Sistemas anti-reflexión de fisuras en firmes bituminosos ... · tensiones, generándose grietas en superficie. Por otro lado, las frías condiciones en invierno hacen Por otro lado,

Sistemas anti-reflexión de fisuras en firmes bituminosos de carreteras

Rubén Meca PernasMiguel del Sol SánchezFernando Moreno NavarroMª Carmen Rubio Gámez

N°3 / 2015 CUADERNOS TECNOLÓGICOS DE LA PTC.

Estudio de viabilidad de utilización de residuos de láminas de polietileno empleadas en impermeabilización de balsas


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Granada, octubre 2016

© Plataforma Tecnológica Española de la Carretera (PTC). Av. General Perón, 26 - 2º iz, 28020 Madrid.Reservados todos los derechos. ISBN: 978-84-697-2168-1

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Índice de Contenidos


1.

1. Estudio del estado del arte .............................................................................................................. 5

1.1. Introducción ............................................................................................................................................6

1.2. Propagación de fisuras en pavimentos asfálticos ...........................................................................8

1.3. Soluciones Anti-Reflexión de Fisuras ..............................................................................................11

1.3.1. Técnicas de Interposición Generalizadas .................................................................................11

1.3.2. Productos de interposición ..........................................................................................................15

1.4. Evaluación en laboratorio de Sistemas Anti-Reflexión de Fisuras .............................................21

1.4.1. Evaluación de las propiedades del sistema de interposición ...............................................21

1.4.2. Evaluación de la adherencia entre capas .................................................................................22

1.4.3. Evaluación del comportamiento mecánico frente a fisuración ............................................26

1.5. Conclusiones del Estado del Arte .....................................................................................................29

2. Objetivos .......................................................................................................................................... 30

2.1. Objetivo Principal .................................................................................................................................31

2.2. Objetivos Secundarios .........................................................................................................................31

3. Metodología .................................................................................................................................... 32

3.1. Materiales ..............................................................................................................................................34

3.2. Plan de Ensayos ...................................................................................................................................39

3.2.1. Análisis de la adherencia entre capas ......................................................................................39

3.2.2. Análisis de la fisuración por fatiga .............................................................................................43

4. Análisis de resultados .................................................................................................................... 46

4.1. Análisis de la adherencia entre capas .............................................................................................47

4.1.1. Influencia del tipo de técnica de interposición ........................................................................49

4.1.2. Influencia de la dotación de ligante ...........................................................................................50

4.1.3. Influencia de la presencia de agua ............................................................................................50

4.2. Análisis de la fisuración por fatiga ...................................................................................................51

5. Conclusiones .................................................................................................................................. 56

6. Referencias bibliográficas .............................................................................................................. 59

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1. Estudio del estado del arte


1.1. Introducción

La aparición de grietas es uno de los mayores problemas que afectan al correcto desempeño de las funciones de las carreteras a nivel mundial, provocando descensos de la calidad del servicio y de los niveles de seguridad y comodidad de los usuarios, llegándose incluso a la finalización de su vida de servicio si no se producen las pertinentes operaciones de conservación.

La fisuración aparece en todo tipo de firmes debido a causas muy diversas y con formas muy variadas. En este caso, el estudio se centrará en la fisuración en firmes con pavimento bituminoso, o sea, firmes flexibles (incluidos semiflexibles y semirrígidos), con el fin de profundizar en el conocimiento de este fenómeno, como son sus causas, su forma, sus consecuencias, etc.

La fisuración en firmes puede deberse a una gran variedad de causas, de entre las cuales puede decirse que la fisuración por fatiga destaca como una de las principales patologías de firmes a nivel mundial. Pero además de fatiga, existen otras causas de la fisuración en firmes, aunque normalmente el origen de las fisuras en un firme será debido a la combinación de varias de ellas. Así pues, de acuerdo con su origen, las fisuras se pueden clasificar en (Colombier 1997):

• Fisuras de fatiga

Este tipo de fisuración se produce cuando el firme es sometido a cargas de tráfico acumuladas que superan su límite de resistencia, pudiendo afectar a todas las capas del firme o sólo a la rodadura.

La fisuración por fatiga conduce al fallo estructural del firme, es decir, provoca pérdidas importantes de resistencia de la estructura hasta el punto de que deja de soportar las cargas a las que se somete.

Los tres parámetros fundamentales que influyen en el desarrollo de este fenómeno son la intensidad de carga, la magnitud de la deformación producida y la rigidez de las capas asfálticas.

• Fisuras de retracción

Un pavimento sometido a un esfuerzo de contracción puede generar fisuras en algún punto del mismo, desde el momento en el que el rozamiento con la capa de soporte alcance el valor de su límite de tracción.

El fenómeno de fisuración por retracción se produce fundamentalmente en carreteras que tienen capas de base tratadas con conglomerantes hidráulicos (cemento o cal). También se pude producir en capas bituminosas en climas severos, especialmente en la capa de rodadura. Así, se puede deber tanto al fraguado del conglomerante hidráulico como a la retracción térmica, en climas con fuertes diferencias de temperatura entre el día y la noche.

• Fisuras producidas por el movimiento del suelo soporte

Los movimientos o pérdidas localizadas de capacidad portante del suelo sobre el que descansa el

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firme pueden provocar fisuras, las cuales se propagan a través de las distintas capas del firme. Este tipo de fisuras pueden deberse a fenómenos muy diversos, como pérdida de capacidad portante debido a un incremento de humedad del suelo, el asiento de terraplenes mal compactados, deslizamientos del terreno, contracción de suelos arcillosos por pérdida de humedad en periodos secos, etc.

• Fisuras de construcción

Errores en el diseño o construcción de firmes pueden originar su fisuración. Entre ellos, destacan la variación transversal de la capacidad portante, las juntas constructivas mal ejecutadas, así como la falta de adherencia entre capas.

• Fisuras de envejecimiento

Este tipo de fisuras, iniciadas en superficie, se producen por la combinación de la contracción térmica y el envejecimiento del ligante. El envejecimiento del ligantes será mayor en la superficie, lo cual hace que aumente su rigidez y, en consecuencia, disminuya su capacidad para disipar tensiones, generándose grietas en superficie. Por otro lado, las frías condiciones en invierno hacen que el material bituminoso sea más frágil.

Las fisuras pueden presentar varias formas y patrones dependiendo de su origen, del tipo de estructura y del progreso del deterioro (Bravo et al. 2008).

Generalmente, las fisuras son rectilíneas, pudiendo ser longitudinales (paralelas a la dirección de los vehículos) o transversales (perpendiculares a la dirección de los vehículos). Rara vez son diagonales o parabólicas (Figura 1).

Figura 1. Direcciones comunes de fisuras (Universidad Nacional de Colombia 2006)

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Por su aspecto, las fisuras pueden ser individuales, ramificadas o entrelazadas (Figura 2).

Figura 2. Diferentes aspectos de las fisuras (Colombier 1997)

Atendiendo a su anchura, las fisuras se clasifican en muy finas (décimas de milímetro), finas (1 a 2 mm) o anchas (2 mm a 1cm).

Finalmente, las fisuras también se pueden clasificar en base a la forma en que se agrupan, pudiendo ser aisladas, en bloque o en piel de cocodrilo.

1.2. Propagación de fisuras en pavimentos asfálticos

Una vez iniciadas las fisuras, si no cesan las causas que las originan, se produce su propagación. De acuerdo a su sentido de propagación, podemos distinguir entre fisuración ascendente o reflexiva y fisuración descendente.

La fisuración ascendente o reflexiva es la más habitual. Su origen está en las grietas aparecidas en la base del firme, como las grietas de retracción de bases estabilizadas con cemento (Bonnot 1992; Bonnot 1998; Pérez 2008). Por su parte, la fisuración descendente se debe a la fatiga producida por las cargas del tráfico y los fenómenos térmicos, así como la falta de homogeneidad en la transferencia de cargas entre el neumático y el pavimento (Baladi et al. 2003). Ambos tipos de fisuración pueden producirse en un mismo firme.

El fenómeno de la reflexión de fisuras es muy común cuando se coloca una nueva capa asfáltica sobre un pavimento deteriorado o sobre bases tratadas con conglomerantes hidráulicos, las cuales tienen juntas y/o fisuras de origen térmico en sentido transversal. Los defectos que incluyen estas capas, producen una concentración de tensiones y transmiten su movimiento a la base de la capa superior, favoreciéndose que la fisura crezca hacia la superficie. Por lo tanto, para conocer mejor el fenómeno de la fisuración reflexiva, resulta necesario conocer las fuerzas y tensiones

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que provocan que los bordes de las grietas se muevan, así como analizar la naturaleza de los movimientos.

Así pues, el origen de los movimientos de los vértices de la fisura se debe a tres tipos de fenómenos (Colombier 1997): efecto del tráfico de vehículos, en especial los pesados, (este efecto constituye el principal desencadenante de la propagación de fisuras); gradientes térmicos que producen dilataciones y contracciones de la capa de firme, generándose tensiones de tracción en el material que conducen finalmente a movimientos horizontales de abertura y cierre de las fisuras; y la acción del agua debido a la variación del contenido de humedad del suelo soporte puede inducir la abertura o cierre de las fisuras.

Por otro lado, existen tres tipos de movimientos posibles de los labios de la fisura o modos de fisuración (Irwin 1957): modo I o de abertura, modo II o de cizalladura y modo III o de desgarre.

También, el modo de fisuración que aparece en la capa de firme variará en función de las solicitaciones a las que esté sometida (Figura 3). Así, el modo I se produce tanto por las cargas de tráfico como la fatiga térmica. El modo II es producido por las cargas del tráfico, aunque si la fisuración es longitudinal se produce el modo III.

Figura 3: Modos de fisuración dependiendo de las solicitaciones sobre el firme (Laveissiere 2002)

Una vez analizados los modos en los que se mueven los bordes de las fisuras de las capas inferiores, así como las solicitaciones que provocan tales movimientos, se pretende analizar el proceso por el cual se produce la reflexión de fisuras sobre la capa superior. En ese sentido, la reflexión es producida en tres fases (Colombier 1997):

• Una fase de inicio de la fisura, en la que los esfuerzos provocados por las cargas del tráfico y térmicas producen el movimiento del vértice de la fisura o defecto preexistente en la capa inferior, produciéndose una concentración de tensiones sobre la base de la capa superior, e

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iniciándose la fisura en dicha capa.

• Una fase de propagación, en la cual los esfuerzos producidos por el tráfico y los gradiente térmicos provocan la propagación de la fisura hacia arriba, debido a un fenómeno de fatiga del material. La velocidad de avance de la fisura dependerá del tipo de carga, y del espesor y rigidez de la capa en la que se propaga.

• Finalmente, se produce la ruptura de la capa, apareciendo la fisura en la superficie de dicha capa.

Un factor muy importante en la reflexión de fisuras es la adherencia entre capas. Así, la propagación de la fisura se relaciona con el despegue de la interfaz, según dos esquemas (Figura 4). Bajo la acción combinada de cargas de tráfico y térmicas, la grieta se puede propagar verticalmente hacia la superficie sin afectar a la unión entre capas, u horizontalmente en la interfase debido a tensiones tangenciales que provocan la desunión de las capas. En este último caso, se produce un proceso de fatiga de la capa superior que inicia un nuevo proceso de propagación vertical, de forma que se obtiene una rodadura fisurada con falta de adherencia entre capas (Goacolou & Marchand 1982).

Figura 4. Relación de la adherencia entre capas con la propagación de fisuras (Goacolou & Marchand 1982)

Una vez se ha producido la completa propagación de las fisuras a la superficie, la durabilidad del firme se ve severamente mermada. La aparición de fisuras en superficie trae consigo graves consecuencias para el desempeño de la función estructural del firme. Por un lado, se produce

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un empeoramiento de la transmisión de cargas hacia el terreno, lo cual genera deformaciones y fallos por cortante. Por otro lado, se produce una penetración de humedad y algunos agentes químicos, promoviéndose el lavado de finos, baches, desprendimientos, pérdidas de capacidad portante, etc. Todo ello trae consigo un incremento significativo de las irregularidades superficiales, produciéndose más ruido y reduciéndose la adherencia neumático-pavimento.

Finalmente, estos inconvenientes generan importantes incomodidades y reducciones de seguridad a los usuarios de las carreteras. Por ello, la búsqueda de soluciones eficientes frente a la reflexión de fisuras constituye un tema de gran interés en Ingeniería de Carreteras.

1.3 Soluciones Anti-Reflexión de Fisuras

Ante los problemas de deterioro de pavimentos causados por la propagación de fisuras, surge la necesidad de encontrar soluciones viables desde el punto de vista técnico y económico. El desarrollo de estudios e investigaciones al respecto comienza a tener especial interés a partir de la década de los 70, en especial los relacionados con la reflexión de fisuras, pues el estudio del fenómeno de fisuración descendente aún es bastante reciente.

Como consecuencia a las múltiples investigaciones llevadas a cabo en lo referente a sistemas anti-remonte de fisuras (Ogundipe et al. 2013; Zamora-Barraza et al. 2011; Ferrotti et al. 2011; Khodaii et al. 2009; Bravo et al. 2008), se tienen en la actualidad gran variedad de sistemas y técnicas que contribuyen a retardar este proceso. La elección de los mismos dependerá de las características particulares de cada caso: tipología de firme; tipología y espesor de la mezcla asfáltica aplicada; estado del firme antes de repavimentar; volumen de tráfico; movimiento diferencial de grietas y juntas; posición del refuerzo en el pavimento; clima; soluciones posibles ofrecidas por el mercado de proveedores; limitaciones técnicas de cada sistema; consideraciones constructivas; relación Beneficio/Costo.

Actualmente, las soluciones que se conocen para combatir la fisuración en carreteras se pueden dividir según el elemento sobre el que se actúe, en actuaciones sobre la capa de base, actuaciones sobre el pavimento o actuaciones sobre la mezcla bituminosa.

