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REHABILITACIÓN y RECUPERACIÓN DE PAVIMENTOS

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Andres Herazo Martinez

on 16 July 2016

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Transcript of REHABILITACIÓN y RECUPERACIÓN DE PAVIMENTOS

INTRODUCCIÓN
HISTORIA
En Latinoamérica, desde hace varios años, la utilización de los geosintéticos (geomallas de fibra de vidrio, geotextiles de repavimentación) en repavimentación 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 más que la utilización de un ligante asfáltico, colocado sobre la superficie de la carpeta asfáltica antigua de una manera poco ortodoxa.
comportamiento de refuerzos en la recuperacion de pavimentos
Instalación paso a paso
Ventajas de los refuerzos en la recuperación de pavimentos:
PAVIMENTACION y RECUPERACIÓN DE PAVIMENTOS
los pavimentos son susceptibles de deterioro por diversas razones, entre ellas por el uso o abuso al que son sometidos tal es el caso del tránsito, exposición a elementos agresivos, al ambiente, así como a los ocasionados por el paso del tiempo, traduciéndose esto en la aparición de agrietamientos, desgastes, desprendimientos, pérdida de capas de rodaduras, etc.
La prolongación de la vida útil de las vías ha sido una permanente preocupación por parte de las entidades públicas a nivel nacional e internacional, que se encargan de la ejecución 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 traído nuevos horizontes. Con la aparición de los geosintéticos, los investigadores han hecho un aporte significativo a la ingeniería, aclarando el desempeño de estos en aplicaciones específicas, como lo es en este caso, la rehabilitación de pavimentos.
A finales de la década de los sesenta, en el departamento de transporte de California, Caltrans, se comienza a experimentar con los geotextiles, teniendo en cuenta que la principal función con la que estos deberían cumplir, era la de evitar la reflexión o calcado de grietas reemplazando a sistemas tradicionales. Después de casi dos décadas de ensayos en campo, laboratorio y de estudios se logró cuantificar el beneficio de los geotextiles en los proyectos de repavimentación, estos se han venido utilizando casi rutinariamente a lo largo y ancho de la Unión Americana y de Europa.
El último avance mundial en tecnología de pavimentos, para el refuerzo de carpetas asfálticas, 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 aparición y reflejo de las fisuras existentes en dichos materiales bituminosos.
º
FUNCIONES
GEOTEXTIL EN
REPAVIMENTACION
Barrera Impermeabilizadora
se usa para evitar la filtración de un gran porcentaje del agua superficial que podría llegar capas granulares y a la subrasante. Tal barrera deberá estar conformada por un geotextil no tejido, especial para aplicaciones de pavimentación y repavimentación, que servirá como medio para albergar una cantidad determinada de asfalto residual hasta lograr su saturación, además de una cantidad adicional para permitir la adhesión del geotextil a la superficie antigua (capa asfáltica inferior) y a la nueva capa de rodadura.

Membrana Amortiguadora de Esfuerzos

Cuando una capa de repavimentación es colocada sobre la superficie antigua, los esfuerzos incluidos por agrietamiento en la capa de concreto asfáltico antigua, pueden ser transmitidos hacia la nueva capa de repavimentación, originando un agrietamiento por reflexión temprana.
Esto resulta del contacto entre agregados del pavimento antiguo y la capa nueva de repavimentación.
Al instalar un geotextil para repavimentación entre las capas de concreto asfáltico nuevas y viejas ayuda a retardar el agrietamiento por reflexión, 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 repavimentación en concreto asfáltico.
De esta forma se prolonga la vida de servicio de las capas repavimentadas. Los geotextiles no tejidos impregnados con asfalto tienen un módulo de elasticidad bajo y absorben las deformaciones sin transferirlas.
El geotextil para repavimentación alivia parcialmente la transferencia de esfuerzos inducidos por el tráfico en la cercanía 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 tráfico y de aquí que sean toleradas deflexiones mayores. De estudios realizados se ha concluido que las 2/3 partes del alivio de esfuerzos se debe al cemento asfáltico que satura el geotextil y el resto es por el geotextil que funciona como contenedor.




























GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO
Los refuerzos de carpetas asfálticas con geomallas de fibra de vidrio son ideales para los pavimentos asfálticos nuevos y rehabilitaciones, ya que debido a las propiedades mecánicas de estas geomallas, como su alta resistencia a la tensión, alto módulo de elasticidad y baja elongación, son ideales para controlar la reflexión de fisuras en pavimentos asfálticos y pistas de aeropuertos, disminuyendo los costos de mantenimiento a largo plazo e incrementando la vida útil de estos.
Las principales ventajas y beneficios de las geomallas de fibra de vidrio son:
Reducir al mínimo el agrietamiento reflexivo por esfuerzos de tensión y cambios de temperatura en las carpetas asfálticas.
• 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 térmicas no la deformen.
• Debido al recubrimiento bituminoso, su adherencia con las mezclas asfálticas es óptima.
• Su espesor homogéneo permite un apoyo continuo sobre la emulsión y por ende una mayor adherencia entre la nueva capa y el pavimento existente.
• Su gran resistencia a la fatiga permite mantener sus propiedades mecánicas originales bajo la acción de cargas cíclicas.
• Su escasa fluencia permite que sus deformaciones bajo cargas constantes y su resistencia se mantengan invariables en el tiempo.
• Reduce el mantenimiento periódico típico de los pavimentos flexibles.
El recapamiento asfáltico es un recurso ampliamente utilizado en la recuperación de pavimento y presenta un desafió recurrente: “evitar el surgimiento de grietas reflectadas”.
Estas grietas no son más que una imagen reflejada de las fisuras o juntas de dilatación que el pavimento pretende recuperar y su surgimiento indica inequivocadamente un proceso de destrucción del recapado.
La tendencia predominante de los principales países europeos y americanos ha sido la utilización de una geogrilla de refuerzo de alto modulo de elasticidad. La función principal es absorber las tensiones provenientes de las dilataciones o deformaciones de las placas de pavimento antiguo, provocadas por el tráfico de vehículos o dilatación y contracción térmica de los elementos del pavimento antiguo.
El refuerzo de fibra de vidrio absorbe así las capacidades que de otro modo estarían actuando sobre el CBUQ aumentando su capacidad de deformación elástica. Este fenómeno reduce la falla del material por fatiga y es particularmente eficaz en ambiente de altas temperaturas, donde normalmente disminuyen las propiedades mecánicas del asfalto.

TIPO Y NIVEL DE SEVERIDAD DE LAS FALLAS DEL PAVIMENTO
Fallas superficiales
• Agrietamiento en bloques, longitudinal y/o transversal. Las causas principales de estas son la contracción, endurecimiento por envejecimiento y condiciones ambientales donde las temperaturas son bajas.
• "Deshilachamiento" debido a una cantidad pobre de asfalto, envejecimiento y/o a la acción abrasiva del agua y las llantas de los vehículos.
• Arrugamiento debidos al exceso de asfalto, de agua y/o presencia de agregados muy blandos en la mezcla del concreto asfáltico.
Fallas por adhesión
•Agrietamiento por corrimiento originados principalmente por una cantidad insuficiente de cemento asfáltico como ligante, superficie del pavimento demasiado delgada, cargas horizontales originadas por el tráfico.
Fallas estructurales
• Agrietamientos longitudinales y transversales por fatiga debidos a deflexiones excesivas en el pavimento y/o a un diseño inadecuado de la sección.
• Ahuellamiento debidos a un contenido de humedad excesivo y/o a un diseño inadecuado de la sección.
• Deformaciones severas longitudinales en la sección estructural del pavimento, debido a una falta de soporte en las bermas.
En el caso que se presente alguna de estas fallas estructurales previamente al proceso de rehabilitación de la vía, deberán ejecutarse las medidas correctivas para subsanar todos los problemas que en el futuro éstas pudiesen generar. Sería ideal para la rehabilitación de este tipo de fallas, tener en cuenta la utilización tanto de la geomalla de fibra de vidrio para refuerzo como del geotextil saturado de asfalto para generar una barrera impermeabilizadora.
1
. limpieza de la superficie del pavimento antiguo
2. imprimación asfáltica
3.instalcion del geosintetico
4. compactador de llantas e instalación de la nueva capa de asfalto
5. compactación de la nueva capa de pavimentos
Conformación de la estructura del pavimento con geotextil.


Requerimientos de la geomalla de fibra de vidrio
CONCLUSIONES
La colocación de geosintéticos como refuerzo es para proveer soporte estructural a las cargas de tráfico durante la vida útil del pavimento. Debido a que los beneficios de los geosintéticos en el refuerzo de estructuras de pavimentos no se pueden determinar en forma analítica, se necesita hacer secciones de prueba para cuantificar el beneficio.
El proceso de instalación de los geosintéticos en las obras es relativamente simple, por lo que el control de calidad debe ser estricto con el fin de evitar que se cometan errores durante la colocación, tales como inadecuadas longitudes en los traslapes, costuras, falta de preparación del sitio de colocación, flujo de equipo pesado sobre el geosintético colocado, exposición del geosintético a la intemperie, etc.
En la pavimentación y repavimentación, los geotextiles cumplen con dos funciones, la de actuar como una barrera impermeabilizadora que impide el paso del agua que se infiltra por la carpeta hacia las capas inferiores de la estructura evitando que estas se saturen y se ablanden afectando su resistencia y aumentando su deformabilidad; además logrando mantener las capas libres de agua se evitan los incrementos en la presión de poros, que reduce los esfuerzos efectivos del suelo. La segunda función es la de membrana amortiguadora de esfuerzos, ya que el geotextil colocado entre la capa antigua y la capa de repavimentación absorbe los esfuerzos de tensión provocados por el movimiento de los agregados en las grietas del pavimento viejo generados por las cargas del trafico, permitiendo que existan pequeños movimientos dentro de su intercapa sin afectar la capa nueva, ayudando a retardar de esta manera el agrietamiento por reflexión.
CASOS DE APLICACIONES DE LOS GEOSINTETICOS
Ubicación del proyecto: Barrancabermeja Departamento de Santander / Colombia.La firma constructora Conasfaltos, en cargada de el mantenimiento periódico y rehabilitación de un tramo de la vía Barrancabermeja–La Lizama, estado de la vía entre regular y malo, mostrando fisuras longitudinales y pieles de cocodrilo causado principalmente por el tránsito de combustibles desde y hacia Barrancabermeja.

