasa de aplicacin del ligante asfltico in situ si se emplea geotextil de

repavimentacin

Es recomendable que antes de iniciar una repavimentacin utilizando el geotextil se determine la cantidad ptima

de ligante asfltico a usarse y de esta forma se eviten posibles problemas de exudacin e incluso la generacin de

una superficie de deslizamiento. Una manera rpida y sencilla es mediante la imprimacin de un rea determinada

que se sugiere sea de 1.0 m*1.0 m, con diferentes cantidades de ligante, teniendo en cuenta que su distribucin

sobre la superficie debe ser uniforme. Una manera de verificar si la cantidad de ligante es la adecuada es intentando

desprender manualmente el geotextil de la superficie, si esto no se logra y al pisar el geotextil se ve como este

empieza a absorber el ligante y mediante esta presin este pasa hasta la cara superior, se puede pensar que se ha

llegado el punto ptimo para la tasa de imprimacin con ligante asfltico.

Usualmente la tasa de aplicacin para el ligante asfltico es mnimo de 1.3 L/m2(asfalto residual) incluida la cantidad

necesaria para garantizar la adhesin del conjunto geotextil-asfalto al concreto asfltico. La cantidad depender de

la porosidad y oxidacin relativa del pavimento existente (Ver tabla 7.3).

Las tcnicas de imprimacin requieren que los equipos a usarse coloquen el ligante a una tasa uniforme, siendo

conveniente el uso de quipos mecnicos, tales como los tanques o camiones irrigadores para este fin; teniendo

en cuenta, que sta debe ser homognea y que cumpla con los requerimientos mnimos para lograr una correcta

adhesin y evitar fallas por deslizamiento, corrimiento o exudacin como se observa en la Figura 7.3.


17/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

179

Figura 7.3 Imprimacin con Asfalto.

Otro factor importante en el control de temperatura, pues se ha visto en varios casos una degradacin del ligante

que llega a cristalizarse, perdindose as al saturar al geotextil, su funcin de membrana viscoelastoplstica y nologrando un beneficio total.

7.7.3.4 Tasa de aplicacin del ligante asfltico in situ si se emplea geomalla de fibra de vidrio

El riego de liga se debe aplicar de manera uniforme sobre toda la superficie asfltica en dos partes. La primera antes

de instalar la geomalla de fibra de vidrio sobre la carpeta asfltica nueva o la capa de nivelacin (dependiendo si

es un pavimento flexible nuevo o una rehabilitacin respectivamente) y la segunda posteriror a la instalacin de la

geomalla, antes de instalar la nueva carpeta.

La primera dosis de riego de liga no debe ser inferior a 0,5 L/m2(asfalto residual) y debe ser la mnima que garantice

una adherencia de la geomalla a la superficie de al menos 5 Kgf medido mediante el ensayo de adherencia. Se debepermitir que la emulsin rompa antes de instalar el refuerzo.

La segunda dsis de riego de liga es para garantizar la debida impregnacin de la cara superior de la geomalla y su

adherencia a la nueva capa de concreto asfltico. La cantidad del segundo riego de liga no debe ser menor a 0,2

L/m2(asfalto residual) si se utiliza emulsin. Se debe permitir que la emulsin rompa antes de instalar la capa de

rodadura. El segundo riego de liga se aplicar despus de estar la geomalla adherida a la superficie, posterior al paso

del equipo de compactacin.

Al igual que en el geotextil, las tcnicas de imprimacin requieren que los equipos a usarse coloquen el ligante a una

tasa uniforme, como se observa en la Figura 7.3.

El ensayo de adherencia se ejecuta para determinar la dosis mnima del primer riego de liga. Las pruebas de adherencia

se deben ejecutar en situ al menos cada 200 m de longitud teniendo en cuenta el siguiente procedimiento.

Cortar una pieza de un (1) m2de geomalla e instalarla sobre la capa asfltica nueva o de nivelacin previa colocacin

y rompimiento de una cuanta establecida de riego de liga (se recomienda iniciar con la cuanta mnima de 0,5 L/m2).