De entre todas estas soluciones, son objeto de análisis de este estudio las técnicas de interposición generalizadas, también conocidas como sistemas anti-reflexión de fisuras o sistemas retardadores de fisuras.

1.3.1 Técnicas de Interposición Generalizadas

Éstas pueden ser utilizadas tanto para la construcción de carreteras nuevas como para la rehabilitación de carreteras ya fisuradas. Por lo general, para rehabilitar un pavimento fisurado se suele reparar, en primer lugar, las grietas existentes, para cubrirlo posteriormente con una nueva

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capa de mezcla asfáltica. A través de la experiencia se ha conocido que el simple sellado de las grietas y su cubrimiento con una nueva capa asfáltica rara vez constituye una solución duradera, pues los esfuerzos de corte siguen actuando en el borde de la grieta, propagándose ésta, de nuevo, a través de la nueva capa hacia la superficie.

Ante este problema, se plantea el uso de lo que se conoce como técnicas de interposición generalizadas. Dichas técnicas se aplican sobre toda la superficie del pavimento agrietado, colaborando en que la reflexión de la fisura sea más lenta y difícil. A su vez, suelen combinar tres capas (capa de nivelación, capa intermedia o de interposición y capa de rodadura o superficial, (Figura 5), cada una de ellas con una función definida. No obstante, la exigencia de cada una de estas capas dependerá de las cargas a las que está sometido el firme, el tipo de sistema antifisuras elegido, así como la calidad del firme preexistente. La adherencia entre las capas debe quedar asegurada, al igual que la ausencia de deformaciones plásticas que produzcan la fatiga de las capas superiores.

Figura 5: Esquema de reparación de un firme mediante técnicas de interposición generalizadas (Vanelstraete et al. 1997)

La capa de nivelación se utiliza cuando el pavimento que se pretende rehabilitar tiene una superficie desigual. Como bien indica su nombre, su función es nivelar y obtener una superficie plana que proporcione el correcto apoyo del sistema anti-fisuras sobre el firme existente. Es de pequeño espesor, y está compuesta generalmente por una mezcla bituminosa densa con tamaño máximo de árido en torno a 7mm (Raab & Partl 2004a). Una opción para constituirla puede ser reciclar en frío e in situ la parte superior de la anterior rodadura deteriorada.

Encima de la capa de nivelación, se coloca el producto de interposición, también conocido como “manta antifisuras” o “sistema anti-reflexión”. Este producto constituye el elemento principal que dificulta la propagación de fisuras hacia la superficie. Entre los productos de interposición empleados, cabe destacar los siguientes: geotextiles impregnados; geomallas; combinación

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geomalla + geotextile; mallas metálicas; nidos de abeja; mezcla arena-betún; sistema SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer).

Las funciones principales de estas capas pueden ser:

• Reforzar la estructura. Para ello, han de soportar adecuadamente las tensiones rápidas causadas por el tráfico. Por tanto, el módulo de rigidez de la capa de interposición tiene que ser más elevado que el módulo de la capa de rodadura. Esto depende del tipo de sistema y de la temperatura de trabajo.

• Resistir grandes deformaciones, permitiendo las deformaciones horizontales de la estructura sin que quiebre y absorbiendo los movimientos que se producen en los bordes de las grietas, de manera que se dificulte su reflexión.

• Impermeabilizar el pavimento de forma que el agua no penetre a través de él hacia las capas inferiores.

Dichas funciones pueden aparecer aisladas o se pueden complementar (Tabla 1).

Tabla 1: Funciones de algunos materiales como sistemas anti-reflexión (Vanelstraete et al. 1997).

Según el objetivo principal que persigan, las capas de interposición se pueden clasificar en:

• Rígidas, cuando refuerzan la capa de rodadura disminuyendo su deformación.

• Flexibles, cuando persiguen resistir grandes deformaciones en las proximidades de las grietas.

• Impermeabilizantes, cuando impiden la entrada de agua u otros agentes dañinos para el firme.

Resulta importante señalar que generalmente se produce una pérdida de adherencia en la interfase al incluir estas técnicas (Brown et al. 2001; Ling & Liu 2001; Canestrari et al. 2006; Ferrotti et al. 2011; Zamora-Barraza et al. 2010). Una buena adherencia entre el producto de interposición y las capas de firme es indispensable para garantizar una buena distribución de esfuerzos sobre la

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estructura. En caso contrario, el sistema favorecería el crecimiento de las fisuras por fatiga hacia la superficie, en lugar de ralentizarlo (Laveissiere 2002).

En cuanto a esta adherencia, ésta puede ser proporcionada por diversos métodos (Vanelstraete & De Bondt 1997):

• Riego de adherencia. Consiste en una emulsión, preferiblemente con elastómeros. Generalmente, las cantidades varían de 300 a 500 g/m2.

• Capa de betún, preferiblemente con elastómeros. Usado en geotextiles no tejidos, con cantidades que varían de 700 a 1400 g/m2.

• Lechadas bituminosas, fabricadas con emulsión, arena y filler.

• Entrelazado. Este sistema colabora en la adherencia entre capas por efecto del entrecruzamiento de los áridos y la malla. No se suele utilizar por sí sólo, sino que se combina con otros sistemas para garantizar la adhesión.

• Autoadhesivo. Algunos productos no requieren de ningún sistema para lograr la adherencia, ya que por sí solos se adhieren a las capas asfálticas.

El método por el que la adherencia varía según el tipo de producto de interposición, pudiendo combinarse varios a la vez (Tabla 2).

Riego de adherencia

Capa de betún

Lechada bituminosa

Entrelazado Autoadhesivo

Arena-betún XSAMI X

Geotextil XGeomalla X X X

Malla metálica X XMallas 3D X

Combinación malla-geotextil

X X

Método de fijación de la interposición

Tabla 2 Combinación de distintos productos de interposición con su mecanismo de adherencia (Vanelstraete et al. 1997)

Finalmente, sobre la capa de intermedia se superpone la nueva capa de rodadura sobre la que circularán los vehículos. Esta capa podrá incluir, además, otros sistemas anti-fisuración, como la adición de fibras o betunes modificados. Del mismo modo, su espesor y composición influirán de forma determinante en su resistencia frente a los fenómenos de fisuración.

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1.3.2 Productos de interposición

Geotextiles

Los geotextiles son materiales textiles sintéticos planos formados por fibras poliméricas (poliéster, polipropileno o poliamidas), similar a una tela, de gran deformabilidad. Son incorporados en múltiples aplicaciones geotécnicas, siendo las funciones principales que desempeñan las de separación, filtro, drenaje, refuerzo mecánico o impermeabilización (Baamonde et al. 2011). Aunque con un uso menos extendido en nuestro país, también debe considerarse que pueden ser incorporados en pavimentos como sistema antifisuras.

Han sido varios los autores que dieron a conocer que el uso de geosintéticos constituye una herramienta muy efectiva para aumentar la vida de servicio de los firmes, actuando como un elemento anti-reflexión de fisuras (Abd El Halim et al. 1982; Abd El Halim et al. 1991; Brown et al. 2001; Khodaii & Fallah 2009; Zamora-Barraza et al. 2011; Ferrotti et al. 2012).

Existen distintos tipos de Geotextiles, admitiendo varias clasificaciones:

• Según la orientación de sus fibras:

• Tejidos: Las fibras se orientan en dos direcciones.

• No tejidos: Las fibras se orientan de forma aleatoria.

Figura 6. Geotextil no tejido (izquierda) y Geotextil tejido (Derecha)

• Según las dimensiones de sus fibras:

• De filamentos continuos: Geotextil no tejido con filamentos extensos.

• De fibras cortadas: Con fibras de una determinada longitud.

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• Según su procedimiento de fabricación:

• Agujados, Punzonados o Agujeteados: Los filamentos se unen mecánicamente mediante agujas que entran y salen a gran velocidad de la napa cohesionando y entrelazando los filamentos.

• Termosoldados: Los filamentos son unidos mediante calor.

Como sistemas de interposición, los geotextiles que se utilizan suelen ser:

• No tejidos (los tejidos presentan propiedades mecánicas anisotrópicas que hacen que su efectividad no sea igual en todo el plano, son menos deformables y presentan menor capacidad de saturación).

• De filamentos continuos (las fibras cortas o largas reducen la resistencia del geotextil y se adhieren fácilmente a los neumáticos durante su instalación).

• A base de polipropileno (es más resistente a los álcalis, asegura una buena adhesividad con el betún al impregnarse bien por su baja densidad y no funde a las temperaturas de extendido de la mezcla asfáltica de rodadura).

• Con fibras ligadas mecánicamente por agujeteado (lo que da volumen al geotextil para retener la cantidad óptima de ligante bituminoso).

En pavimentación, el sistema aplicado consiste en interponer un geotextil impregnado con ligantes hidrocarbonados entre la capa de rodadura y las capas inferiores con el objetivo de retardar la reflexión de fisuras sobre la capa de rodadura.

Los geotextiles son capaces de absorber las tensiones tangenciales entre las capas, así como servir al mismo tiempo de membrana impermeabilizante, evitando así la penetración de humedad y el bombeo de finos del suelo. El principio en el que se basa su funcionamiento es la retención de cierta cantidad de ligante (entre sus fibras), es decir, el geotextil actúa como un depósito de ligante, el cual va a permitir la deformación, adaptándose al soporte fisurado, de manera que la grieta desliza horizontalmente y se disipa su transmisión a la capa superior. Por tanto, de las funciones mencionadas que pueden desempeñar las capas de interposición, los geotextiles pueden desarrollar dos: la resistencia de grandes deformaciones, actuando como membrana amortiguadora de esfuerzos, y la impermeabilidad, que se consigue gracias a la saturación del geotextil con el ligante. Ningún geotextil puede ser usado para trabajar como refuerzo mecánico, debido a su baja rigidez, salvo en caso de que se combine con un refuerzo, como una geomalla.

De estudios realizados sobre la inclusión de geotextiles entre capas de firme, se ha concluido que aproximadamente 2/3 partes del alivio de esfuerzos se debe al ligante que satura al geotextil (Prieto 2006). También, se ha encontrado que los geotextiles son más efectivos para prevenir las fisuras longitudinales, donde los movimientos horizontales son más pequeños, y en climas calientes y templados.

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Para su aplicación, se suele emplear emulsiones asfálticas del tipo ECR-3 modificada, fabricadas a partir de betunes modificados mediante la adición de polímeros elastoméricos.

Geomallas

Las geomallas son estructuras planas geocompuestas constituidas por una malla abierta y regular de elementos resistentes a tracción, en la cual las aberturas van a ser mayores a los elementos resistentes. La malla puede estar constituida por láminas perforadas, que pueden ser estiradas para mejorar sus características mecánicas; o bien mediante tejidos unidos por procesos térmicos. Pueden ser uni-direccionales o bidireccionales (Figura 7).

Figura 7. Geomalla uni-direccional y geomalla bidireccional

Las geomallas que habitualmente se emplean para refuerzo de firmes pueden estar fabricadas a partir de fibra de vidrio, poliéster o polivinil alcohol, siendo estas dos últimas las que mejores resultados presentan.

Existen numerosas áreas de aplicación de las geomallas. No obstante, su función principal es constituir un material de refuerzo. Se ha demostrado que su utilización como refuerzo de pavimentos permite reducir considerablemente el espesor total de las capas para una misma vida de servicio. En ocasiones incluso se aplican combinadas con geotextiles para aunar las propiedades y funciones de ambos.

Las geomallas mejoran el comportamiento estructural, siempre y cuando se encuentre ubicada dentro de la zona de tracción del pavimento. El propósito de colocar la geomalla entre la capa agrietada y la nueva capa es aportar mayor rigidez a las capas. Cuanto mayor sea la rigidez de la geomalla mejor será el comportamiento antifisuras (Zamora-Barraza et al. 2011) La geomalla cose los bordes de la fisura limitando su movimiento y absorbiendo las tensiones al trabajar bien a tracción. No se trata de disipar el movimiento sino de evitarlo, por lo que funcionarán siempre que los esfuerzos de transmisión de fisuras sean menores que la resistencia a rotura de la geomalla. En este caso, la propagación de la grieta será más fácil en una dirección horizontal. El espesor de la nueva capa asfáltica sobre la geomalla no debe ser menor a 4 cm (Ricci 2011).

La resistencia a fatiga, a la reflexión de fisuras o a las roderas puede verse favorecida

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considerablemente por la inclusión de una geomalla en el paquete de firme (Ferrotti et al. 2011; Ferrotti et al. 2012). Su contribución dependerá fundamentalmente de aspectos como el material que la constituye, la geometría de la malla (forma y tamaño), la rigidez o su posición dentro de la estructura del firme. La influencia de estos parámetros ha sido estudiada por varios investigadores, siendo todavía un importante tema de debate.

La posición de la malla en el paquete de firme es uno de los aspectos más investigados gracias a sus efectos beneficiosos en la reducción de las roderas (Brown et al. 1985; Al-Qadi et al. 2007) y la reducción de la fisuración bajo cargas cíclicas (Brown et al. 2001; Prieto et al. 2007; Grabowski & Pozarycki 2008; Lee 2008; Powell 2008; Khodaii & Fallah 2009). En concreto, el estudio de su posicionamiento a diferentes profundidades ha sido estudiado por varios autores (Abd El Halim et al. 1991; Brown et al. 1985; Brown et al. 2001; Al-Qadi et al. 2007; Khodaii & Fallah 2009).

En términos de vida de servicio, Brown et al. (2001) demostraron que el uso de geomallas de fibra de vidrio aumentaba la vida de servicio de los pavimentos en 1,2-1,8 veces la de un pavimento sin reforzar. Además, concluyeron que las geomallas son más efectivas que los geotextiles como elementos de refuerzo, gracias a su mayor rigidez y a su efecto de enclavamiento en la mezcla asfáltica. Dichos resultados fueron corroborados posteriormente por Zamora-Barraza et al. (2011).

