pavimentaciÓn y repavimentaciÓn con … · 7.4 tipo y nivel de severidad de las fallas del...
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7PAVIMENTACIÓN Y REPAVIMENTACIÓN
CON GEOSINTÉT ICOS
C A P Í T U L O
D E D I S E Ñ OMANUAL Y SOFTWARE
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Uno de los campos de aplicación que ha tenido un mayor grado de desarrollo en la ingeniería vial, es la utilización
de los geosintéticos en obras tales como construcción y la rehabilitación de pavimentos. Del correcto entendimiento
sobre las propiedades de este tipo de materiales, de su aplicación, instalación, funciones a desempeñar, benefi cios e
incluso las mismas limitaciones que poseen, en buena parte dependerá el éxito que estos puedan tener, brindando
de esta forma ahorros sustanciales en el mantenimiento de las obras viales que se ejecuten en nuestro país.
7.1 ANTECEDENTES
La prolongación de la vida útil de las vías ha sido una permanente preocupación por parte de las entidades públicas
a nivel nacional e internacional, que se encargan de la ejecución y del posterior cuidado de estas. Los ensayos
realizados sobre nuevos materiales que racionalicen de alguna manera los costos de mantenimiento que la estructura
de pavimento requiere, han traído nuevos horizontes. Con la aparición de los geosintéticos, los investigadores han
hecho un aporte signifi cativo a la ingeniería, aclarando el desempeño de estos en aplicaciones específi cas, como lo
es en este caso, la rehabilitación de pavimentos.
A fi nales de la década de los sesenta, en el departamento de transporte de California, Caltrans, se comienza a
experimentar con los geotextiles, teniendo en cuenta que la principal función con la que estos deberían cumplir, era
la de evitar la refl exión o calcado de grietas reemplazando a sistemas tradicionales tales como las bases de gradación
abierta. Después de casi dos décadas de ensayos en campo, laboratorio y de estudios se logró cuantifi car el benefi cio
de los geotextiles en los proyectos de repavimentación, estos se han venido utilizando casi rutinariamente a lo largo
y ancho de la Unión Americana y de Europa.
El último avance mundial en tecnología de pavimentos, para el refuerzo de carpetas asfálticas, buscando minimizar
los costos de mantenimiento, es el uso de geomallas de fi bra de vidrio, cuya fi nalidad es la de reforzar las capas
bituminosas, lo cual incrementa la resistencia a la fatiga y retarda la aparición y refl ejo de las fi suras existentes en
dichos materiales bituminosos.
En resumen, el uso de geosintéticos entre las capas asfálticas (geomallas de fi bra de vidrio, geotextiles de
repavimentación), son usados dependiendo de la función del geosintético, como una barrera impermeable, como
una provisión de refuerzo a la tensión y al mismo tiempo para reducir los efectos de la refl exión de fi suras.
En Latinoamérica, desde hace varios años, la utilización de los geosintéticos (geomallas de fi bra de vidrio, geotextiles
de repavimentación) en repavimentación se ha convertido en otra de las alternativas a los sistemas habituales
constructivos utilizados en este tipo de obras, los cuales por lo general no contemplan más que la utilización de
un ligante asfáltico, colocado sobre la superfi cie de la carpeta asfáltica antigua de una manera poco ortodoxa.
Además de la colocación de la nueva capa de rodadura, que en algunos casos no contempla tan siquiera el uso de
modifi cadores elastoméricos para mejorar sus propiedades.
7.2 FUNCIONES DEL GEOTEXTIL
Si se entiende por refuerzo como la redistribución de fuerza, debido a la inclusión de un material rígido de alta
resistencia a la tensión cuyo módulo elástico sea mayor que el del material que irá a reforzar, al incluir un geotextil
dentro de una estructura de pavimento, este no cumplirá con la defi nición de refuerzo, entonces se preferirá la
utilización de otro término para defi nir su comportamiento en este tipo de estructuras, este es el de intercapa.
Estas intercapas son usadas para prevenir o reducir el calcado de grietas, la aparición de grietas del tipo de piel de
cocodrilo y los fenómenos de ahuellamiento y corrugamiento. Las dos funciones básicas que cumple el geotextil
impregnado con asfalto para poder suministrar sus benefi cios, son las de:
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7.2.1 Barrera Impermeabilizadora
A pesar que el concreto asfáltico ha sido sometido a un proceso de compactación y que su relación de vacíos es
muy baja, hay que considerársele como un elemento permeable, a través del cual se infi ltrará un gran porcentaje
del agua superfi cial que podrá llegar a las capas granulares y a la subrasante, ablandando estos suelos afectando
los parámetros de resistencia y deformabilidad. Otro efecto igualmente adverso es el incremento de presiones de
poros que reduce los esfuerzos efectivos del suelo, además se presentará el efecto “prensa”, que hace disminuir la
disipación de los esfuerzos producidos por cargas de tráfi co a través de las capas granulares, siendo estos transmitidos
directamente por el agua que se encuentra entre las partículas de suelo a la subrasante. Con el fi n de evitar las
situaciones anteriores, es necesario la colocación de una barrera impermeabilizadora que detenga el proceso de
infi ltración, prolongando la vida útil del pavimento, disminuyendo los costos de mantenimiento y posponiendo un
nuevo proceso de repavimentación.
Tal barrera deberá estar conformada por un geotextil no tejido especial para aplicaciones de pavimentación y
repavimentación, que servirá como medio para albergar una cantidad determinada de asfalto residual hasta lograr
su saturación, además de una cantidad adicional para permitir la adhesión del geotextil a la superfi cie antigua (capa
asfáltica inferior) y a la nueva capa de rodadura.
La cantidad de cemento asfáltico a utilizar es uno de los puntos donde se debe tener un mayor cuidado. Una de las
normas constructivas internacionales para repavimentación, (Task Force 25, compuesta por la AASHTO, la AGC y
la ARTBA) que ha tenido la mayor aceptación por parte de los ingenieros viales en todo el mundo, exige que como
mínimo la cantidad de cemento asfáltico para saturar el geotextil debe ser de 0.9 L/m2 , esta es una de las razones
por las cuales el geotextil a usarse debe ser un no tejido punzonado por agujas, gracias a su espesor y porosidad que
le permiten alojar tal cantidad de asfalto.
Se deben considerar otros factores adicionales para determinar la cantidad adecuada del cemento asfáltico o ligante
a usarse, que contemplan el estado de porosidad del concreto asfáltico antiguo.
Una cantidad insufi ciente de ligante podría causar que el geotextil no se sature totalmente, perdiéndose el efecto
de impermeabilidad o puede que la adhesión entre el geotextil y las capas de concreto asfáltico no sea sufi ciente,
originando tiempo después una superfi cie potencial de falla por deslizamiento. Una cantidad excesiva de ligante
originará un posible problema de exudación de asfalto.
7.2.2 Membrana Amortiguadora de Esfuerzos
Cuando una capa de repavimentación es colocada sobre la superfi cie antigua, los esfuerzos incluidos por agrietamiento
en la capa de concreto asfáltico antigua, pueden ser transmitidos hacia la nueva capa de repavimentación, originando
un agrietamiento por refl exión temprana.
Esto resulta del contacto entre agregados del pavimento antiguo y la capa nueva de repavimentación.