La pieza de geomalla deber someterse al paso de un equipo compactador para asegurar su adherencia. Una vez

adherida la geomalla se inserta en la parte central el gancho de una balanza de resorte (Dinammetro) por debajo de

la geomalla. Halar el dinammetro de un solo envin hasta que se desprenda la geomalla. La cantidad de emulsin

ser aquella para la cual la resistencia a la adherencia sea mayor a 5 Kg-f.


18/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

7.7.4 Capa de Nivelacin cuando se utiliza geomalla de fibra de vidrio

Si la superficie no est nivelada, un espesor mnimo de 3 cm de concreto asfltico como nivelacin sobre la superficie

de asfalto existente debe ser colocado. Si la va es en concreto hidrulico el espesor mnimo de nivelacin ser de

4 cm. Es importante tener en cuenta un riego de liga entre la carpeta asfltica antigua o sobre la losa de concreto

antes de aplicar la capa de nivelacin.

La capa de nivelacin debe proveer suficiente adhesivo a la geomalla. Aunque la geomalla de fibra de vidrio posee

un recubrimiento bituminoso que garantiza la correcta adherencia de la geomalla a las capas de asfalto, se debe

emplear un riego de liga entre las capas asflticas para garantizar una completa adherencia entre estas.

La geomalla de fibra de vidrio no debe ser instalada directamente sobre superficies fresadas. El mnimo tratamiento

debe ser: limpiar, reparar las fisuras y baches y emplear una capa de nivelacin de mnimo 3 cm.

7.7.5 Caractersticas del geotextil a instalar

El geotextil que se emplea en pavimentaciones y repavimentaciones debe ser del tipo no tejido punzonado conagujas, los cuales debern tener la capacidad de absorber la cantidad suficiente de ligante asfltico; dichos geotextiles

pueden ser de polipropileno o polister.

El geotextil a ser empleado en pavimentacin y repavimentacin durante su proceso de instalacin puede estar

sometido a unos esfuerzos; para su supervivencia frente a dichos esfuerzos debe cumplir con las propiedades que

se enuncian en la Tabla 7.5.

Tabla 7.5 Requerimientos del geotextil.

Especificaciones generales de construccin de carreteras

AASHTO M288-05/Artculo 464 INVIAS

(1) Los valores numricos de la Tabla corresponden al valor mnimo promedio por rollo (VMPR). El valor mnimo promedio por rollo, es el valor

mnimo de los resultados de un muestreo de ensayos de un proceso para dar conformidad a un lote que est bajo comprobacin, el promedio

de los resultados correspondientes de los ensayos practicados a cualquier rollo del lote que se est analizando, debe ser mayor o igual al valor

presentado en esta especificacin y corresponde a la traduccin del nombre en Ingls Minimum Average Roll Value (MARV). Desde el punto

de vista del productor, corresponde al valor promedio del lote menos dos (2) veces la desviacin estndar de los valores de la produccin.

(2) La elongacin 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos.

(3) La retencin asfltica mnima ser de 0.9 L/m2; sin embargo, la retencin asfltica medida en litros por cada metro cuadrado (L/m 2) para cada

geotextil debe ser suministrada por el fabricante. El valor no indica la tasa de aplicacin de asfalto requerido en la construccin, solamente indica

el valor para saturar el geotextil. La retencin asfltica del producto, representa el VMPR suministrado por el fabricante. El valor de retencin

asfltica esta dado en trminos de asfalto residual en caso de trabajar con emulsiones asflticas.

(4) El punto de fusin del geotextil ser 150C cuando la nueva capa asfltica sea preparada con asfalto tradicional. El punto de fusin del

geotextil ser 250C cuando la nueva capa asfltica sea preparada con asfaltos modificados con polmeros cuando la temperatura de

compactacin supere los 150C.


