Calle 15 No. 72-72 Bogotá, Colombia - PBX: (+57-1) 4249999 - Línea de servicio al cliente (+57-1) 2948880 resto del país: 01 8000 11 8000 - FAX (+57-1) 4110980 - [email protected]www.geomatrix.com.co Bogotá D.C., Septiembre 08 de 2014 Señores AGENCIA NACIONAL DE INFRAESTRUCTURA (ANI) Atn. Ing. Carlos Hernando Lasprilla Salguero Gerente de Proyectos Aeroportuarios Bogotá, D.C. Ref.: Recomendación técnica sugerida para rehabilitación de la pista del Aeropuerto Internacional Ernesto Cortissoz –Barranquilla (Atlántico). Respetado Ingeniero, De acuerdo con la información recibida, adjuntamos en la presente carta, la recomendación técnica sugerida para las obras de rehabilitación de la carpeta de rodadura de la pista del Aeropuerto Ernesto Cortissoz de la ciudad de Barranquilla (Atlántico). Se plantea el uso de geomalla tejida de poliéster FORTGRID ASPHALT 100, con el fin de evitar el calcado de fisuras de la estructura de pavimento rígido existente hacia la nueva capa de rodadura asfáltica, la cual aporta absorción de una parte de la energía de propagación de las grietas y modifica la dirección de ascenso de las mismas. La Figura 1 presenta un esquema de la sección transversal de la estructura reforzada sugerida. Figura 1. Estructura reforzada sugerida para la pista del aeropuerto.
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Calle 15 No. 72-72 Bogotá, Colombia - PBX: (+57-1) 4249999 - Línea de servicio al cliente (+57-1) 2948880 resto del país: 01 8000 11 8000 - FAX (+57-1) 4110980 - [email protected]
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Bogotá D.C., Septiembre 08 de 2014
Señores
AGENCIA NACIONAL DE INFRAESTRUCTURA (ANI)
Atn. Ing. Carlos Hernando Lasprilla Salguero
Gerente de Proyectos Aeroportuarios
Bogotá, D.C.
Ref.: Recomendación técnica sugerida para rehabilitación de la pista del Aeropuerto
Internacional Ernesto Cortissoz –Barranquilla (Atlántico).
Respetado Ingeniero, De acuerdo con la información recibida, adjuntamos en la presente carta, la recomendación técnica sugerida para las obras de rehabilitación de la carpeta de rodadura de la pista del Aeropuerto Ernesto Cortissoz de la ciudad de Barranquilla (Atlántico). Se plantea el uso de geomalla tejida de poliéster FORTGRID ASPHALT 100, con el fin de evitar el calcado de fisuras de la estructura de pavimento rígido existente hacia la nueva capa de rodadura asfáltica, la cual aporta absorción de una parte de la energía de propagación de las grietas y modifica la dirección de ascenso de las mismas. La Figura 1 presenta un esquema de la sección transversal de la estructura reforzada sugerida.
Figura 1. Estructura reforzada sugerida para la pista del aeropuerto.
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A continuación se presentan las características de la geomalla planteada y su aporte estructural teniendo como referencia el diseño de la estructura de pavimento y las especificaciones de los materiales requeridos para la construcción de la obra.
1 EFECTO DEL REFUERZO CON GEOMALLAS FORTGRID ASPHALT
La capacidad de las estructuras reforzadas con geomallas ha sido evaluada en términos del número de repeticiones de carga que soporta la capa asfáltica reforzada con geomalla para llegar a la falla y se presentan en forma comparativa frente al número de repeticiones para capas asfálticas convencionales no reforzadas. En la Figura 2 y Figura 3 se presentan los resultados, mediante fotografías de los ensayos.
Figura 2. Propagación típica de la grieta de
reflexión en las vigas sin refuerzo.
Figura 3. Forma de fisuramiento en las
vigas reforzadas con geomalla. El beneficio obtenido se representa a través del factor de eficiencia de la geomalla que es calculado con la relación:
18
18
W con refuerzoFEG =
W sin refuerzo
Donde: FEG = Factor de eficiencia de la geomalla. W18 con refuerzo = Número de repeticiones de carga para la condición reforzada con geomalla. W18 sin refuerzo = Número de repeticiones de carga para la condición no reforzada.
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A nivel de laboratorio se obtienen aumentos en la vida del pavimento del orden de 6 veces con respecto a la condición sin refuerzo, observándose reducciones del orden del 30% en las deformaciones plásticas del material, tal como se aprecia en la Figura 4.
Figura 4. Resultados de los ensayos de fatiga. (Tomado de: Bloqueo del
Agrietamiento por Reflejo con el Uso de Geomalla, Guillermo Montestruque y Régis Martins).
El diseño de la estructura reforzada se enfoca a la colocación de una capa asfáltica, cuyo espesor se determina en función del tránsito previsto para el período de diseño utilizando un número equivalente de operaciones el cual se expresa como:
nr
DTNDTN =
FEG
Donde: DTNr = Tránsito (operaciones) para diseño en la condición reforzada con geomalla. DTNr = Tránsito (operaciones) para diseño en la condición no reforzada. FEG = Factor de eficiencia para la geomalla.
