universidad tecnologica nacional -...

1

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL

RECTOR: Ing. Hector Brotto

VICERECTOR: Ing. Carlos Fantini

SECRETARIO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA: Dr. Walter Legnani

FACULTAD REGIONAL LA PLATA

DECANO: Ing. Carlos Fantini

CONSEJO ASESOR DE CIENCIA Y TECNOLOGIA:

Secretaria ejecutiva: Dra. Andrea Pereyra

Consejeros: Dr. Jorge Reyna Almandoz

Dr. Osvaldo Pascual

Ing. Mario Rosato

Mg. Ing. Gerardo Botasso

Los contenidos de esta publicación se pueden reproducir, total o parcialmente, citando la fuente.

2

CONDUCCION:

DIRECTORIO DEL LEMAC:

Secretario Académico Ing. Juan José Das Neves

Secretario de Ciencia y Técnica: Consejo Asesor

Investigador Categoría I Dr. Carlos Alberto Giúdice

Investigador Categoría II Ing. Mario Edgardo Rosato

DIRECTOR: Mg. Ing. Hugo Gerardo Botasso

SUBDIRECTOR: Mg. Ing. José Julián Rivera

RESPONSABLES DE AREAS:

Medio Ambiente y Obras Civiles Ing. Enrique Fensel

Estructuras y Materiales de Construcción: Ing. Marcelo Barreda

Estudios del transporte: Mg. Ing. José Julián Rivera

Materiales Viales: Ing. Cecilia Soengas

3

ISSN 2250-7221

STAFF

Editor Responsable:

LEMaC: Centro de Investigaciones Viales, Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional La Plata;

http://www.frlp.utn.edu.ar/lemac; TE (+54) 221 489 0413; Calle 60 esq. 124; (1900) La Plata; Provincia

de Buenos Aires; Argentina

Consejo Editorial

Ing. Mg. Gerardo Botasso

Ing. Mg. Julián Rivera

Ing. Enrique Fensel

Ing. Marcelo Barreda

Ing. Cecilia Soengas

Anualmente se presentan las Tesis desarrolladas por los becarios de Investigación asociadas a Proyectos

de Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+i) y tratan sobre distintos tópicos de la temática vial,

siendo estas de las más variadas y respondiendo a las distintas Áreas que integran el LEMaC: Materiales

Viales; Medio Ambiente y Obras Civiles; Estudios del Transporte y, Estructuras y Materiales de

Construcción.

5

TESIS DE BECARIOS DE INVESTIGACION 2011

INDICE

FUNDAMENTOS TEÓRICOS Y DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE MÓDULO RESILIENTE. Natalia Alderete.

7

COMPARACIÓN DE VALORES ARROJADOS POR EL PENETROMETRO ESTATICO DE SUELOS Y LOS VALORES. Gladys Sosa.

13

EQUIPOS DE MEDICIÓN DE EFECTIVIDAD DE SEÑALES VIALES PARA AUDITORIAS DE SEGURIDAD VIAL. Juan Ignacio Calderón.

19

EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A TRACCIÓN DE GEOTEXTILES NO TEJIDOS EMBEBIDOS CON DISTINTOS PORCENTAJES DE CEMENTOS ASFÁLTICOS. Lighuen Apas.

25

DIFERENCIAS ENTRE EMULGENTES Y PROMOTORES DE ADHESION. Ignacio Zapata. 31

ESTUDIO DE PATOLOGÍAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN. Sabrina Prunell. 37

BARRERAS LONGITUDINALES. ESTADO DEL ARTE EN ARGENTINA. PRINCIPALES ANOMALIAS ENCONTRADAS, Y SU ENCUADRE DENTRO DE AUDITORIAS DE SEGURIDAD VIAL. Valeriana Galone.

43

VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA EN INTERCAPAS MEDIANTE EL USO DE GEOSINTÉTICOS COMO SISTEMA RETARDADOR DE FISURA REFLEJA. Luciano Cepeda.

49

ENSAYO DE RETENCIÓN DE EMULSIÓN ASFÁLTICA EN GEOTEXTILES EMPLEADOS EN PAVIMENTACIÓN. Ayelén Gomez.

55

EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE HORMIGONES ELABORADOS CON AGREGADOS RECICLADOS. Lucas Scanferla.

61

CARACTERIZACIÓN DE ASFALTOS CONVENCIONALES, MODIFICADOS Y SELLADORES. Gisella Catriel.

67

ESTUDIO COMPARATIVO DE DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS POR EL MÉTODO TRADICIONAL Y EL MÉTODO BAILEY. Juan Pablo Nieto y Luciana García Eiler.

73

ESTUDIO DE LIQUENES Y OTROS ORGANISMOS CAUSANTES DEL DETERIORO BIOLOGICO EN PROBETAS DE MORTERO. Sabrina Prunell.

83

ANÁLISIS DE SISTEMAS DE APOYO PARA EL ENSAYO DE WHEEL TRACKING APLICADO A LA EVALUACIÓN DE LA FISURACIÓN REFLEJA. Juan Manuel Farías.

