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Bianchini-Maccaferri es capaz de aportar productos y soluciones en la estabilización de terrenos y pavimentos para las rigurosas demandas actuales de las carreteras

Refuerzo de asfalto mediante geomallas para alargar la vida útil de las carreteras

Carlos Serrano, ICCP, A. Bianchini Ingeniero S.A.03/06/2015

Los refuerzos para asfalto se vienen utilizando desde hace tiempo por todo el mundo, habiéndose demostrado su eficacia para alargar la vida útil de los pavimentos, con el consecuente ahorro en el mantenimiento de los mismos. Dentro de estos tipos de refuerzos destacan dos en especial: las geomallas a base de fibra de vidrio y las mallas de doble trenzado de alambre de acero galvanizado con aleación Zn95Al5.

Introducción

Los pavimentos de asfalto (flexibles) están expuestos a cargas cíclicas que pueden ocasionar el hundimiento, la formación de baches y blandones y la aparición de fisuras por fatiga. Con el incremento del tráfico rodado de vehículos y de las cargas por eje este problema se puede ver acentuado.

La capacidad del asfalto para resistir tensiones de tracción es limitada. Cuando los pavimentos preexistentes de asfalto u hormigón son cubiertos con una  nueva capa de asfalto, grietas y juntas penetran a través de ella en un período muy corto de tiempo.

Habitualmente se produce un rápido deterioro del pavimento, especialmente en áreas donde el agua puede penetrar en la estructura del pavimento.

Mediante la aplicación de un refuerzo, los esfuerzos de tracción se reducen y la reflexión de grietas se retrasa o incluso se impide.

También el agrietamiento de la superficie, causada por ejemplo por heladas y procesos de hielo-deshielo, asentamientos diferenciales en la base, sub-base o coronación, separación de carriles, grietas de reflexión y de resbalamiento se puede tratar con óptimos resultados con un refuerzo de asfalto que supone una inversión mínima comparada con el resto de la infraestructura.

Especialmente, en épocas de poca dotación para el mantenimiento de las carreteras (recordemos que el Banco Mundial recomienda una inversión en conservación de carreteras de, al menos, el 2% de su valor patrimonial, lo que en España, para la red de carreteras del Estado, supondría más de 2.000 millones de euros, cuando el presupuesto para 2015 es de menos de 900 millones), se hace necesaria la eficiencia en las inversiones, y una manera de contribuir a ello es alargar la vida útil de los pavimentos con el ahorro que ello supone, lo que se puede conseguir con los refuerzos de asfalto.

Objeto de los pavimentos en carreteras

El paquete de pavimentación en carreteras tiene dos misiones básicas:

  • Garantizar a los vehículos una superficie de conducción regular y no deformable, lo que se traduce en una mejora en la comodidad y seguridad vial.
  • Y, estructuralmente hablando, distribuir las cargas transmitidas hacia el terreno de apoyo.

Principales motivos de fallos en el pavimento

A grandes rasgos, podemos resumir en 5 los principales fallos que se pueden dar en un pavimento:

  • Fatiga: fallo del betún.
  • Tensiones superficiales: cargas de tráfico.
  • Cargas térmicas: en pavimentos rígidos.
  • Falta de capacidad portante: por mal diseño, drenaje pobre, asentamientos…
  • Discontinuidades existentes: grietas, juntas, ensanchamientos…

Fatiga

La fatiga del pavimento es principalmente debida a la modificación de la estructura interna causada por las deformaciones repetidas del material (bajas temperaturas).

Ocurre en áreas sujetas a cargas de tráfico repetidas. Pueden ser una serie de grietas interconectadas en estado temprano de desarrollo que se desarrollan en formas poligonales con aristas en ángulo, generalmente de menos de 0,3 m en el lado largo y con la característica "piel de cocodrilo" en etapas posteriores.

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Tensiones superficiales: roderas

Una rodera es una depresión longitudinal en superficie en la zona de paso de las ruedas. Estas roderas pueden tener desplazamientos transversales asociados.

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La principal causa de la formación de roderas es la reordenación de los áridos, a alta temperatura, con deformaciones permanentes bajo cargas repetidas de tráfico.

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Grietas térmicas

Aparecen como consecuencia de un determinado gradiente térmico entre las capas superiores e inferiores (bajas temperaturas). Acostumbran a ser grietas regulares y equidistantes reflejo de las distintas amplitudes térmicas a las que se ve expuesto el pavimento.