Al instalar un geotextil para repavimentación entre las capas de concreto asfáltico nuevas y viejas ayuda a retardar
el agrietamiento por refl exión, suministrando una capa fl exible de espesor sufi ciente que absorbe parte de los
esfuerzos entre la capa de pavimento antiguo y la capa de pavimento nuevo, permitiendo movimientos leves dentro
de la intercapa del geotextil, sin tensionar la capa de repavimentación en concreto asfáltico.
De esta forma se prolonga la vida de servicio de las capas repavimentadas. Los geotextiles no tejidos impregnados
con asfalto tienen un módulo de elasticidad bajo y absorben las deformaciones sin transferirlas.
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El geotextil para repavimentación alivia parcialmente la transferencia de esfuerzos inducidos por el tráfi co en la
cercanía de las grietas, actuando como una capa aliviadora de esfuerzos. La capa de base se protege de los esfuerzos
cortantes generados por las cargas generadas por el tráfi co y de aquí que sean toleradas defl exiones mayores. De
estudios realizados se ha concluido que las 2/3 partes del alivio de esfuerzos se debe al cemento asfáltico que satura
el geotextil y el resto es por el geotextil que funciona como contenedor.
En el caso de que una estructura de pavimento en concreto tenga un espesor mayor, mayores serán los esfuerzos
de tensión en la base cuando se defl ecte debido a las cargas de tráfi co. La mayoría de los agrietamientos en los
pavimentos comienza en la base del pavimento debido a los esfuerzos de tensión, continuando hasta la superfi cie.
Al colocar una capa de repavimentación sin una intercapa de geotextil se está incrementando el espesor total
de la estructura del pavimento, aumentándose los esfuerzos a tensión en la base del pavimento promoviendo el
agrietamiento.
Mediante la colocación de una intercapa que absorba los esfuerzos inducidos por las cargas cíclicas de tráfi co,
las capas de concreto asfáltico experimentarán menos esfuerzos desarrolladores de grietas internas que aquellas
secciones que no tengan intercapas. La resistencia a la fatiga de una capa de repavimentación dependerá de las
características de la membrana amortiguadora de esfuerzos incluyendo su módulo de elasticidad, espesor y de la
cantidad de modifi cadores del asfalto.
7.3 FUNCIONES DE LA GEOMALLA DE FIBRA DE VIDRIO
Su principal función consiste en aumentar la resistencia a la tracción de la capa asfáltica y de garantizar bajo una
carga vertical, la distribución uniforme de los esfuerzos horizontales en una mayor superfi cie, lo cual se traduce a
una vía sin grietas por varios años.
Las geomallas de fi bra de vidrio, son geomallas fl exibles que se utilizan entre capas de concreto asfáltico con el fi n de
controlar agrietamientos por refl exión, agrietamientos por fatiga y deformaciones plásticas, en los revestimientos de
concreto asfáltico que se emplean en vías de alto y bajo tráfi co, autopistas, aeropuertos, plataformas y parqueaderos
entre otros.
Los refuerzos de carpetas asfálticas con geomallas de fi bra de vidrio son ideales para los pavimentos asfálticos nuevos
y rehabilitaciones, ya que debido a las propiedades mecánicas de estas geomallas, como su alta resistencia a la
tensión, alto módulo de elasticidad y baja elongación, son ideales para controlar la refl exión de fi suras en pavimentos
asfálticos y pistas de aeropuertos, disminuyendo los costos de mantenimiento a largo plazo e incrementando la vida
útil de estos.
Las principales ventajas y benefi cios de las geomallas de fi bra de vidrio son:
• Reducir al mínimo el agrietamiento refl exivo por esfuerzos de tensión y cambios de temperatura en las carpetas
asfálticas.
• Reducir las defl exiones de los pavimentos sujetos a grandes temperaturas ambiente e intensas repeticiones
de carga.
• Aumentar la resistencia a la fatiga de las capas bituminosas.
• Proporciona benefi cios de costo aumentando el ciclo de vida del pavimento.
• Su estabilidad dimensional permite que las solicitaciones térmicas no la deformen.
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• Debido al recubrimiento bituminoso, su adherencia con las mezclas asfálticas es óptima.
• Su espesor homogéneo permite un apoyo continuo sobre la emulsión y por ende una mayor adherencia entre la
nueva capa y el pavimento existente.
• Su gran resistencia a la fatiga permite mantener sus propiedades mecánicas originales bajo la acción de cargas
cíclicas.
• Su escasa fl uencia permite que sus deformaciones bajo cargas constantes y su resistencia se mantengan
invariables en el tiempo.
• Reduce el mantenimiento periódico típico de los pavimentos fl exibles.
7.4 TIPO Y NIVEL DE SEVERIDAD DE LAS FALLAS DEL PAVIMENTO
Las fallas en los pavimentos contemplan los tipos que se enunciarán a continuación:
7.4.1 Fallas Superfi ciales
• Agrietamiento en bloques, longitudinal y/o transversal. Las causas principales de estas son la contracción,
endurecimiento por envejecimiento y condiciones ambientales donde las temperaturas son bajas.
• “Deshilachamiento” debido a una cantidad pobre de asfalto, envejecimiento y/o a la acción abrasiva del agua y
las llantas de los vehículos.
• Arrugamiento debidos al exceso de asfalto, de agua y/o presencia de agregados muy blandos en la mezcla del
concreto asfáltico.
7.4.2 Fallas por Adhesión
• Agrietamiento por corrimiento originados principalmente por una cantidad insufi ciente de cemento asfáltico
como ligante, superfi cie del pavimento demasiado delgada, cargas horizontales originadas por el tráfi co.
7.4.3 Fallas Estructurales
• Agrietamientos transversales por fatiga debidos a defl exiones excesivas en el pavimento y/o a un diseño
inadecuado de la sección.
• Ahuellamiento debidos a un contenido de humedad excesivo y/o a un diseño inadecuado de la sección.
• Deformaciones severas longitudinales debidas a una falta de soporte en las bermas a la sección estructural del
pavimento.
En el caso que se presente alguna de estas fallas estructurales, previamente al proceso de recuperación de la vía,
deberán ejecutarse las medidas correctivas para subsanar todos los problemas que en el futuro éstas pudiesen
generar. Sería ideal para la rehabilitación de este tipo de fallas tener en cuenta la utilización tanto de la geomalla de
fi bra de vidrio para refuerzo como del geotextil saturado de asfalto para generar una barrera impermeabilizadora.
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7.5 EFECTOS DEL AGRIETAMIENTO
Durante la vida de servicio de una estructura de pavimento, la superfi cie de ésta podrá sufrir defectos por las
siguientes causas:
• Agrietamiento debido al envejecimiento de la capa de rodadura, movimientos por gradientes térmicos,
movimientos relativos entre placas y por contracción. Inicialmente con la variación de temperaturas se presenta
la propagación inicial de las grietas y posteriormente éste efecto se aumenta debido a la acción de las cargas
generadas por el tráfi co.
• Ahuellamiento debido a una falta de capacidad para resistir deformaciones.
• Agrietamiento por fatiga debido a efectos ambientales o a una falta de capacidad portante de la estructura.
