“LA SEGREGACIÓN ES UN PROBLEMA MUY PELIGROSO QUE AFECTA LA DURABILIDAD DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS”

El ingeniero Carlos Eduardo Arredondo Arango, especialista en vías y transporte de Colombia y gerente de la firma AIM Ingenieros Civiles, realizó dos  presentaciones en el XIV CILA. Allí, abarcó los temas de segregación de mezclas asfálticas y la construcción de la carretera Transversal del Caribe en una zona de lodos volcánicos.

 

 

Durante el diseño, producción y puesta en obra de mezclas asfálticas hay una diversidad de problemas potencialmente dañinos que pueden surgir: de estos, el más grave es el de segregación ya que, según señaló el ingeniero Carlos Eduardo Arredondo Arango, gerente de AIM Ingenieros Civiles, “produce mezclas no uniformes que no cumplen con la fórmula de trabajo. Además, provocan que el pavimento presente características pobres en su estructura y en su textura, por lo tanto, tiene una vida útil más corta”.

DISEÑO
“La selección de la gradación es la característica más importante de los agregados y afecta a casi todas las propiedades importantes de la mezcla asfáltica en caliente. En sí, es la primera consideración que se debe tener en cuenta para su diseño”, enunció Arredondo Arango.
Entre las características que se ven alteradas por esto, señaló al módulo dinámico, la estabilidad, durabilidad, permeabilidad, trabajabilidad, resistencia a la fatiga y el daño por humedad.
Un criterio granulométrico interesante a tener en cuenta durante el diseño de la mezcla, remarcó el especialista, es el de la “línea de máxima densidad, para prevenir, de esta manera, los efectos de segregación en ella”.
Y en relación a esto último precisó que “la Administración Federal de la Carretera de los Estados Unidos (Federal Highway Administration, FHWA) recomienda una curva de máxima densidad basada en la expresión de Fuller and Thompson con un coeficiente de 0,45”.
El ingeniero detalló que “para obtener una línea de máxima densidad se utiliza una gráfica de granulometría a la potencia 0.45 de la FHWA, y se dibuja una recta entre la esquina inferior izquierda y el punto que representa el porcentaje del tamiz de tamaño más grande que retiene el material. La experiencia dictamina que no se deben producir mezclas con materiales cuyo tamaño cae directamente sobre la línea de densidad máxima.”
Asimismo, agregó que “las curvas que se encuentran con concavidad hacia arriba o hacia abajo de la línea de máxima densidad, en general producen una mezcla buena y tolerante” (ver gráfico 2). En cambio, una composición cuya curva de diseño forma una “S”, “puede causar problemas de segregación”, aclaró. 
La experiencia dictamina que no se deben producir mezclas con materiales cuyo tamaño cae directamente sobre la línea de densidad máxima.
Las curvas que se encuentran con concavidad hacia arriba o hacia debajo de la línea de densidad máxima en general producen una mezcla buena y tolerante, como se muestra en el gráfico 3.

PRODUCCIÓN
Según afirmó el ingeniero, “los depósitos de tipo cónico para el almacenamiento de agregados pétreos son incorrectos. La formación de pequeñas pilas y luego la conformación de capas horizontales es la manera correcta de acumulación”.
Por otra parte, en las plantas de asfalto de bacheo los puntos críticos que requieren mayor atención son las tolvas de alimentación, tanto en frío como en caliente.  En cambio, en las plantas de asfalto tipo tambor mezclador, los sitios que necesitan más vigilancia son las tolvas de compensación y de almacenamiento.
Por otra parte, para que la segregación sea mínima, el camión debe cargarse en tres etapas diferentes, “la primera en la delantera de la caja volcadora, la segunda cerca de la compuerta trasera y la última en su parte central” (ver gráfico 1), informó el especialista.

PUESTA EN OBRA
Lo más indicado en este punto, explicó el experto, “es descargar el camión en la tolva de la terminadora de asfalto como una sola masa, en lugar de poco a poco. Pero para lograrlo, el piso de la caja del camión debe estar en buenas condiciones y lubricado”.
Aclaró que “la descarga rápida de materiales llena la tolva de la terminadora de asfalto y reduce al mínimo el escurrimiento del material, que frecuentemente se produce en la compuerta trasera del camión. Además, evita la acumulación de elementos gruesos en la porción exterior de las secciones laterales de la pavimentadora”, complementó el orador.
Arredondo explicó que de todas formas, aún habiéndose presentado un excelente proceso de diseño, producción y descarga “es posible tener diferentes tipos de segregación, debido a un deficiente manejo de la terminadora de asfalto”.
Por lo tanto, para un uso adecuado de ésta, aconsejó que “no hay que vaciar la tolva completamente entre una carga y la otra, sino descargar las secciones laterales sólo cuando sea necesario para nivelar la carga de material. Hay que abrir las compuertas hasta donde sea posible para asegurarse que los sinfines se llenen; además, la pavimentadora debe funcionar del modo más continuo posible y ajustar su velocidad de acuerdo con la producción de planta. La ligereza de los sinfines debe acomodarse de modo que se obtenga un flujo continuo y lento de material, y para evitar esta deficiencia pueden utilizarse deflectores, de manera que los sinfines desvíen el material uniformemente hacia el centro”.

