*Por la Dra. Verónica Mechura y el Dr. Luis Delbono del LEMaC (Centro de investigaciones viales UTN FRLP – CIC PBA).
- Introducción
Las marcas viales desarrollan un rol fundamental sobre los caminos, ya sean urbanos o rurales, debido a que son las encargadas de brindar seguridad al conductor. Dichas marcas se suelen materializar mediante la combinación de un material base (pintura, termoplástico o plástico en frío), con el agregado de microesferas de premezcla y de sembrado. Los materiales base se diferencian, según su modo de aplicación, por cómo impactan en el medio ambiente y en la salud de las personas, y en cuanto a su durabilidad (Ministerio de Fomento, 2012).
Desafortunadamente, hay pocos lineamientos que sugieren el tipo de material que conviene utilizar y, a menudo, predomina el costo inicial para seleccionarlo. Este aspecto puede terminar en una falla de durabilidad, inapropiada retrorreflectividad y aumento de los costos a largo plazo (Montebello et al., 2000). Las marcas inadecuadas sobre el pavimento y mal mantenidas se consideran como uno de los factores que contribuyen a que ocurran los siniestros viales.
Existe una necesidad de la industria relacionada a las marcas viales, tanto de los fabricantes como de las empresas que realizan la aplicación, de valorar el desempeño de los materiales considerando las acciones a las que están sometidos en servicio. En este trabajo se presentan los ensayos viales implementados en materiales de demarcación horizontal en el marco de una tesis doctoral desarrollada en el LEMaC con la finalidad de estudiar el comportamiento en servicio de estos materiales. Para introducir en la temática se comienza con una definición y una breve reseña de los equipos y dispositivos utilizados en el ámbito internacional.
El Manual de Delineación de Carreteras de la FHWA (Federal Highway Administration) de Estados Unidos, define la vida útil de las marcas viales como \»el tiempo necesario para que una marca vial se vuelva ineficaz debido a la pérdida de su brillo, su retrorreflexión o que se ha desgastado completamente del pavimento\» (Migletz et al., 1994). En consecuencia, existen varias medidas que podrían usarse para definir la vida útil de la señalización vial, por ejemplo, presencia del material, cambio de color y visibilidad. En teoría, cualquier factor que modifique estas tres propiedades podría influir directamente en la vida útil de las marcas viales.
La integridad de la demarcación puede sufrir al menos los siguientes tres mecanismos de falla diferentes: pérdida de material por desgaste abrasivo, falla de cohesión en la capa de pintura (dentro de la capa de pintura) y falla de adhesión entre la pintura y la superficie (interfase). Los principales factores que influyen en la degradación de la pintura son: la acción climática sobre la demarcación, el material utilizado, el tipo de pavimento y textura superficial, la posición de la demarcación y la acción del tránsito (volumen y composición). En la Figura N° 1 se presentan dos imágenes que evidencian fallas de pérdida de material y de adhesión entre la pintura y el pavimento.
Para evaluar la durabilidad de los materiales de demarcación vial, existen ensayos exclusivos que van desde pruebas de campo (por ejemplo, según Norma ASTM D 713 o UNE EN 1824/2012) a equipos de gran escala denominados Simuladores de Desgaste (por ejemplo, según Norma UNE EN 13197/2012). Dichos métodos requieren, ya sea, un tiempo considerable de ensayo para obtener el resultado (Mouton, 2013) o, una gran infraestructura para su desarrollo. Por otra parte, se utilizan métodos de abrasión para pinturas en general, que no tienen en cuenta las condiciones específicas de servicio a las que se encuentran sometidos los materiales de demarcación horizontal. En Argentina, la evaluación se realiza mediante la Norma IRAM 1221, que estima el comportamiento de la película seca mediante la caída de un abrasivo. En Europa, en cambio, se plantean dos ensayos de abrasión según la naturaleza del material a ensayar y si contienen microesferas de vidrio premezcladas. Se puede optar, así, por el método de Caída de un Abrasivo (según norma UNE 135203-2/10) o por el Método Taber (según UNE 135203-1/10).
Teniendo en cuenta las diferencias entre los distintos organismos que estudian la predicción de la vida útil en el ámbito de la retrorreflexión mediante la metodología de simuladores de desgaste o pruebas de campo y, además que, de acuerdo a diversos autores las pruebas convencionales en los materiales base no han dado los mejores resultados; es factible considerar que podrían incorporarse estudios en los materiales que se relacionen con el comportamiento en servicio y evalúen la durabilidad de estos materiales base. Por consiguiente, resulta necesario desarrollar procedimientos de ensayo, de costo accesible y sencilla ejecución, basados en la utilización de equipos de uso vial, que sean capaces de predecir en laboratorio el comportamiento de los materiales o sistemas de señalización vial cuando se vean sometidas al tránsito y a las condiciones climáticas.
En los trabajos desarrollados se han logrado implementar tres ensayos viales para simular el desgaste producido en servicio de las pinturas acrílicas de demarcación vial. Uno de los ensayos es el denominado de “rueda cargada” (WTT: Wheel Tracking Test) que se utiliza en pavimentos asfálticos para analizar su comportamiento frente al ahuellamiento. Se considera este ensayo debido a que permite acondicionar la temperatura y simular el tránsito sobre las marcas viales controlando el número de pasadas de ruedas. Otro de los ensayos es el de “abrasión por vía húmeda” (WTAT: Wet Track Abrasion Tester). Este ensayo permite simular la condición de desgaste con agua al inundar la muestra y se evalúa el deterioro de las propiedades esenciales. Por último, otro de los equipos que se implementan para evaluar el desgaste de las pinturas es el denominado ensayo de Pulimento Acelerado de Áridos. En este caso, se busca conocer la pérdida de peso del material base por el efecto del tránsito y del agua.