El agrietamiento reduce la resistencia estructural del pavimento y lleva a un rápido deterioro de la construcción. Para
que este ocurra, primero debe haber sufrido un proceso de iniciación. Las grietas crecerán como resultado de las
cargas de tráfi co, temperatura, deformaciones y calcado de grietas. A través de las grietas el agua penetrará a las
capas granulares y a la subrasante, reduciendo su capacidad portante, por esto debe prevenirse la infi ltración, dando
como posibles soluciones el sellamiento de las grietas o en casos más extremos la repavimentación. Para el último
caso se utilizan geotextiles no tejidos impregnados con asfalto y/o geomallas de fi bra de vidrio.
Agrietamiento por fatiga
Una grieta o fi sura puede iniciarse y crecer como resultado de la repetición de cargas de tráfi co. Cuando una rueda
pasa, la abertura se fl exa, suministrando esfuerzos de tensión en los extremos de la grieta haciéndola crecer.
Agrietamiento por refl exión
Si la capa de repavimentación se aplica sobre grietas, los movimientos horizontales en las grietas existentes también
causarán deformaciones horizontales en la capa de repavimentación, llevando a la continuación del crecimiento de la
grieta existente en la capa de repavimentación, que se conoce como fl exión o calcado de grietas. Este agrietamiento
ocurre debido a la diferencia de esfuerzos cortantes en ambos costados de la grieta. Pasa cuando una rueda pisa la
grieta, cargando primero un borde de la grieta y posteriormente el otro.
Para evitar o retardar el agrietamiento por refl exión y el control de la infi ltración a través del pavimento, existen los
siguientes sistemas que pueden ser utilizados de manera individual o conjunta:
• Geomallas de fi bra de vidrio para refuerzo: combinación de geomalla y asfalto, en casos donde se presente
fi suras de alta severidad.
• Geotextiles para repavimentación: combinación de geotextil y asfalto, en casos donde las grietas no sean por
fallas estructurales.
• Membranas de intercapa absorbedoras de esfuerzos (SAMI): capas de cierto espesor con asfalto modifi cado.
• Sellos de arena-asfalto y sellos de asfaltos modifi cados: en procesos de agrietamiento incipiente.
Para escoger entre las opciones mencionadas anteriormente, es necesario llegar a una aproximación de ingeniería
para cada problema especifi co, la cual debe incluir los siguientes ítems:
• Identifi cación del problema.
• Evaluación de los factores y mecanismos involucrados.
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• Análisis de las posibles soluciones y sus respectivas limitaciones.
• Posibilidades en términos de la efectividad de cada solución versus los costos que acarrea.
• Análisis del proyecto y las consideraciones constructivas.
Pero aparte de esto, se debe mantener en la mente que el momento propio para comenzar con las construcciones
de un sistema que retarda la aparición de grietas, es indudablemente durante las primeras etapas de aparición de
estas, cuando apenas se vislumbran grietas de líneas delgadas en el pavimento. En este punto, apenas poca agua se
ha infi ltrado a través de la estructura como para ablandar y debilitar el suelo de la subrasante.
7.6 ASFALTOS
7.6.1 Cemento Asfáltico
El asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos
y fl uir bajo la acción de cargas permanentes. Como aplicación de estas propiedades el asfalto puede cumplir, en la
construcción de pavimentos, las siguientes funciones:
• Contribuir a impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y efi caz contra
la penetración del agua proveniente de la precipitación.
• Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación
producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo
disminuir su espesor.
El asfalto es un sólido o liquido viscoso, compuesto por una mezcla compleja de hidrocarburos, no volátiles, solubles
en tricloroetileno, y que ablandan al aumentar la temperatura.
El cemento asfáltico es un asfalto refi nado o una combinación de asfalto refi nado y aceite fl uidifi cante de consistencia
apropiada para trabajos de pavimentación. Estos asfaltos refi nados son muy duros y se les da la consistencia,
mezclándolos con aceites o residuos provenientes de la destilación del petróleo de base asfáltica.
Los cementos asfálticos se dividen en grados según su dureza o consistencia, que es medida mediante el ensaye de
penetración medido en 1/10 mm, valor que es inverso a la dureza.
De acuerdo a esto, los cementos asfálticos más comúnmente usados son los siguientes:
CA 40 - 50 : Para sellado de juntas de pavimento de hormigón
CA 60 - 70 : En concreto asfáltico
CA 85 - 100 : En concreto asfáltico
CA 120 - 150 : Tratamientos superfi ciales
Las dos cifras indican los límites máximos y mínimos de la penetración.
Propiedades o características deseables del cemento asfáltico
Para los estudios técnicos y la construcción hay tres propiedades o características del asfalto importantes:
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Consistencia: término usado para describir el grado de fl uidez o plasticidad del asfalto a cualquier temperatura
dada, La clasifi cación de los cementos asfálticos se realiza con base al valor de la consistencia a una temperatura
de referencia. Para especifi car y medir la consistencia de un asfalto para pavimento, se usan ensayos de viscosidad,
ensayos de penetración y/o punto de ablandamiento.
Pureza: el cemento asfáltico se compone, casi totalmente de betunes (solubles en bisulfuro de carbono). Los asfaltos
refi nados son, generalmente, más de 99.5% solubles en bisulfuro de carbono y por lo tanto casi betunes puros. Las
impurezas, si las hay, son inertes.
Seguridad: el cemento asfáltico, si se lo somete a temperaturas sufi cientemente elevadas, despide vapores que
arden en presencia de una chispa o llama. La temperatura a la que esto ocurre es más elevada que la temperatura
normalmente usada en las operaciones de pavimentación. Sin embargo, para tener la certeza de que existe un
adecuado margen de seguridad, se debe conocer el punto de infl amación del asfalto.
7.6.2 Emulsiones Asfálticas
Son parte de los asfaltos líquidos. Es un sistema heterogéneo de dos fases normalmente inmiscibles, como son el
asfalto y el agua, al que se le incorpora una pequeña cantidad de un agente activador de superfi cie, tensoactivo
o emulsifi cante, de base jabonosa o solución alcalina, el cual mantiene en dispersión el sistema, siendo la fase
continua el agua y la discontinua los glóbulos del asfalto, en tamaño, entre uno a diez micrones.
Cuando la emulsión se pone en contacto con el agregado se produce un desequilibrio que la rompe, llevando a las
partículas del asfalto a unirse a la superfi cie del agregado. El agua fl uye o se evapora, separándose de las partículas
pétreas recubiertas por el asfalto. Existen emulsifi cantes que permiten que esta rotura sea instantánea y otros que
retardan éste fenómeno. De acuerdo con la velocidad de rotura, las emulsiones asfálticas pueden ser:
De rompimiento rápido: la que se designa por las letras RS (Rapid Setting). Estas producen una capa relativamente
dura y principalmente es usada para aplicaciones en spray sobre agregados y arenas de sello, así como penetración
sobre piedra quebrada; que por ser de alta viscosidad sirve de impermeabilizante.
De rompimiento medio: las que se designan con las letras MS (Medium Setting).
De rompimiento lento: designada por las letras SS (Slow Seting). Son diseñadas para una máxima estabilidad de
mezclado. Son usadas para dar un buen acabado con agregados compactos y asegurar una buena mezcla con éstos.
El tipo de emulsión a utilizar depende de varios factores, tales como las condiciones climáticas durante la construcción,
tipos de agregados disponibles, etc. Las emulsiones asfálticas deben ser afi nes a la polaridad de los agregados con el
propósito de tener una buena adherencia. Esta cualidad se la confi ere el emulsifi cante, el cual puede darle polaridad
negativa o positiva, tomando el nombre de aniónicas, las primeras, afi nes a los áridos de cargas positivas y catiónica,
las segundas, afi nes a áridos de cargas negativas; como son las de origen cuarzoso o silíceo.
