Análisis de mezclas asfálticas reforzadas con Geomalla biaxial - Eadic

Análisis de mezclas asfálticas reforzadas con Geomalla biaxial

1.Mezcla Asfaltica con Geomalla biaxial

 

La Geomalla biaxial es un tipo de malla de esfuerzo que mejora la resistencia y durabilidad de las estructuras. Por su parte la mezcla asfáltica es un material ampliamente utilizado para la construcción de carreteras.

Se viene presentando una situación crítica con el petróleo crudo (el material del que proviene el asfalto), donde el mundo enfrenta escasez. Por estas razones, hoy en día existe un gran número de investigaciones que han concentrado sus esfuerzos en mejorar las características del asfalto con el fin de prolongar la vida útil de este material y sus derivados.

-Técnicas para mejorar el asfalto

 

En cuanto a las técnicas empleadas para mejorar las características del asfalto, Yen y Che (2022) plantean la modificación con polímeros, como caucho estireno-butadieno o etileno-acetato de vinilo biomateriales, y/o productos químicos han sido ampliamente utilizados. Han mostrado resultados favorables al reducir problemas en las mezclas asfálticas tales como fatiga, surcos y/o daño por humedad.

Sin embargo, la modificación del asfalto no es la única estrategia utilizada para mejorar el desempeño de la mezcla asfáltica, también está el uso de geosintéticos, que ha estado más enfocado a la producción granular. materiales utilizados en la pavimentación como base, subbase y subrasante. Esta teoría también es apoyada por Puppala (2020) y Carreño (2021).

2. Uso de Geosintéticos

 

Con respecto al uso de geosintéticos como parte de la mezcla asfáltica, Correia (2011), plantea que existen varias aplicaciones y funcionan de manera diferente dentro de la mezcla asfáltica según el tipo. Los geotextiles (tejidos o no tejidos) impregnados con emulsión asfáltica se han utilizado para evitar que se produzca la propagación de grietas desde una capa existente a una sobrecapa, e incluso como barrera al evitar el paso de agua que se presenta en las capas internas de la estructura del pavimento.

La correcta instalación de este material trae resultados favorables; sin embargo, su implementación inadecuada perjudica el desempeño de la mezcla asfáltica, de ahí la importancia de los experimentos a gran escala. Si bien los geotextiles pueden funcionar como refuerzo de una mezcla asfáltica, las geomallas son mucho más efectivas, mejorando su comportamiento frente a la flexión y aumentando su resistencia a la tensión. Esto hace que la mezcla asfáltica aumente su vida a fatiga, así como también evita la propagación de grietas. (Zhang, 2022).

3. Determinación

 

La mayor parte de esta evidencia se determinó a través de un modelo de laboratorio a pequeña escala debido a la facilidad de fabricación del espécimen, lo que implica un mayor número de ensayos realizados y un tamaño adecuado para la capacidad de la mayoría de los equipos de laboratorio.

En este trabajo se evaluó la influencia que tiene una geomalla como refuerzo en una capa de mezcla asfáltica. Para evaluar la influencia de la , se fabricaron algunos especímenes de mezcla asfáltica (es decir, uno con la geomalla y otro sin ella como refuerzo) y se evaluaron bajo carga monotónica en dos condiciones de apoyo (es decir, con y sin una capa de material granular que simule una capa base en una estructura de pavimento).

4. Propiedades de la Geomalla biaxial

 

La mezcla asfáltica denominada HMA-19, con base en los requisitos exigidos por el Instituto de Desarrollo Urbano de la Ciudad de Bogotá (IDU), consistió en un HMA de granulometría densa con un contenido de ligante asfáltico de 5,50% en peso total, un contenido de vacíos de aire de 5,40%, y una gradación con un tamaño nominal máximo de agregado (NMAS) de 12,5 mm o ½ pulgadas que corresponden al valor medio entre los límites de especificación estándar.

Geomalla biaxial
Partículas

5. Procedimiento experimental para la Geomalla biaxial

 

Antes de que se realizara la metodología experimental para determinar la influencia de la Geomalla biaxial dentro de la mezcla asfáltica, se determinaron las propiedades volumétricas como la gravedad específica máxima teórica [20] de la HMA y la gravedad específica aparente de los especímenes de prueba para para controlar el contenido de vacíos de aire, según el Standard Test Method for Bulk Specific Gravity and Density of Non-Absorptive Compacted Bituminous Mixtures.

Una vez realizados dichos ensayos, las probetas de ensayo se utilizaron en un procedimiento experimental que consistió en someter las probetas a una carga monotónica de compactación hasta alcanzar el pico de carga.

Geomalla biaxial
Esquema de aplicación de carga de los dos escenarios (a) con soporte simple, y (b) una base granular como soporte

6. Resultados y conclusiones

 

El resultado se resumió con el diagrama de desplazamiento de la línea de carga, donde se obtuvo y analizó información como la carga máxima, el desplazamiento de la línea de carga, la rigidez y el trabajo de fractura para determinar la influencia de la geomalla.

Geomalla biaxial
Diagrama teórico de desplazamiento de línea de carga-carga.

La carga máxima, el uso de la Geomalla biaxial aumentó esta magnitud en un 140%. Este incremento no fue tan importante cuando se realizó el ensayo sobre el soporte de base granular, aunque la magnitud aumentó entre 1073.4% y 1579.3% debido al soporte que brinda el material granular, el incremento resultante de la geomalla fue del 69%. , simplemente porque el refuerzo no funcionó a su máxima capacidad.

La Geomalla biaxial redujo la tasa de crecimiento del desplazamiento, lo que significa que, con la misma carga, la muestra de prueba reforzada desarrolló menos deformación que la muestra de prueba sin refuerzo. Así, el uso de una geomalla ayuda a extender y alargar el tiempo de aparición de deformaciones permanentes.

Autor: Eduardo Rueda, Doctor en ingeniería y Pavimentos flexibles, rígidos y reciclado de firmes.

Máster en Ingeniería de Materiales de Construcción

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