- Ensayo de “rueda cargada” o Wheel Tracking Test
La premisa del ensayo es considerar el comportamiento mediante la simulación del sustrato que se va a utilizar en la obra de forma similar al ensayo realizado en los simuladores de desgaste. El equipo de WTT, Figura N° 2, está conformado por una cabina que permite acondicionar su interior a una temperatura determinada. Para la confección de las muestras se preparan probetas de hormigón y se pinta la superficie, en franjas de 10 cm de ancho, con las pinturas en estudio y se realiza el sembrado de las microesferas para conformar la marca vial. El estudio del desempeño, en este método, se plantea mediante la evaluación de las propiedades esenciales utilizándose el retrorreflectómetro portátil para evaluar la visibilidad diurna y la visibilidad nocturna y, el péndulo inglés para evaluar la resistencia al deslizamiento. Estas determinaciones se realizan de manera previa y posterior al ensayo.
En forma complementaria a estos trabajos se toman imágenes para comparar las muestras en las distintas instancias de ensayo. En la Figura N°3 se presentan las imágenes de las muestras en el momento de ensayo y finalizado el mismo.
- Ensayo de abrasión por vía húmeda en marcas viales
Con este ensayo, se evalúa la evolución de las propiedades esenciales. Para ello, se utiliza una chapa circular sobre la que se aplica la marca vial. El ensayo de abrasión se realiza con un agitador mecánico, modelo Hobart N-50, utilizado para lechadas asfálticas según la Norma ASTM D3910/1990. En un principio, se coloca la muestra en una bandeja con un baño de agua, con una lámina de por lo menos 6 mm de agua por encima, por un período de 1 hora. Transcurrido este lapso, se enciende la máquina y se mantiene en funcionamiento por 5 minutos. En la Figura N°4 se muestra la probeta durante el ensayo.
Se realizan las determinaciones mencionadas anteriormente (visibilidad diurna, nocturna y resistencia al deslizamiento) previo al ensayo y luego de secar a la muestra en condiciones controladas. El procedimiento de ensayo y medición se reitera manteniéndose el tiempo de ensayo mencionado de 5 minutos y las condiciones de secado luego del mismo para evaluar la evolución de los parámetros. - Pulimento acelerado
Se emplea el equipo denominado de Pulimento Acelerado de Áridos que se utiliza para caracterizar la calidad de los áridos en las capas de rodadura y se encuentra enmarcado en la Norma IRAM 1543/2002. Se utiliza con la finalidad de reproducir de forma controlada y en un periodo razonable de tiempo, el desgaste por abrasión en pinturas de demarcación vial cuando son sometidas a la acción del tránsito y la lluvia. En la Figura N°5, se muestra el equipo utilizado en el LEMaC, en la cual, se puede observar que presenta un mecanismo denominado “rueda de ensayo”, sobre cuya periferia lisa y plana se fijan 14 probetas para conformar una superficie continua de rodadura. Además, se utiliza el dispositivo disponible para la alimentación del agua durante el ensayo, que consiste en un recipiente cilíndrico transparente con boca ancha, provisto de una tapa sifónica. El agua, desde el depósito, desemboca en un compartimento solidario con la rampa del abrasivo (no utilizado en este caso).
En la primera fase del estudio, se llevaron a cabo modificaciones al procedimiento utilizado en Áridos, para adaptarlo al análisis de desgaste en pinturas. Para ello, se define un procedimiento de fabricación y preparación de las probetas. Para iniciar la experiencia se hicieron pruebas con distintos materiales para generar el sustrato de las pinturas como: resinas epoxídicas en gel solas y, con la incorporación de arena, y por otro lado con fibra de vidrio, resina y catalizador. El sustrato conformado con resinas epoxídicas en gel son las que presentan el mejor resultado debido a que se demuestran menos frágiles en el ensayo y su materialización no resulta laboriosa. En la segunda fase, se delinearon los pasos para la realización del ensayo. Que básicamente consiste en la preparación del sustrato y aplicación del material a ensayar. Se colocan las muestras en ambiente a 25° C por un período de 24 horas y se acondicionan en una cámara a 40 °C por un período de 7 días. Finalizado este período, se registra el peso P1 y se procede a tomar las imágenes de cada una de las muestras en una cabina portátil de inspección visual diseñada para este fin. La misma se puede observan en la Figura N° 6 que, además, muestra la imagen de la probeta.
Se colocan las probetas en la rueda de ensayo y se habilita el paso del agua desde el recipiente. Se enciende el sistema del equipo y se ensayan las muestras por un período de 4 horas. Finalmente, se retiran las probetas y se dejan secar en condiciones controladas registrándose su peso final y se calcula la pérdida de peso como diferencia de los valores obtenidos.
- Comentarios finales
Se implementaron y desarrollaron procedimientos de ensayos con estos equipos en pinturas de demarcación horizontal, obteniéndose resultados del desempeño de estos materiales en el marco de la tesis doctoral: \»Nuevas tecnologías en recubrimientos retrorreflectantes para demarcación vial\». Los resultados fueron cotejados con aplicaciones ejecutadas en campo, obteniéndose a través del análisis, concordancias de comportamiento real de las pinturas sometidas al tránsito y las condiciones climáticas con los resultados encontrados en laboratorio.