Las emulsiones catiónicas se designan con las mismas letras anteriormente dichas y anteponiéndoles la letra “C”,
como por ejemplo las CRS-1 y CSS-1.
Si el residuo asfáltico de las emulsiones medias y lentas es de penetración 40-90 se le agrega la letra “h” (CSS-1h,
MS-2h).
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Las especifi caciones que deben cumplir los asfaltos líquidos están indicados en las tablas:
Tabla 7.1 Asfaltos cortados de curado rápido AASHTO M 81
Tabla 7.2 Asfaltos cortados de curado medio AASHTO M 82
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7.6.3 Asfaltos Modifi cados
Los materiales asfálticos modifi cados son el producto de la disolución o incorporación en el asfalto de un polímero,
sustancia que es estable en el tiempo y a cambios de temperatura que se añaden al material asfáltico para modifi car sus
propiedades físicas y reológicas disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación.
El propósito de modifi car el asfalto es el de incrementar su desempeño en términos de rangos de temperatura y
tolerancia al esfuerzo, mediante la modifi cación del balance en su comportamiento visco-elástico a través del rango
de temperaturas de aplicación y servicio.
La modifi cación de asfalto es una nueva técnica utilizada para el aprovechamiento efectivo de asfaltos en la
pavimentación de vías. Esta técnica consiste en la adición de polímeros a los asfaltos convencionales con el fi n de
mejorar sus características mecánicas, es decir, su resistencia a las deformaciones por factores climatológicos y del
tránsito (peso vehicular).
Con los asfaltos modifi cados se pretende contar con ligantes más viscosos a temperaturas elevadas para reducir las
deformaciones permanentes (ahuellamiento), disminuir el fi suramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por
fatiga, aumentando su elasticidad. Finalmente se debe contar con un ligante de mejores características adhesivas.
El efecto principal de añadir polímeros a los asfaltos es el cambio en la relación viscosidad-temperatura (sobre
todo en el rango de temperaturas de servicio de las mezclas asfálticas) permitiendo mejorar de esta manera el
comportamiento del asfalto tanto a bajas como a altas temperaturas.
Los asfaltos modifi cados se deben aplicar, en aquellos casos específi cos en que las propiedades de los ligantes
tradicionales son insufi cientes para cumplir con éxito la función para la cual fueron encomendados, es decir, en
mezclas para pavimentos que están sometidos a solicitaciones excesivas, ya sea por el tránsito o por otras causas como:
temperaturas extremas, agentes atmosféricos, tipología del fi rme, etc. Si bien los polímeros modifi can las propiedades
reológicas de los asfaltos, estos deben mostrar ventajas en servicio.
Se pueden enumerar una serie de ventajas y desventajas de los asfaltos modifi cados con polímeros.
Ventajas:
- Disminuye la susceptibilidad térmica.
- Se obtienen mezclas más rígidas a altas temperaturas de servicio reduciendo el ahuellamiento.
- Se obtienen mezclas más fl exibles a bajas temperaturas de servicio reduciendo el fi suramiento.
- Disminuye la exudación del asfalto: por la mayor viscosidad de la mezcla, su menor tendencia a fl uir y su mayor
elasticidad.
- Mayor elasticidad: debido a los polímeros de cadenas largas.
- Mayor cohesión: el polímero refuerza la cohesión de la mezcla.
- Mejora la trabajabilidad y la compactación: por la acción lubricante del polímero o de los aditivos incorporados
para el mezclado.
- Mejor impermeabilización: en los sellados bituminosos, pues absorbe mejor los esfuerzos tangenciales, evitando
la propagación de las fi suras.
- Mayor resistencia al envejecimiento: mantiene las propiedades del ligante, pues los sitios más activos del asfalto
son ocupados por el polímero.
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- Mayor durabilidad: los ensayos de envejecimiento acelerado en laboratorio, demuestran su excelente resistencia
al cambio de sus propiedades características.
- Mejora la vida útil de las mezclas: menos trabajos de conservación.
- Permiten mayor espesor de la película de asfalto sobre el agregado.
- Reduce el costo de mantenimiento.
- Aumenta el módulo de la mezcla.
- Permite la reducción de hasta el 20% de los espesores por su mayor módulo.
- Mayor resistencia a la fl exión en la cara inferior de las capas de mezclas asfálticas.
- Permite un mejor sellado de las fi suras.
Desventajas:
- Alto costo del polímero.
- Difi cultades del mezclado: no todos los polímeros son compatibles con el asfalto base.
- Deben extremarse los cuidados en el momento de la elaboración de la mezcla.
- Los agregados no deben estar húmedos ni sucios.
- La temperatura mínima de distribución es de 145ºC por su rápido endurecimiento.
Naturaleza del Polímero
Los polímeros son sustancias formadas por la unión, de cientos o miles de moléculas pequeñas, llamadas
monómeros. La gran diversidad de materiales poliméricos hacen que su clasifi cación y sistematización sean difíciles,
pero atendiendo a su estructura y propiedades, se clasifi can para uso vial como se presentan a continuación:
Figura 7.1 Clasifi cación de los Polímeros.
Termo-Endurecibles: son polímeros formados por una reacción química de dos componentes (base y endurecedor),
dando lugar a una estructura entrecruzada, por lo que no pueden ser recuperados para volver a transformarse.
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Termoplásticos: son polímeros solubles que se reblandecen con la acción del calor y pueden llegar a fl uir. Son
generalmente, polímeros lineales o ligeramente ramifi cados.
7.7 PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN
Para que el desempeño del geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación) a utilizar en esta
aplicación sea el correcto y su vida de servicio sea la esperada, deberá ceñirse al siguiente proceso de instalación:
7.7.1 Condiciones y Limpieza de la Superfi cie
Para garantizar que la adhesión del geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación) a la
capa de rodadura vieja y a la de repavimentación sea la adecuada, deberá preverse que la superfi cie sobre la
cual se colocarán los rollos del geosintético esté razonablemente libre de elementos tales como mugre, agua,
vegetación y escombros que pudiesen entorpecer el contacto entre el ligante asfáltico y la carpeta vieja. Los equipos
recomendables utilizados en este tipo de operaciones son compresores neumáticos con boquillas adecuadas para
limpieza o incluso se permite la utilización de escobas.
Cuando se trabaja sobre fresado se debe realizar una limpieza muy minuciosa, ya que la superfi cie debe quedar libre
del polvillo que se genera durante el fresado, preferiblemente se debe realizar esta limpieza con aire comprimido o
con agua dejando secar muy bien la superfi cie, como se observa en la Figura 7.2.
Figura 7.2 Limpieza de la superfi cie.
7.7.2 Tratamiento de Fisuras
Después de terminar el proceso de limpieza, todas las fi suras deberán ser sopleteadas y selladas con un llenante
apropiado para tal fi n, sin sobrepasar la cantidad por encima del nivel existente; dichas fi suras deberán recibir
un tratamiento adecuado según su grado de deterioro. En el caso de que las grietas sean originadas por fallas
estructurales, el pavimento será intervenido de la manera más adecuada dependiendo del tratamiento escogido,
según sea el caso.