se realizo el fresado de la rodadura hasta la profundidad adecuada, la posterior colocación de una capa asfáltica de nivelación y finalmente, la instalación de una Geomalla en Fibra de Vidrio PAVCO de 100 kN/m de resistencia a la tensión, antes de la colocación de la capa de rodadura.

Geosintético que ofrecerá un mayor número de repeticiones de carga, antes de llegar a mostrar una condición de fatiga en la capa de concreto asfáltico. Una mayor vida útil de la estructura de pavimento obtenida con la inclusión de la Geomalla R100 PAVCO.

MANTENIMIENTO MAYOR 2013 CARRETERAS VILLAVICENCIO – CUMARAL - VERACRUZ; VILLAVICENCIO – PUERTO LÓPEZ Y VILLAVICENCIO GRANADA, DEL PROYECTO VIAL AUTOPISTAS DE LOS LLANOS S.A.
La Concesionaria Autopistas de los Llanos S.A, es la encargada de las obras de rehabilitación, operación, mantenimiento y administración. se necesita considerar un sistema de refuerzo a nivel asfáltico, que permitiera retardar la aparición de fisuras.

Dado que unos de los parámetros más importantes para la utilización de un Geosintético de refuerzo, era el que se pudiera instalar sobre la superficie fresada, se contempló el uso del REPAV 450 que por su flexibilidad se acomoda a dicha superficie y que cumple una función de barrera impermeabilizadora y membrana amortiguadora de esfuerzos, que nos permite retardar el calcado de fisuras.

En total se rehabilitaron 4.000 metros de vía distribuidos en los tres tramos que tiene a cargo la Concesión. La utilización del REPAV 450 permitió tener un ahorro versus otros Geosintéticos de refuerzo, ya que entre el fresado y el REPAV no se hace necesaria la capa de 3 cm de nivelación.

Equipos
Equipo mecánico adaptado a tractor para la instalación del geotextil
instalación del geotextil en forma manual
CASO 1
CASO 2
INTEGRANTES
Adriana Sierra Reyes
Andres Herazo Martinez
Cristian Campo Barragan
Carlos Ruiz Perez

Ejemplo
EJEMPLO DE DISEÑO CON RELACIÓN BENEFICIO - COSTO

Una vía interurbana de 2 carriles soporta una carga promedio de 4000 vehículos por día, 400 (10%) los cuales son camiones pesados de 30.000 lb (135 KN) promedio de masa en total. La carga por eje sencillo está limitada a 18.000 lb (80 KN). El tráfico aumentara a una rata de 4% anualmente. El pavimento existente consiste en 75 mm (3 pulgadas) de concreto asfáltico y 200 mm (8 pulgadas) de base de piedra picada, sobre un suelo de CBR = 50%. El pavimento en general está en buenas condiciones, pero las evaluaciones indican que es necesario un reforzamiento para manejar el incremento del tráfico.
Encontrar el espesor de la capa de asfalto necesaria, para un periodo de diseño de 20 años
a. Sin usar geotextil
b. Usando el geotextil con FEF = 3
c. Comparar los dos espesores de capa

Solución:

a. Para la solución del problema se toma como procedimiento de referencia el Documento Técnico del Asfalto [129], donde se determina un número de tráfico inicial igual a 90, y un factor de ajuste de 1.49, resultando un número de tráfico de diseño para el caso de no reforzado igual:
DTN = 90 x 1.49
DTN = 134

Para calcular el espesor de asfalto requerido, teniendo una CBR de 5%, se remite a la Figura 8.9 "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 diseño de 20 años.

Rehabilitacion sin geotextil de refuerzo refuerzo
1. camada de asfalto
2. Una dilatacion"e " de junta o fisura es traspasada a la camada con la consecuente deformación plástica
los sucesivos ciclos de dilatación/contracción provocan la fatiga de la camada de asfalto.
"generando grietas reflexivas"
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