89

(1) Becaria de investigación del Centro de Investigaciones Viales LEMaC, Depto. de Ing. Civil (2) Subdirector del Centro de Investigaciones Viales LEMaC, Depto. de Ing. Civil

“FUNDAMENTOS TEÓRICOS Y DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE MÓDULO RESILIENTE”

Becaria: Natalia Alderete (1) Director: Ing. Julián Rivera (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Análisis modulares de laboratorio y obra para diseño mecanicista de pavimentos flexibles” (Aprobado por Consejo Superior UTN Código UTI1619, Aprobado Programa de Incentivos Código 25/I-053)

1. Resumen En los últimos años se han desarrollado tecnologías con el objetivo de lograr un acercamiento al comportamiento en campo de los materiales de la estructura del pavimento. El ensayo para obtención del módulo resiliente (razón entre el tensor desviador y la deformación específica recuperable [1]) se basa en la aplicación de cargas dinámicas, simulando el paso del tránsito, y de una presión de confinamiento representando el entorno dentro del paquete estructural.. Actualmente aplica la norma AASHTO T307-99, siendo el objetivo del trabajo lograr el conocimiento de la misma y de sus fundamentaciones teóricas implícitas. A su vez se plantea una metodología de ensayo propia para lograr resultados representativos mediante la caracterización dinámica. 2. Abstract In the last years several technologies have been developed so as to have a better understanding of the materials that are part of the pavement structure. The test for the resilient modulus calculation (as the ratio between the deviator stress and the resilient axial strain [1]) is based on the application of dynamic loads simulating the transit and a confinement pressure that simulates the surrounding soil in the field. Currently AASHTO T307-99 is the standard test used to determine the resilient modulus, the main objective of this work is to achieve a complete understanding of it and of its theoretical concepts. Moreover, an own test methodology was developed to obtain representative results throughout the dynamic characterization. 3. Fundamentos El diseño de espesores de pavimentos antes de la primera Guerra Mundial era básicamente empírico, basado en la clasificación de los suelos o la respuesta de la estructura del pavimento a la carga estática [2]. Más tarde, se comenzó a investigar sobre el efecto de la carga móvil del tránsito en el comportamiento de los materiales que constituían el pavimento. Esto conllevó a la consideración de la acción de una carga dinámica aplicada en la estructura del pavimento, a la introducción del concepto de resiliencia y a una nueva manera de diseñar teniendo en cuenta sistemas multicapas que interactúan entre sí. El módulo resiliente (Mr) se basa en el concepto de que, bajo distintos estados de tensiones, el suelo alcanzará una deformación total con una componente

Tesis de Becarios de Investigación 2011

8

elástica, recuperable o resiliente, y otra plástica, teniendo en cuenta el comportamiento no lineal del material. Esto permite establecer la presunción de que, siempre y cuando el tensor desviador no supere la tensión de corte, luego de un gran número de repeticiones la única componente de la deformación es elástica. [Figura 1]

DEFORMACIÓN ESPECÍFICA [%]

TEN

SOR D

ESVIA

DO

R [

MPa

]

Mr

εa εr

Figura 1. Definición de Módulo Resiliente

El valor del Mr se calcula mediante el cociente entre la tensión cíclica y la deformación cíclica específica, siendo la primera igual al 90% de la tensión máxima aplicada en forma dinámica y la deformación resiliente la respuesta recuperable del material frente a las cargas. [Ecuación1]

r

dr

ε

σM =

Ecuación 1. Definición de Módulo Resiliente El ensayo de Mr define distintos valores de la presión de confinamiento σ3 y el tensor desviador σd, y evalúa las características de los materiales frente a distintas combinaciones de los mismos, por lo que la diferencia es sustancial con respecto a una simple correlación directa. Los resultados posibilitan la conformación de una curva constitutiva. El ensayo actual, norma AASHTO T307-99: “Determinación del Módulo Resiliente de Materiales de Suelos y Agregados”, evalúa el comportamiento de los materiales no ligados para base y sub-base con las características de entorno dentro de una estructura de pavimento reconociendo características no lineales [3].

4. Desarrollo experimental El procedimiento desarrollado se basa en los lineamientos establecidos en la norma, con algunas variaciones en función de una optimización de los recursos disponibles en el LEMaC y de que dichos cambios no generan una influencia significativa en los resultados.


9

1º Ensamblado del Equipo I. Una vez moldeada y determinado el peso de la probeta colocarla sobre la piedra porosa inferior, luego colocar la piedra porosa superior. A continuación medir la longitud de la probeta (Lo). Finalmente deslizar suavemente la membrana sobre la probeta y sujetarla con bandas elásticas con el fin evitar pérdidas de humedad. II. Colocar vaselina en los anillos de goma superior e inferior de la cámara. Luego colocar el cilindro de acrílico y la tapa de la cámara, ajustando las tuercas. III. Colocar abundante vaselina en el vástago e introducirlo en la tapa de la cámara, logrando un buen contacto con la parte superior de la probeta. Es importante verificar siempre la verticalidad del vástago debido a su gran influencia en los resultados del ensayo. Llevar la cámara triaxial al arco de ensayo y centrar cuidadosamente la misma. [Foto 1]

Foto 1. Cámara triaxial y arco de ensayo

2º Conexiones Generales IV. Conectar en la parte inferior de la cámara a la entrada de aire y en la parte superior la salida. V. El sistema de cargas es del tipo neumático, por lo que como primer paso se debe verificar que el compresor esté encendido para comenzar a ensayar. Luego comprobar que la llave de paso del pulmón del equipo se encuentre abierta. VI. El equipo cuenta con un Módulo Regulador de Presión [MRP], verificar que éste indique cero en ambos manómetros. [Foto 2]

Foto 2. Módulo Regulador de Presión

VII. Conectar Módulo Controlador y Adquisidor Electrónico [MCAE] a la red eléctrica. Resulta conveniente revisar siempre antes de ensayar las conexiones de la parte posterior de la consola. Luego conectar el MCAE y la llave del programa a la PC. 3º Empleo del Software VIII. Abrir el Programa “Ensayo de Módulo Resiliente en Suelos”.