Por otro lado, la adherencia entre capas con inclusión de geomallas se encuentra fuertemente afectada por las dimensiones de la cuadrícula. Canestrari et al. (2006) concluyeron que cuanto más grandes son las cuadrículas menores son los efectos de pérdida de adherencia.

Así, para que las geomallas puedan ser incluidas en un paquete de firme han de tener alta resistencia y alto módulo de rigidez, una superficie que genere fricción, las aberturas deben ser de un tamaño que permita buena interacción con el suelo, y deben garantizar una baja deformación plástica a largo plazo (Bravo et al. 2008).

Su procedimiento de aplicación consiste en un limpiado y sellado de las grietas existentes, aplicación de un riego de adherencia, colocación de la geomalla, aplicación de un nuevo riego de adherencia y aplicación de la nueva capa de rodadura.

Figura 8. Instalación de geomalla como sistema anti-fisuras (Huesker S.A)

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Mezcla arena-betún

Otra de las opciones para utilizar como sistema de interposición es lo que se conoce como “arena-betún” (en inglés “sand asphalt”). Esta técnica consiste en interponer una fina capa bituminosa de arena rica en betún de entre 10 y 20 mm de espesor, que disipa las tensiones concentradas sobre las grietas absorbiendo los movimientos de los bordes de éstas.

La arena utilizada varía entre 0/2 mm y 0/6 mm y el porcentaje de finos entre el 10 y el 15%. Aunque en algunos casos se utiliza betún puro, generalmente las mezclas arena-betún son fabricadas con betunes modificados con polímeros, lo cual mejora su rendimiento (por ejemplo para resistir grandes deformaciones en su plano). La dotación de ligante suele estar entre el 8 y el 12% (Vanelstraete & De Bondt 1997).

SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer)

El sistema SAMI es considerado como una de las mejores técnicas para alargar la vida útil de las carreteras, habiéndose demostrado su gran eficiencia en la reducción de la cantidad y severidad de la reflexión de fisuras (Prieto 2006).

La técnica está basada en la interposición de una capa delgada entre el pavimento fisurado y la nueva rodadura, que actúa como una membrana absorbente de las tensiones y movimientos de las fisuras, evitándose su propagación hacia la nueva rodadura. Ésta generalmente está constituida por una capa de betún modificado con caucho sobre la cual se aplica una capa de piedra triturada.

El potencial que tiene un sistema SAMI para retardar la propagación de fisuras depende de factores como su rigidez, espesor, espesor de la nueva rodadura, nivel de tráfico y temperatura. Así, conforme aumenta su espesor por encima de 20 mm su resistencia a fisuración disminuye, debido a la disminución de rigidez que supone incrementar el espesor de una capa débil. Por otro lado, conforme aumenta el espesor de la nueva capa de rodadura, el efecto beneficioso de la SAMI se ve reducido (Ogundipe et al. 2013).

Mallas metálicas

Este sistema consiste en la interposición de una malla de acero entre el pavimento agrietado y la nueva rodadura. Al igual que las geomallas, cumple una función de refuerzo, al dotar al firme de una mayor rigidez. Su mecanismo de funcionamiento consiste en absorber los esfuerzos horizontales de tracción generados en el borde de la grieta, para evitar que se propague a la capa superior. A pesar de su buen funcionamiento, su uso no está tan extendido como el de las geomallas, debido en parte a su precio.

Su procedimiento de ejecución es similar al de las geomallas. En este caso, la malla se desenrolla curvándola hacia abajo para evitar ondulaciones, y después es aplanada utilizando un compactador neumático teniendo precaución de no tensionarla para evitar su arqueo. Debido a su gran rigidez, existe gran dificultad para colocarlas en obra, en especial en tramos de curva donde la malla no se puede doblar. Por otro lado, se ha de tener especial cuidado de proporcionar el tensado

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adecuado para que no se produzcan ondulaciones de la malla. Si fuese necesario, la malla se fija a la carretera mediante clavos o enganches. Una vez fijada, se coloca sobre ella una lechada bituminosa de aproximadamente 1cm hasta cubrir completamente la malla. Finalmente, se aplica la nueva rodadura.

Figura 9: Malla metálica de refuerzo (Vanelstraete & De Bondt 1997)

Nidos de abeja

Otro sistema con función de refuerzo estructural es el de las mallas metálicas hexagonales en 3D o nidos de abeja. Se trata elementos hexagonales de unos 30 mm de espesor, unidos entre sí formando bloques. Tales bloques se unen a su vez por medio de barras metálicas perpendiculares al eje de la carretera, que son fijadas al pavimento existente. Finalmente son rellenadas con mezclas bituminosas.

Figura 10. Nidos de abeja como refuerzo de firmes (Vanelstraete & De Bondt 1997)

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1.4 Evaluación en laboratorio de Sistemas Anti-Reflexión de Fisuras

La evaluación de firmes en laboratorio nace de la necesidad de conocer, previamente a su establecimiento en las obras de carreteras, el comportamiento que tendrá a lo largo del tiempo la estructura del firme, bajo el sometimiento a las cargas del tráfico o ambientales. Asimismo, en el caso de interponer un material en una estructura convencional de firme, se ha de determinar cómo afecta esta interposición a su comportamiento mecánico, buscando siempre que contribuya a mejorar el mismo.

En cuanto al problema de la fisuración reflexiva, si se desea conocer la técnica anti-remonte de fisuras más idónea para cada situación, se han de determinar las características que juegan un papel importante en el comportamiento del firme. En ese sentido, es necesario realizar ensayos de caracterización que permitan conocer el comportamiento del sistema de interposición en sí mismo, su comportamiento en relación a las capas adyacentes y su comportamiento como parte de un sistema de refuerzo del firme. De este modo, los ensayos de evaluación pueden quedar agrupados en tres grupos: caracterización del sistema de interposición; caracterización de la adherencia entre capas; caracterización del comportamiento mecánico del conjunto del firme.

1.4.1 Evaluación de las propiedades del sistema de interposición

La caracterización de un sistema de interposición implica realizar ensayos que evalúen las propiedades del producto en sí mismo. Se pretende, que el valor de dichas propiedades alcance un determinado valor mínimo, de forma que quede garantizada la estabilidad del material de interposición a lo largo de su vida de servicio.

Ahora bien, hay que considerar que no todos los materiales de interposición se pueden evaluar del mismo modo. Se ha de distinguir entre productos de interposición basados en betún, como arena-betún y SAMIs; y otros tipos de productos de interposición, como geotextiles, geomallas o mallas metálicas.

1.4.1.1 Evaluación de geotextiles, geomallas o mallas metálicas

En este caso, las propiedades que pueden resultar interesantes conocer según varios investigadores (Zamora-Barraza et al. 2011; Correia & Bueno 2011; Botasso et al. 2007) son el tipo de material (poliéster, polipropileno, fibra de vidrio, acero, etc.), espesor, densidad, rigidez de las uniones, dimensiones, carga de rotura, elongación en rotura, módulo de rigidez del material de interposición, resistencia al punzonamiento, resistencia a la perforación y al desgarro, permeabilidad, susceptibilidad a la temperatura, y absorción de betún, entre otras características.

Para cada una de ellas, se ha de considerar unos valores límite con el objetivo de que el

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comportamiento que tengan los materiales sea el adecuado. A tal fin, existen diversas normas nacionales e internacionales sobre los requerimientos exigibles a los geosintéticos en pavimentación. En el caso de España, el reglamento PG3 (Pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes) indica las características mecánicas mínimas exigibles a geotextiles para pavimentos, dependiendo de la función principal que desempeñan:

Tabla 3. Requerimientos para las Propiedades del Geotextil en Pavimentación según el PG3

Siendo: Rt = Resistencia a tracción (kN/m) (UNE-EN ISO 10319). Medida en la dirección principal (de fabricación o perpendicular a ésta) en que la resistencia sea mínima; Rpd = Resistencia a la perforación dinámica (mm) (UNE-EN ISO 13433); er = Deformación unitaria en rotura. Los grupos 0, 1, 2 y 3 son agrupaciones de materiales de característica similares.

Para la determinación de esas propiedades y otras se señalan, a continuación, las pruebas más comunes realizadas sobre geosintéticos (Tabla 4).

PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN

Masa por unidad de área (g/m2) UNE-EN ISO 9864 ó ASTM D 5261

Espesor nominal (mm) UNE-EN ISO 9863-1 ó ASTM D 5199-01

Abertura característica (mm) UNE-EN ISO 12956 ó ASTM D 4751

PRUEBAS MECÁNICAS / FÍSICAS

Resistencia a tracción para probetas anchas (kN/m) UNE-EN ISO 10319 ó ASTM D 4885

Tracción de uniones y costuras (kN/m) UNE-EN ISO 10321

Resistencia al punzonamiento estático UNE EN ISO 12236 ó ASTM D 4833

Resistencia a la perforación dinámica UNE-EN ISO 13433

Resistencia al desgarro UNE 53516-1 ó ASTM D 1004

PRUEBAS HIDRÁULICAS

Permeabilidad perpendicular UNE-EN ISO 11058 ó ASTM D 4491-99a

Permeabilidad en el plano UNE-EN ISO 12958 ó ASTM D 4716

RETENCIÓN ASFÁLTICA

Retención asfáltica en geotextiles ASTM D 6140

Tabla 4: Ensayos de caracterización de productos de interposición.

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1.4.1.2 Evaluación de productos de interposición basados en betún

La evaluación de productos de interposición basados en betún, como la arena-betún o los SAMIs, es diferente a la de los geosintéticos (Vanelstraete et al. 1997). En el caso de la arena-betún, la caracterización es similar a la de las capas bituminosas del firme. Algunas propiedades interesantes pueden ser su módulo de rigidez, comportamiento mecánico a fatiga, resistencia a fisuración térmica o resistencia a deformación permanente. Estas propiedades dependen de la dotación de betún y el contenido de huecos, así como la temperatura y la frecuencia e intensidad de carga.

Por su parte, en las SAMIs la caracterización también es similar a la de las mezclas asfálticas. Además, se suele determinar el módulo de rigidez, mediante medidas reológicas. La resistencia y la deformación están influenciadas por la temperatura y el tiempo de carga.

No obstante, para este tipo de productos las características más importantes a determinar serán las relacionadas con su interacción con las capas asfálticas a las que acompañan, es decir, su adherencia y su aportación al comportamiento frente a fisuración.

1.4.2 Evaluación de la adherencia entre capas

Resulta importante destacar la influencia de la adherencia entre capas en el comportamiento mecánico y durabilidad del pavimento, pues es la responsable de que todas las capas se comporten como un sólo bloque. En caso de que ésta no fuera la correcta, las capas ya no serían solidarias entre ellas, llevando al aumento de las grietas y las deformaciones que se producen en el firme.

Generalmente, los problemas de falta de adherencia se acentúan en zonas de frenado y aceleración, rampas empinadas y zonas de giro de vehículos. Las consecuencias de una falta de adherencia entre capas suelen ser la aparición de grietas de forma parabólica sobre la superficie del pavimento. Éstas, se manifiestan en forma de corrimientos o corrugaciones (Figura 11).

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Figura 11. Corrimientos en superficie por falta de adherencia entre capas (Ricci 2011)

El elemento básico que mejora la unión entre dos capas asfálticas es el riego de adherencia, generalmente realizado con emulsión bituminosa. Éste será el encargado de garantizar la continuidad de esfuerzos. Cuando un material geosintético es incluido entre capas de firme se debe asegurar que esta inclusión no perjudique la adherencia. En este caso, se podría pensar que la presencia de un elemento entre capas causaría el debilitamiento de la zona entre capas, de modo que se acortaría la vida útil de la capa de rodadura. No obstante, estudios al respecto, como el desarrollado por Button & Lytton (1987) concluyen que la adherencia entre capas no queda dañada en el caso de colocar e impregnar adecuadamente el geotextil intercapa. Sin embargo, otros estudios más recientes como el de Zamora-Barraza et al. (2010) constatan cierta caída de adherencia al incluir distintas técnicas de interposición. Zamora-Barraza et al. (2010) estudiaron la influencia que ejerce el tipo de geosintético, el tipo de ligante y su dosificación en la adherencia entre las capas cuando hay un elemento anti-fisuras entre ellas. Para ello, compararon el comportamiento de probetas de 3 capas unidas mediante un riego de adherencia con otras a las que se le colocaban diferentes tipos de geotextiles, geomallas, un geocompuesto y una membrana absorción de tensiones (SAMI), con diferentes dotaciones de emulsión para unirlas. Las probetas que mejor se comportaron a cortante fueron las que no incorporaban geosintéticos entre capas, seguidas del material geocompuesto (geomalla de poliéster combinada con geotextil no tejido) que retuvo un 85% de la resistencia con respecto a la referencia, mientras que el resto de geomallas adquieren una resistencia del 50%, mientras que los geotextiles sólo alcanzan en torno al 40%.

La afección del tipo de ligante en la adherencia entre capas también ha sido muy estudiada por diferentes autores como West et al. (2005), Vargas (2008) Mohammad et al. (2009b), Bae et al.(2010), Leng et al. (2009), Miró-Recasens et al. (2005), Zamora-Barraza et al.(2010), Liu & Hao (2010), Collop et al. (2011), Du (2011) y Raposeiras et al. (2013). De todo lo investigado hasta el momento, se concluye que el tipo de ligante afecta en menor medida a la adherencia entre capas que la dotación aportada. Las emulsiones termo-adherentes son las que mejor se comportan, seguidas de las emulsiones convencionales catiónicas, las aniónicas y, finalmente, los ligantes

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asfálticos (Raposeiras et al. 2013). Ahora bien, se ha de tener en cuenta la preferencia del sector por emulsiones de rotura lenta, siendo las termo-adherentes no muy empleadas (Mohammad et al. 2008).