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2 DESEMPEÑO DE LAS GEOMALLAS FORTGRID ASPHALT FRENTE A OTROS MATERIALES
Las geomallas FORTGRID ASPHALT ofrecen un importante aporte estructural a las capas asfálticas reforzadas. El tamaño de sus aberturas permite una alta interacción con el agregado que compone la mezcla asfáltica y el contacto directo entre las superficies involucradas en el refuerzo, aumentando la resistencia a la tensión de la nueva capa asfáltica e incrementando la resistencia al reflejo de las fisuras y consecuentemente la vida a fatiga. En términos generales, se caracterizan por presentar una alta resistencia a la tensión, a las altas temperaturas, un alto módulo de deformación, una alta resistencia a las solicitaciones de carga cíclica y alta resistencia ante el daño que ocurre en las operaciones de instalación. Con base en los aspectos anteriores, es muy importante tener en cuenta la materia prima de la cual se encuentra fabricada una geomalla para refuerzo de capas asfálticas. En este sentido, como soporte de la estabilidad de las geomallas FORTGRID ASPHALT bajo las solicitaciones de carga cíclica (tipo de solicitaciones reales de la operación del tráfico en pavimentos), adjunto a la presente comunicación se entrega un estudio que revela la comparación en el desempeño mecánico de las geomallas de poliéster, frente a geomallas fabricadas a base de otras materias primas, como la fibra de vidrio. Del estudio se observa que si bien las geomallas de poliéster presentan un módulo mecánico inicial inferior que el de la fibra de vidrio, presentan una muy alta estabilidad bajo solicitaciones de carga cíclica, comparadas con las geomallas de fibra de vidrio. Para una aplicación de 1000 ciclos de carga, se observó que para un rango de deformación entre el 1.0 y el 1.6%, las geomallas de fibra de vidrio sufrieron una pérdida de resistencia de alrededor del 89%; mientras que para el mismo número de ciclos y un mayor rango de deformación (entre 1.0 y 5.1%), las geomallas de poliéster apenas experimentaron una disminución en su resistencia a la tensión del orden de un 18%. De lo anterior se puede establecer que las geomallas FORTGRID ASPHALT ofrecen una alternativa muy estable para la función de refuerzo de capas asfálticas, debido a su buen desempeño bajo solicitaciones de carga cíclica, las cuales modelan de manera más acertada las cargas inducidas por la circulación del tráfico de diseño de una estructura de pavimento. El detalle completo del estudio se encuentra consignado en el documento anexo a la presente comunicación. Finalmente, de todo lo anterior se puede establecer que solamente las geomallas de poliéster pueden ofrecer un refuerzo adecuado a las capas asfálticas, dada su estabilidad en términos de resistencia a la tensión y módulo de deformación. En este sentido, las geomallas fabricadas con materias primas diferentes a la de FORTGRID ASPHALT, no podrán suplir espesores de concreto asfáltico, evitando contemplar un ahorro en los costos de éste mismo.
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3 DISEÑO DE PAVIMENTOS
De la revisión de los estudios existentes sobre la condición de la estructura de pavimento rígido existente y en las recomendaciones originales para las obras de rehabilitación, se observó la consideración de una geomalla para desempeñar la única función de retardar el reflejo de las fisuras existentes en las losas de concreto hidráulico. Con base en lo anterior, nos permitimos presentar una recomendación técnica en la que adicional al efecto de retardo de fisuras, se toma en consideración el aporte estructural de la geomalla FORTGRID ASPHALT, la cual ofrece un refuerzo a la capa asfáltica, permitiendo determinar una reducción en el espesor requerido para la sobrecarpeta. En este sentido, considerando que la alternativa de construcción definida en los diseños originales comprende un espesor de 18 cm e involucra una geomalla para la función de retardo de reflejo de fisuras, se realizó un primer análisis para esta condición, definida como una condición “no reforzada”, debido a que no se considera el aporte estructural de la geomalla. Adicionalmente, se realizó un segundo análisis para la condición reforzada con FORTGRID ASPHALT 100, en la que se involucra el aporte estructural del producto. Como se menciona en la sección anterior, el aporte estructural de la geomalla FORTGRID ASPHALT está representado en el parámetro FEG (Factor de Eficiencia de la Geomalla). En este caso, para la geomalla FORTGRID ASPHALT 100 que se deberá instalar en la capa de rodadura, se consideró un factor FEG = 3.0. Con base en lo establecido en el capítulo 2 del presente documento, es importante tener en cuenta que el diseño presentado a continuación, es válido únicamente para la alternativa de refuerzo con geomallas de poliéster. En caso que la rehabilitación no se realice involucrando una geomalla como FORTGRID ASPHALT, la reducción en el espesor de concreto asfáltico con respecto al diseño inicial NO podrá ser considerada válida y la sobrecarpeta deberá contemplarse tal y como se tiene prevista en los estudios originales para la rehabilitación del aeropuerto. Esto debido a que, aunque otras geomallas ofrezcan una resistencia a la tensión equivalente a la de FORTGRID ASPHALT 100, la estabilidad en términos de resistencia última y módulo de deformación no estarán garantizadas con productos cuya materia prima no sea poliéster de alta tenacidad (PET). Como observación adicional, cabe aclarar que todas las consideraciones de diseño contempladas en la presente recomendación, requieren de la correcta reparación de todos los tipos de daños presentes en las losas existentes, así como el adecuado sellado de fisuras y juntas de dilatación de las mismas, y de cualquier otro tipo de daño que pueda poner en riesgo la estabilidad de la rehabilitación de la carpeta de rodadura con FORTGRID ASPHALT. Teniendo en cuenta el beneficio que genera la colocación de la geomalla FORTGRID ASPHALT 100, a continuación se presentan los análisis que conducen a la determinación del espesor de la capa asfáltica requerida para esta condición.
