*Por el Ing. Luis Delbono y el Ing. Enrique Fensel del LEMaC: Centro de Investigaciones Viales, UTN FRLP – CIC PBA, Av. 60 y 124.
En la edición de la Revista Vial N°163 presentamos el tema: “Cómo influye un geocompuesto en la adherencia entre capas de un pavimento”. En esta ocasión mostraremos cómo es el control de la adherencia entre capas que se establecen en los pliegos de especificaciones técnicas de las vialidades a nivel internacional y en Argentina.
La adherencia entre capas es un aspecto fundamental en el diseño y comportamiento estructural de los pavimentos. Una correcta unión entre la carpeta asfáltica y las capas subyacentes permite que la estructura actúe de manera monolítica, asegurando una adecuada distribución de las cargas del tránsito. Cuando esta interacción falla, pueden aparecer defectos prematuros como el deslizamiento entre capas, fisuración por fatiga o deformaciones permanentes.
A nivel internacional, organismos como la Asphalt Institute, la FHWA (Federal Highway Administration) de Estados Unidos y las normas europeas (por ejemplo, EN 12697-48) reconocen la importancia de garantizar una adecuada adherencia, recomendando la aplicación de materiales de liga entre capas (como emulsiones asfálticas) y ensayos específicos, para su verificación en laboratorio y en obra.
En Argentina, el Pliego de Especificaciones Técnicas Generales para riegos de liga con emulsiones asfálticas de la Dirección Nacional de Vialidad (DNV, 2017) contempla la aplicación de riegos de liga entre capas asfálticas, estableciendo dotaciones limites orientativas. Sin embargo, el control sistemático de la adherencia mediante ensayos mecánicos aún no se encuentra generalizado, y se reconoce la necesidad de actualizar las prácticas conforme a los materiales que van incorporándose en la estructura de un pavimento como lo son los geosintéticos.
La incorporación de materiales geosintéticos debe ser considerada cuando este se coloca entre capas de un pavimento porque establece una discontinuidad en la interfase del sistema multicapa, con mayor o menor interferencia, dependiendo del tipo y dotación del riego de liga establecido, la estructura del material geosintético adoptado y el proceso constructivo asociado.
Las especificaciones técnicas de los materiales geosintéticos se presentan con valores límites de resistencia y deformación, parámetros que deben considerarse en el caso de una rehabilitación de pavimentos con el objetivo de prevenir el reflejo de fisuras, también establecen los límites de resistencia a la temperatura del asfalto y en algunos casos incorporan el parámetro de adhesión que verifican con el concreto asfáltico a través del ensayo de corte directo.
Según normativa internacionales, los valores mínimos de la fuerza cortante considerada en las normativas de Suiza (SN 640430), Austria y Alemania (ZTV Asphalt – StB 07), que consideran el ensayo de corte, denominado Leutner o SBT son:
>15 kN (0,85 MPa) entre la capa de rodadura y la capa de regularización.
>12 kN (0,68 MPa) entre las restantes capas de base.
Empleando el dispositivo A de la Figura 3 con una velocidad de desplazamiento de 50 mm/min.
El PG-3, en su edición 2014, establece el ensayo NLT-382/08 (Laboratorio de Caminos de Barcelona, LCB).), donde presenta un valor de 0,6 MPa para capas de rodadura y 0,4 MPa en los demás casos empleando el Dispositivo B de la Figura 3 con una velocidad de desplazamiento de 2,5 mm/min.
Algunas investigaciones como la de Ripoll J., Recanses R., Grau X., menciona que los valores obtenidos con Dispositivo B (SBT) resultan de un 15-30% mayores a los del Dispositivo A (LCB). Esto se asocia posiblemente a que ambos ensayos tienen velocidades de ensayo diferentes afectando la respuesta mecánica del sistema: una mayor velocidad puede aumentar la resistencia medida por efecto de la tasa de carga.
En Argentina, el PETG de DNV en su edición 2017 establece los valores que figuran en la Tabla 1 y Tabla 2.
En el subitem “9.5. Plan de ensayos sobre la unidad terminada” en la Tabla 3 se establece el método y la frecuencia para realizar el ensayo de adherencia entre capas.
Estas son las exigencias en cuanto a la adherencia entre capas, pero no se menciona nada cuando entre esas capas se encuentra un material geosintético.