19/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

181

7.7.6 Caractersticas de la geomalla de fibra de vidrio a instalar

La geomalla de fibra de vidrio a ser empleada en pavimentacin y repavimentacin, es fabricada por un proceso

de tejido de punto usando una serie de filamentos de fibra de vidrio que forman una estructura de rejilla. Estos

filamentos estn recubiertos con un polmero que permite que la geomalla posea una buena adherencia a las capas

asflticas. Cada filamento posee alta resistencia a la tensin y alto mdulo de elasticidad (69,000 Mpa) para elon-

gaciones bajas. Esta combinacin hace a la geomalla de fibra de vidrio ms fuerte que el acero libra por libra. Las

principales caractersticas de la geomalla son las que se encuentran en la tabla 7.6.

Tabla 7.6 Requerimientos de la geomalla de fibra de vidrio

7.7.7 Instalacin del geosinttico

La instalacin del rollo del geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin) puede ser realizado

manual o mecnicamente, existiendo equipos patentados para la colocacin de los rollos. En nuestro medio la

instalacin se ha venido haciendo manualmente, siendo necesaria una cuadrilla de tres personas (dos manteniendo

la alineacin del rollo y desenrollndolo, y otra persona cepillando sobre el geosinttico, eliminando al mximo las

arrugas), sin necesidad de ser mano de obra capacitada ni especializada. Para esta aplicacin, si se utiliza geotextil,

se debe instalar siempre la parte sin termofundir en contacto directo con el ligante, sin arrugas.

Figura 7.4 Instalacin del geosinttico.

Para facilitar un mayor contacto (adherencia) del geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin)

con el ligante y con la capa antigua y eliminar en mayor proporcin las arrugas del mismo, se podrn utilizar


20/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

equipos mecnicos como es el caso de un compactador de llantas en una pasada directamente sobre el geosinttico

transitando a bajas velocidades. No es necesario realizar la sujecin del geosinttico a la capa vieja mediante clavos

o puntillas, solo se permite utilizar puntillas al inicio del rollo de la geomalla de fibra de vidrio.

Figura 7.5 Compactador de llantas sobre el geosinttico.

Cuando se esta en zona de curva, para instalar el geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de

repavimentacin), ste se debe cortar en pequeas secciones en forma rectangular como si se estuviera armando

la curva por segmentos.

Es importante tener en cuenta que se recomienda emplear guantes para manipular la geomalla ya que la fibra de

vidrio al estar en contacto directo con la piel puede generar picazn.

Se deben tener cuidados especiales con las condiciones climatolgicas, pues nunca se podr instalar el geosinttico

(geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin) cuando la capa de pavimento antiguo est en condicioneshmedas, en el caso de querer hacer grandes avances en la instalacin del geosinttico es necesario prever que no

llover en la zona. Esta es la nica condicin que pudiera llegar a afectar el avance de la obra.

Si durante la instalacin inicia la lluvia cuando se utiliza geotextil y ste se encontraba extendido se moja

completamente, entonces se debe secar totalmente antes de ser utilizado para esta aplicacin.

A manera de solucin parcial para casos donde el geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de

repavimentacin) se haya mojado con una llovizna superficial se podr soplar con aire a presin para eliminar toda

la humedad presente en el mismo. Si se llegase a realizar el proceso de instalacin de la nueva carpeta sobre el

geosinttico en condiciones hmedas, no se lograr una buena adherencia de todo el sistema, generando posibles

fallas posteriores en el funcionamiento del mismo. Como recomendacin de trabajo en obra, solo se debe instalar lacantidad de geosinttico que s esta seguro quedar completamente cubierto al finalizar el da.

7.7.7.1 Tratamiento a las arrugas que se puedan formar

Otra de las consideraciones crticas es la instalacin correcta del geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil

de repavimentacin) sobre la superficie de la va impregnada con ligante asfltico, evitando al mximo la formacin

de arrugas ya que estas no permitirn que la absorcin del asfalto lquido sea suficiente para la formacin de la

barrera impermeable cuando se usa geotextil, ni de una buena adherencia cuando se usa geomalla, reduciendo los

beneficios a largo plazo de esta membrana de intercapa.


21/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

183

Figura 7.6 Formacin de arrugas.