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Metodología de diseño Se emplea la metodología contemplada en el manual AASHTO GUIDE FOR DESIGN OF PAVEMENTS STRUCTURES, donde los parámetros de entrada han sido definidos según las características del proyecto. En la Tabla 1 se presentan los valores considerados para cada una de las variables de la metodología de diseño.
Tabla 1. Parámetros de entrada de diseño de la estructura de pavimento
PARÁMETRO VALOR NOMENCLATURA
R 99% Nivel de confiabilidad.
Zr -1.282 Desviación normal estándar.
So 0.49 Error estándar combinado de las predicciones de tránsito.
CBR 10.0 CBR de la subrasante.
Mr 1000 Módulo de resiliencia de la subrasante (kg/cm2).
Pi 4.5 Nivel de serviciabilidad inicial.
Pf 2.5 Nivel de serviciabilidad final.
ΔPSI 2.0 Pérdida de serviciabilidad.
Resultados La Tabla 2 y la Figura 5 presentan el dimensionamiento definitivo de la alternativa de refuerzo para la estructura sugerida de pavimento, considerando el aporte de las geoceldas CONFICELL LS. El espesor total de la estructura reforzada es de 50 cm. Tabla 2. Estructura de pavimento sugerida, reforzada con geomalla FORTGRID ASPHALT 100.
Capa Espesor (cm)
Capa de rodadura en concreto asfáltico 5
Capa asfáltica estructural semi densa 8
Geomalla FORTGRID ASPHALT 100 Sí
Capa de nivelación: material arena asfalto 3
ESPESOR TOTAL SOBRECARPETA 16
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Figura 5. Esquema de sección transversal reforzada sugerida.
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4 ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES
Se deberá utilizer una geomalla biaxial de ploiéster de alta tenacidad, altamente resistente a la temperatura, a la tension y a la carga cíclica, impregnada con un copolímero bituminoso, del tipo FORTGRID ASPHALT 100. La Tabla 3 presenta las propiedades mínimas de la geomalla, requeridas para la función de refuerzo de capas asfálticas en valores VMPR1.
Tabla 3. Propiedades de la geomalla FORTGRID ASPHALT 100 (Valores VMPR)
Propiedad Norma Unidad Valor
Resistencia última mínima ASTM D 6637 kN/m 107.0
Elongación última máximo ASTM D 6637 % 12
Resistencia mínima a las altas temperaturas (punto de ablandamiento) mínima
ASTM D 276 °C 240
Resistencia mínima a UV (% de retención a 500 horas) mínimo
ASTM D 4355 % 98
Resistencia a carga dinámica en 1000 ciclos de 0,1 % de elongación @ 1,0 % (% de pérdida máximo)
ASTM D 7556 % 20
Tamaño de abertura mínimo Medido mm 24.4 x 20.4
1 El valor mínimo promedio por rollo VMPR corresponde al valor promedio de los registros estadísticos del fabricante menos dos
veces la desviación estándar.
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Documentos anexos Adjuntos a la presente propuesta, se entregan los siguientes documentos:
Memoria de cálculo de la estructura de pavimento.
Especificación técnica de construcción de la geomalla FORTGRID ASPHALT
Guía de instalación de la geomalla FORTGRID ASPHALT.
Esquema de la sección transversal reforzada sugerida.
Evaluación de resistencia a la carga cíclica en geomallas para capas asfálticas.
Limitación de la propuesta
La presente solución sugerida se ha planteado con base en la información de referencia. Al momento de la construcción, estas soluciones, así como las características de los materiales considerados y entorno geotécnico deben ser verificadas y avaladas por un ingeniero especialista para su correcta implementación.
La asesoría técnica de Geomatrix y las recomendaciones para la instalación, son sugerencias que pueden ser aplicadas ó no por decisión del cliente, y en caso de serlo sus buenos resultados son de su exclusiva responsabilidad. Quedamos a su disposición para atender cualquier inquietud al respecto. Cordialmente, Dirección Técnica Geomatrix S.A.