Otro factor estudiado es la presencia de agua en el firme. Raab & Parlt (2004a) obtuvieron que los pavimentos sin riego de adherencia se comportaban peor en presencia de agua o humedad, mientras que si había riego la diferencia es mínima (Figura 12). Por su parte, Mohammad et al. (2008) obtuvo claras diferencias entre superficies limpias y sucias, y superficies húmedas y secas.

Figura 12. Influencia del estado superficial en la adherencia entre capas (Raab & Partl 2004a)

Además de estos factores, también han sido estudiado por diversos investigadores la afección en la adherencia del tipo de mezcla bituminosa, el tiempo de rotura de la emulsión del riego, la macro-textura y rugosidad superficial, el estado de la superficie, la temperatura o el tráfico (Raposeiras et al. 2013).

Con el fin de evaluar los diversos factores que influyen en la adherencia entre capas al interponer sistemas de anti-reflexión de fisuras, en los últimos 30 años, han surgido diferentes métodos de ensayo para cumplir con dicho objetivo. Dichos métodos pueden agruparse principalmente en tres grupos: ensayos de tracción, ensayos de torsión y ensayos de corte.

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EnsayoENDACMA

Pull-Off (Arrancamiento)Wedge Splitting Test

ATackerUTEP pull-off device

LTCQTTorsión manual

CISSTTVIST

Automatic torque test Uzan

Dynamic Shear BoxASTRA

SuperPave Shear TesterLeutner

LPDSLCB

FDOTALDOT-NCAT

Louisiana Interlayer Shear Tester

Doble cortante

Tipo de ensayo

Tracción

Torsión

Corte

Con carga axial

Sin carga axial

Tabla 5. Distintos ensayos para verificar la adherencia entre capas

1.4.3 Evaluación del comportamiento mecánico frente a fisuración

A diferencia de otros fenómenos como la formación de roderas o la afección del agua sobre el pavimento, la fisuración por fatiga no consta de un ensayo de referencia globalmente admitido. No todos los ensayos logran simular las condiciones de carga a las que se someten los firmes durante su vida de servicio. Muchos de ellos sólo evalúan la fatiga del firme sin enfocarse en la fisuración, o no utilizan adecuadas geometrías o condiciones de ensayo.

El bagaje de ensayos que permiten analizar la fisuración de mezclas asfálticas es muy amplio (Tabla 6).

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Tabla 6. Ensayos para evaluar el comportamiento a fisuración de mezclas asfálticas (Moreno-Navarro 2013)

De todos estos ensayos, el estudio se ha de centrar en los que analizan la fisuración de sistemas multicapa o sistemas complejos, pues son éstos los que permiten incluir distintas técnicas de interposición generalizadas en el estudio, y así evaluar la eficacia de éstas. Este tipo de ensayos pretende simular las distintas solicitaciones a las que se someten los firmes (cargas de tráfico y variaciones térmicas), conducentes a su fisuración. Admiten varias clasificaciones. Así, en función del tipo de solicitación al que están sometidos, se pueden distinguir entre ensayos que simulan las cargas del tráfico, solicitaciones térmicas, o ambas. Por otro lado, los ensayos pueden ser ejecutados sobre probetas obtenidas en laboratorio o sobre secciones de firme, simulando el tráfico a escala.

De todos estos ensayos, para la evaluación en laboratorio de un sistema anti-reflexión de fisuras destacan los que admiten la simulación combinada de cargas de tráfico y térmicas, puesto que son sendas solicitaciones las que influyen en los procesos de fisuración reflexiva. Son, por tanto, los que mejor reproducen las solicitaciones a las que se encuentra sometido un firme, y por ello serán los considerados en este estudio.

Para la simulación combinada de cargas de tráfico destacan los ensayos de retracción-flexión (Dumas & Vecoven 1993) y MEFISTO (Tamagny et al. 2004) desarrollados por el Laboratorio Regional de los Puentes y Caminos (LRPC) de Autun, el ensayo ETS de la Escuela de Tecnología Superior de la Universidad de Quebec (Guissi 2005), el ensayo SIFIRE desarrollado en el Laboratorio LAMI

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de la Escuela Nacional de Puentes y Caminos (Florence 2005), el ensayo WRC desarrollado por el Laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Madrid (Prieto 2006; Prieto et al. 2007) y el ensayo de propagación de fisuras del Instituto Tecnológico de la India (Bhosale & Mandal 2007).

Por su parte, la Universidad de Granada también cuenta con un ensayo propio, el ensayo UGR-FACT (Moreno-Navarro 2013) (Figura 15). Con este dispositivo, se han llevado a cabo en la varias investigaciones sobre fisuración en firmes (Moreno & Rubio 2013; Moreno-Navarro & Rubio-Gámez 2014; Moreno-Navarro et al. 2014)

Figura 13. Ensayo UGR-FACT. Evaluación de técnicas de interposición (Moreno-Navarro et al. 2014)

Este ensayo, será el utilizado en este proyecto de investigación, dada su calidad contrastada para la evaluación de la fisuración, su facilidad de aplicación y su disponibilidad en el Laboratorio de Ingeniería de la Construcción.

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1.5 Conclusiones del Estado del Arte

En este capítulo se han estudiado la problemática de la fisuración de firmes de carreteras, las soluciones que existen para combatirla, los métodos de evaluación en laboratorio de su eficacia, así como el interés generado por la incorporación de materiales fuera de uso en las obras de carretera. En base a este estudio, se pueden obtener varias conclusiones que motivan la realización de este proyecto de investigación:

• La reflexión de fisuras constituye uno de los principales problemas de deterioro de pavimentos a nivel mundial, lo que genera que su estudio esté muy extendido.

• Frente al fenómeno de fisuración reflexiva existen multitud de soluciones distintas de eficacia probada, pudiendo actuarse sobre la capa de base, sobre la mezcla bituminosa o sobre la estructura del firme, como es el caso de las técnicas de interposición generalizadas.

• Entre las técnicas de interposición generalizadas más utilizadas y que más investigación generan destacan el uso de geotextiles, geomallas o SAMI.

• No obstante, el uso de técnicas de interposición generalizadas en firmes reales aún no está muy extendido, debido en parte a sus altos costes iniciales, así como las dificultades que generan en su puesta en obra.

• En el análisis del comportamiento mecánico de un sistema anti-reflexión de fisuras, la evaluación en laboratorio se puede dividir en tres fases: evaluación de las propiedades del material a incorporar, evaluación del comportamiento del sistema multicapa frente a la pérdida de adherencia entre capas, y evaluación de comportamiento a fisuración del sistema.

• Aún se requiere más investigación y desarrollo que permita generalizar el uso de estas técnicas en carreteras reales.

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2. Objetivos


2.1. Objetivo Principal

En base a las consideraciones anteriores, se establece como objetivo principal de la presente investigación el análisis de la viabilidad de la reutilización de residuos de lámina de polietileno de balsas como sistemas anti-reflexión de fisuras en pavimentos asfálticos.

2.2. Objetivos Secundarios

La consecución de dicho objetivo principal estará marcada por una serie de objetivos específicos a determinar en las diferentes etapas del estudio:

• Caracterización de los materiales a emplear como sistemas anti-reflexión de fisuras.

• Estudio de la adherencia entre capas para la solución antifisuras propuesta, tanto en seco como en condiciones de saturación en agua, determinándose una dotación adecuada de ligante para su establecimiento y comparándose su comportamiento con otras soluciones.

• Estudio de la eficiencia de los residuos de balsas frente a la reflexión de fisuras, estableciéndose una comparativa con otras técnicas de interposición generalizadas.

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3. Metodología

El trabajo de investigación se centra en la evaluación mecánica de diferentes técnicas de interposición


generalizadas, buscándose una comparativa entre ellas que permita conocer la viabilidad de la solución propuesta. Para llevar a cabo esta investigación, se selecciona una solución estándar de firme, compuesta por una capa de rodadura y una capa intermedia, entre las que se sitúan el material de interposición en cada caso.

La solución propuesta, que de aquí en adelante se referirá como “LPRF” (Lámina de Polietileno Reforzado con Fibras), se compara con otras dos soluciones con la misma estructura de firme, pero usando diferentes materiales de interposición: una solución con un geotextil comercial para comparar la LPRF con uno de los sistemas anti-reflexión de fisuras más comunes empleados en carreteras, y otra solución sin ningún tipo de sistema antifisuras, con el objetivo de disponer de una referencia para evaluar los beneficios del uso de las técnicas de interposición generalizadas. La Figura 14 muestra el esquema de las tres secciones de firme consideradas en esta investigación.

Figura 14. Esquema de las secciones de pavimento consideradas en esta investigación

Para llevar a cabo esta investigación, en primer lugar, resulta necesario la elección y caracterización de los materiales que se van a ensayar, tanto para la composición de las capas de firme como los sistemas de interposición a emplear, así como el establecimiento de un adecuado plan de ensayos para evaluar las soluciones planteadas, y de este modo poder analizar su eficiencia.

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3.1. Materiales

En esta investigación se estudia el comportamiento de dos técnicas de interposición generalizadas, un geotextil y una lámina de polietileno (fuera de uso), que son comparadas entre ellas y con una sección de firme de referencia, la cual no incluye técnica de interposición.

El nuevo material propuesto en este estudio como manta anti-reflexión de fisuras consiste en una lámina de polietileno reforzado con fibras textiles (Figura 15), derivado de revestimientos de balsas fuera de uso, cuya función original fue el refuerzo de las láminas de impermeabilización presentes en las balsas de agua. Dicho material ha sido proporcionado por la empresa Atarfil S.L., cuya central de operaciones se encuentra en Atarfe (Granada) y constituye uno de los 5 mayores fabricantes del mundo de geomembranas y geosintéticos, siendo un referente en la impermeabilización de balsas a nivel mundial.

Debido a la gran cantidad de residuo que se genera, tanto por su uso en balsas de almacenamiento de agua como por el sobrante generado en el proceso industrial, la búsqueda de aplicaciones para este residuo es de gran interés para Atarfil. Sin embargo, frente a otros revestimientos de polietileno, la inclusión de fibras impide que pueda ser fundido y reciclado de un modo sencillo. Así, la posibilidad de incorporarlo como técnica de interposición generalizada en firmes, sin necesidad de requerir ningún tipo de tratamiento, ofrecería una posibilidad para la valorización de estos residuos en la Ingeniería de Carreteras.

Figura 15. Lámina de Polietileno Reforzado con Fibras

Además de la LPRF, se ha considerado un geotextil no tejido de filamentos de polipropileno (Figura 16), el cual es impregnado con betún e introducido entre las capas de firme, con el objetivo de

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comparar el comportamiento mecánico de la LPRF con uno de los sistemas antifisuras más comunes en carreteras. Como ya se indicaba en el Estado del Arte, este tipo de geotextil es el más común utilizado como sistema de interposición en firmes (no tejido, de filamentos continuos y a base de polipropileno). De este modo, con la comparación de los dos materiales de interposición puede obtener un buen estimador de la eficiencia de la LPRF.

Figura 16. Materiales empleados como sistemas antifisuras en este estudio: Geotextil (Izq.) y LPRF (Der.)

Por lo que respecta a la caracterización de ambos materiales, las propiedades de éstos han sido determinadas mediante pruebas de identificación de geosintéticos y pruebas mecánicas/físicas, de modo que se puede establecer una comparación entre ambos. En total son ensayadas 5 probetas por cada material, obteniéndose sus valores medios. Las características obtenidas de las dos técnicas de interposición generalizadas se muestran en la Tabla 7.

Propiedades Norma Geotextil LPRF

Resistencia a tracción para probetas anchas (kN/m) UNE-EN ISO 10319 13,86 25,40

Elongación (%) UNE-EN ISO 10319 58,33 42,38

Espesor (mm) bajo 2 kPa UNE-EN ISO 9863-1 1,3 1,3

Masa por unidad de área (g/m2) UNE-EN ISO 9864 156 1080

Módulo secante (N/mm) ASTM D 4595-86 23,5 180,4

Tabla 7 Propiedades de los materiales utilizados como Técnicas de Interposición Generalizadas

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Cabe destacar la mayor capacidad de resistir cargas a tracción de la LPRF. De este modo, la resistencia de la LPRF no será un factor limitante para su incorporación como técnica de interposición. Además, tanto la resistencia a tracción como la elongación son superiores a los valores mínimos más limitantes establecidos por el PG3, 16 kN/m y 15 %, respectivamente.

Por otro lado, cabe mencionar la gran flexibilidad y baja densidad que presenta la LPRF en comparación con otros sistemas como mallas metálicas, lo cual facilita su proceso de transporte en rollos e instalación en obra. De este modo, resulta ventajoso frente a mallas metálicas y geomallas, las cuales tienen dificultades para doblarse en curvas y tienden a mantenerse curvadas después de ser desenrolladas.

En cuanto a las mezclas asfálticas consideradas para conformar la sección estándar de firme, se han considerado un hormigón bituminoso AC 22 S para establecer una capa intermedia de 6 cm de espesor, mientras que la capa de rodadura, de 3 cm de espesor, ha sido construida con una mezcla SMA 11.

Las mezcla AC 22 S es una mezcla del tipo hormigón bituminoso (Asphalt Concrete, UNE-EN 13108-1), semidensa, con granulometría cerrada y un esqueleto mineral continuo. El espesor de extendido de estas mezclas suele estar comprendido entre 5 y 10 cm (6 cm en este caso). Ofrecen buena capacidad portante para disipar las cargas que transmite el tráfico, ya que tienen un gran rozamiento interno de sus partículas minerales.