10

Foto 3. Pantallas del software

IX. Encender el MCAE y verificar que donde figuran ciclo actual, pulso actual y tiempo restante estén todos en cero, y verificar que se indique cero de presión de cámara. No se deben detectar ni el equipo ni la celda de carga. [ Foto 3] X. Encender la consola y verificar que se indique la correcta conexión del equipo y de la celda a utilizar. En caso de no detectarse ir a herramientas y presionar Selección de puerto serie, una vez que haya detectado el puerto correspondiente (COM1, 2 o 3) presionar aceptar. XI. Descender el vástago del actuador hasta que haga contacto, mediante la celda de carga, con el vástago de la cámara. Controlar que los LVDTs se encuentren desacoplados, con movimiento libre, ya que el acondicionamiento puede proporcionar deformaciones mayores que el rango permitido de los LVDTs. La determinación de la deformación de la probeta producida durante el acondicionamiento se efectúa mediante la colocación de un flexímetro. XII. Presionar el botón “Acond.” de la barra de tareas para comenzar el acondicionamiento. En esta pantalla se podrá seleccionar: Tipo de ensayo, Datos del ensayo, Elementos utilizados. Luego presionar Aceptar, el acondicionamiento intenta eliminar imperfecciones generadas durante el moldeo. XIII. Una vez terminado el acondicionado, girar marco que contiene el flexímetro y verificar que la deformación no haya superado el 5%. XIV. Presionar el botón “Iniciar” de la barra de tareas para iniciar el ensayo, aparecerá una pantalla en la cual se deberá completar (además de los parámetros descriptos previamente) la longitud inicial de la probeta y la deformación medida a través del flexímetro. XV. Al presionar Aceptar aparecerá una pantalla de ajuste de los LVDTs, para ello se deberá ajustar o desajustar los tornillos según corresponda hasta lograr la calibración. XVI. Al concluir ir a Archivo y al presionar Guardar se guardará con el formato .mre, si se desea presionar Exportar a Excel y se guardará con formato .xls. IMPORTANTE: Se deberá prestar especial atención al momento del ajuste de la presión de cámara.

5. Análisis de Resultados Una de las principales cuestiones a tener en cuenta frente al cálculo es que los 15 valores obtenidos del ensayo son calculados mediante el promedio de los últimos cinco ciclos de cada secuencia. Debido a la presunción de que la deformación es primordialmente elástica luego de un gran número de aplicaciones de carga. Sin embargo algunos suelos cohesivos pueden presentar excesivas deformaciones permanentes incluso para aplicaciones de carga pequeñas [4]. Recordando la Ecuación 1 cuanto mayor sea la deformación


11

recuperable, menor será el valor del Mr indicando que incluso las deformaciones completamente elásticas pueden dañar la integridad de los pavimentos frente a cargas repetidas si la deformación recuperable es muy grande. La generación de una curva, que describa el comportamiento del material en función de las diferentes solicitaciones a las cuales se encuentre sometida, indica la valoración del comportamiento no lineal del mismo. El comportamiento resiliente de los suelos puede ser descripto mediante el modelo de Uzan, o “modelo universal”:

32

1

k

a

d

k

a

arpp

pkM

σ

θ=

Ecuación 3. Modelo Universal Donde: Mr= Modulo Resiliente, [MPa]; pa= Presión atmosférica, [MPa]; θ= Invariante de tensiones, [MPa]; θ= σ1+σ2+σ3; σd= Tensor desviador, [MPa]; σd= σ1-σ3; σ1=Tensión principal mayor, [MPa]; σ2=Tensión principal intermedia, [MPa]; σ3= σ2= para especímenes cilíndricos; σ3=Tensión principal menor/presión de confinamiento, [MPa]; k1= constante propia del material; k2= constante propia del material; k3= constante propia del material Este modelo permite generar la mediante el ajuste de los parámetros k1, k2 y k3, con un coeficiente de determinación R2

≥0,90 para que resulte representativa. El coeficiente k1 es proporcional al Módulo de Young, por lo tanto los valores de k1 deberán ser positivos. El incremento del invariante de tensiones (θ) producirá un aumento de la rigidez del material lo cual resulta en un mayor Mr, por lo que el coeficiente k2 deberá ser positivo. El coeficiente k3 involucra al tensor desviador por lo que debería ser negativo dado que al aumentar la tensión de corte se producirá un “ablandamiento” del material y una disminución del Mr [5]. Para la obtención de las constantes ki, se desarrolló una hoja de cálculo que aplica la regresión múltiple no lineal a los valores del ensayo de laboratorio.

6. Conclusiones El ensayo de Mr resulta complejo, pero el acercamiento que permite lograr en relación a las condiciones de los materiales en campo incentiva su empleo. Los resultados obtenidos deben ser cuidadosamente analizados, ya que a partir de ellos se puede generar una curva constitutiva que resulta fundamental en el cálculo de paquetes estructurales mediante métodos mecanicistas. 7. Bibliografía [1] AASHTO T 307-99 (2003)., “Determining the resilient modulus of soils and aggregate materials”. EEUU. [2] Groeger J., Rada G., y Lopez A. (2003), "AASHTO T307 – Background and Discussion," Resilient Modulus Testing for Pavement Components, ASTM STP 1437, EEUU. [3] Tutumluer E., “Testing of Unbound Aggregates and Subgrade Soils at the University of Illinois”, 1205 Newmark CE Lab., MC-250,University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana. EEUU. [4] Kim D., Ryeol Kim J. (2007), “Resilient behavior of compacted subgrade soils under the repeated triaxial test”; Construction and Building Materials 21. EEUU. [5] NCHRP (2004), “Guide for Mechanicist-Empirical Design of new and rehabilitated pavement structures”, Chapter 2- Material Characterization. EEUU.


12

(1) Becario de investigación del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales UTN-FRLP (2) Director de Beca.