PROYECTO:
SECTOR: FECHA:
SUBRASANTE
CBR (%) 10,00 CBR del suelo de Subrasante
TRÁNSITO
W18 1,50E+07 Número de ejes equivalentes acumulados de 18 kips (8.2 ton) en el período de diseño
METODOLOGÍA DE DISEÑO DE PAVIMENTOS AASHTO (1993)
R (%) 99 Confiabilidad
So 0,49 Error estándar combinado de las predicciones de tránsito
pi 4,5 Índice de servicio inicial
pt 2,5 Índice de servicio final
OBSERVACIONES
_-_Por favor modifique únicamente las celdas resaltadas en color azul celeste
Barranquilla (Atlántico)
REHABILITACIÓN DE CARPETA DE RODADURA
REFUERZO CON GEOMALLA FORTGRID ASPHALT
Rehabilitación Pista Principal Aeropuerto Internacional Ernesto Cortissoz
08/09/2014
PARÁMETROS DE DISEÑO
La información utilizada en esta aproximación de diseño es la más completa a la fecha de su realización y está sujeta a cambios en virtud de nuevas características, tanto para los materiales térreos como para los geosintéticos utilizados, por lo tanto se considera sugerida y deberá ser revisada por un ingeniero especialista en el tema para su aprobación, antes de su ejecución.
PROYECTO:
SECTOR: FECHA:
PARÁMETRO VALOR
W18 1,50E+07 Número de ejes equivalentes acumulados de 18 kips (8.2 ton) en el período de diseño
R (%) 99 Confiabilidad
So 0,49 Error estándar combinado de las predicciones de tránsito
ZR -2,327 Desviación estándar normal
SN 4,991 Número estructural requerido SNi = (ai*mi*hi)
pi 4,5 Índice de servicio inicial
pt 2,5 Índice de servicio final
ΔPSI 2,0 Pérdida de serviciabilidad final
CBR 10,0 CBR de la Subrasante
MR (psi) 15.000 Módulo Resiliente de la Subrasante
Log (W18) 7,30 Ecuación AASHTO 1993
ai Coeficiente de aporte estructural de la capa "i"
mi Coeficiente de drenaje de la capa "i"
Nota: Por favor modifique únicamente las celdas resaltadas en azul
N 1,50E+07 NÚMERO DE APLICACIONES DE EJES EQUIVALENTES PREVISTOS QUE ACTUARÁN EN EL PERÍODO DE DISEÑO
Nf 1,97E+07 NÚMERO DE APLICACIONES DE EJES EQUIVALENTES QUE SOPORTARÁ LA ESTRUCTURA
PASO 1: DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EN CONDICIÓN NO REFORZADA
REHABILITACIÓN DE CARPETA DE RODADURA
REFUERZO CON GEOMALLA FORTGRID ASPHALT
Rehabilitación Pista Principal Aeropuerto Internacional Ernesto Cortissoz
Barranquilla (Atlántico) 08/09/2014
E S T R U C T U R A D E P A V I M E N T O
Espesor Material Módulo Dinámico a m SN
DISEÑO OK
La información utilizada en esta aproximación de diseño es la más completa a la fecha de su realización y está sujeta a cambios en virtud de nuevas características, tanto para los materiales térreos como para los geosintéticos utilizados, por lo tanto se considera sugerida y deberá ser revisada por un ingeniero especialista en el tema para su aprobación, antes de su ejecución.
PROYECTO:
SECTOR: FECHA:
PARÁMETRO VALOR
W18 1,50E+07 Número de ejes equivalentes acumulados de 18 kips (8.2 ton) en el período de diseño
FEG 3,0 Factor de Eficiencia de la Geomalla
R (%) 99 Confiabilidad
So 0,49 Error estándar combinado de las predicciones de tránsito
ZR -2,327 Desviación estándar normal
SN 4,671 Número estructural requerido SNi = (ai*mi*hi)
pi 4,5 Índice de servicio inicial
pt 2,5 Índice de servicio final
ΔPSI 2,0 Pérdida de serviciabilidad final
CBR 10,0 CBR de la Subrasante
MR (psi) 15.000 Módulo Resiliente de la Subrasante
Log (W18) 7,09 Ecuación AASHTO 1993
ai Coeficiente de aporte estructural de la capa "i"
N 1,50E+07 NÚMERO DE APLICACIONES DE EJES EQUIVALENTES PREVISTOS QUE ACTUARÁN EN EL PERÍODO DE DISEÑO
Nf 3,68E+07 NÚMERO DE APLICACIONES DE EJES EQUIVALENTES QUE SOPORTARÁ LA ESTRUCTURA
PASO 2: DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE PAVIMENTO EN CONDICIÓN REFORZADA
REHABILITACIÓN DE CARPETA DE RODADURA
REFUERZO CON GEOMALLA FORTGRID ASPHALT
Rehabilitación Pista Principal Aeropuerto Internacional Ernesto Cortissoz
Barranquilla (Atlántico) 08/09/2014
DISEÑO OK
E S T R U C T U R A D E P A V I M E N T O
Espesor Material Módulo Dinámico a m SN
La información utilizada en esta aproximación de diseño es la más completa a la fecha de su realización y está sujeta a cambi os en virtud de nuevas características, tanto para los materiales térreos como para los geosintéticos utilizados, por lo tanto se considera sugerida y deberá ser revisada por un ingeniero especialista en el te ma para su aprobación, antes de su ejecución.