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7.7.3 Ligante Asfáltico
El material que se utilizará para garantizar una adecuada adhesión del geosintético (geomalla de fi bra de vidrio,
geotextil de repavimentación) a la base granular, base estabilizada, losas de concreto o a la mezcla asfáltica existente,
y a la capa superior (capa de refuerzo, o de mantenimiento), podrá ser un cemento asfáltico de penetración 60-70
mm/10, emulsión catiónica de rompimiento rápido tipo 1 o una emulsión catiónica de rompimiento rápido tipo 1
modifi cada con polímeros de tal forma que se satisfaga la cantidad de asfalto mínima requerida como se verá más
adelante. En el geotextil se debe garantizar la saturación del mismo para generar la membrana viscoelastoplástica,
mientras que en la geomalla solo se necesitará garantizar la adhesión al sistema.
El geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación) se podrá colocar solo después del
correspondiente rompimiento de la emulsión en caso de que esa sea la elección a utilizar como ligante. Para esta
aplicación no se podrán utilizar los asfaltos diluidos que contienen solventes.
A continuación se relaciona un cuadro comparativo en cantidades a utilizar si se escoge cemento asfáltico y/o
emulsión asfáltica, valor que debe estar acorde con la prueba que se realice en campo. Cuando se usen emulsiones
solicitar inmediatamente la especifi cación técnica para determinar la dosifi cación de la misma. Para la escogencia
defi nitiva de la emulsión se debe tener en cuenta las condiciones climáticas de la zona, infl uyentes en la aplicación
de la misma.
Las cantidades a utilizar de ligante dependerán de si se utiliza geotextil de repavimentación y/o geomalla de fi bra
de vidrio. Para el geotextil de repavimentación se debe garantizar que la cantidad a utilizar de ligante sea capaz de
saturar el geotextil y dejar un adicional para que esta membrana se adhiera tanto a la superfi cie antigua como a
la nueva rodadura, Tabla 7.3. Para la geomalla de fi bra de vidrio solo se requiere garantizar la cantidad de ligante
necesaria para generar una buena adherencia entre la superfi cie antigua y la carpeta nueva, Tabla 7.4.
Tabla 7.3 Cantidad a utilizar de cemento asfáltico Vs. emulsión asfáltica para geotextil de repavimentación
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Tabla 7.4 Cantidad a utilizar de cemento asfáltico Vs. emulsión asfáltica para geomalla de fi bra de vidrio
Se recomienda colocar la emulsión asfáltica siempre en dos etapas, en forma homogénea y uniforme, para evitar
desplazamiento por efectos de la pendiente hacia las cunetas y/o bermas según sea el caso. En el caso del geotextil,
se recomienda instalar el 50% de la cantidad total de emulsión, se espera a que rompa esta primera parte; luego,
se instala el geotextil, y por último se aplica el 50% restante esperando un tiempo prudencial para que se evapore
el agua y salga del geotextil para proceder a colocar la nueva carpeta asfáltica encima. En el caso de la geomalla, se
recomienda instalar inicialmente 0,5 L/m2 como mínimo de remanente de asfalto, se debe esperar a que rompa esta
primera parte; luego, instalar la geomalla y posteriormente aplicar 0,2 L/m2 como mínimo de remanente de asfalto,
esperando un tiempo de rompimiento de esta última parte, instalar la nueva carpeta asfáltica.
7.7.3.1 Temperaturas de trabajo
Las temperaturas del camión irrigador con cemento asfáltico no deben exceder los 150°C cuando se trabaja con
asfaltos normalizados; ésta temperatura puede ser superada cuando sé esta trabajando con asfaltos modifi cados.
Los patrones de riego con emulsiones asfálticas son mejorados con calentamiento. Es deseable un rango de
temperaturas entre 55°C y 70°C. No debe excederse una temperatura de 70°C, puesto que a partir de esta puede
romperse la emulsión.
Si se trabaja con emulsiones deberá esperarse hasta que rompa y que el agua se evapore para proceder a colocar el
geosintético que se este trabajando.
La temperatura de la superfi cie de la carpeta asfáltica sobre la cual se instalará la geomalla de fi bra de vidrio debe
estar entre 5°C y 60 °C.
7.7.3.2 Tasa de aplicación del ligante asfáltico teórica para cuando se utiliza geotextil de repavimentación
La cantidad de ligante asfáltico a utilizar depende de la porosidad relativa del pavimento viejo y del geotextil a usarse
en el proceso de repavimentación, siendo esta una de las consideraciones de mayor relevancia para garantizar el
correcto desempeño de esta membrana de intercapa viscoelastoplástica impermeable. De un trabajo presentado por
Button (1982), éste propone la siguiente ecuación para la determinación de la cantidad de ligante asfáltico:
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Qd = 0.362 + Qs + Qc (7.1)
Donde:
Qd = Cantidad de ligante según diseño. (L/m2).
Qs = Cantidad de ligante necesario para lograr la saturación del geotextil (L/m2). Este
dato es suministrado por el fabricante. Es importante tener en cuenta que según
las recomendaciones de la Task Force 25 de la AASHTO-AGC-ARTBA, este no
podrá ser inferior a los 0.9 L/m2 para lograr formar una capa absorbedora de
esfuerzos, además de la adhesión entre las capas de concreto asfáltico.
Qc = Valor de corrección dependiendo de las condiciones de la superfi cie del concreto
asfáltico de la capa vieja. Oscila entre 0.05 L/m2 para superfi cies niveladas hasta
0.59 para superfi cies porosas y oxidadas.
Sin embargo en varias obras los valores obtenidos de ensayos realizados en campos son bastante menores que los
obtenidos en la fórmula de Button.
7.7.3.3 Tasa de aplicación del ligante asfáltico in situ si se emplea geotextil de repavimentación
Es recomendable que antes de iniciar una repavimentación utilizando el geotextil se determine la cantidad óptima
de ligante asfáltico a usarse y de esta forma se eviten posibles problemas de exudación e incluso la generación de
una superfi cie de deslizamiento. Una manera rápida y sencilla es mediante la imprimación de un área determinada
que se sugiere sea de 1.0 m*1.0 m, con diferentes cantidades de ligante, teniendo en cuenta que su distribución
sobre la superfi cie debe ser uniforme. Una manera de verifi car si la cantidad de ligante es la adecuada es intentando
desprender manualmente el geotextil de la superfi cie, si esto no se logra y al pisar el geotextil se ve como este
empieza a absorber el ligante y mediante esta presión este pasa hasta la cara superior, se puede pensar que se ha
llegado el punto óptimo para la tasa de imprimación con ligante asfáltico.
Usualmente la tasa de aplicación para el ligante asfáltico es mínimo de 1.3 L/m2 (asfalto residual) incluida la cantidad
necesaria para garantizar la adhesión del conjunto geotextil-asfalto al concreto asfáltico. La cantidad dependerá de
la porosidad y oxidación relativa del pavimento existente (Ver tabla 7.3).
Las técnicas de imprimación requieren que los equipos a usarse coloquen el ligante a una tasa uniforme, siendo
conveniente el uso de quipos mecánicos, tales como los tanques o camiones irrigadores para este fi n; teniendo
en cuenta, que ésta debe ser homogénea y que cumpla con los requerimientos mínimos para lograr una correcta
adhesión y evitar fallas por deslizamiento, corrimiento o exudación como se observa en la Figura 7.3.