En la Figura 7.6 se puede observar como en la zona de la arruga se genera tras capas del geosinttico utilizado,

haciendo imposible la saturacin y/o adherencia con el ligante asfltico. Es en estas pequeas zonas, donde de no

hacerse las correcciones en el momento preciso, no se lograr la impermeabilizacin esperada en el caso del geotextil,

ni se generar una adhesin adecuada en el caso de la geomalla, generndose fisuras y desprendimientos en

pequeos bloques tiempo despus de la carpeta asfltica que se encuentra justo encima de las arrugas excesivas.

Los cuidados principales para el tratamiento de las arrugas incluyen los siguientes:

Las arrugas y dobleces de ms de 25 mm debern cortarse con un bistur y aplanarse siempre en el sentido del

avance de los equipos utilizados en la pavimentacin, para evitar levantamientos.

En el caso de que la arruga o doblez sobrepase los 50 mm, este exceso deber ser eliminado.

Cuando se utiliza geotextil, en los traslapos necesarios en la reparacin de arrugas deber contemplar el uso

de ligante adicional para saturar las dos capas de geotextil y formar una liga, evitando posibles planos de

deslizamiento.

7.7.7.2 Traslapos o solapes

Cuando se utiliza geotextil de repavimentacin como regla general, se recomienda que los traslapos en cualquier

direccin no deben exceder los 15 cm. En las zonas de traslapos se debe hacer una impregnacin adicional con

ligante asfltico para garantizar la saturacin total del geotextil.

Cuando se utiliza geomalla, los traslapos en el sentido longitudinal deben ser como mnimo de 10 cm y en el sentido

transversal como mnimo 15 cm. Los traslapos deben superponerse en el sentido de la colocacin de la mezcla y

deben impregnarse adicionalmente con ligante asfltico para garantizar una completa adherencia de la geomalla

en la zona de traslapos.

7.7.7.3 Separacin de la geomalla a los bordes

Perimetral a los bordes de la va, en sardineles, pozos, cmaras y estructuras hidrulicas se debe dejar la geomalla de

fibra de vidrio separada con un margen de 10 cm, para evitar absorcin de agua por accin capilar.

7.7.8 Espesores mnimos de la capa de repavimentacin cuando se utiliza geotextil

de repavimentacin

Se considera al igual que en cualquier procedimiento de repavimentacin que el espesor mnimo constructivo de

la nueva capa debe ser mnimo 5 cm para pavimentos flexibles hasta una pendiente mxima del 4% en sentido

longitudinal, mnimo de 7 cm en pendientes longitudinales del 4% al 6%, por encima del 6% debe consultarse


22/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

con el diseador los espesores mnimos de carpeta asfltica con el fin de evitar desplazamientos de sobrecarpeta.

Cuando se trabaja sobre pavimentos rgidos el espesor mnimo recomendado es de 7 cm. Para lograr un mayor

beneficio cuando se rehabilite un pavimento rgido, dependiendo de su nivel de deterioro, nivelar y estabilizar las

placas en caso de ser necesario, instalando una capa de concreto asfltico de gradacin abierta y sobre esta el

geotextil de repavimentacin.

Al colocarse capas de repavimentacin con espesores menores a los recomendados es posible que la capa conformada

por el geotextil saturado empiece a absorber esfuerzos muy altos a la traccin por efecto del movimiento de los

vehculos sobre la carpeta nueva, esfuerzos para los cuales no esta diseada dicha capa, ya que no se considera

como una capa de refuerzo, trayendo posible desplazamientos de la nueva carpeta de repavimentacin.

Cuando se utiliza geotextil de repavimentacin, ste puede ser instalado directamente sobre una superficie fresada

siempre y cuando se garantice una homogenizacin en los surcos que genera la fresadora y que no superen

diferencias entre ellos de ms de 1 cm, as mismo se debe garantizar que la superficie este libre del polvillo generado

en este proceso.