ESPECIFICACIÓN DE CONSTRUCCIÓN
REFUERZO DE CAPAS ASFÁLTICAS CON GEOMALLAS
1. DESCRIPCIÓN Esta especificación consiste en la utilización de geomallas impregnadas con cemento o emulsión asfáltica entre la sobre capa de rehabilitación y la capa asfáltica existente, o entre la capa de concreto asfáltico nueva y la base granular preparada. La utilización de la geomalla está determinada en los planos de construcción del proyecto o por las indicaciones del ingeniero interventor. Esta especificación considera la supervivencia del geomalla frente a los esfuerzos mecánicos y de temperatura producidos durante la instalación. 2. MATERIALES 2.1. Geomalla Se emplearán geomallas biaxiales de ploiéster de alta tenacidad resistentes a la temperatura, a la carga cíclica y a la tensión, impregnadas de un copolímero bituminoso Tipo FORTGRID ASPHALT 100 o similar, cuyas propiedades mínimas en valores mínimo promedio por rollo VMPR1 serán:
Tabla 1. Propiedades de la geomalla (Valores VMPR).
Propiedad Norma Unidad Valor
Resistencia última mínima ASTM D 6637 kN/m 107.0
Elongación última máximo ASTM D 6637 % 12
Resistencia mínima a las altas temperaturas (punto de ablandamiento) mínima
ASTM D 276 °C 240
Resistencia mínima a UV (% de retención a 500 horas) mínimo
ASTM D 4355 % 98
Resistencia a carga dinámica en 1000 ciclos de 0,1 % de elongación @ 1,0 % (% de pérdida máximo)
ASTM D 7556 % 20
Tamaño de abertura mínimo Medido mm 24.4 x 20.4
2.2. Ligante asfáltico El material que se utilizará para impregnar la geomalla, además de garantizar una adecuada adhesión de esta a la capa inferior y a la nueva capa de pavimentación o repavimentación, podrá ser un cemento asfáltico de penetración 60-70 ó una emulsión asfáltica con suficiente residuo asfáltico, de tal forma que satisfaga la cuantía establecida por el diseñador. Cuando se utilicen emulsiones catiónicas o aniónicas la geomalla se podrá colocar solo después del correspondiente rompimiento de la emulsión. Emulsiones o diluciones las cuales contienen solventes no deberán ser usadas. El tipo del cemento asfáltico especificado para el diseño de la mezcla caliente en cada localización geográfica es generalmente el material más aceptable.
1 El valor mínimo promedio por rollo VMPR corresponde al valor promedio de los registros estadísticos del fabricante menos
dos veces la desviación estándar.
3. EQUIPO Se deberá disponer de los equipos necesarios para la colocación del riego de liga en forma continua y homogénea, la instalación de la geomalla y la colocación y compactación del concreto asfáltico de la capa superior. El irrigador de asfalto debe ser capaz de rociar el asfalto a la tasa de aplicación especificada en forma uniforme. No se permiten salpicaduras, saltos ni veteados. El irrigador también debe estar equipado con un aspersor manual de boquilla sencilla y válvula de interrupción positiva. El equipo mecánico o manual de instalación de la geomalla debe ser capaz de instalarla uniformemente. Se deben suministrar los siguientes equipos misceláneos: Escobas de cerda rígida o rodillos para uniformizar la superficie de la geomalla; tijeras o cuchillas para cortar la geomalla; cepillos para aplicar el sellador asfáltico a los traslapos de la geomalla y grapas o puntillas aceradas para adosar la geomalla a la superficie inferior Puede requerirse, para ciertos trabajos, de equipos de compactación neumática para uniformizar la adherencia de la geomalla con el riego de liga, operación que debe hacerse con las llantas humedecidas. El emparejar con compactadores neumáticos es requerido especialmente en trabajos donde se coloquen capas delgadas o sobre superficies irregulares. El emparejamiento con compactación ayuda a la adhesión de la geomalla a las capas de pavimento adyacentes en la ausencia de peso y calor asociados con capas más gruesas de pavimento asfáltico. 4. EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS 4.1. Generalidades El Interventor exigirá al Constructor que los trabajos se efectúen con una adecuada coordinación entre las actividades de limpieza de la superficie de la capa asfáltica antigua o base granular preparada, la reparación de grietas, la colocación del riego de liga, la instalación de la geomalla y la colocación de la capa de repavimentación o pavimentación, de manera que se minimice el tiempo de duración de la obra. En caso de que la geomalla se deba instalar sobre una superficie imprimada, se deberá evaluar la necesidad de colocar un mínimo riego de liga para su instalación, el cual deberá incrementarse en caso de que la superficie haya sido expuesta al tránsito. Será responsabilidad del Constructor la colocación de elementos de señalización preventiva en la zona de los trabajos, la cual deberá ser visible durante las veinticuatro (24) horas del día. 4.2. Limpieza de la superficie y reparación de grietas La colocación del riego de liga e instalación de la geomalla sólo serán autorizadas por el Interventor cuando la limpieza de la superficie y la reparación de las grietas se hayan realizado, de acuerdo a los trabajos indicados en el proyecto y a lo ordenado por el Interventor. Para garantizar que la adhesión de la geomalla a la capa inferior y a la de pavimentación o repavimentación sea la adecuada, deberá preverse que la superficie sobre la cual se
colocarán los rollos de geomalla esté libre de elementos tales como mugre, agua, vegetación y escombros que pudiesen entorpecer el contacto entre el ligante asfáltico y la capa vieja. Los equipos utilizados en este tipo de operaciones son compresores neumáticos con boquillas adecuadas para limpieza o incluso, se permite la utilización de escobas; también se usan equipos de barrido mecánico. Después de terminar el proceso de limpieza, las grietas que excedan los tres milímetros (3 mm) de ancho deberán ser rellenadas con morteros asfálticos. 4.3. Tasa y forma de aplicación del ligante asfáltico La cantidad de ligante asfáltico a utilizar depende de la porosidad relativa del pavimento antiguo y de la geomalla a utilizar en el proceso de repavimentación, para garantizar el desempeño del conjunto. La cantidad de ligante asfáltico deberá ser la suficiente para satisfacer los requerimientos de adherencia de la geomalla a la capa inferior. Adicionalmente, se debe incluir la cantidad necesaria para adherir la cara superior de la geomalla a la nueva capa asfáltica. Para esto se recurrirá a los modelos matemáticos existentes que son parte de la práctica de mantenimiento vial. En ningún caso se podrá utilizar una cantidad inferior a 0,5 litros/m2 de emulsión asfáltica. Sobre la superficie tratada, se deberá extender el ligante asfáltico seleccionado, de tal forma que se obtenga una distribución uniforme de la tasa calculada. Las técnicas de imprimación requieren que los equipos coloquen el ligante a una tasa uniforme, siendo conveniente el uso de equipos mecánicos, tales como los tanques o camiones irrigadores. Cuando se utilicen equipos manuales se puede lograr una aplicación adecuada del ligante, teniendo en cuenta que ésta deberá ser homogénea y uniforme, sin permitir chorreaduras, gotas o cualquier otra forma diferente a una uniforme capa distribuida de ligante. 4.4. Temperaturas de trabajo Para los cementos asfálticos la temperatura mínima debe ser de 145°C. Los patrones de riego con emulsiones asfálticas son mejorados con calentamiento. Es deseable un rango de temperaturas entre 55°C y 70°C. No debe excederse una temperatura de 70°C puesto que a partir de ésta puede romperse la emulsión.
Ni el sellador asfáltico ni la geomalla deben colocarse cuando las condiciones del tiempo a juicio del interventor no sean las adecuadas. Las temperaturas del aire y del pavimento deben ser las suficientes para permitir que el sellante asfáltico haga que la geomalla permanezca adherida en su sitio. Para los cementos asfálticos la temperatura ambiente debe ser de 10°C o mayor. Para las emulsiones asfálticas la temperatura debe ser de 15°C o mayor. 4.5. Colocación de la geomalla La geomalla deberá ser colocada directamente sobre el ligante asfáltico, corrigiendo las posibles arrugas antes que el ligante o cemento asfáltico se enfríe y pierda adhesividad. La colocación de la geomalla podrá realizarse manual o mecánicamente, mediante equipos especiales para la colocación de los rollos y así de esta manera se podrá eliminar al máximo la formación de arrugas. Los cuidados principales para el tratamiento de las arrugas incluyen los siguientes:
Las arrugas y dobleces de más de 25 mm deberán rasgarse y aplanarse siempre en el sentido del avance de los equipos utilizados en la repavimentación, para evitar levantamientos.
En el caso de que la arruga o doblez sobrepase los 50 mm, este exceso deberá ser eliminado.
El traslapo de la geomalla en reparación de arrugas deberá contemplar el uso de ligante adicional para lograr la adhesión mencionada anteriormente.