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Figura 7.3 Imprimación con Asfalto.
Otro factor importante en el control de temperatura, pues se ha visto en varios casos una degradación del ligante
que llega a cristalizarse, perdiéndose así al saturar al geotextil, su función de membrana viscoelastoplástica y no
logrando un benefi cio total.
7.7.3.4 Tasa de aplicación del ligante asfáltico in situ si se emplea geomalla de fi bra de vidrio
El riego de liga se debe aplicar de manera uniforme sobre toda la superfi cie asfáltica en dos partes. La primera antes
de instalar la geomalla de fi bra de vidrio sobre la carpeta asfáltica nueva o la capa de nivelación (dependiendo si
es un pavimento fl exible nuevo o una rehabilitación respectivamente) y la segunda posteriror a la instalación de la
geomalla, antes de instalar la nueva carpeta.
La primera dosis de riego de liga no debe ser inferior a 0,5 L/m2 (asfalto residual) y debe ser la mínima que garantice
una adherencia de la geomalla a la superfi cie de al menos 5 Kgf medido mediante el ensayo de adherencia. Se debe
permitir que la emulsión rompa antes de instalar el refuerzo.
La segunda dósis de riego de liga es para garantizar la debida impregnación de la cara superior de la geomalla y su
adherencia a la nueva capa de concreto asfáltico. La cantidad del segundo riego de liga no debe ser menor a 0,2
L/m2 (asfalto residual) si se utiliza emulsión. Se debe permitir que la emulsión rompa antes de instalar la capa de
rodadura. El segundo riego de liga se aplicará después de estar la geomalla adherida a la superfi cie, posterior al paso
del equipo de compactación.
Al igual que en el geotextil, las técnicas de imprimación requieren que los equipos a usarse coloquen el ligante a una
tasa uniforme, como se observa en la Figura 7.3.
El ensayo de adherencia se ejecuta para determinar la dosis mínima del primer riego de liga. Las pruebas de adherencia
se deben ejecutar en situ al menos cada 200 m de longitud teniendo en cuenta el siguiente procedimiento.
Cortar una pieza de un (1) m2 de geomalla e instalarla sobre la capa asfáltica nueva o de nivelación previa colocación
y rompimiento de una cuantía establecida de riego de liga (se recomienda iniciar con la cuantía mínima de 0,5 L/m2).
La pieza de geomalla deberá someterse al paso de un equipo compactador para asegurar su adherencia. Una vez
adherida la geomalla se inserta en la parte central el gancho de una balanza de resorte (Dinamómetro) por debajo de
la geomalla. Halar el dinamómetro de un solo envión hasta que se desprenda la geomalla. La cantidad de emulsión
será aquella para la cual la resistencia a la adherencia sea mayor a 5 Kg-f.
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7.7.4 Capa de Nivelación cuando se utiliza geomalla de fi bra de vidrio
Si la superfi cie no está nivelada, un espesor mínimo de 3 cm de concreto asfáltico como nivelación sobre la superfi cie
de asfalto existente debe ser colocado. Si la vía es en concreto hidráulico el espesor mínimo de nivelación será de
4 cm. Es importante tener en cuenta un riego de liga entre la carpeta asfáltica antigua o sobre la losa de concreto
antes de aplicar la capa de nivelación.
La capa de nivelación debe proveer sufi ciente adhesivo a la geomalla. Aunque la geomalla de fi bra de vidrio posee
un recubrimiento bituminoso que garantiza la correcta adherencia de la geomalla a las capas de asfalto, se debe
emplear un riego de liga entre las capas asfálticas para garantizar una completa adherencia entre estas.
La geomalla de fi bra de vidrio no debe ser instalada directamente sobre superfi cies fresadas. El mínimo tratamiento
debe ser: limpiar, reparar las fi suras y baches y emplear una capa de nivelación de mínimo 3 cm.
7.7.5 Características del geotextil a instalar
El geotextil que se emplea en pavimentaciones y repavimentaciones debe ser del tipo no tejido punzonado con
agujas, los cuales deberán tener la capacidad de absorber la cantidad sufi ciente de ligante asfáltico; dichos geotextiles
pueden ser de polipropileno o poliéster.
El geotextil a ser empleado en pavimentación y repavimentación durante su proceso de instalación puede estar
sometido a unos esfuerzos; para su supervivencia frente a dichos esfuerzos debe cumplir con las propiedades que
se enuncian en la Tabla 7.5.
Tabla 7.5 Requerimientos del geotextil. Especifi caciones generales de construcción de carreteras
AASHTO M288-05/Artículo 464 INVIAS
(1) Los valores numéricos de la Tabla corresponden al valor mínimo promedio por rollo (VMPR). El valor mínimo promedio por rollo, es el valor
mínimo de los resultados de un muestreo de ensayos de un proceso para dar conformidad a un lote que está bajo comprobación, el promedio
de los resultados correspondientes de los ensayos practicados a cualquier rollo del lote que se está analizando, debe ser mayor o igual al valor
presentado en esta especifi cación y corresponde a la traducción del nombre en Inglés “Minimum Average Roll Value (MARV)”. Desde el punto
de vista del productor, corresponde al valor promedio del lote menos dos (2) veces la desviación estándar de los valores de la producción.
(2) La elongación ≥ 50% hace referencia a los geotextiles no tejidos.
(3) La retención asfáltica mínima será de 0.9 L/m2; sin embargo, la retención asfáltica medida en litros por cada metro cuadrado (L/m2) para cada
geotextil debe ser suministrada por el fabricante. El valor no indica la tasa de aplicación de asfalto requerido en la construcción, solamente indica
el valor para saturar el geotextil. La retención asfáltica del producto, representa el VMPR suministrado por el fabricante. El valor de retención
asfáltica esta dado en términos de asfalto residual en caso de trabajar con emulsiones asfálticas.
(4) El punto de fusión del geotextil será ≤ 150°C cuando la nueva capa asfáltica sea preparada con asfalto tradicional. El punto de fusión del
geotextil será ≥ 250°C cuando la nueva capa asfáltica sea preparada con asfaltos modifi cados con polímeros ó cuando la temperatura de
compactación supere los 150°C.
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7.7.6 Características de la geomalla de fi bra de vidrio a instalar
La geomalla de fi bra de vidrio a ser empleada en pavimentación y repavimentación, es fabricada por un proceso
de tejido de punto usando una serie de fi lamentos de fi bra de vidrio que forman una estructura de rejilla. Estos
fi lamentos están recubiertos con un polímero que permite que la geomalla posea una buena adherencia a las capas
asfálticas. Cada fi lamento posee alta resistencia a la tensión y alto módulo de elasticidad (69,000 Mpa) para elon-
gaciones bajas. Esta combinación hace a la geomalla de fi bra de vidrio más fuerte que el acero libra por libra. Las
principales características de la geomalla son las que se encuentran en la tabla 7.6.
Tabla 7.6 Requerimientos de la geomalla de fi bra de vidrio
7.7.7 Instalación del geosintético
La instalación del rollo del geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación) puede ser realizado
manual o mecánicamente, existiendo equipos patentados para la colocación de los rollos. En nuestro medio la
instalación se ha venido haciendo manualmente, siendo necesaria una cuadrilla de tres personas (dos manteniendo
la alineación del rollo y desenrollándolo, y otra persona cepillando sobre el geosintético, eliminando al máximo las
arrugas), sin necesidad de ser mano de obra capacitada ni especializada. Para esta aplicación, si se utiliza geotextil,
se debe instalar siempre la parte sin termofundir en contacto directo con el ligante, sin arrugas.