“ESTUDIO DE CORRELACIÓN ENTRE EL ENSAYO DE VSR Y EL PENETROMETRO ESTÁTICO DE CONO”

Becario: Gladys Noemí Sosa (1) Director: Sr. Martín Villanueva (2)

1. Resumen En el transcurso del 2011 se empleó el Penetrómeno Estático de Cono, aportado al laboratorio de suelos en el año 2010, para realizar una comparación entre los datos arrojados por este dispositivo y los datos derivados del ensayo VSR normalizado. 2. Abstract In the course of 2011 was used the static Penetrómeno Cone, provided to the soil laboratory in 2010, for comparison between data collected from this device and test data derived from the standard CBR. 3. Fundamentos El Penetrómetro Estático de Cono es un instrumental que comenzó a utilizarse a mediados del siglo XX por el Ejército británico en las tareas de campaña con el fin de determinar si el terreno era apto para la circulación de vehículos de distinto porte, desde automóviles 4x4 hasta pequeños aviones. El ensayo consistía en penetrar el suelo a través de una varilla con punta cónica y registrar el valor de rechazo expuesto en el visor en sus dos escalas; el Índice de Cono (CI) con un rango de valores que va desde 0 (cero) hasta 300 (trescientos) y; el VSR (CBR) cuya escala va de 0 (cero) a 15 (quince). De aquí se desprende que el dispositivo fue diseñado para evaluar suelos con bajo valor soporte (hasta 15%). El objetivo de esta tesis es realizar un estudio de correlación entre los valores arrojados por el dispositivo descrito y los desprendidos de los ensayos de Valor Soporte Relativo normalizado, en vistas de ratificar si el dispositivo puede ser empleado por el LEMaC en ciertos estudios de campo. 4. Desarrollo experimental A modo preliminar, para comenzar con el proyecto, se establecieron unos lineamientos y pautas sobre las cuales basarse con el fin de llevar adelante el emprendimiento de una forma coherente. Así fue que se propusieron los siguientes ítems: a- Lectura del instructivo de uso del Penetrómetro Estático de Cono y realización

de mediciones de prueba, hasta lograr un procedimiento homogéneo para su empleo.

b- Realización de pruebas simultáneas de VSR y Penetrómetro Estático de Cono.

c- Procesamiento de los datos recabados. d- Determinación de la fórmula de correlación.


14

Una vez cumplido el ítem a), se tomaron todas aquellas probetas de VSR ensayadas en el laboratorio y se sometieron al ensayo del Penetrómetro Estático de Cono, recabando los datos necesarios para cumplimentar el ítem b). Luego de realizar varias determinaciones se estableció una metodología que consiste en utilizar la probeta ya ensayada con el VSR y sobre su cara inferior practicarle 4 penetraciones: dos de las cuales se realizan con el cono chico y las otras dos, con el cono grande (los cuales vienen provistos con el equipo), anotándose los valores arrojados por el instrumento y dejando también asentado el valor del VSR realizado sobre dicho suelo. En la Figura 1 se observa el dial de medición del Penetrómetro Estático de Cono.

Figura 1. Penetrómetro de cono

Los resultados obtenidos se ven reflejados en las Tablas 1 y 2, en las cuales la primera columna expone la identificación de la muestra sobre la cual se va a efectuar la comparación; la segunda columna indica el resultado del ensayo de VSR ejecutado de forma normalizada; la tercera columna muestra el valor promediado del Índice de Cono arrojado por el Penetrómetro; y la cuarta columna expresa el VSR promedio señalado por el mismo dispositivo, para el cono grande y el cono chico respectivamente.

Nº de muestra VSR normalizado Índice de Cono Grande

VSR según Cono Grande

1 7,1 155 6,0 2 6,2 118 4,2 3 6,4 115 4,0 4 15,0 255 12,1 5 8,3 130 4,7 6 10,4 153 5,9 7 8,3 198 8,4 8 10,1 128 4,6 9 3,7 174 7,0

10 3,9 165 6,5 11 4,0 83 2,6 12 4,6 161 6,3 13 16,2 228 10,3 14 14,6 208 9,0 15 13,1 205 8,8 16 11,0 205 8,8 17 13,9 185 7,7 18 7,5 161 6,3 19 3,0 100 3,3 20 5,6 144 5,4 21 3,2 146 5,5 22 21,4 215 9,4 23 7,8 141 5,3 24 10,7 200 8,5 25 13,0 220 9,8 26 13,4 221 9,8

Tabla 1. Resultados obtenidos con el Cono Grande


15

Nº de muestra VSR normalizado Índice de Cono Chico VSR según Cono Chico

1 7,1 66 1,9 2 6,2 78 2,4 3 9,4 89 2,9 4 15 210 9,1 5 8,3 139 5,2 6 10,4 130 4,7 7 10,1 113 3,9 8 3,7 138 5,1 9 3,9 142 5,3 10 4 77 2,4 11 4,6 113 3,9 12 13 256 12,1 13 16,2 203 8,7 14 14,6 195 8,2 15 13,1 208 9,0 16 11 190 7,9 17 13,9 158 6,2 18 7,5 118 4,2 19 3 81 2,5 20 5,6 113 3,9 21 3,2 91 3,0 22 21,8 145 5,5 23 21,4 160 6,3 24 7,8 97 3,2 25 10,7 129 4,7 26 21,6 123 4,4 27 21,2 150 5,7 28 13 143 5,4 29 13,4 145 5,5 30 29,5 245 11,4 31 33,2 235 10,7

Tabla 2. Resultados obtenidos con el Cono Chico

A partir de estas tablas se generaron dos gráficos para cada una. El primero incluye todos los ensayos realizados durante el año, independientemente del resultado del Valor Soporte arrojado en el ensayo tradicional, y en el segundo gráfico fueron eliminados todos aquellos valores correspondientes a ensayos de Valores Soportes Relativos superiores a 15%. En ambos se agregó una línea de tendencia lineal y se expuso en el gráfico el valor de R2. En las Figuras 2 y 3 se muestran estos gráficos para el cono grande, y en las Figuras 4 y 5, para el cono chico.

R2 = 0,5813

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

VSR normalizado

VSR s

egún

Con

o G

rand

e

Figura 2. Gráfico VSR normalizado vs. VSR según Con o Grande


16

.