Para evitar problemas de riegos inadecuados e insuficientes para lograr satisfacer los requerimientos de adhesión al concreto asfáltico, deberá contemplarse la menor dimensión posible para la conformación de los traslapos entre rollos adyacentes. Los traslapos, tanto en el sentido longitudinal como transversal deben ser de 10 cm. En las zonas de traslapos se deberá hacer una impregnación adicional con ligante asfáltico para garantizar la adherencia en todas las caras de las geomallas que convergen a la junta. Para facilitar un mayor contacto de la geomalla y el ligante, eliminando las arrugas de la geomalla, se podrán utilizar equipos mecánicos como los compactadores neumáticos en condición húmeda. Esto es de especial interés cuando se usarán capas delgadas de repavimentación o en el caso de tratamientos superficiales. Luego del paso repetidas veces del compactador de llantas, se coloca el concreto asfáltico y se procede a compactar, al igual que en cualquier proceso de pavimentación. 4.6. Colocación de la nueva capa asfáltica La capa nueva de pavimentación o repavimentación de concreto asfáltico podrá ser colocada inmediatamente después de haber sido instalada la geomalla. La única precaución que se debe tener en cuenta es que los equipos de construcción no deberán realizar movimientos bruscos sobre la geomalla y la levante o le genere arrugas. Para facilitar el tránsito de vehículos de la obra puede esparcirse mortero asfáltico sobre la superficie aunque no es de práctica constante, y evitar así la adherencia entre las llantas de los equipos y la geomalla recién saturada. El espesor de la capa de concreto asfáltico que cubre la geomalla, debe satisfacer el requerimientos de espesor para lograr una adecuada compacidad del material, el cual debe ser por lo menos tres veces el tamaño máximo del agregado. Se deben tener cuidados especiales con las condiciones climatológicas, no se podrá instalar la geomalla cuando la capa de pavimento existente esté en condiciones húmedas. En el caso de querer hacer grandes avances en la instalación de geomalla es necesario prever que no lloverá en la zona. Esta es la única condición que puede llegar a afectar el avance de obra. 5. CONDICIONES PARA EL RECIBO DE LOS TRABAJOS 5.1. Controles Durante la ejecución de los trabajos, el Interventor adelantará los siguientes controles:
- Verificar el estado y funcionamiento de todo el equipo empleado por el Constructor. - Verificar la limpieza de la superficie de la base granular preparada o la capa asfáltica
antigua y la correcta reparación de las grietas existentes, de acuerdo a lo definido en la ejecución de los trabajos de esta especificación.
- Vigilar la correcta dosificación de la cantidad de ligante asfáltico según las
especificaciones particulares del proyecto y las previsiones consideradas en esta especificación.
- Verificar la correcta colocación de la geomalla, los tratamientos de las arrugas y los
traslapos entre los rollos de geomalla, de acuerdo a lo descrito en la ejecución de los trabajos de esta especificación.
- Verificar la colocación y la compactación de la capa de pavimentación o
repavimentación y sus dimensiones según lo especificado en el diseño. - Supervisar la correcta aplicación del método aceptado. - Comprobar que los materiales a utilizar cumplan con los requisitos de calidad exigidos
por la presente especificación. - Vigilar las condiciones climáticas durante los procesos de imprimación e instalación de
la geomalla y la colocación de la capa de repavimentación. - Efectuar ensayos de control sobre la geomalla, el ligante asfáltico, los agregados
pétreos y el material de la capa de pavimentación o repavimentación. Los ensayos de control relacionados con la geomalla, deberán hacerse de conformidad con lo establecido en las normas INV E-909 e INV E-908.
- Verificar mediante la toma de núcleos que las capas asfálticas queden ligadas. - Verificar que cada rollo de geomalla tenga en forma clara la información del fabricante,
el número del lote, la referencia del producto así como la composición química de la geomalla.
- Comprobar que durante el transporte y el almacenamiento, la geomalla tenga los
empaques que lo proteja de la acción de la intemperie, agua, lodo, polvo y otros materiales que puedan afectar sus propiedades.
- Medir, para efectos de pago, las cantidades de obra ejecutadas a su satisfacción. 5.2. Condiciones específicas para el recibo y tolerancias 5.2.1. Calidad del ligante asfáltico En el caso de utilizar cemento asfáltico como ligante, éste deberá cumplir los requisitos de calidad especificados en el diseño (penetración, viscosidad, temperatura, ductilidad y adherencia) y controlar estrictamente la temperatura de colocación que no sobrepase los valores admisibles. Para las emulsiones asfálticas se deberá controlar el cumplimiento de las especificaciones de diseño y el porcentaje residual de asfalto según lo indicado en el diseño.
5.2.2. Calidad de la geomalla Cada despacho de geomalla deberá estar acompañado de una certificación o declaración del laboratorio del fabricante que garantiza que el producto satisface las exigencias indicadas en los documentos del proyecto. Por ningún motivo se aceptarán geomallas rasgadas, agujereadas o usadas. Las especificaciones de las geomallas deben presentarse en valores mínimos promedio por rollo (VMPR). 5.2.3. Declaración del fabricante de la geomalla con respecto a su producto El Constructor suministrará al Interventor una declaración donde se establezca el nombre del fabricante, el nombre del producto, composición química relevante de los filamentos o cintas y otra información pertinente que describa totalmente a la geomalla. El fabricante es responsable de establecer y mantener un programa de control de calidad. Este deberá estar disponible cuando se requiera, mediante un documento que describa el programa de control de calidad de la producción. La declaración del fabricante hace constar que la geomalla suministrada ofrece valores mínimos promedio por rollo “VMPR”, de acuerdo a lo establecido en su hoja de especificaciones de producto, obtenidos bajo el programa de control de calidad del fabricante. La declaración deberá ser extendida por una persona que tenga el reconocimiento legal, de tal forma que comprometa al fabricante. Un error en el etiquetado o de presentación de los materiales, será razón suficiente para rechazar estas geomallas. 5.2.4. Calidad del producto terminado El Interventor aceptará todos los trabajos de pavimentación o repavimentación donde las dimensiones y los lineamientos se ajusten a los requerimientos del proyecto y cuyos materiales y procedimientos de ejecución se ajusten a lo establecido en esta especificación. 6. ÍTEM Y UNIDAD DE MEDIDA La unidad de medida de la geomalla será el metro cuadrado (m2), aproximado al décimo del metro cuadrado de geomalla medida en obra, colocado de acuerdo con los planos y esta especificación, sin incluir traslapos, debidamente aceptado por el Interventor. La unidad de medida del ligante asfáltico será el kilogramo (kg). El precio unitario deberá incluir todos los costos por concepto de suministro, transporte, almacenamiento, colocación y desperdicios de geomalla correctamente instalado en sitios aprobados; limpieza de la zona de los trabajos y disposición de los materiales sobrantes; señalización preventiva del sitio de trabajo durante la ejecución de los trabajos y, en general, todo costo adicional relacionado con la correcta ejecución del trabajo especificado.
