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La infraestructura vial es uno de los pilares del desarrollo económico y social. Las labores de mantención y rehabilitación de los caminos son críticas para asegurar estándares satisfactorios de calidad en las vías, que aseguren la conectividad y la seguridad de los usuarios. El reciente terremoto ocurrido en nuestro país ha dejado en evidencia una vez más la importancia de contar tecnologías apropiadas para la rehabilitación de infraestructura dañada.
Una de las técnicas más utilizadas en la rehabilitación de pavimentos, tanto de hormigón como de asfalto, es el recapado con una nueva carpeta asfáltica. Uno de los principales desafíos de esta técnica de rehabilitación, es evitar (o retardar lo más posible) la reflexión de las grietas desde el pavimento existente hacia la nueva carpeta bituminosa.
El desempeño del recapado depende fundamentalmente de dos factores. En primer lugar está el estado de deterioro del pavimento existente. Un pavimento muy agrietado (con grietas de espesor considerable y con una estructura inestable) inducirá, bajo la acción de las cargas de tránsito y ambientales, grandes esfuerzos y deformaciones sobre el recapado, lo que resultará en la aparición de grietas prematuras en esta nueva carpeta. El otro factor a considerar lo constituyen las características de la nueva carpeta a instalar, específicamente el espesor de la capa y el tipo de material utilizado. En general, una carpeta más gruesa tiene una duración mayor que una más delgada. Respecto de los tipos de mezclas asfálticas, existen muchas clases y la resistencia al agrietamiento puede variar considerablemente de una mezcla a otra. Por lo tanto el tipo de material bituminoso a utilizar en el recapado tiene una influencia determinante en la durabilidad de la nueva superficie de rodado.
En la actualidad en Chile, la gran mayoría de los recapados asfálticos se realizan con mezclas asfálticas convencionales, las que no han sido diseñadas específicamente para resistir los altos niveles de esfuerzos y deformaciones que debe resistir el recapado, por lo que a menudo presentan fallas prematuras y bajas durabilidades. El presente proyecto tiene por objetivo principal el desarrollo de un material asfáltico destinado específicamente a ser utilizado como recapado en la rehabilitación de pavimentos deteriorados.
Una mezcla asfáltica adecuada para recapados debe tener una resistencia al agrietamiento superior a las mezclas convencionales. Esta resistencia al agrietamiento depende de las características y proporciones de los componentes de la mezcla: betún asfáltico y agregados pétreos. El betún asfáltico debe tener una ductilidad adecuada y buena adherencia con los pétreos. El contenido de betún asfáltico debe ser en general más alto que en las mezclas tradicionales. Los agregados pétreos deben tener una granulometría adecuada para el acomodo de la cantidad deseada de betún sin generar exudación de betún a la superficie, y en general es deseable un contenido bajo de los materiales muy finos.
La presente propuesta considera un análisis experimental de betunes asfálticos (utilizando un Reómetro de Corte Dinámico) y mezclas asfálticas (utilizando un equipo de fatiga en flexión) con el objeto de seleccionar un material adecuado para recapados. Ambos equipos han sido utilizados con éxito en el pasado en la determinación de la susceptibilidad al agrietamiento y en la selección de materiales para recapados. El trabajo experimental comenzará con los betunes y mezclas utilizadas actualmente por la empresa Asfalcura S.A. en la construcción de recapados asfálticos. Luego, en un proceso iterativo, se optimizará los parámetros relevantes de resistencia al agrietamiento de las mezclas hasta lograr la mezcla que desarrolle el desempeño deseado de vida de fatiga. Los parámetros que serán modificados en el análisis experimental serán el tipo de betún y aditivos (de requerirse), el contenido de betún, el contenido de finos y la granulometría de la mezcla. El resultado del programa experimental será una mezcla asfáltica de alta resistencia al agrietamiento, capaz de resistir una gran cantidad de ciclos de carga en el equipo de fatiga bajo niveles severos de deformación.
El número de ciclos y el nivel de deformación que deberá resistir la nueva mezcla será un parámetro establecido durante el proyecto y determinará el valor mínimo que debe resistir antes de fallar, de manera de asegurar un buen desempeño como recapado en la mayoría de los pavimentos chilenos. Debido a esto, será necesario realizar un análisis de las cargas y las deformaciones que estas cargas inducen en el recapado. Para determinar estas deformaciones, se realizarán modelaciones con elementos finitos de estructuras tipo de pavimentos chilenos. Se simulará el efecto de diversas cargas de tránsito y los distintos climas del país en la respuesta de los pavimentos agrietados y en las deformaciones inducidas en el recapado.
Finalmente, el material desarrollado durante el programa experimental de laboratorio, será utilizado para la construcción de recapados en pistas de prueba a escala real. Las pistas de prueba también considerarán tramos recapados con los materiales utilizados actualmente en Chile, con el objeto de comprobar en terreno el mejor desempeño del nuevo material desarrollado.
La principal innovación de la propuesta radica en el desarrollo una mezcla asfáltica especial para ser utilizado en recapados de pavimentos chilenos, cuyo buen desempeño estará garantizado por pruebas de laboratorio y de terreno. Una segunda innovación importante que se pretende lograr con el desarrollo del proyecto será la implementación de una plataforma tecnológica para evaluar y seleccionar racionalmente mezclas asfálticas mejores resistencias al agrietamiento. Esta plataforma tecnológica será ofrecida como un servicio para la evaluación de mezclas asfálticas y será utilizada en el desarrollo de otras mezclas asfálticas de desempeño superior. |