CASOS DE ÉXITO
Arredondo mostró diversos casos reales de obras donde se aplicaron este tipo de mezclas, y mencionó el de la
Vía Regional Derecha en la ciudad de Medellín, Colombia. Y contó que allí “se efectuó la segregación granulométrica debido a defectos en el manejo de agregados, alimentación de la planta asfáltica y durante la aplicación”.
Otro ejemplo es el de la doble calzada Las Palmas entre El Tesoro y la Glorieta Sancho Paisa, también en ese país, en donde “se aplicó una carpeta asfáltica densa en caliente del tipo MDC-2, la cual presentó segregación en la mayor parte de las dos calzadas construidas debido a deficiencias en la producción y puesta en obra”, expresó. Para finalizar su conferencia, aseguró que “la segregación es un problema muy peligroso que afecta la durabilidad de las mezclas asfálticas y puede estar presente en diversas etapas. Por lo tanto, en las plantas productoras deben realizarse seguimientos continuos de todos los procesos para evitar este fenómeno”.
Y precisó que “los tipos de mezclas que se colocan en la red vial nacional en algunos casos son industrialmente difíciles de aplicar y pueden presentar una tendencia a la  segregación si no se toman acciones oportunas en las distintas fases. La discreción de zonas segregadas presenta dificultades de detección en obra porque puede darse en la parte interior de la capa asfáltica y no percibirse superficialmente”.

CARRETERA TRANSVERSAL DEL CARIBE
También en el marco del CILA, el ingeniero Arredondo realizó una descripción del proyecto de construcción de la carretera del Caribe, en una zona de lodos volcánicos en el Urubá Antiqueño, Colombia.
Al respecto, señaló que “el corredor actual aprovecha en su mayoría la antigua vía, pero debido a la calidad del material del terraplén existente fue necesario adelantar los estudios de suelos correspondientes, los cuales se complementaron con la medición de deflexiones FWD con el objetivo de tener un mayor número de puntos de medición y para seleccionar con más exactitud las zonas en las cuales era necesario realizar reemplazos de suelo con materiales de mejores características geomecánicas”.
Aclaró que “la antigua carretera secundaria, construida en su totalidad con materiales locales de préstamo lateral, que en su mayoría son lodos volcánicos de una capacidad de soporte muy pobre expresada en términos de CBR, conllevó a trastornos para los usuarios, ya que se presentaron asentamientos, hundimientos, deformaciones y ondulaciones, especialmente en época de invierno cuando el material, al estar en contacto con el agua, disminuía su capacidad de soporte”.

GEOLOGÍA REGIONAL y LOCAL
Litológicamente, la zona de estudio está conformada por rocas sedimentarias de la Edad Terciaria que varían del Oligoceno al Pleistoceno, especialmente arcillolitas, areniscas y depósitos aluviales del Cuaternario.
“El corredor vial San Juan de Urabá–Mulatos, limitado por las últimas estribaciones de la serranía de Abibe y el mar Caribe, se presenta un confinamiento entre ambos límites y de ahí se forma un ligero valle en el cual se encuentra un depósito de lodos volcánicos de coloración grisácea, y al final del proyecto aparece una capa de arena húmeda apoyada sobre lodos volcánicos del mismo color”, observó el especialista.
Destacó que en esa zona se ejecutó una magnitud importante de reemplazos de suelos, “lo que dio lugar a que se presentaran algunos sectores con debilidad en la construcción, las que fueron evaluadas mediante el ensayo SPT con un equipo modificado normalmente conocido en la geotecnia de cimentaciones”.
Y agregó que los la información para elaborar la curva de penetración modelo en el núcleo del terraplén se tomó a partir de los datos de la perforación SPT, “graficando una nube de puntos y determinando por medio de un Excel la línea de tendencia y su correlación”.

CONCLUSIONES
Según manifestó el especialista, la construcción de esta carretera “implicó la aplicación de técnicas modernas en la ingeniería de vías que permitieron definir con precisión las acciones que había que implementar para el reemplazo de suelos volcánicos débiles en los terraplenes y su mejora”.
También se realizaron algunas innovaciones en la parte mecánica de la planta de asfalto que permitió al contratista obtener una mezcla de mejor calidad y con mejores rendimientos de producción. “Además, se desarrollaron combinaciones especiales con la incorporación de cal hidratada y mejoradores de adherencia para suplir las deficiencias que presentaban los agregados pétreos”, detalló.
“Se enriquecieron también los procesos de imprimación para activar la afinidad entre las mezclas y los agregados pétreos. Se trabajó con procesos de compactación adecuados para las condiciones de las mezclas blandas, con el propósito de densificarlas lo mejor posible y obviar las grietas de compactación”, confió Arredondo Arango.
Al finalizar, señaló que se “disminuyeron los tiempos de viaje y así también los costos de operación vehicular para los usuarios de la carretera, debido a que se pasó de una vía que estaba en pésimas condiciones a una carretera con muy buenas características”.