R2 = 0,5152

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

VSR normalizado (valores menores a 15)

VSR s

egún

Con

o G

rand

e

Figura 3. Gráfico VSR normalizado (valores < 15%) v s. VSR según Cono Grande

R2 = 0,4409

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 5 10 15 20 25 30 35

VSR normalizado

VS

R s

egún

Con

o C

hico

Figura 4. Gráfico VSR normalizado vs. VSR según Con o Chico

R2 = 0,4839

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

VSR normalizado (valores menores a 15)

VS

R s

egún

Con

o C

hico

Figura 5. Gráfico VSR normalizado (valores < 15%) vs. VSR según Cono Chico


17

Nota: Se muestra en el análisis sólo los resultados de R2, en el trabajo completo se han efectuado pruebas para verificar la normalidad de las muestras analizadas (por medio de su asimetría y curtosis tipificada) y se ha indagado respecto de la existencia de datos atípicos (de acuerdo a la existencia de residuos estandarizados con valor absoluto mayor a 2), resultando el análisis negativo en todos los casos. 5. Análisis de Resultados Como puede observarse, el valor R2 de las regresiones demuestra que las líneas trazadas no presentan una gran fidelidad de la nube de puntos. A consecuencia de esto, con los datos obtenidos no se puede hacer una correlación fiable entre los Valores Soportes realizados en el laboratorio y los ensayos del Penetrómetro de Cono. Esto se debe principalmente a la gran dispersión obtenida entre los resultados de ambos ensayos. Una de las causas de esta gran dispersión puede deberse al hecho de no haber discriminado a los suelos según su clasificación HRB, y sólo tener en cuenta el Valor Soporte Relativo. Se intentará de acá en adelante salvar esa dispersión agrupando a los suelos según su Clasificación HRB.

6. Conclusiones Las conclusiones que surgen por lo tanto hasta este momento son: - No resulta estadísticamente justificable, por el momento, emplear los

resultados de VSR determinados en forma indirecta con el Penetrómetro Estático de Cono, en todos los suelos en forma general. Esto aplica ya sea que se emplee el cono chico o el cono grande.

- Tampoco resulta estadísticamente justificable su empleo en suelos con VSR menor al 15 %.

- De todos modos resta analizar si existe alguna variable explicativa que permita establecer un subgrupo de suelos sobre los que sí sería aplicable. Para esto en primera instancia se efectuarán pruebas incluyendo la variable explicativa de Clasificación HRB.


18

(1) Becario de investigación del Centro de Investigaciones Viales LEMaC Depto. de Ing. Civil (2) Director de Beca, Integrante del proyecto, Profesor Adjunto Dedicación Exclusiva Vías de

Comunicación I - Depto. de Ing. Civil

“EQUIPOS DE MEDICIÓN DE EFECTIVIDAD DE SEÑALES VIAL ES PARA AUDITORIAS DE SEGURIDAD VIAL”

Becario: Juan Ignacio Calderón (1)

Director: Ing. Luis Ricci (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Desarrollo de Metodología para confección de Auditorías de Seguridad Vial en redes viales urbanas” Código UTN: UTI1331 Código de Incentivos 25/I049

1. Resumen En líneas generales la señalización es una herramienta de la ingeniería vial que abarca el diseño y disposición de señales de advertencia al tránsito en forma vertical u horizontal, debiendo cumplir requisitos de contraste y retroreflectividad. Es por eso que existen equipos diseñados puntualmente para medir dicho parámetro como el Reflectometro (manual o móvil) lo cual mide la retrorreflexión, es decir, reflexión en la cual la radiación retorna hacia la fuente emisora en direcciones cercanas a la de incidencia, en otras palabras, mide el reflejo de las señales de tránsito. Este parámetro depende principalmente de la composición de las pinturas (microesferas), colocación y así mismo el mantenimiento que se le otorga. 2. Abstract Overall, the signal is a traffic engineering tool that covers the design and provision of warning signs to traffic in a vertical or horizontal, and must meet requirements of contrast and retroreflectivity. That's why there are equipment designed to measure this parameter punctually as the reflectometer (manual or mobile) which measures the retroreflection, ie, reflection in which light returns to the emitting source in directions close to the incidence in other words, it measures the reflection of road signs. This parameter depends mainly on the composition of the paintings (microspheres), placement and maintenance so that it is given. 3. Fundamentos En el ámbito de nuestro país se denomina “Señalización Vertical” a los carteles, pórticos, y ménsulas generalmente compuestos por chapas a las que se adosa la lamina que compone la señal; y “Demarcación Horizontal” aquella marcas viales adosadas al pavimento generalmente constituida por diferentes pinturas y adiciones. Las normas de tránsito de cada jurisdicción (regional, nacional, provincial y/o municipal) les han dado las dimensiones y colores apropiados, así como también las ubicaciones y distancias estándares, respecto de las curvas, puentes, calzadas, cruces, etc. Se distinguen entre estas señales por su forma y color las señales reguladoras o de reglamentación, las señales preventivas y las señales informativas. 3.1 Definiciones de utilidad: Retrorreflector: Superficie o elemento del cual, al ser irradiado direccionalmente, una proporción relativamente grande de la radiación reflejada es retrorreflejada. Esta propiedad se mantiene para un amplio campo de direcciones de incidencia.