Por su parte, las mezclas SMA (Stone Mastic Asphalt, UNE-EN 13108-5) son aglomerados bituminosos con una granulometría con fuerte discontinuidad (reflejada en una presencia muy pequeña de arena), un mástico rico en ligante y con una proporción importante de filler, un aditivo estabilizante para evitar el escurrimiento del ligante y la segregación del mástico (en este caso se utilizan fibras de poliéster), y un espesor de capa mínimo.

En cuanto a la naturaleza de los áridos, ésta varía según el tipo de mezcla. Así, en la mezcla AC 22 S se emplea árido calizo tanto para la fracción gruesa como la fina, mientras que en la mezcla SMA 11 se utilizan áridos de tipo ofítico para la fracción gruesa y áridos calizos en la fracción fina. Las características de los áridos utilizados en estas mezclas se describen en las tablas siguientes.

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Árido Grueso Calizo 18 / 25 12 / 18 6 / 12.

Proporción de Partículas Trituradas (UNE-EN 933-5) 96 94 94

Forma del Árido Grueso. Índice de Lajas (UNE-EN 933-3) 9 8 7

Resistencia a la Fragmentación. Coef. Los Ángeles (UNE-EN 1907-2) 20 20 20

Limpieza. Contenido de Impurezas (Anexo C UNE 146130) 0,3 0,3 1,7

Densidad aparente en g/cm3 (UNE-EN 1097-6) 2,86 2,85 2,87

Absorción del agua tras inmersión (%) 0,29 0,40 0,51

Árido Fino Calizo 0 / 6

Equivalente de Arena (UNE-EN 933-8) 79

Densidad aparente (UNE-EN 1097-6) 2,81

Absorción del agua tras inmersión (%) 0,12

Tabla 8 Propiedades de los áridos utilizados en la mezcla AC 22 S

Árido Grueso Ofítico 6 / 12

Proporción de Partículas Trituradas (UNE-EN 933-5) 100

Forma del Árido Grueso. Índice de Lajas (UNE-EN 933-3) 13

Resistencia a la Fragmentación. Coef. Los Ángeles (UNE-EN-1907-2) 8

Limpieza. Contenido de Impurezas (Anexo C UNE 146130) 0,01

Densidad aparente en g/cm3 (UNE-EN 1097-6) 2,91


Árido Fino Calizo 0 / 6

Equivalente de Arena (UNE-EN 933-8) 63

Densidad aparente (UNE-EN 1097-6) 2,88


Tabla 9. Propiedades de los áridos utilizados en la mezcla SMA 11

Por lo que a filler se refiere, la mezcla AC 22 S contiene un 6% de filler de recuperación y un 1% de filler de aportación, mientras que la mezcla SMA 11 sólo tiene filler de aportación (7%). El filler de aportación empleado en ambas mezclas es de tipo cemento, con una densidad aparente de 0,6 g/cm3 (según UNE-EN 1097-3), y la granulometría (según UNE-EN 933-10:2009, tamizado en

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corriente de aire) con un porcentaje superior al 98% inferior a 0,063mm.

En cuanto a los betunes utilizados, se han considerado betún convencional B 50/70 para la mezcla AC 22 S y betún modificado con polímeros de tipo elastomérico BM3b, con adición de fibras de poliéster (0,3% sobre mezcla) en el caso de la mezcla SMA 11. Las características de ambos betunes se describen en la Tabla 10.

Betún 50/70 Mínimo Máximo

Penetración 25 ºC (UNE-EN 1426) (0,1mm) 50 70

Punto de Reblandecimiento (UNE-EN 1427) (ºC) 46 54

Punto de Fragilidad de Fraass (UNE-EN 12593) - - 8

Betún BM-3b Mínimo Máximo

Penetración 25 ºC (UNE-EN 1426) (0,1mm) 45 80

Punto de Reblandecimiento en ºC (UNE-EN 1427) 60 -

Punto de Fragilidad de Fraass (UNE-EN 12593) - - 12

Recuperación Elástica a 25ºC (UNE-EN 13398) (%) 50 -

Tabla 10. Propiedades de los betunes utilizados en la fabricación de las mezclas

Con los materiales descritos anteriormente, se fabrican unas mezclas cuyas propiedades principales se resumen en la Tabla 11.

Parámetro AC 22 S SMA 11

Contenido de Betún sobre mezcla, % 3,8 6,8

Densidad Aparente, kg/m3 (UNE-EN 12697-6) 2,580 2,454

Huecos de Aire, % (UNE-EN 12697-8) 3,3 11,5

Huecos del Árido, % (UNE-EN 12697-8) 12,9 27,7

Estabilidad Marshall, kN (UNE-EN 12697-34) 11,996 8,303

Deformación Marshall, mm (UNE-EN 12697-34) 3,0 3,6

Tabla 11. Características mecánicas de las mezclas utilizadas en el estudio

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Por otro lado, con el objetivo de proporcionar una buena adherencia entre capas, se han considerado varios ligantes asfálticos (emulsión y betún) y distintas dotaciones, considerando estudios previos desarrollados por otros investigadores (Zamora-Barraza et al. 2010; Raposeiras et al. 2012). Sin embargo, después de probar las distintas opciones, se observó que usando emulsión convencional, la LPRF no quedaba debidamente adherida a las mezclas asfálticas, por lo que se optó por descartarla finalmente. Así, el mismo betún convencional B 50/70 con el que se elabora la mezcla AC 22 S fue el escogido para establecer la adherencia entre capas en todas las probetas.

3.2. Plan de Ensayos

Con objeto de valorar la eficiencia del sistema multicapa con incorporación de LPRF como técnica de interposición generalizada, se han llevado a cabo dos ensayos de laboratorio diferentes. En primer lugar, resulta necesario verificar que se consigue una correcta adherencia entre la capa interpuesta y las capas adyacentes de mezcla asfáltica, lo cual es crucial en presencia de agua (Raab & Partl 2004b). Sin ella, la sección de pavimento no trabajaría como un sólo bloque, complicándose la transmisión de cargas y acelerándose la propagación de grietas. Una vez la adherencia es asegurada, se lleva a cabo la verificación del comportamiento de la estructura de firme frente a la reflexión de fisuras.

3.2.1. Análisis de la adherencia entre capas

Para el análisis de la adherencia entre capas, se lleva a cabo el Ensayo de Corte Directo de Caras Paralelas, en inglés “Layer-Parallel Direct Shear Test” (LPDST) (Raab & Partl 2009). Tratándose de una versión modificada del equipo desarrollado por Leutner (1979), el dispositivo LPDS, desarrollado en Suiza por el EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, Federal Laboratories for Material Testing and Research) en 1999, trata de aumentar las prestaciones del ensayo de Leutner, siendo más versátil en geometría y con un mecanismo de sujeción mejorado (Raab & Partl 1999).

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Figura 17. Dispositivo de ensayo LPDS (Raab & Partl 2004b)

En esta investigación, por condicionantes técnicos y con objeto de agilizar su desarrollo, se ha optado por considerar probetas paralelepípedas de 75x50x90 mm (Figura 18,) en lugar de probetas cilíndricas, manteniéndose la misma configuración que en el ensayo original, pero cambiando los dispositivos de carga y sujeción a los disponibles en el laboratorio. Estas probetas son obtenidas a partir de secciones de firme de 300 mm x 300 mm, compuestas por capa de rodadura (SMA) y capa intermedia (AC 22), así como el sistema anti-reflexión a estudiar, el cual se dispone entre las capas tras la compactación de la capa intermedia, y previa compactación de la capa de rodadura, utilizando en ambos casos un compactador vibratorio (UNE-EN 12697-32) durante 4 minutos, ejerciendo una fuerza próxima a 350 ± 50 N.

Se han ensayado de 10 a 12 probetas para cada solución de firme, Solución LPRF (SLPRF), Solución Geotextil (SG) y Solución Referencia (RS), siendo un total de 32 probetas. Con el objetivo de analizar la influencia del contenido de ligante en el desarrollo de adherencia entre capas, se han considerado tres dotaciones de ligantes: 1,3 kg/m2, 1,04 kg/m2 y 0,78 kg/m2, establecidas de acuerdo a la experiencia de otros autores (Zamora-Barraza et al. 2010; Raposeiras et al. 2012).

Figura 18. Dimensiones y forma de las probetas para ensayos de adherencia

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Así mismo, con el fin de analizar la influencia del agua en la adherencia entre capas, las probetas son divididas en grupo seco y grupo saturado, con aproximadamente las mismas dimensiones y densidad aparente media. De este modo, las probetas del grupo saturado fueron sumergidas en agua a una temperatura de (40±1) ºC durante un periodo de 72 horas (siguiendo el procedimiento descrito en la norma UNE-EN 12697-12). Transcurrido este tiempo, las probetas se acondicionan a la temperatura de ensayo de 20 ºC, colocándolas directamente en un baño de agua durante dos horas. Las probetas son ensayadas inmediatamente después de ser extraídas de este baño de agua.

Por otro lado, el grupo de probetas secas se mantiene sobre una superficie plana, a una temperatura de 5 ºC durante unas 72 horas. Previamente a su ensayo son acondicionadas en una cámara de aire a 20ºC durante dos horas.

Una vez acondicionadas, las probetas se colocan sobre un dispositivo donde la capa inferior es sujetada firmemente para restringir su movimiento, mientras que la capa superior permanece suspendida de forma que la zona de interposición coincide con el plano de corte. Una vez colocada la probeta, se aplica una carga de corte sobre la capa superior a deformación constante de 59 mm/min, produciéndose la fractura en el plano de corte predefinido (Figura 19).

Figura 19: Ensayo de Corte en proceso.

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El plan de ensayos para el análisis de la adherencia queda resumido en la Tabla 12.

Sección de firme

Dotación de ligante

Condiciones de humedad

Condiciones de carga

Número de probetas Temperatura

Sección Referencia

1,3 kg/m2Seco 59 mm/min 2 20 ºC

Saturado 59 mm/min - 20 ºC


Saturado 59 mm/min 2 20 ºC



Sección Geotextil


Saturado 59 mm/min - 20 ºC





Sección LPRF







Tabla 12. Plan de ensayos de adherencia LPDST

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3.2.2. Análisis de la fisuración por fatiga

En cuanto al análisis de la fisuración por fatiga, ésta es llevada a cabo en base a los resultados del ensayo UGR-FACT. Este método de ensayo, desarrollado en la Universidad de Granada, ha sido seleccionado de acuerdo a su idoneidad para simular las cargas y condiciones a las que es sometido el pavimento (combinación de cargas de tráfico y térmicas), y que dan lugar a la aparición y reflexión de grietas. Por ello, el método resulta adecuado para evaluar la eficiencia de cualquier sistema anti-fisuras frente a la reflexión de grietas.

El dispositivo consta de una base, dos apoyos deslizantes (a) y un cabezal para la aplicación de la carga (c). La probeta es adherida sobre los apoyos deslizantes, los cuales permiten su movimiento tanto en sentido vertical como horizontal, simulando los esfuerzos de flexión, corte y tracción descritos. A su vez, la separación de estos apoyos es regulable, lo cual permite simular distintos puntos críticos del firme, como pre-fisuras, juntas de dilatación, baches, etc. Por su parte, el cabezal es independiente del dispositivo. (Figura 20).

Las probetas pueden estar formadas por una o varias capas, lo cual permite evaluar tanto el comportamiento a fisuración por fatiga de una mezcla bituminosa individual como de un sistema anti-reflexión de fisuras. En este caso, por tratarse de la evaluación de un sistema anti-reflexión de fisuras, se utilizan probetas prismáticas de dos capas con un espesor de 9 cm, obtenidas a partir de un proceso de aserrado de secciones de firme de 300 mm x 300 mm, que se obtienen a partir del uso de un compactador vibratorio en laboratorio. Las dimensiones totales de las probetas son 200x60x90 mm (Figura 21).

Figura 20. Dispositivo de ensayo UGR-FACT (Moreno-Navarro 2013)

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Figura 21. Dimensiones de las probetas ensayadas mediante UGR-FACT

Para el análisis de la propagación del daño a través de la sección del firme, se calcula la energía disipada por el sistema cada 100 ciclos de carga, de acuerdo con la siguiente ecuación:

donde es la energía disipada en cada ciclo i (en J/m3), es la energía disipada horizontalmente en cada ciclo y (en J/m3) es la energía disipada verticalmente en cada ciclo (en J/m3).

Sin embargo, no toda la energía disipada en cada ciclo se transforma en daño adicional por fatiga. Además de daño, la energía disipada se traduce en deformaciones, tixotropía y calentamiento. Por tanto, ha de considerarse el cambio de energía disipada como un parámetro caracterizador del daño producido en la probeta (Shen & Carpenter 2007). Este concepto se tiene en cuenta en este estudio por medio del RDEC (Ratio of Dissipated Energy Change):

donde es la energía disipada en cada ciclo (en J/m3), mientras que es la energía disipada en el ciclo de carga n +1 (en J/m3).

Además, también se ha considerado el concepto de Parámetro de Daño Medio (γ) para caracterizar

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la resistencia a fatiga de las secciones de pavimento ensayadas (Moreno-Navarro & Rubio-Gámez 2014):

donde es el ciclo de fallo de la probeta.

Por otro lado, con objeto de establecer una comparación del comportamiento frente a la fisuración de las distintas soluciones de firme, se ha establecido un coeficiente de eficiencia. Dicho coeficiente se define como el número de ciclos de carga necesarios desde que se inicia la fisura hasta que se propaga a través de la capa de interposición considerada, entre el número de ciclos necesarios para producir el mismo efecto en la sección de referencia. Con este parámetro se tiene un buen estimador del uso de las distintas técnicas de interposición frente a la condición de no utilizarlas.