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Falta de capacidad portante

Aparece este tipo de defecto debido a un mal diseño del paquete de firmes respecto a la capacidad portante del suelo. Este tipo de agrietamiento también se puede dar por asentamientos diferenciales en las capas que conforman el núcleo del terraplén.

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Discontinuidades existentes

También llamadas grietas de ensanche. Son grietas longitudinales de reflejo que se manifiestan en la capa asfáltica superpuesta, en juntas y nuevas ampliaciones. Los mayores problemas en capas de refuerzo de asfalto de mezcla en caliente, con transmisión prematura de fisuras dentro del primer o segundo año desde su colocación.

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Soluciones para los problemas del pavimento

Soluciones convencionales

  • Nuevas capas de asfalto: ofrecen una buena resistencia a la compresión y regular a mala resistencia a la tracción, pero se ven afectadas por deflexiones elevadas y grietas del pavimento existente.

Nuevas soluciones

  • Geomembranas, como los geosintéticos, rompen el 'interlock' entre capas y, por tanto, solo pueden proporcionar resistencia a la reflexión de fisuras pero no mejora estructural en el asfalto.

Soluciones Bianchini-Maccaferri

  • Las geomallas MacGrid y Road Mesh proporcionan al asfalto la resistencia a tracción requerida contra grietas.

Requisitos de los materiales a emplear en refuerzos

De una amplia investigación y experiencia de campo a largo plazo han resultado una serie de requisitos para productos efectivos de refuerzo en asfalto:

  • Una alta resistencia a tracción.
  • Un elevado módulo de elasticidad E, incluso bajo condiciones de fluencia a la tracción.
  • Sin daños en el producto durante la instalación y la superposición de asfalto en caliente.
  • Una buena unión entre la nueva capa, el refuerzo y el antiguo pavimento.
  • El refuerzo debe permanecer plano durante todo el proceso de construcción.
  • Bajo coeficiente de contracción térmica.
  • Aplicación rápida y fácil del refuerzo.
  • Fácil eliminación, si fuera necesario.
  • Competitiva en precio

Tipos de refuerzo

  • Mallas de acero: Mallas de doble trenzado de alambre de acero galvanizado con aleación Zn95Al5.
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  • Mallas a base de fibra de vidrio; que pueden ser recubiertas con polímero o betún; algunos de estos productos llevan material auto-adhesivo.
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  • Mallas a base de polímeros; generalmente PP (polipropileno) o PET (poliéster).
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  • Compuestos: normalmente una combinación de malla de polímero o vidrio y geotextiles no tejidos combinados por laminación o cosido.
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  • Geotextiles no tejidos: normalmente PP agujeteado (o también PET).
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Eficacia de los materiales para refuerzo de asfalto

En la siguiente gráfica se pueden contrastar las diferentes soluciones enunciadas y su función ante la propagación de fisuras. Se puede comprobar cómo los refuerzos metálicos de mallas de doble trenzado de alambre de acero galvanizado con aleación Zn95Al5 seguidos de las geomallas de fibra de vidrio son las aplicaciones más apropiadas para evitar o mitigar esta serie de defectos.

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¿Cómo actúan estos refuerzos?

Básicamente eliminando los esfuerzos a tracción tal como muestra el gráfico inferior.

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Una geomalla de refuerzo firmemente adherida a una capa de asfalto, absorbe la dilatación de la fisura ‘e’. La fisura es desviada 90º y la dilatación ‘e’ es absorbida elásticamente por la geomalla en el espacio ‘s’.

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Soluciones Bianchini-Maccaferri para carreteras

Bianchini-Maccaferri es capaz de aportar productos y soluciones en la estabilización de terrenos y pavimentos para las rigurosas demandas actuales de las carreteras.

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MacGrid AR: geomalla de fibra de vidrio

MacGrid AR es un geocompuesto especialmente desarrollado para el refuerzo de estructuras de pavimentos normalmente ejecutados sobre suelos con baja capacidad portante. El MacGrid AR está compuesto por la asociación de geomallas de fibra de vidrio recubierta por material polimérico con un geotextil no tejido muy ligero que facilita la instalación y la adherencia a las capas bituminosas.

La geomalla de fibra de vidrio es una geomalla flexible con resistencia en ambas direcciones, que se utiliza con el fin de controlar agrietamientos por reflexión, fatiga y deformaciones plásticas en las capas de asfalto que se emplean en vías urbanas, carreteras, autopistas, aeropuertos, plataformas y estacionamientos, entre otros.

Su uso reduce significativamente la migración de materiales y garantiza la permeabilidad de las capas granulares.