7.7.9 Espesores mnimos de la capa de repavimentacin cuando se utiliza geomalla

de fibra de vidrio

7.7.9.1 Geomalla en rehabilitacin de pavimentos flexibles

Si la superficie no est nivelada, un espesor mnimo de 3 cm de concreto asfltico como nivelacin sobre la superficie

de asfalto existente debe ser colocado. Es importante tener en cuenta un riego de liga sobre la carpeta asfltica

antigua antes de aplicar la capa de nivelacin.

Se considera al igual que en cualquier procedimiento de repavimentacin que el espesor mnimo constructivo de

la nueva capa asfltica por encima de la Geomalla deber ser de 5 cm, para pavimentos flexibles con pendiente

longitudinal hasta del 4%.

La geomalla de fibra de vidrio no debe ser instalada directamente sobre superficies fresadas. El mnimo tratamiento

debe ser limpiar , reparar las fisuras y baches y emplear una capa de nivelacin de mnimo 3 cm.

Para pendientes longitudinales entre el 4% y el 6% el espesor mnimo de la carpeta asfltica sobre la Geomalla

de fibra de vidrio ser de 6 cm. Para pendientes mayores al 6% debe consultarse con el diseador los espesores

mnimos de carpeta, con el fin de evitar desplazamientos de la sobrecarpeta.

7.7.9.2 Geomalla en pavimentos flexibles nuevos

Si la geomalla se utiliza en un pavimento asfltico nuevo con el fin de aumentar la vida til de este, no es necesario

emplear la capa de nivelacin ya que la Geomalla de fibra de vidrio quedar embebida sobre dos capas asflticas y

estar apoyada sobre una capa asfltica nueva. Se debe tener en cuenta que el recubrimiento mnimo de concreto

asfltico por encima de la geomalla es de 5 cm y mnimo por debajo como si la superficie de apoyo fuera una capa

de nivelacin es de 3 cm.

7.7.9.3 Geomalla en rehabilitacin de pavimentos de concreto hidrulico

Cuando la geomalla es empleada como rehabilitacin de pavimentos de concreto hidrulico, el espesor mnimo

de carpeta asfltica sobre la geomalla ser de 6 cm. As mismo el espesor mnimo de nivelacin sobre las losas de

concreto ser de 4 cm. Es importante tener en cuenta un riego de liga sobre la losa de concreto antes de aplicar la

capa de nivelacin.


23/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

185

7.7.10 Instalacin de la capa de repavimentacin

La capa de repavimentacin de concreto asfltico podr ser colocada inmediatamente despus de haber sido

instalado el geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin); dicha capa se instalar mediante

el empleo de una finisher y se compactar al igual que en cualquier proceso de pavimentacin y/o repavimentacin.

La nica precaucin que se debe tener en cuenta es que los equipos de construccin no realicen movimientos

bruscos sobre el geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin).

Cuando se utiliza geotextil de repavimentacin para evitar una adherencia excesiva entre las llantas de los equipos y

el geotextil, este tiene un diseo especial. Normalmente el geotextil para esta aplicacin tiene termofundida una de

sus caras que ser finalmente la que quedar hacia arriba en contacto directo con los equipos y la otra sin ningn

tratamiento especial quedar colocada hacia abajo sobre el ligante asfltico.

La geomalla de fibra de vidrio presenta un recubrimiento bituminoso por sus dos caras por eso no se debe tener en

cuenta ningn sentido de instalacin en especial.

7.7.11 Cuidados de almacenamiento

Con el fin de evitar el humedecimiento y la degradacin originada por la radiacin ultravioleta de los rollos de

geosinttico (geomalla de fibra de vidrio, geotextil de repavimentacin), estos debern estar protegidos por una

envoltura plstica, adems debe preverse que los rollos estn protegidos con una cubierta impermeable y levantados

sobre el piso. La humedad del rollo genera posibles rechazos durante el proceso de colocacin y compactacin de

la capa de repavimentacin, al no poder escapar al vapor de agua generado.