La evaluación de la fisuración por fatiga de las diferentes secciones de pavimento se ha llevado a cabo utilizando diferentes amplitudes de carga (0,75 kN, 1,0 kN y 1,5kN), que simulan los esfuerzos transmitidos por el tráfico (Myers et al. 1991; De Beer et al. 2004), con el objetivo de analizar la eficiencia de las diferentes técnicas de interposición bajo condiciones variables (una probeta para cada amplitud de carga). La frecuencia de la carga cíclica ha sido 5 Hz para simular el efecto del tráfico lento, mientras que la temperatura para los distintos ensayos ha sido 20ºC, temperatura a la cual los pavimentos asfálticos tienen un comportamiento visco-elástico (Moreno-Navarro et al. 2014). El plan de ensayos del UGR-FACT se resume en la Tabla 13.

Sección de Firme Condiciones de carga Número de probetas Temperatura

Sección Referencia

0.75 kN, 5 Hz 1 20 °C

1.0 kN, 5 Hz 1 20 °C

1.5 kN, 5 Hz 1 20 °C

Sección Geotextil

0.75 kN, 5 Hz 1 20 °C

1.0 kN, 5 Hz 1 20 °C

1.5 kN, 5 Hz 1 20 °C

Sección LPRF

0.75 kN, 5 Hz 1 20 °C

1.0 kN, 5 Hz 1 20 °C

1.5 kN, 5 Hz 1 20 °C

Tabla 13. Plan de ensayos UGR-FACT

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4. Análisis de resultados


4.1. Análisis de la adherencia entre capas

Tradicionalmente, el parámetro considerado para evaluar la adherencia entre capas de pavimento ha sido la máxima resistencia de corte. Sin embargo, evaluar el comportamiento adherente considerando sólo el valor pico de cortante no es adecuado, ya que el firme no está habitualmente sometido a grandes cargas. Por tanto, un enfoque mejor sería requerir que la resistencia exceda un determinado valor, y considerar qué le sucede a la adherencia una vez el valor pico es alcanzado.

Así, con el fin de analizar la calidad de la adherencia que se logra entre las capas de firme, se consideran los parámetros de máxima resistencia de corte (siendo el valor mínimo requerido superior a 200 kPa) (Epps & Button 1978) y la energía necesaria para producir fallo por cortante.

Los resultados obtenidos de tensión máxima de corte para las diferentes secciones se muestran en la tabla siguiente:

Sección de firme



Tensión máxima de corte media

(kPa)

Desviación Típica

Coef. Variación CV

Resistencia de Corte

Conservada (%)

Sección Referencia

1,3 kg/m2Seco 652,89 60,38 0,09 -

Saturado - - - -

1,04 kg/m2Seco 774,99 28,28 0,04 -

Saturado 676,64 70,88 0,10 87,31

0,78 kg/m2Seco 889,48 53,61 0,06 -

Saturado 808,32 30,18 0,04 90,88

Sección Geotextil

1,3 kg/m2Seco 437,61 66,62 0,15 -

Saturado - - - -

1,04 kg/m2Seco 594,94 66,16 0,11 -

Saturado 498,85 8,73 0,02 83,85

0,78 kg/m2Seco 513,87 2,14 0,04 -

Saturado 441,33 197,93 0,45 85,88

Sección LPRF

1,3 kg/m2Seco 323,63 35,92 0,11 -

Saturado 129,47 20,95 0,16 40,01

1,04 kg/m2Seco 301,04 35,70 0,12 -

Saturado 137,09 18,14 0,13 45,54

0,78 kg/m2Seco 326,60 40,07 0,12 -

Saturado 230,68 55,05 0,24 70,63

Tabla 14. Resultados del ensayo de adherencia en términos de Tensión Máxima de Corte

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En cuanto a la energía disipada para producir fallo, se obtienen los siguientes valores:

Sección de firme



Energía Disipada media (J)

Desviación Típica

Coef. Variación

CV

Energía conservada

con agua (%)

Sección Referencia

1,3 kg/m2Seco 11,87 1,96 0,17 -

Saturado - - - -

1,04 kg/m2Seco 12,67 2,75 0,22 -

Saturado 15,05 2,11 0,14 118,83

0,78 kg/m2Seco 14,95 1,08 0,07 -

Saturado 15,75 0,02 0,00 105,36

Sección Geotextil

1,3 kg/m2Seco 8,43 1,09 0,13 -

Saturado - - - -

1,04 kg/m2Seco 17,40 2,66 0,15 -

Saturado 17,94 3,17 0,18 103,12

0,78 kg/m2Seco 16,95 2,98 0,18 -

Saturado 19,39 2,81 0,15 114,40

Sección LPRF

1,3 kg/m2Seco 6,63 0,11 0,02 -

Saturado 1,65 0,65 0,39 24,92

1,04 kg/m2Seco 10,78 0,77 0,07 -

Saturado 2,83 0,07 0,02 26,27

0,78 kg/m2Seco 12,08 1,13 0,09 -

Saturado 4,52 0,18 0,04 37.42

Tabla 15. Resultados del ensayo de adherencia en términos de Energía Disipada en la rotura

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4.1.1. Influencia del tipo de técnica de interposición

Como se puede observar en la Tabla 14, los valores pico de tensión de corte son mayores en las Secciones de Referencia bajo todas las condiciones de carga y humedad. Esto indica que la inclusión de un sistema anti-fisuras en la zona de interposición conlleva una reducción de la resistencia de corte en comparación con la adherencia proporcionada por un simple riego de adherencia.

Del mismo modo, los valores de adherencia entre capas en el caso de las Secciones de Geotextil son mayores que en las Secciones de LPRF, en términos de tensión pico de corte, así como también energía necesaria para causar el fallo (Tabla 15).

Sin embargo, considerando lo que ocurre una vez el valor de pico es alcanzado, la fricción remanente entre capas en las Secciones de LPRF es mayor que en el resto de secciones, tal y como se muestra en la Figura 22. Esto, significa que una vez el valor máximo de tensión de corte ha sido alcanzado, el comportamiento de la Solución LPRF es mejor que el resto, siendo mayor la energía necesaria para producir deslizamiento entre capas (a partir de un determinado desplazamiento).

Además, a partir de los resultados registrados en las tablas anteriores, se observa que el menor valor de resistencia es desarrollado por la SLPRF. Sin embargo, en cuanto al mayor valor de resistencia hay disparidad según el criterio que se considere. Así, en términos de tensión pico de corte el valor mayor de resistencia lo adquiere la Sección de Referencia, mientras que si se considera la energía disipada el mayor valor es el correspondiente a la Sección con Geotextil. Esto se debe al fenómeno anteriormente señalado de menor caída de resistencia una vez alcanzado el valor de pico.

Figura 22. Ejemplo de curvas Fuerza-Desplazamiento descritas por diferentes secciones durante los ensayos de corte directo

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Considerando sólo el valor de la tensión de corte para comparar con los resultados de otros autores, se ha concluido que la resistencia adherente desarrollada por la LPRF es un 30% la desarrollada por la Solución de Referencia, mientras que la resistencia desarrollada por la Sección con Geotextil es un 65% la proporcionada por la Referencia. Este último valor difiere de los resultados obtenidos por Zamora-Barraza et al. (2010), quienes obtuvieron con geotextiles un valor del 40% la resistencia desarrollada por su referencia, un 50% con geomallas y un 85% con un material geocompuesto que combina una geomalla de poliéster y un geotextil no tejido. Esta diferencia de resultados se puede deber a los diferentes ligantes utilizados en ambos estudios.

4.1.2. Influencia de la dotación de ligante

La dosificación de ligante es el factor más determinante en el comportamiento adherente entre capas (Raposeiras et al. 2013). El exceso o la falta de ligante provocan el deslizamiento entre capas de firme. Por ello, se analizan en este punto cómo influyen distintas dotaciones de ligante en la adherencia con cada una de las soluciones antifisuras consideradas, a partir de los resultados registrados en las tablas anteriores.

Tal y como se observa, la dotación óptima de ligante para cada una de las soluciones es diferente. En el caso del Geotextil, de las tres dotaciones consideradas, la cantidad de betún necesario para desarrollar una resistencia adherente máxima es 1,04 kg/m2, tanto en términos de tensión pico de corte como de energía disipada.

Por su parte, la solución con la Lámina de Polietileno Reforzado con Fibras presenta una tensión máxima de corte similar para todas las dotaciones. Sin embargo, considerando la energía disipada el mejor comportamiento se obtiene para 0,78 kg/m2, dotación que será considerada como la óptima para ser aplicada en el sistema LPRF.

El hecho de que la máxima resistencia de corte con el Geotextil se obtenga para una dotación de betún mayor que con la Solución LPRF puede deberse a que el Geotextil requiere una determinada cantidad de betún para saturarse, lo cual concuerda con el estudio de Zamora-Barraza et al. (2010), mientras que la LPRF es impermeable y por tanto el betún no penetra por ella.

Finalmente, cabe señalar que la resistencia adherente máxima para la Sección de Referencia es menor conforme aumenta el contenido de ligante (en este rango de valores), ya que como se veía en el Estudio del Estado del Arte, considerando sólo un riego de adherencia, las resistencias máximas se hallaban para dotaciones entre 250 y 500 g/m2 (Raposeiras et al. 2012).

4.1.3. Influencia de la presencia de agua

La presencia de agua afecta negativamente a la adherencia entre capas. Esto no puede ser ignorado en pavimentos que puedan estar sometidos a este condicionante. Por tanto, se ha llevado a cabo

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un estudio del descenso de adherencia entre capas que presentan las soluciones de firme en presencia de agua, evaluando la resistencia conservada por el sistema.

De acuerdo a los resultados de las tablas resumen, se observa una mayor caída de adherencia en presencia de agua para la solución con LPRF, mientras que en las otras secciones la caída es menor. Esto concuerda con los resultados obtenidos por Raab & Parlt (2004a), quienes señalan que la caída de adherencia sin aplicar técnica de interposición es mínima.

La razón de la mayor pérdida de adherencia producida en la LPRF puede ser debido a la aparición de una lámina de agua entre la LPRF y las capas asfálticas, ya que la LPRF es impermeable. Se provocaría una zona de debilidad que haría disminuir la resistencia. Esta teoría queda reforzada por el grado de lavado de betún que se produce en la cara inferior de la LPRF, como puede observarse en la Figura 81. Además, estos resultados son coherentes con los obtenidos en otros estudios (Sholar et al. 2004; Álvarez 2007; Mohammad et al. 2008), donde se señala que el estado de humedad de la superficie es determinante en el desarrollo de la adherencia

A pesar de la brusca caída de adherencia con la LPRF, todavía se puede obtener una resistencia de corte superior al valor de corte de referencia de 200 kPa, con una dotación adecuada de ligante (0,78 kg/m2).

4.2. Análisis de la fisuración por fatiga

El comportamiento a fisuración de las secciones de firme es evaluado mediante unos parámetros de daño establecidos en base a la energía disipada por el material y un análisis de fatiga de la mezcla obtenido a partir de las relaciones tenso-deformacionales dentro de un volumen representativo.

Por medio de un análisis de la evolución de la energía disipada a lo largo del ensayo, se pueden distinguir tres fases de evolución de la fisuración en la probeta, tal y como también se observa en otros estudio de fisuración por fatiga (Zamora-Barraza et al. 2011). Estas tres fases son:

• Una primera fase correspondiente al inicio de la macro-grieta y su propagación sobre la capa inferior.

• Una segunda fase que incluye la llegada de la fisuración a la zona de interposición y su propagación a la capa superior, lo cual dependerá fundamentalmente de la existencia o no de técnica de interposición, así como el tipo de sistema empleado.

• Finalmente, una tercera fase que supone la propagación de la fisuración a través de la capa de rodadura produciéndose el fallo del pavimento.

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Figura 23. Ejemplo de evolución de la densidad de energía disipada durante la evaluación de una sección de pavimento ensayada mediante UGR-FACT

Como puede observarse en la Figura 23, las tres fases pueden identificarse en tres zonas de la gráfica. En la primera fase, la evolución del incremento de energía disipada con los ciclos es aproximadamente lineal. En la segunda, la pendiente de la curva de energía disipada aumenta considerablemente. Finalmente, la tercera fase corresponde a un descenso de la pendiente de la curva.

Por tanto, los límites de cada una de las fases se pueden obtener de estas curvas N1 (fases 1 – 2) y N2 (fases 2 – 3). N1 representa el número de ciclos necesarios para causar la fisuración por fatiga de la capa inferior e iniciarse la propagación de la fisura hacia la zona de interposición. N2 define el número de ciclos necesarios para afectar y propagar el proceso de fisuración en la capa superior. En este sentido, la eficiencia del sistema anti-reflexión de fisuras se puede medir como la diferencia en número de ciclos entre ambos límites. Además, para poder comparar las diferentes soluciones con la sección de referencia, se ha definido un coeficiente de eficiencia como el número de ciclos necesario para propagar la fisura a través de la zona de interposición (N2-N1) de la sección considerada entre el número de ciclos necesarios para producir el mismo efecto en la sección de referencia.

A continuación se muestran las gráficas de la evolución de la densidad de energía disipada para cada una de las soluciones consideradas y distintos niveles de carga. En ellas, aparecen ciertos puntos de inflexión extraños, que pueden deberse a que la fisura se encuentra con una zona de mayor resistencia como puede ser la presencia de un determinado árido, que le cuesta atravesar.

En base a estas gráficas y considerando la inspección visual llevada a cabo paralelamente al ensayo, en la Tabla 16 se muestran los resultados del análisis de eficiencia de los distintos sistemas considerados. Como se puede observar, el uso de técnicas de interposición generalizadas tiene un claro efecto positivo no solo en retrasar la reflexión de las grietas entre las capas sino también en la iniciación y propagación sobre la capa inferior. En ese sentido, las grietas se inician en la Solución LPRF antes que en el Geotextil. Sin embargo, el número de ciclos necesario para propagarse es

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mayor en la Solución LPRF. Por eso, el coeficiente de eficiencia es mayor en la Solución LPRF. Además, conforme aumenta la amplitud de carga, la respuesta mecánica de la Solución LPRF mejora en comparación con las otras soluciones.