20

Lámina retrorreflectora: Material compuesto por lentes esféricas, incrustadas en una resina transparente, presentando al observador una superficie lisa, que se comporta como un retrorreflector. Placa de base: Aquel al cual se adhiere la lámina retrorreflectora para confeccionar el cartel o señal, en general de aluminio. La placa de base es la que provee la resistencia mecánica adecuada a la señal. Coeficiente de intensidad luminosa (R): Cociente obtenido al dividir la intensidad luminosa (I) de un retrorreflector en la dirección de observación, por la iluminancia (E1) en el retrorreflector sobre el plano perpendicular a la dirección de la luz incidente. R = I / E1 [candelas / lux] Coeficiente de retrorreflexión (R´): Cociente obtenido al dividir el coeficiente de intensidad luminosa de una superficie plana retrorreflectora por su área. R´ = R / A = (I / E1)/A [(cd / lux) / m 2] 3.2 Visibilidad de la señalización vial: Diversos estudios realizados a nivel mundial demuestran que un conductor necesita entre 10 y 14 segundos para visualizar una marca vial y para después completar con una maniobra segura. Esto significa que la señal debe de ser VISIBLE a la distancia compatible con la velocidad del vehículo. Para lograr esto las señales deben de ser visibles de día (contraste) y de noche (retroreflectividad). La visibilidad diurna de la señalización se logra con la aplicación de materiales que dan un adecuado contraste con el pavimento de concreto o de asfalto a señalizar. Las normas internacionales han regulado cinco colores con este fin: • Amarillo: regula flujos de sentidos opuestos, limitación de espacios prohibidos para

estacionamientos, parada de vehículos y marcación de obstáculos. • Blanca: para la regulación de flujos en un mismo sentido, delimitación de carriles, limites

de espacio para estacionamientos de vehículos, cruces y linderos peatonales, símbolos y leyendas.

• Rojo: para proporcionar contraste en la demarcación de ciclovías, en la parte interna de estas asociadas a una línea blanca, símbolos de hospitales, bomberos, etc.

• Azul: utilizada para áreas especiales destinadas a paradas de embarque y desembarque, discapacitados.

• Naranja: utilizadas en señalamiento de construcciones o reparaciones en caminos, rutas, etc.

• Verde: utilizada para áreas de circulación de bicicletas (bici-senda).

Figura Nº: 1 – CONTRASTE INADECUADO

La visibilidad nocturna de la señalización se logra con la adición de microesferas de vidrio, que actuando como pequeños lentes, recolectan y concentran los rayos de luz emitidos por los faros de los vehículos devolviéndolos a los ojos del conductor del mismo vehículo. A esto se le llama señalización retroreflectiva.


21

Para entender un poco mejor este funcionamiento se puede decir que existen tres tipos de reflexión de luz: • Reflexión especular: la que ocurre cuando se refleja en un espejo o superficie lisa,

siendo reflejada en el sentido opuesto. Como cuando se refleja sobre un espejo de agua o charco en el pavimento.

• Reflexión difusa: cuando se refleja sobre una superficie rugosa, reflejando desordenadamente en varias direcciones.

• Retroreflexión: ocurre cuando la luz que incide sobre la superficie son redireccionados de vuelta a la fuente por las microesferas ancladas en el material de señalización, volviendo la señalización visible de noche.

4. Desarrollo 4.1 Materiales que componen las señales: Microesferas de Vidrio: Producidas de vidrios seleccionados tipo soda-cal, con un índice de refracción determinado, llamadas microesferas por ser su diámetro menor a 1,0 mm. Aplicadas sobre la superficie horizontal recolectan los rayos de luz; estos rayos se reflejan en las esferas en donde el pigmento que está por debajo de ellas actúa como el fondo de un espejo. Estos rayos reflejados nuevamente sufren un nuevo direccionamiento al cambiar de medio vidrio-aire y viajan casi paralelos devueltos al vehículo (Retroreflexión).

. Figura Nº: 2 – MICROESFERAS DE VIDRIO

Las microesferas de vidrio son un componente importante de casi todos los tipos de materiales para la demarcación vial. Las microesferas otorgan a las marcas dos características: durabilidad, y la más importante retro-reflectancia. Las demarcaciones sin microesferas son virtualmente inútiles de noche. Además de ello, las cubiertas de los vehículos pasarían directamente sobre la capa lisa de la marca y desgastarían el material más rápido. Los problemas más comunes asociados con la aplicación de microesferas de vidrio son el engarce incorrecto, la distribución despareja y “gramaje” impropio del sembrado.

Figura Nº: 3 – COLOCACIÓN Y DESGASTE DE LA SEÑALIZA CIÓN HORIZONTAL

Los métodos para evaluar la retro-reflectancia durante el día incluyen: 1. El método del microscopio o la lupa de aumento. Un microscopio iluminado muy

económico puede ser usado para evaluar la densidad, distribución, y engarce de las microesferas inmediatamente después de su aplicación. Tener en cuenta que el grado de engarce y la distribución solo pueden ser verificados por inspección visual.


22

2. Método del retro-reflectómetro. Estos aparatos miden la visibilidad nocturna (coeficiente de retrorreflexión) del material. Existen distintos tipos de equipos para medir la reflectancia de la demarcación. Las demarcaciones se hacen durante el día sobre un pavimento limpio y seco. Ante la carencia de un Retroreflectómetro, es posible utilizar muestras-patrón calibradas como elementos de comparación visual.

3. Técnica de la Luz de Sol / Sombra. El sol deberá estar entre 20 y 80 grados sobre el horizonte (ni amanecer ni mediodía). Haga una sombra sobre la demarcación a observar. Cuando su sombra toque la marca observar lo siguiente, que indicará si hay problema:

• Barras alternantes brillantes, suaves u oscuras a través de la marca. • Marcas brillantes. Una línea gris mate indica distribución adecuada.

Durante la tarea de demarcación (en la fase constructiva), otro método simple de asegurar una adecuada distribución, es observar el soplete de esferillas atrás de la maquina aplicadora. Si las microesferas están rebotando fuera de la línea; la línea deberá verse sucia. Si brilla, podría indicar que las esferas se han hundido. Palmear una línea seca, debería ser áspera. El mejor método, y el más fácil, es un recorrido nocturno a bordo de un vehículo con los faros encendidos. Las demarcaciones deberán reflejarse en forma pareja y uniforme. Las experiencias indican que existe una pérdida prematura de las propiedades ópticas con una caída del nivel de servicio de la retroreflectividad ocurrida en pocos días posterior a la aplicación de pinturas y microesferas. 4.2 Causas del deterioro de la retrorreflectancia: Sin descuidar el aspecto técnico de la situación, comenzaron a realizarse seguimientos estacionales considerando factores climáticos, zafras, operativas portuarias y de otras empresas radicadas en las inmediaciones, donde mostraron una excesiva presencia de diversos materiales tales como chips de madera, áridos, arroz, trigo, soja, fertilizantes, sal, sebo, carbón, etc. Además, la existencia de problemas de escurrimiento de las aguas pluviales contaminadas debidos a deficiencias en los drenajes agrava la situación. Sin embargo, la presencia de aguas pluviales exentas de contaminantes, no provoca ningún efecto perjudicial sobre la señal. Los fenómenos mencionados atentan contra el principio de la retroreflexión.