7.8 EJEMPLO DE DISEO CON RELACIN BENEFICIO - COSTO

Una va interurbana de 2 carriles soporta una carga promedio de 4000 vehculos por da, 400 (10%) los cuales soncamiones pesados de 30.000 libras promedio de masa en total. La carga por eje sencillo esta limitada a 18.000

lb. El trfico aumentara a una rata de 4% anualmente. El pavimento existente consiste en 75 mm (3 pulgadas) de

concreto asfltico y 200 mm (8 pulgadas) de base de piedra picada, sobre un suelo de CBR = 50%. El pavimento en

general esta en buenas condiciones, pero las evaluaciones indican que es necesario un reforzamiento para manejar

el incremento del trfico.

Encontrar el espesor de la capa de asfalto necesaria, para un periodo de diseo de 20 aos

a. Sin usar geotextil

b. Usando el geotextil con FEF = 2.1

c. Comparar los dos espesores de capa

Solucin:

a. Para la solucin del problema se toma como procedimiento de referencia el Documento Tcnico del Asfalto

[129], donde se determina un nmero de trfico inicial igual a 90, y un factor de ajuste de 1.49, resultando un

nmero de trfico de diseo para el caso de no reforzado igual:

DTN = 90 x 1.49

DTN = 134


24/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

Para calcular el espesor de asfalto requerido, teniendo una CBR de 5%, se remite a la Figura 7.7 Espesor requerido

del asfalto para la estructura de pavimento usando el CBR de la suelo de la subrasante (Instituto de Asfalto [129]),

para un periodo de diseo de 20 aos.

Figura 7.7 Espesor requerido para la estructura del pavimento asfltico usando

el CBR del suelo del la subrasante (Documento Tcnico del Instituto del Asfalto).


25/26

PAVIM

ENTACI

N

Y

REPAVIM

ENTACI

N

CO

N

G

EO

SINTTICOS

187

Donde resulta:

TAn = 9.5 pulgadas

El espesor efectivo de pavimento existente (TE) calculado usando el factor de carga de 0.8 en el asfalto existente y

0.4 en la base de la estructura del pavimento (Valores recomendados por el documento tcnico del Asfalto [129])

es igual a:

TE = 3.0 * 0.8 + 8.0 * 0.4

TE = 5.6 pulgadas

Por consiguiente, el espesor de capa requerido (Ton) sin el uso del geotextil es de:

Ton = TAn TE

Ton = 9.5 5.6

Ton = 4.0 pulgadas

b. La solucin varia para el caso donde se usa geotextil, de la siguiente forma:

DTN = DTNn/ FEF1

Tabla 7.7 Valores FEF

Fuente: "Designing With Geosynthetics", Quinta Edicin.

Con lo anterior, obtenemos un resultado de:

DTN = 134 / 2.1

DTN = 68

1Donde FEF es el factor de eficacia de fbrica de las diferentes clases de geotextil que se pueden utilizar para esta funcin. Los valores de FEF varan

de acuerdo a la Tabla 7.7.


26/26

M

ANUAL

DE

DISEO

|

CAP

TU

LO

7

Nuevamente, utilizando la Figura 7.7 y usando el valor de CBR = 5, resulta un espesor de asfalto de:

TAr = 8.8 pulgadas

Por consiguiente, el espesor de capa requerido (Tor) con el uso del geotextil es de:

Tor = 8.8 5.6

Tor = 3.2 pulgadas

c. De tal manera que el ahorro de espesor en capa de asfalto usando el geotextil (y basado en la hiptesis de

reforzamiento) es de:

To = Ton Tor

To = 4.0 3.2

To = 0.8 pulgadas

Ejemplo desarrollado por Robert Koerner en su libro Designing with Geosynthetics 5a. Edicin. Pag. 280 281.

BIBLIOGRAFA

Designing with Geosynthetics. 5a Edicin.

Huang, Yang H. Prediction of Fatigue Cracking and Rutting in Asphalt Pavements; SHRP. United States Of

America 1991.

Checkmate Geosynthetics. Technical Note, Solution for asphalt cracking2007.

Especificaciones Generales de Construccin con Geosintticos. Geosistemas Pavco S.A., 2008.

Capitulo 7 Pavimentacion Repavimentacion Geosinteticos

Documents

Transcript of Capitulo 7 Pavimentacion Repavimentacion Geosinteticos