Amplitud de Carga

Sección de Firme N1 N2 N2 - N1

Coeficiente de Eficiencia

0,75 kN

SR 3.200 4.800 1.600 -

SG 15.200 35.600 20.400 12,75

SLPRF 7.900 31.800 23.900 14,94

1,0 kN

SR 1.300 2.100 800 -

SG 6.400 10.000 3.600 4,50

SLPRF 100 4.500 4.400 5,50

1,5 kN

SR 600 700 100 -

SG 700 1.000 300 3,00

SLPRF 800 2.000 1.200 12,00

Tabla 16. Estudio de la Eficiencia de los distintos Sistemas Anti-Reflexión de Fisuras

Otro modo de cuantificar la evolución del daño por fisuración durante el ensayo es a través de la representación del RDEC acumulado. La Figura 24 muestra la evolución del daño asociado a cada sección de pavimento, medida en términos de RDEC acumulado.

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Figura 24. RDEC acumulado de las diferentes secciones ensayadas.

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Además, en términos de Parámetro de Daño Medio (Moreno-Navarro & Rubio-Gámez 2014), los resultados obtenidos también evidencian que la solución LPRF es la más eficiente de las analizadas (Figura 25).

Figura 25. Valores del Parámetro de Daño Medio obtenidos para las distintas secciones ensayadas

Como puede observarse en la Figura 25, el daño inducido en el pavimento, durante el proceso de fisuración por fatiga, es menor cuando se utiliza un sistema anti-reflexión de fisuras. En cuanto a la comparativa entre los dos sistemas anti-fisuras puede observarse que cuando las cargas son bajas el comportamiento es similar. Sin embargo, conforme aumenta la carga, el daño que se produce es menor en la solución LPRF, siendo por tanto más eficiente.

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5. Conclusiones


Con el presente estudio se ha analizado la viabilidad de la incorporación de una nueva técnica de interposición generalizada como sistema anti-fisuras en pavimentos asfálticos, consistente en la reutilización de láminas de polietileno reforzado con fibras (LPRF) fuera de uso, originalmente utilizadas como refuerzo para las capas de impermeabilización en balsas de agua. Por ello, con el objetivo de analizar la eficiencia del comportamiento de este residuo incorporado entre capas de firme, en referencia a una sección con geotextil y otra sin sistema anti-reflexión, se ha llevado a cabo una metodología basada en ensayos de adherencia (ensayos de corte de caras paralelas) y ensayos de fisuración por fatiga (ensayos de UGR-FACT). A partir de este estudio, se pueden extraer varias conclusiones:

• La reutilización de láminas de polietileno procedentes de balsas como sistema anti-reflexión de fisuras en pavimentos asfálticos constituye una oportunidad excelente para valorizar estos residuos en una aplicación que no implique la deconstrucción del producto, reduciéndose el consumo de energía y desperdicio de material para su reutilización.

• La LPRF tiene una serie de características que le convierten en un producto adecuado para ser incorporado como técnica de interposición generalizada: una resistencia a tracción mayor que la proporcionada por el geotextil, con una buena conservación de resistencia después de romperse sus fibras, lo cual le permite resistir grandes deformaciones sin romperse (dificultando la propagación de fisuras o el paso de agua a su través); unos valores de elongación superiores al valor mínimo establecido por PG3; una gran flexibilidad y baja densidad, lo cual facilita sus procesos de transporte e instalación en obra.

• La adherencia entre capas obtenida para la sección de firme fabricada con el residuo de balsas es inferior a la ofrecida con el geotextil o la sección de referencia, debido probablemente a su impermeabilidad, impidiendo la impregnación de betún. Sin embargo, una vez el pico de resistencia de corte es alcanzado, la solución con el residuo de balsas tiene un mejor comportamiento, siendo mayor la energía necesaria para producir deslizamiento entre capas (a partir de un determinado valor de desplazamiento).

• El contenido de ligante necesario para obtener la máxima resistencia adherente entre capas en la solución LPRF es menor que en la solución con Geotextil. Esto implica que en caso de aplicar la solución propuesta se necesitaría menor consumo de ligante para desarrollar su máxima resistencia.

• La afección del agua en la adherencia entre capas es mayor en la solución LPRF que en las otras, probablemente debido a su impermeabilidad. Sin embargo, la resistencia considerada como la mínima necesaria que ha de soportar (200 kPa) puede obtenerse con el contenido de ligante adecuado (0,78 kg/m2).

• El nuevo sistema anti-reflexión de fisuras establece una manera más sostenible para alargar la vida de servicio del pavimento. El comportamiento mecánico del nuevo sistema contra la fisuración por fatiga es similar al ofrecido por el geotextil impregnado cuando las cargas son bajas. Sin embargo, conforme las cargas aumentan, la solución LPRF demuestra ser una solución más eficiente.

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Así pues, la reutilización de Láminas de Polietileno Reforzado con Fibras procedentes de balsas constituye una nueva manera de alargar la vida de servicio de los pavimentos asfálticos, a la vez que supone una inmejorable oportunidad de valorización de estos residuos, siendo posible obtener soluciones más económicas y sostenibles frente al proceso de fisuración por fatiga.

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6. Referencias bibliográficas


Abd El Halim, A.O., Haas, R., Hozayen, H. , Gervais, M. (1991).”Effective reinforcement of asphalt pavements”, Proceedings of the Canadian Technical Asphalt Association, , pp. 171-192.

Abd El Halim, A.O., Haas, R., Walls, J., Bathurst, R. , Phang, W. (1982).”A new method for effective reinforcement of asphalt pavements”, Proceedings of Road and Transportation Association of Canada, , pp. 29-41.

Al-Qadi, I.L., Tutumluer, E., Dessouky, S. , Kwon, J. (2007).”Responses of geogrid-reinforced flexible pavement to accelerated loading”, Proceedings of the International Conference on Advanced Characterisation of Pavement and Soil Engineering Materials, vol. 2, pp. 1437-1445.

Álvarez, C.F. (2007). “Estudio experimental de la resistencia de la adherencia entre capas en la construcción de carpetas asfálticas en caliente”, Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Ingeniería Civil.

Aravena, C.E. (2008). “Validación de un método de impacto para verificar el monolitismo en pavimentos asfálticos multicapas”, Universidad de Chile.

Baamonde, A., Pérez, I. , Herrador, M.F. (2011).”Geosintéticos en carreteras: Planteamientos para su aplicación en las capas de firme.”, Ingeopres: Actualidad técnica de ingeniería civil, minería, geología y medio ambiente, vol. 202, pp. 30-35.

Bae, A., Mohammad, L.N., Elseifi, M.A., Button, J. , Patel, N. (2010).”Effects of temperature on interface shear strength of emulsified tack coats and its relationship to rheological properties”, Transportation Research Record, , no. 2180, pp. 102-109.

Baladi, G., Schorsch, M. , Svasdisant, T. (2003).”Determining the causes of top down cracks in bituminous pavements”, Michigan Department of Transportation, .

Belmonte, A.F. (2009). “Análisis de la reutilización de residuos procedentes de la industria de Silestone en la fabricación de mezclas asfálticas”, Universidad de Granada.

Bhosale, S.S. , Mandal, J.N. (2007).”Experimental study for evaluating crack retardation of asphalt concrete overlays”, ASTM Journal of Testing and Evaluation, vol. 35(6), pp. 589-601.

Bonnot, J. (1998).”Fissuration de retrait des chaussées à traitées aux liants hydrauliques”, Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chauseés, , pp. 156.

Bonnot, J. (1992).”L’experience francaise des procedes de lute contre les consequences des fissures de retrait des assises de chausses traits aux liants hydrauliques”, Jornadas sobre Reflexión de Grietas en Carreteras, CEDEX, Madrid, .

Botasso, G., Fensel, E. , Ricci, L. (2007).”Avances en la caracterización y normalización del uso de geosintéticos”, Congreso SAM/CONAMET, .

Bravo, L.E., Ortega, D.C. , Torra, G.R. (2008). “Capas anti-reflejo de fisuras en pavimentos”, Escuela

60


de Ingeniería Civil. Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga.

British Board of Agreement (2004).”Guidelines Document For the Assessment and Certification of Thin Surfacing Systems For Highways.”, SG3/05/234, .

British Board of Agreement (2000).”Guidelines Document For the Assessment and Certification of Thin Surfacing Systems For Highways”, .

Brown, S.F., Brunton, J.M., Hughes, D.A.B. , Brodrick, B.V. (1985).”Polymer grid reinforcement of asphalt”, Proceedings of the Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 54, pp. 18-41.

Brown, S.F., Thom, N.H. , Sanders, P.J. (2001).”A study of grid reinforced asphalt to combat reflection cracking”, Proceedings of the Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 70, pp. 543-571.

Button, J.W. , Lytton, R.L. (1987).”Evaluation of fabrics, fibers, and grids in overlays”, Proc., 6th International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements, vol. 1, pp. 925-934.

Cadenas, J.M., Romero, B. , Ainchil, J. (2007).”Innovaciones en los modernos tratamientos in situ o en capas granulares de firme con empleo de residuos y subproductos como herramientas de gestión eficiente y sostenible de las infraestructuras viarias”, V Congreso Nacional de Ing. Civil. Sevilla, .

Caltabiano, M.A. , Brunton, J.M. (1991). “Reflection cracking in asphalt overlays”, Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, pp. 310.

Canestrari, F., Ferrotti, G., Partl, M.N. , Santagata, E. (2005). Advanced testing and characterization of interlayer shear resistance.

Canestrari, F., Grilli, A., Santagata, F.A. , Virgili, A. (2006).”Interlayer shear effect of geosynthetic reinforcements”, Proceedings of the 10th International Conference On Asphalt Pavements, vol. 1, pp. 811-820.

Canestrari, F. , Santagata, E. (1994).”Analisi sperimentale e modelli teorici per lo studio del comportamento a taglio delle interfacce nei sistemi bituminosi multistrato”, Le Strade, .

Carr, A.G. (2001). The behaviour of layered pavement structures: the dynamic shear box., The University of Nottingham, Nottingham, UK.

CEDEX (2009).”Actualización del catálogo de residuos utilizables en construcción”, .

Clemson University (2002). Stress Absorbing Membrane Interlayer (SAMI), Asphalt Rubber Technology Service, Clemson.

Collop, A.C., Sutanto, M.H., Airey, G.D. , Elliott, R.C. (2011).”Development of an automatic torque test to measure the shear bond strength between asphalt”, Construction and Building Materials,

61


vol. 25, no. 2, pp. 623-629.

Collop, A.C., Sutanto, M.H., Airey, G.D. , Elliott, R.C. (2009).”Shear bond strength between asphalt layers for laboratory prepared samples and field cores”, Construction and Building Materials, vol. 23, no. 6, pp. 2251-2258.

Colombier, G. (1997).”Cracking in pavements: Nature and origin of cracks”, Cracking in Pavements: Nature and Origin of Cracks, .

Comisión Europea. Dirección General de Medio Ambiente (2000).”La UE apuesta por la gestión de residuos”, .

Correia, N.D.S. , Bueno, B.D.S. (2011).”Effect of bituminous impregnation on nonwoven geotextiles tensile and permeability properties”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 29, no. 2, pp. 92-101.

Costa, A. (2011).”Reutilización de Residuos en Mezclas Asfálticas”, Jornada técnica: La gestión medioambiental de los contratos de conservación, .

De Beer, M., Fisher, C. , Kannemeyer, L. (2004).”Tyre pavement interface contact stresses on flexible pavements - quo vadis?”, Roads the Arteries of Africa: 8th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa, .

Deysarkar, I. (2004).”Test Set-up to Determine Quality of Tack Coat”, University of Texas at El Paso, .

Diakhaté, M., Petit, C., Millien, A., Phelipot-Mardelé, A., Pouteau, B. , Goacolou, H. (2007).”Comparison of direct shear and torque tests for determining viscoelastic shear behavior of tack coats”, Advanced Characterisation of Pavement and Soil Engineering Materials - Proceedings of the International Conference on Advanced Characterisation of Pavement and Soil Engineering Materials, vol. 1, pp. 281-290.

Diakhaté, M., Phelipot, A., Millien, A. , Petit, C. (2006).”Shear fatigue behaviour of tack coats in pavements”, Road Materials and Pavement Design, vol. 7, no. 2, pp. 201-222.

Du, J.-. (2011). Evaluation of shear strength on pavement layers by use tack materials.

Dumas, P. , Vecoven, J. (1993).”Processes Reducing Reflective Cracking; Synthesis of Laboratory Tests”, Reflective Cracking in Pavements, State of the Art and Desing Recommendations, vol. Proceedings of the Second International RILEM Conference, Liege, Belgium, pp. 246-253.

El Halim, A., Rickards, I., Haas, R. , Nabi, R. (1997).”Evaluation of design and construction effects on asphalt pavement performance through a portable in-situ shear test device”, Proceeding of the 8th International Conference on Asphalt Pavements, Seattle, USA, , pp. 1311-1327.

Epps, J.A. , Button, J.W. (1978).Asphalt Overlays with Mirafi-Fabric- The Slippage Question - On Airport Pavements, , pp. 150.

62


Ferrotti, G., Canestrari, F., Pasquini, E. , Virgili, A. (2012).”Experimental evaluation of the influence of surface coating on fiberglass geogrid performance in asphalt pavements”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 34, pp. 11-18.

Ferrotti, G., Canestrari, F., Virgili, A. , Grilli, A. (2011).”A strategic laboratory approach for the performance investigation of geogrids in flexible pavements”, Construction and Building Materials, vol. 25, no. 5, pp. 2343-2348.

FHWA (1997).”User guidelines for waste and by-product materials in pavement construction”, .