Figura 7.4 Instalación del geosintético.
Para facilitar un mayor contacto (adherencia) del geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación)
con el ligante y con la capa antigua y eliminar en mayor proporción las arrugas del mismo, se podrán utilizar
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equipos mecánicos como es el caso de un compactador de llantas en una pasada directamente sobre el geosintético
transitando a bajas velocidades. No es necesario realizar la sujeción del geosintético a la capa vieja mediante clavos
o puntillas, solo se permite utilizar puntillas al inicio del rollo de la geomalla de fi bra de vidrio.
Figura 7.5 Compactador de llantas sobre el geosintético.
Cuando se esta en zona de curva, para instalar el geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de
repavimentación), éste se debe cortar en pequeñas secciones en forma rectangular como si se estuviera armando
la curva por segmentos.
Es importante tener en cuenta que se recomienda emplear guantes para manipular la geomalla ya que la fi bra de
vidrio al estar en contacto directo con la piel puede generar picazón.
Se deben tener cuidados especiales con las condiciones climatológicas, pues nunca se podrá instalar el geosintético
(geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación) cuando la capa de pavimento antiguo esté en condiciones
húmedas, en el caso de querer hacer grandes avances en la instalación del geosintético es necesario prever que no
lloverá en la zona. Esta es la única condición que pudiera llegar a afectar el avance de la obra.
Si durante la instalación inicia la lluvia cuando se utiliza geotextil y éste se encontraba extendido se moja
completamente, entonces se debe secar totalmente antes de ser utilizado para esta aplicación.
A manera de solución parcial para casos donde el geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de
repavimentación) se haya mojado con una llovizna superfi cial se podrá soplar con aire a presión para eliminar toda
la humedad presente en el mismo. Si se llegase a realizar el proceso de instalación de la nueva carpeta sobre el
geosintético en condiciones húmedas, no se logrará una buena adherencia de todo el sistema, generando posibles
fallas posteriores en el funcionamiento del mismo. Como recomendación de trabajo en obra, solo se debe instalar la
cantidad de geosintético que sé esta seguro quedará completamente cubierto al fi nalizar el día.
7.7.7.1 Tratamiento a las arrugas que se puedan formar
Otra de las consideraciones críticas es la instalación correcta del geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil
de repavimentación) sobre la superfi cie de la vía impregnada con ligante asfáltico, evitando al máximo la formación
de arrugas ya que estas no permitirán que la absorción del asfalto líquido sea sufi ciente para la formación de la
barrera impermeable cuando se usa geotextil, ni de una buena adherencia cuando se usa geomalla, reduciendo los
benefi cios a largo plazo de esta membrana de intercapa.
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Figura 7.6 Formación de arrugas.
En la Figura 7.6 se puede observar como en la zona de la arruga se genera tras capas del geosintético utilizado,
haciendo imposible la saturación y/o adherencia con el ligante asfáltico. Es en estas pequeñas zonas, donde de no
hacerse las correcciones en el momento preciso, no se logrará la impermeabilización esperada en el caso del geotextil,
ni se generará una adhesión adecuada en el caso de la geomalla, generándose fi suras y desprendimientos en
pequeños bloques tiempo después de la carpeta asfáltica que se encuentra justo encima de las arrugas excesivas.
Los cuidados principales para el tratamiento de las arrugas incluyen los siguientes:
• Las arrugas y dobleces de más de 25 mm deberán cortarse con un bisturí y aplanarse siempre en el sentido del
avance de los equipos utilizados en la pavimentación, para evitar levantamientos.
• En el caso de que la arruga o doblez sobrepase los 50 mm, este exceso deberá ser eliminado.
• Cuando se utiliza geotextil, en los traslapos necesarios en la reparación de arrugas deberá contemplar el uso
de ligante adicional para saturar las dos capas de geotextil y formar una liga, evitando posibles planos de
deslizamiento.
7.7.7.2 Traslapos o solapes
Cuando se utiliza geotextil de repavimentación como regla general, se recomienda que los traslapos en cualquier
dirección no deben exceder los 15 cm. En las zonas de traslapos se debe hacer una impregnación adicional con
ligante asfáltico para garantizar la saturación total del geotextil.
Cuando se utiliza geomalla, los traslapos en el sentido longitudinal deben ser como mínimo de 10 cm y en el sentido
transversal como mínimo 15 cm. Los traslapos deben superponerse en el sentido de la colocación de la mezcla y
deben impregnarse adicionalmente con ligante asfáltico para garantizar una completa adherencia de la geomalla
en la zona de traslapos.
7.7.7.3 Separación de la geomalla a los bordes
Perimetral a los bordes de la vía, en sardineles, pozos, cámaras y estructuras hidráulicas se debe dejar la geomalla de
fi bra de vidrio separada con un margen de 10 cm, para evitar absorción de agua por acción capilar.
7.7.8 Espesores mínimos de la capa de repavimentación cuando se utiliza geotextil de repavimentación
Se considera al igual que en cualquier procedimiento de repavimentación que el espesor mínimo constructivo de
la nueva capa debe ser mínimo 5 cm para pavimentos fl exibles hasta una pendiente máxima del 4% en sentido
longitudinal, mínimo de 7 cm en pendientes longitudinales del 4% al 6%, por encima del 6% debe consultarse
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con el diseñador los espesores mínimos de carpeta asfáltica con el fi n de evitar desplazamientos de sobrecarpeta.
Cuando se trabaja sobre pavimentos rígidos el espesor mínimo recomendado es de 7 cm. Para lograr un mayor
benefi cio cuando se rehabilite un pavimento rígido, dependiendo de su nivel de deterioro, nivelar y estabilizar las
placas en caso de ser necesario, instalando una capa de concreto asfáltico de gradación abierta y sobre esta el
geotextil de repavimentación.
Al colocarse capas de repavimentación con espesores menores a los recomendados es posible que la capa conformada
por el geotextil saturado empiece a absorber esfuerzos muy altos a la tracción por efecto del movimiento de los
vehículos sobre la carpeta nueva, esfuerzos para los cuales no esta diseñada dicha capa, ya que no se considera
como una capa de refuerzo, trayendo posible desplazamientos de la nueva carpeta de repavimentación.
Cuando se utiliza geotextil de repavimentación, éste puede ser instalado directamente sobre una superfi cie fresada
siempre y cuando se garantice una homogenización en los surcos que genera la fresadora y que no superen
diferencias entre ellos de más de 1 cm, así mismo se debe garantizar que la superfi cie este libre del polvillo generado
en este proceso.
7.7.9 Espesores mínimos de la capa de repavimentación cuando se utiliza geomalla de fi bra de vidrio
7.7.9.1 Geomalla en rehabilitación de pavimentos fl exibles
Si la superfi cie no está nivelada, un espesor mínimo de 3 cm de concreto asfáltico como nivelación sobre la superfi cie
de asfalto existente debe ser colocado. Es importante tener en cuenta un riego de liga sobre la carpeta asfáltica
antigua antes de aplicar la capa de nivelación.