Tabla 2. Ítem de pago.
Ítem Unidad de Medida
Asfalto para riego de liga Kg
Geomalla para capas asfálticas resistente a carga cíclica y temperatura m2
EVALUACIÓN DE RESISTENCIA A LA CARGA CÍCLICA EN GEOMALLAS PARA CAPAS ASFÁLTICAS
A continuación se presentan los resultados de evaluación en carga cíclica de geomallas para capas asfálticas de acuerdo con las indicaciones del comité D35 de la ASTM, implementado el ensayo ASTM D 7556-10 Método de Prueba Standar para Determinar las propiedades en Tensión a Pequeña Deformación de Geomallas y Getotextiles al Aire Mediante Ensayos de en Carga Cíclica en Tensión (Standar Test Methods for Determinig the Small Strain Tensile Properties of Geogrids and Getotextiles by In-Air Ciclic Tension Tests).
1 ENFOQUE
El ensayo busca determinar el comportamiento comparativo de las geomallas de fibra de vidrio y de poliéster (Fortgrid Asphalt) durante la instalación y el período de servicio, con el propósito de lograr una mejor aproximación al diseño mecanicista – empírico de pavimentos
2 METODOLOGÍA
ASTM D 7556-10 Método de Prueba Standar para Determinar las propiedades en Tensión a Pequeña Deformación de Geomallas y Getotextiles al Aire Mediante Ensayos de en Carga Cíclica en Tensión
Fotografía 1. Máquina de Ensayo Swick Roell Los ensayos se realizaron siguiendo la metodología indicada utilizando un cabo de cada una de las geomallas Fortgrid Asphalt 75 y FV 100 de fibra de vidrio, de acuerdo con los rangos indicados en la siguiente tabla:
En las figuras 1, 2 y 3 se presentan los resultados de los ensayos realizados en los que se presenta la resistencia a la tensión en N en cada ciclo de carga
Figura 1. Ensayos de carga cíclica en tensión 0.1 a 0.5 % de elongación
Figura 2. Ensayos de carga cíclica en tensión 0.1 a 1.0 % de elongación
Figura 3. Ensayos de carga cíclica en tensión 0.1 a 1.5 % de elongación
4 CONCLUSIONES
En los ensayos se documentó el comportamiento a la carga cíclica en tensión que ofrece cada una de las geomallas. En particular se aprecia el comportamiento en términos de su resistencia a la tensión a medida que sucede cada uno de los ciclos de carga, observándose lo siguiente:
La geomalla de fibra de vidrio con cada exigencia de carga presenta un deterioro significativo en su capacidad mecánica, medida en términos del módulo mecánico y resistencia a la tensión, perdiendo después de cierto número de repeticiones el beneficio mecánico que ésta ofrece. Lo anterior es función del nivel de deformación apreciándose en el ensayo que para el rango 1 la geomalla alcanzó a tolerar 1000 ciclos de carga antes de la rotura, en el rango 3 llegó a 300 y en el rango 3 llegó a 29 ciclos en tanto que la geomalla FORTGRID ASPHALT superó los 1000 ciclos sin pérdida de resistencia ni módulo en todos los casos
El alto módulo mecánico que ofrece la geomalla de fibra de vidrio es una identidad para una condición de carga estática o sostenida que al ser sometida a una condición de carga cíclica se va perdiendo hasta romperse, en tanto las geomallas FORTGRID ASPHALT mantienen su competencia mecánica bajo condiciones de carga cíclica, ofreciendo un comportamiento armónico con el desempeño de las capas asfálticas de pavimentos; en otras palabras, presentan un mínimo envejecimiento mecánico por carga dinámica, lo que garantiza la permanencia del efecto de reforzamiento del concreto asfáltico a largo plazo y, por tanto, un aumento en la vida útil del mismo.
El comportamiento observado pone en evidencia el alto nivel de deterioro que sufren las geomallas de fibra de vidrio durante la etapa de instalación, en tanto que para el caso de las geomallas de poliéster es prácticamente imperceptible
Mediante estos ensayos resulta evidente que el comportamiento inherentemente frágil de la fibra de vidrio es una identidad de las geomallas hechas con este material, aspecto que debe tenerse en cuenta en el diseño de las capas asfálticas y en la selección de los materiales a utilizar durante la ejecución de los proyectos