Florence, C. (2005).”Étude experimentale de la fissuration reflective et la modelisation de la resistance de structures cellulaires”, These, Ecole National des Ponts et Chaussées, París, .

Goacolou, H. , Marchand, J.P. (1982).”Fissuration des couches de roulement”, 5ème conference internationale sur les chaussées bitumineuses. Delft, .

Grabowski, W. , Pozarycki, A. (2008).”Energy Absorption in Large Dimension Asphalt Pavement Samples Reinforced with Geosynthetics”, Found.Civil Environ Eng, vol. 11, pp. 17-28.

Guissi, G. (2005).”La remontée des fissures dans les re-surfaçages: Développement d’une méthodologie de conception de resurfaçages.”, Rapport de synthèse, École de Technologie Supérieure, Montreal, .

INE (2011).”Encuesta sobre la recogida y tratamiento de residuos. Encuesta sobre generación de residuos en servicios y construcción “, .

INE (2010).”Encuesta sobre el Medio Ambiente en la Industria. Resultados relativos a la Generación de Residuos en la Industria”, .

Irwin, G.R. (1957).”Analysis of stress and strains near the end of a crack traversing a plate”, Journal of applied mechanics, vol. 24.

James, G.M. (2004).”Geosynthetic materials as asphalt reinforcement interlayers: the Southern African experience”, Proceedings of the 8th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa, Sun City, .

Khodaii, A. , Fallah, S. (2009).”Effects of geosynthetic reinforcement on the propagation of reflection cracking in asphalt overlays”, International Journal of Civil Engineering, vol. 7, no. 2, pp. 131-140.

Khodaii, A., Fallah, S. , Moghadas Nejad, F. (2009).”Effects of geosynthetics on reduction of reflection cracking in asphalt overlays”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 27, no. 1, pp. 1-8.

Laveissiere, D. (2002). “ Modélisation de la remontée de fissure en fatigue dans les structures routières par endommagement et macro-fissuration : de l’experimentation à l’outil de dimensionnement pour l’estimation de la durée de vie «, Université de Limoges.

63


Lee, J.M., Salgado, R., Benal, A. , Novell, C.W. (1999).”Shredded tires and rubber-sand as lightweight backfill”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 25, no. 2, pp. 132-141.

Lee, S.J. (2008).”Mechanical performance and crack retardation study of a fiberglass-grid-reinforced asphalt concrete system”, Canadian Journal of Civil Engineering, vol. 35, no. 10, pp. 1042-1049.

Leng, Z., Al-Qadi, I.L., Carpenter, S.H. , Ozer, H. (2009).”Interface bonding between hot-mix asphalt and various portland cement concrete surfaces: Assessment of accelerated pavement testing and measurement of interface strain”, Transportation Research Record, , no. 2127, pp. 20-28.

Leutner, R. (1979).”Untersuchungen des schichtenverbunds beim bituminösen oberbau”, Bitumen, vol. 3, no. 3, pp. 84-91.

Ling, H.I. , Liu, Z. (2001).”Performance of geosynthetic-reinforced asphalt pavements”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 127, no. 2, pp. 177-184.

Litzka, J.H., Pass, F. , Zirkler, E. (1994).”Experiences with thin bituminous layers in Austria”, Transp Res Rec, vol. 1454, pp. 19-22.

Liu, L. , Hao, P.W. (2010).”Investigation of interface shear fatigue performance and evaluating index between asphalt layers”, International Workshop on Energy and Environment in the Development of Sustainable Asphalt Pavements, .

Lytton, R.L. (1989).”Use of geotextiles for reinforcement and strain relief in asphalt concrete”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 8, no. 3, pp. 217-237.

Miró Recasens, R., Martínez, A. , Peé Jiménez, F. (2005).”Assessing heat-adhesive emulsions for tack coats”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Transport, vol. 158, no. 1, pp. 45-51.

Mohammad, L., Saadeh, S., Qi, Y., Button, J. , Scherocman, J. (2008). “Worldwide state of practice on the use of tack coats: A survey”, Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, pp. 1.

Mohammad, L.N., Bae, A., Elseifi, M.A., Button, J. , Patel, N. (2010). Effects of pavement surface type and sample preparation method on tack coat interface shear strength.

Mohammad, L.N., Bae, A., Elseifi, M.A., Button, J. , Scherocman, J.A. (2009a). Evaluation of bond strength of tack coat materials in field: Development of pull-off test device and methodology.

Mohammad, L.N., Bae, A., Elseifi, M.A., Button, J. , Scherocman, J.A. (2009b). “Interface shear strength characteristics of emulsified tack coats”, Asphalt Paving Technology: Association of Asphalt Paving Technologists-Proceedings of the Technical Sessions, pp. 249.

Mohammad, L.N., Raqib, M.A. , Huang, B. (2002).”Influence of Asphalt Tack Coat Materials on the Interface Shear Strength”, .

64


Moreno, F., Rubio, M.C. (2013).”Effect of aggregate nature on the fatigue-cracking behavior of asphalt mixes”, Materials and Design, vol. 47, pp. 61-67.

Moreno-Navarro, F. (2013). “Diseño de un Método de Ensayo de Laboratorio para el Análisis de la Resistencia a Fisuración de Mezclas Asfálticas”, Universidad de Granada.

Moreno-Navarro, F., Rubio-Gámez, M.C. (2014).”Mean damage parameter for the characterization of fatigue cracking behavior in bituminous mixes”, Materials and Design, vol. 54, pp. 748-754.

Moreno-Navarro, F., Rubio-Gámez, M.C. (2013).”UGR-FACT test for the study of fatigue cracking in bituminous mixes”, Construction and Building Materials, vol. 43, pp. 184-190.

Moreno-Navarro, F., Sol-Sánchez, M., Rubio-Gámez, M.C. (2014).”Reuse of deconstructed tires as anti-reflective cracking mat systems in asphalt pavements”, Construction and Building Materials, vol. 53, pp. 182-189.

Myers, L.A., Roque, R., Ruth, B.E. , Drakos, C. (1991).”Measurement of contact stresses of different truck tire types to evaluate their influence on near-surface cracking and rutting”, Transportation Research Record, vol. 1388, pp. 108-19.

Norma Alemana DIN2312 (1998).”Testing of Layered Composite According to Leutner.Sampling and Analysis [Prüfung des Schichten-verbundes Nach Leutner]”, vol. 1a ed. Berlin (Germany): Society for Research and Road Transport.

Ogundipe, O.M., Thom, N. , Collop, A. (2013).”Investigation of crack resistance potential of stress absorbing membrane interlayers (SAMIs) under traffic loading”, Construction and Building Materials, vol. 38, pp. 658-666.

PAVCO (2012). Manual de diseño con Geosintéticos, 9th edn.

Pérez, S. (2008). “Approche expérimentale et numérique de la fissuration réflective des chaussées”, Université de Limoges.

Poon, C.S. , Chan, D. (2006).”Feasible use of recycled concrete aggregates and crushed clay brick as unbound road sub-base”, Construction and Building Materials, vol. 20, pp. 578-585.

Powell, R.B. (2008). “Installation and performance of a fiberglass geogrid interlayer on the NCAT Pavement Test Track”, Pavement Cracking: Mechanisms, Modeling, Detection, Testing and Case Histories, pp. 731.

Prieto, J.N. (2006). “Desarrollo de un nuevo ensayo de laboratorio para medir la eficacia de sistemas antirreflexión de fisuras en capas bituminosas”, Universidad Politécnica de Madrid.

Prieto, J.N., Gallego, J. , Pérez, I. (2007).”Application of the wheel reflective cracking test for assessing geosynthetics in anti-reflection pavement cracking systems”, Geosynthetics International, vol. 14, no. 5, pp. 287-297.

65


Raab, C., Abd El Halim, A.O. , Partl, M.N. (2012).”Interlayer bond testing using a model material”, Construction and Building Materials, vol. 26, no. 1, pp. 190-199.

Raab, C. , Partl, M.N. (2009).”Interlayer bonding of binder, base and subbase layers of asphalt pavements: Long-term performance”, Construction and Building Materials, vol. 23, no. 8, pp. 2926-2931.

Raab, C. , Partl, M.N. (2008).”Investigation into a long-term interlayer bonding of asphalt pavements”, Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, vol. 3, no. 2, pp. 65-70+Ia+IIa+IIIa.

Raab, C. , Partl, M.N. (2004a).”Effect of tack coats on interlayer shear bond of pavements”, Proceedings of the 8th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa, , pp. 847-855.

Raab, C. , Partl, M.N. (2004b).”Interlayer shear performance: Experience with different pavement structures”, Proc., 3rd Eurobitume Eurasphalt Congress, , pp. 535-545.

Raab, C. , Partl, M.N. (1999).”Methods to determine the bond of asphalt pavements [methoden zur beurteilung des schichtenverbunds von asphaltbelägen]”, ASTRA-project FA 12/94, .

Raab, C., Partl, M.N. , Abd El Halim, A.O. (2010).”Effect of gap width on interlayer shear bond results”, International Journal of Pavement Research and Technology, vol. 3, no. 2, pp. 79-85.

Raposeiras, A.C., Castro-Fresno, D., Vega-Zamanillo, A. , Rodriguez-Hernandez, J. (2013).”Test methods and influential factors for analysis of bonding between bituminous pavement layers”, Construction and Building Materials, vol. 43, pp. 372-381.

Raposeiras, A.C., Vega-Zamanillo, A., Calzada-Pérez, M.A. , Castro-Fresno, D. (2012).”Influence of surface macro-texture and binder dosage on the adhesion between bituminous pavement layers”, Construction and Building Materials, vol. 28, no. 1, pp. 187-192.

Recasens, R.M., Jiménez, F.P., González, J.M.B. , Partl, M.N. (2003).”Evaluation of the effect of tack coats”, LCB Shear Test, , pp. 550-556.

Ricci, L.A. (2011). “Evaluación de la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de geosintético”, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería.

Santagata, E., Canestrari, F. , Santagata, F.A. (1993).”Laboratory shear testing of tack coat emulsion”, Proceedings of the 1st Congress on Emulsion, .

Shen, S. , Carpenter, S.H. (2007).””Dissipated energy concepts for HMA performance: fatigue and healing””, COE Report No.29.Technical Report of Research, .

Sholar, G.A., Page, G.C., Musselman, J.A., Upshaw, P.B. , Moseley, H.L. (2004).”Preliminary investigation of a test method to evaluate bond strength of bituminous tack coats”, Proc., Annual Meeting of the Association of Asphalt Paving Technologists, .

66


Tamagny, P., Wendling, L. , Plau, J.M. (2004).”A new explanation of pavement cracking from top to bottom: The visco-elasticity of asphalt materials”, Cracking in Pavements, Mitigation, Risk Assessment and Prevention, vol. Proceedings of the fifth International RILEM Conference, Limoges, France, pp. 425-432.

Tensar International Glasgrid. Pavement Reinforcement System, Atlanta, Georgia.

TRL (2004).”Development of new materials for secondary and recycled aggregates in highway infrastructure”, .

Tschegg, E.K. (1997).”An efficient fracture test method for bituminous materials and layer bonds”, Proc.of the Fifth Intern.RILEM Symposium on Mech.Tests for Bituminous Materials, , pp. 405-411.

Tschegg, E.K., Kroyer, G., Tan, D., Stanzl-Tschegg, S.E. , Litzka, J. (1995).”Investigation of bonding between asphalt layers on road construction”, Journal of Transportation Engineering, vol. 121, no. 4, pp. 309-316.

Universidad Nacional de Colombia (2006). Manual para la inspección visual de pavimentos flexibles, Colombia.

Uzan, J., Livneh, M. , Eshed, Y. (1978).”INVESTIGATION OF ADHESION PROPERTIES BETWEEN ASPHALTIC-CONCRETE LAYERS.”, Asphalt Paving Technol, vol. 47, pp. 495-521.

Vanelstraete, A. , De Bondt, A.H. (1997).”Crack prevention and use of overlay systems”, Prevention of Reflective Cracking in Pavements, RILEM Report 18, pp. 40-54, .

Vanelstraete, A., De Bondt, A.H. , Courard, L. (1997).”Characterization of overlay systems”, Prevention of Reflective Cracking in Pavements, RILEM Report 18, pp. 55-74, .

Vargas, P.A. (2008). “Estudio experimental de soluciones de construcción para asegurar la adherencia entre capas asfálticas”, Universidad de Chile.

Walsh, I.D. , Williams, J.T. (2001).”HAPAS certificates for procurement of thin surfacing”, Highways and Transportation, vol. 48, no. 7-8, pp. 12-14.

West, R.C., Zhang, J. , Moore, J. (2005).”Evaluation of bond strength between pavement layers”, Evaluation of Bond Strength Between Pavement Layers, .

Zamora-Barraza, D., Calzada-Peréz, M., Castro-Fresno, D. , Vega-Zamanillo, A. (2010).”New procedure for measuring adherence between a geosynthetic material and a bituminous mixture”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 28, no. 5, pp. 483-489.

Zamora-Barraza, D., Calzada-Pérez, M.A., Castro-Fresno, D. , Vega-Zamanillo, A. (2011).”Evaluation of anti-reflective cracking systems using geosynthetics in the interlayer zone”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 29, no. 2, pp. 130-136.

67


Zou, W.-., Wang, Z. , Zhang, H.-. (2007).”Field trial for asphalt pavements reinforced with geosynthetics and behavior of glass-fiber grids”, Journal of Performance of Constructed Facilities, vol. 21, no. 5, pp. 361-367.

68

En colaboración con: Con el apoyo de:

PLATAFORMA TECNOLÓGICA ESPAÑOLA DE LA CARRETERA (PTC)Goya, 23 - 3º, 28001 Madrid (España)

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Sistemas anti-reflexión de fisuras en firmes bituminosos ... · tensiones, generándose grietas en superficie. Por otro lado, las frías condiciones en invierno hacen Por otro lado,