Se considera al igual que en cualquier procedimiento de repavimentación que el espesor mínimo constructivo de
la nueva capa asfáltica por encima de la Geomalla deberá ser de 5 cm, para pavimentos fl exibles con pendiente
longitudinal hasta del 4%.
La geomalla de fi bra de vidrio no debe ser instalada directamente sobre superfi cies fresadas. El mínimo tratamiento
debe ser limpiar , reparar las fi suras y baches y emplear una capa de nivelación de mínimo 3 cm.
Para pendientes longitudinales entre el 4% y el 6% el espesor mínimo de la carpeta asfáltica sobre la Geomalla
de fi bra de vidrio será de 6 cm. Para pendientes mayores al 6% debe consultarse con el diseñador los espesores
mínimos de carpeta, con el fi n de evitar desplazamientos de la sobrecarpeta.
7.7.9.2 Geomalla en pavimentos fl exibles nuevos
Si la geomalla se utiliza en un pavimento asfáltico nuevo con el fi n de aumentar la vida útil de este, no es necesario
emplear la capa de nivelación ya que la Geomalla de fi bra de vidrio quedará embebida sobre dos capas asfálticas y
estará apoyada sobre una capa asfáltica nueva. Se debe tener en cuenta que el recubrimiento mínimo de concreto
asfáltico por encima de la geomalla es de 5 cm y mínimo por debajo como si la superfi cie de apoyo fuera una capa
de nivelación es de 3 cm.
7.7.9.3 Geomalla en rehabilitación de pavimentos de concreto hidráulico
Cuando la geomalla es empleada como rehabilitación de pavimentos de concreto hidráulico, el espesor mínimo
de carpeta asfáltica sobre la geomalla será de 6 cm. Así mismo el espesor mínimo de nivelación sobre las losas de
concreto será de 4 cm. Es importante tener en cuenta un riego de liga sobre la losa de concreto antes de aplicar la
capa de nivelación.
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7.7.10 Instalación de la capa de repavimentación
La capa de repavimentación de concreto asfáltico podrá ser colocada inmediatamente después de haber sido
instalado el geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación); dicha capa se instalará mediante
el empleo de una fi nisher y se compactará al igual que en cualquier proceso de pavimentación y/o repavimentación.
La única precaución que se debe tener en cuenta es que los equipos de construcción no realicen movimientos
bruscos sobre el geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación).
Cuando se utiliza geotextil de repavimentación para evitar una adherencia excesiva entre las llantas de los equipos y
el geotextil, este tiene un diseño especial. Normalmente el geotextil para esta aplicación tiene termofundida una de
sus caras que será fi nalmente la que quedará hacia arriba en contacto directo con los equipos y la otra sin ningún
tratamiento especial quedará colocada hacia abajo sobre el ligante asfáltico.
La geomalla de fi bra de vidrio presenta un recubrimiento bituminoso por sus dos caras por eso no se debe tener en
cuenta ningún sentido de instalación en especial.
7.7.11 Cuidados de almacenamiento
Con el fi n de evitar el humedecimiento y la degradación originada por la radiación ultravioleta de los rollos de
geosintético (geomalla de fi bra de vidrio, geotextil de repavimentación), estos deberán estar protegidos por una
envoltura plástica, además debe preverse que los rollos estén protegidos con una cubierta impermeable y levantados
sobre el piso. La humedad del rollo genera posibles rechazos durante el proceso de colocación y compactación de
la capa de repavimentación, al no poder escapar al vapor de agua generado.
7.8 EJEMPLO DE DISEÑO CON RELACIÓN BENEFICIO - COSTO
Una vía interurbana de 2 carriles soporta una carga promedio de 4000 vehículos por día, 400 (10%) los cuales son
camiones pesados de 30.000 libras promedio de masa en total. La carga por eje sencillo esta limitada a 18.000
lb. El tráfi co aumentara a una rata de 4% anualmente. El pavimento existente consiste en 75 mm (3 pulgadas) de
concreto asfáltico y 200 mm (8 pulgadas) de base de piedra picada, sobre un suelo de CBR = 50%. El pavimento en
general esta en buenas condiciones, pero las evaluaciones indican que es necesario un reforzamiento para manejar
el incremento del tráfi co.
Encontrar el espesor de la capa de asfalto necesaria, para un periodo de diseño de 20 años
a. Sin usar geotextil
b. Usando el geotextil con FEF = 2.1
c. Comparar los dos espesores de capa
Solución:
a. Para la solución del problema se toma como procedimiento de referencia el Documento Técnico del Asfalto
[129], donde se determina un número de tráfi co inicial igual a 90, y un factor de ajuste de 1.49, resultando un
número de tráfi co de diseño para el caso de no reforzado igual:
DTN = 90 x 1.49
DTN = 134
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Para calcular el espesor de asfalto requerido, teniendo una CBR de 5%, se remite a la Figura 7.7 ”Espesor requerido
del asfalto para la estructura de pavimento usando el CBR de la suelo de la subrasante (Instituto de Asfalto [129])”,
para un periodo de diseño de 20 años.
Figura 7.7 Espesor requerido para la estructura del pavimento asfáltico usandoel CBR del suelo del la subrasante (Documento Técnico del Instituto del Asfalto).
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Donde resulta:
TAn = 9.5 pulgadas
El espesor efectivo de pavimento existente (TE) calculado usando el factor de carga de 0.8 en el asfalto existente y
0.4 en la base de la estructura del pavimento (Valores recomendados por el documento técnico del Asfalto [129])
es igual a:
TE = 3.0 * 0.8 + 8.0 * 0.4
TE = 5.6 pulgadas
Por consiguiente, el espesor de capa requerido (Ton) sin el uso del geotextil es de:
Ton = TAn– TE
Ton = 9.5 – 5.6
Ton = 4.0 pulgadas
b. La solución varia para el caso donde se usa geotextil, de la siguiente forma:
DTN = DTNn / FEF1
Tabla 7.7 Valores FEF
Fuente: "Designing With Geosynthetics", Quinta Edición.
Con lo anterior, obtenemos un resultado de:
DTN = 134 / 2.1
DTN = 68
1 Donde FEF es el factor de efi cacia de fábrica de las diferentes clases de geotextil que se pueden utilizar para esta función. Los valores de FEF varían de acuerdo a la Tabla 7.7.
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Nuevamente, utilizando la Figura 7.7 y usando el valor de CBR = 5, resulta un espesor de asfalto de:
TAr = 8.8 pulgadas
Por consiguiente, el espesor de capa requerido (Tor) con el uso del geotextil es de:
Tor = 8.8 – 5.6
Tor = 3.2 pulgadas
c. De tal manera que el “ahorro” de espesor en capa de asfalto usando el geotextil (y basado en la hipótesis de
reforzamiento) es de:
To = Ton – Tor
To = 4.0 – 3.2
To = 0.8 pulgadas
Ejemplo desarrollado por Robert Koerner en su libro «Designing with Geosynthetics» 5a. Edición. Pag. 280 – 281.
BIBLIOGRAFÍA
• Designing with Geosynthetics. 5a Edición.
• Huang, Yang H. “Prediction of Fatigue Cracking and Rutting in Asphalt Pavements”; SHRP. United States Of
America 1991.
• Checkmate Geosynthetics. “Technical Note, Solution for asphalt cracking”2007.
• Especifi caciones Generales de Construcción con Geosintéticos. Geosistemas Pavco S.A., 2008.