Figura Nº: 4 – DETERIORO DE LA REFLECTANCIA

• Los sólidos provocan abrasión, favoreciendo la destrucción y el desprendimiento de las microesferas del film de pintura.

• Los agentes químicos y el aplastamiento de las semillas generan un film que promueve el anclaje de la suciedad y dificulta la incidencia de la luz o atenúa la luz reflejada.

Por lo tanto debido al incumplimiento de los reglamentos nacionales de circulación y transporte de cargas por parte de los transportistas, la aparición y permanencia de materiales no deseados que contaminan las señales del pavimento, ocasionan dificultades de visualización, adherencia y durabilidad de las demarcaciones.


23

Las actividades de reposición de la señalización horizontal están previstas por desgaste atribuible al tránsito. Los imprevistos que aparecen debido a la suciedad ameritan otro tipo de acciones complementarias. 5. Medición de la reflectancia en demarcación horiz ontal Las medidas del coeficiente de luminiscencia retroreflectiva se consiguen a través de los RETROREFLECTÓMETROS, aparatos diseñados para tal fin, que simulan la interacción de los faros, el sistema retroreflectivo y los ojos del conductor, que reproduce y cuantifica el fenómeno de retroreflectividad. Hay diversos equipos en el mercado, tanto del tipo dinámico (unidades móviles) como del tipo manual. Los equipos más usados son los portátiles manuales, que miden parámetros de lectura a 15 o a 30 m de distancia de los elementos reflectores con los ángulos de observación generados. Es importante la calibración diaria del retroreflectómetro antes de salir al campo y cada dos años en el laboratorio del fabricante.

Figura Nº: 5 – RETROREFLECTOMETRO MANUAL TIPO LTL-X

Figura Nº6: EQUIPO DE ALTO RENDIMIENTO

6. Conclusiones Puntos Positivos:

• Reconocimiento de equipos de medición de la reflectancia • No olvidar el mantenimiento de las señalizaciones, factor

indispensable para la duración. • Si no se posee el equipo, se puede hacer un diagnostico prematuro.

Puntos Negativos: • Poca práctica debido al costo del equipo.

7. Bibliografía • APPLUS. (2008). “Indicadores y métodos de medición”, Jornada Técnica. Señalización Horizontal. Retos en su mantenimiento. España. • IRAM. (1992). Norma IRAM 1221 “Pintura Reflectante para Demarcación de Pavimentos. Editorial: IRAM. Argentina. • IRAM. (1992). Norma IRAM 1210 “Pintura para Demarcación de Pavimentos. Editorial: IRAM. Argentina. • http://www.neurtek.com/catalogo/index.php?pg=2&Sector=438&Sector2=444&Familia=1125&CodProducto=699.


24

(1) Becario de investigación del Centro de Investigaciones Viales LEMaC. Depto de Ing. Civil (2) Director de Beca

“EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA A TRACCIÓN DE GEOTEXTILES NO TEJIDOS EMBEBIDOS CON DISTINTOS

PORCENTAJES DE CEMENTOS ASFÁLTICOS”

Becario: Ana Lighuen Apas (1) Director: Ing. Enrique A. Fensel (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Evaluación de la resistencia a tracción de geotextiles no tejidos embebidos con distintos porcentajes de cementos asfálticos” Código UTN: UTI-1094 Código de Incentivos 25/I045

1. Resumen El presente trabajo consiste en el estudio de la resistencia a la tracción de geotextiles no tejidos embebidos con distintos porcentajes de cementos asfálticos, para lo cual se adoptó un geotextil no tejido como muestra patrón y se determinó el contenido máximo de retención de asfalto según la Norma IRAM 78027. Luego con porcentajes decrecientes de contenido de cemento asfáltico se embeben probetas que serán evaluadas a tracción. Se prevé detectar la variación de resistencia a tracción de geotextiles no tejidos embebidos con diferentes contenidos de asfaltos y con distintos ligantes, como ser cementos asfálticos convencionales, cementos asfálticos aditivados y emulsiones asfálticas. 2. Abstract The present work consisting of the study of the tensile strength of nonwoven geotextiles embedded with different percentages of asphaltic cement, for which was adopted a nonwoven geotextile as standard sample and was determined maximum content of retention of asphalt according to Standard IRAM 78027.Then with percentages decreasing of content to cement asphaltic, are embedded a samples to be evaluated tensile. Is foresee detect the variation of strength tensile of nonwoven geotextiles embedded with different content of asphalt cement and other binders, as be conventional asphalt cement , asphaltic cement with additives and asphalt emulsions 3. Fundamentos La propuesta de este trabajo, de desarrollo inédito en el Centro de Investigaciones Viales LEMaC no se pudo llevar a cabo en forma total por falta de insumos. Solo se pudo valorar la variación de la resistencia a la tracción en geotextiles no tejidos embebidos con distintos porcentajes de cemento asfáltico del tipo CA20 (Especificado en la norma IRAM 78027), para lo cual fue necesario implementar un procedimiento de ensayo que permita alcanzar los objetivos deseados. Quedará para estudios posteriores la valoración de la resistencia a la tracción de geotextiles embebidos con otros ligantes asfálticos.