Todo ello implica que este geocompuesto incrementa la vida útil de los mismos.

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Beneficios de la geomalla de fibra de vidrio:

  • Aumentar la resistencia a la tracción de la capa asfáltica, garantizando bajo una carga vertical, la distribución uniforme de esfuerzos horizontales en una mayor superficie.
  • Reducir al mínimo el agrietamiento reflexivo por esfuerzos de tensión y cambios de temperatura en las capas asfálticas.
  • Aumentar la resistencia a la fatiga de pavimentos sometidos a la acción de cargas cíclicas.
  • Proporcionar beneficios de costo, reduciendo el mantenimiento periódico de los pavimentos flexibles.
  • Instalación rápida y fácil.
  • Aplicable para rehabilitaciones de pavimentos de hormigón cuando se coloca capa asfáltica sobre estos.
  • Absorbe los esfuerzos de tensión entre las capas de asfalto (de arriba hacia abajo o viceversa).
  • Puede reducir el espesor de asfalto de proyecto (10-20%).
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Ventajas comparativas:

  • Reciclabilidad: Al ser inerte, la fibra de vidrio puede ser fácilmente fresada en una eventual recuperación del pavimento y se puede incorporar a la masa de asfalto reciclada.
  • Menor gramaje del geotextil: Facilidad de manipulación – extendido del rollo y mejor adherencia a las capas asfálticas.
  • Alargamiento menor a la tensión nominal: 2,5 ±1%.
  • Alto módulo de elasticidad (76 GPa): Aprox. 20 veces el del asfalto; rigidez que supone una alta resistencia al 1% de deformación (40 kN/m) según curva tensión- deformación.
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  • Mayor interlocking: Al tener una apertura menor, 25x25 mm, la trabazón con el pequeño árido del asfalto es mayor.
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  • Menor reflexión de fisuras sometida a cargas cíclicas.
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Road Mesh: refuerzo de acero

El Road Mesh es un elemento estructural fabricado con mallas hexagonales de doble trenzado en acero revestido con galvanizado Galfan (Zn95Al5) y reforzadas transversalmente en intervalos regulares por barras de acero con el mismo tipo de revestimiento.

Debido a sus características de flexibilidad y resistencia mecánica multidireccional, el Road Mesh es indicado para actuar como refuerzo de pavimentos en carreteras, aeropuertos, estacionamientos…, pues propicia el incremento de la capacidad de carga y de la durabilidad del paquete estructural del pavimento.

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Beneficios del Road Mesh

  • Limita las deformaciones en la capa superpuesta a un mínimo estricto (el acero es más rígido que cualquier otro material de refuerzo).
  • Absorbe los esfuerzos de tracción entre las capas de asfalto (la resistencia a tracción es la misma en ambas direcciones).
  • Fija los áridos del asfalto en las aberturas de la malla (“interlocking” asegurado por el tamaño de malla).
  • Reduce el espesor de asfalto requerido (del orden del 30-40%).
  • Incrementa la vida útil del pavimento (1,5 a 3 veces).
  • Tanto el acero como el asfalto pueden ser totalmente reciclados (por separado).
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Otras características

  • El recubrimiento Galfan (95% zinc y 5% aluminio) de más de 230 g/m2 asegura una durabilidad del acero mayor que la vida útil habitual de los pavimentos: ensayos de muestras extraídas muestran que la oxidación debida al betún afecta solo aproximadamente al 60 % del recubrimiento (y dicha pérdida principalmente tiene lugar durante los primeros 5-7 años).
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  • Road Mesh puede utilizarse también como refuerzo en las capas de apoyo o sub-base pudiendo reducir su espesor en un 25-35%.
  • El coste beneficio de usar Road Mesh crece cuanto mayor es la capa de asfalto y el coste de éste, pudiendo alcanzar el 34%.
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  • Road Mesh se ha utilizado con éxito en pistas de aeropuerto, carriles-bus o áreas de aparcamiento.
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Conclusiones

Vías Pavimentadas – Capas granulares

  • MacGrid AR para aplicaciones superficiales.
  • Road Mesh para intervenciones más profundas (capas de rodadura gruesas, nuevos pavimentos).
  • Road Mesh es más eficaz que MacGrid AR en términos de incremento de vida útil.

Todos los pavimentos

  • Drenaje para asegurar las propiedades a largo plazo de la estructura del pavimento (geodrén Macdrain W) sustituyendo generalmente las capas de grava colocadas a tal efecto
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Empresas o entidades relacionadas

A. Bianchini Ingeniero, S.A.

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