Se encuentra en desarrollo el capítulo 44 de Geosintéticos en las especificaciones de la DNV en su edición 2019, pero aun resta bastante para llegar a establecer ciertos criterios de control, entre ellos, la adherencia entre capas donde intervienen estos materiales.
Continuando con el análisis de la anterior publicación en la revista vial (N°163, pág. 44), donde se presentaron los resultados de adherencia, para esta publicación realizamos un resumen indicando un factor de efectividad que se ha determinado para los casos presentados, incorporando nuevos casos como comparativos.
Mediante los ensayos realizados se determina un coeficiente de adherencia (CAd), comparando la tensión de adherencia de la muestra con material geosintético, con la tensión de adherencia máxima obtenida entre contacto intimo hormigón/mezcla.
CAd = Coeficiente de Adherencia = (adimensional)
τAd1 = Tensión de adherencia de la muestra con material = (kg/cm2)
τAdmax = Tensión de adherencia máxima entre contacto íntimo hormigón – mezcla = (kg/cm2)
La dotación del riego es de 0,9 l/m2 entre capa inferior y geosintético, no siendo habitual en algunos materiales aplicar un nuevo riego sobre el geosintético para adherir este con la capa superior.
La Tabla 4 presenta los resultados utilizando el Dispositivo A de LCB empleando dos bases: una base de hormigón y una base asfáltica y una base asfáltica con refuerzo asfáltico y diferentes configuraciones de sistema de ensayo.
La Tabla 5 presenta los resultados empleando Dispositivo B de SBT donde se aplicaron los riegos limites sugeridos en la Tabla 2 empleando una base asfáltica con refuerzo asfáltico.
Los sistemas descriptos en la Tabla 4 y Tabla 5 se encuentran explicados en la publicación de la revista vial (edición N°163, pág. 46).
Algunas conclusiones fueron indicadas en la publicación anterior, pasamos a mencionar algunas consideraciones que sumamos.
Para ambos dispositivos de ensayo el geosintético reduce la adherencia entre capas cuando se lo interpone entre capas asfálticas.
- La implementación de una capa de nivelación de arena asfalto, sobre una base de hormigón o asfáltica, es utilizada habitualmente cuando se considera la colocación de un material geosintético. Sin embargo, los resultados alcanzados a través del CAd determinado demuestran que la capa de Arena Asfalto reduce la tensión de adherencia entre capas en un 40%.
- Los materiales empleados en los ensayos presentados, son materiales ampliamente utilizados en el ámbito vial, es importante a la hora de seleccionar los mismos, los detalles específicos que pueden ser subsanados modificando la selección del material geosintético, el tipo de riego de liga, teniendo presente el problema a resolver en obra, donde la composición química del geosintético juega un rol esencial en su propiedad de resistencia a la tracción versus deformación y su conformación al sistema constructivo a emplear, empleando riego debajo y sobre el geosintético o un único riego debajo para vincular la capa inferior envejecida con el geosintético, apostando a que la mezcla asfáltica en temperatura logra la adherencia con el polímero que conforma el geosintético y en algunos casos con el revestimiento que el producto trae de fábrica para tal fin.
- El ensayo de adherencia (Dispositivo A o B), son aptos para ser utilizado en etapas de laboratorio sobre probetas, ya sea para investigación o control de calidad, como también en etapas post-obra sobre núcleos calados del pavimento. Se debe tener en cuenta las dispersiones que pueden surgir del ensayo.
- No hay una exigencia para el control de la adherencia entre capas cuando se adopta un material geosintético como sistema anti-reflejo de fisuras. Se debe trabajar en este sentido en las especificaciones.
- Existe disparidad en los resultados de diferentes inter-laboratorios realizados a nivel mundial dependiendo de las hipótesis consideradas de trabajo. Se deben analizar los límites entre dotación y tensión de adherencia para una temperatura y velocidad de ensayo definida.
- La interfase del plano inferior donde se apoya el geosintético es fácil de medir, donde los fabricantes recomiendan un valor empírico, la situación a controlar es la interfase superior al geosintético, en contacto con la capa de refuerzo, plano donde la tensión al corte es mayor y la tensión de adherencia depende fuertemente de la estructura del geosintético y la decisión de colocar un nuevo riego sobre el producto.
Actualmente continuamos avanzando en estas investigaciones estudiando para los casos que se presentan los pavimentos fresados y se plantea la instalación de un material geosintético en una obra de rehabilitación.