26

4. Desarrollo experimental Como primer instancia se determinó la máxima retención de asfalto para un geotextil no tejido establecido, según lo indica la Norma IRAM 78027, cortando de la muestra 4 especímenes de 101mmx203mm en el sentido de fabricación del rollo y otros 4 en el sentido normal al mismo. Se pesan dichas muestras al 0,1gr y luego se las coloca en una bandeja con abundante asfalto a 135±2ºC. Se las deja sumergidas durante 30minutos y pasado este tiempo se cuelgan longitudinalmente de manera tal que el exceso de asfalto escurra por el lado menor de la probeta, durante 30 minutos en un sentido y luego 30 minutos en el otro sentido. Culminado este lapso se retiran las muestras de la estufa, se dejan enfriar, se retiran los posibles excesos de asfalto y luego se calcula la retención de asfalto para cada espécimen mediante la ecuación Nº1.

Ecuación Nº1. Retención de Asfalto.

Donde: RA: retención de asfalto [l/m2] Msat: masa de la probeta saturada de asfalto, [gr]. Mi: masa de la probeta del geotextil antes de la inmersión, [gr]. A: área de la probeta de geotextil antes del ensayo [m2]. δ: Densidad del cemento asfaltico [gr/l]

Sobre una serie de ensayos se llegó a establecer un 100% máximo promedio de retención de asfalto y en base a esto se establecieron las retenciones para cada porcentaje que resulta de interés analizar. Ver Tabla Nº1.

Porcentaje de Retención 100 80 70 60

Retención de Asfalto [l/m2] 1,45 1,16 1,015 0,87

Tabla Nº1. Porcentajes de Retención. Luego se idealizó un modelo de ensayo para embeber especímenes de 101mmx203mm del mismo geotextil utilizado como muestra patrón, en el ensayo anterior, y obtener un 60%, 70% y 80% de retención de asfalto, adicionando a las muestras la cantidad de asfalto necesaria para obtener estos porcentajes y una distribución uniforme del mismo. Como punto de partida se planteó colocar una muestra de geotextil y adicionar el asfalto en una cantidad necesaria de acuerdo al porcentaje que se esperaba obtener. Esta metodología se descartó porque se obtuvo como resultado una distribución no uniforme del asfalto sobre las muestras. Finalmente se confeccionó una bandeja especial de 200x200mm con la cual se pudieron ensayar de a pares las muestras y obtener los resultados deseados. El procedimiento ideado consiste en cortar y pesar individualmente (con precisión al 0,1gr) dos especímenes, en forma paralela y perpendicular al sentido de fabricación del rollo de geotextil. Luego se coloca en una estufa a 135±2ºC la bandeja y en ella asfalto del tipo CA 20 en cantidad necesaria para obtener el porcentaje de retención deseado. Es muy importante que la bandeja se encuentre nivelada para que de esta manera el asfalto colocado se distribuya uniformemente en la superficie de dicha bandeja. Una vez que el asfalto se encuentra uniformemente distribuido, se colocan las muestras de geotextil


27

directamente sobre el asfalto y se dejan en este estado, dentro de la estufa a 135±2ºC durante 30minutos. Pasado este tiempo se las retira de la bandeja y se cuelgan en sentido longitudinal, primero en una dirección durante 30 minutos y luego en la otra dirección durante otros 30 minutos, dentro de la estufa. Finalmente las muestras se retiran de la estufa y una vez que enfrían se procede a tomar el peso final y calcular el asfalto retenido por cada probeta para la cantidad de asfalto colocada usando la ecuación Nº1 indicada arriba. El lograr porcentajes de absorción de asfalto de acuerdo a los valores establecidos de antemano, fue lo más difícil de lograr ya que los geotextiles no tejidos, al ser materiales esencialmente heterogéneos, debido a su proceso de fabricación que consiste en el punzonado de fibras poliméricas dispuestas en forma totalmente aleatorias, es la razón por la cual los especímenes que procedan de la misma muestra, no tendrán la misma retención máxima de asfalto. De lo dicho se explica la dificultad para obtener probetas embebidas con los porcentajes de retención fijados que se muestran en la tabla Nº1 y el hecho de haber obtenido muestras con porcentajes de retención dispersos. La cantidad de muestras obtenidas permitieron realizar el ensayo de tracción. Para esto se decidió dividir a las muestras en tres grupos de acuerdo a rangos de porcentajes de retención de asfalto y para cada dirección. El primer grupo contiene aquellas muestras que obtuvieron un porcentaje de retención de asfalto entre el 55% y el 65%, el segundo aquellas que obtuvieron entre un 65% y un 75% y el último grupo las que obtuvieron entre el 75% y el 85%. A cada uno de estos grupos se les determinó la resistencia a la tracción bajo carga concentrada por el método del agarre (“Grab Test”) siguiendo los pasos que indica la Norma IRAM 78018. Para realizar el ensayo se utilizó la máquina de tracción universal con la que cuenta el LEMaC, una EMIC DL10000. Las mordazas utilizadas tienen las superficies de agarre paralelas y planas, y evitan el deslizamiento de la probeta durante el ensayo. En la zona de agarre la mordaza es de 25,4 mm por 50,8 mm. Siempre el lado mayor paralelo a la dirección de aplicación de la carga. Para llevar a cabo el ensayo se fija la distancia entre las mordazas al comienzo del ensayo en 75 mm ± 1 mm y se selecciona el intervalo de cargas de la máquina de manera tal que la carga máxima ocurra entre el 10% y el 90% de la escala de carga completa. La velocidad de operación de la máquina se ajusta a 300 ± 10 mm/min. Luego se coloca una probeta en las mordazas de forma tal que el lado mayor resulte traccionado, logrando el centrado longitudinal y el transversal. Ver Figura Nº1 y Fotografía Nº1. Dada la naturaleza del cemento asfáltico, y la influencia que sobre él ejerce la temperatura, se estableció una temperatura para el ensayo de tracción de T=25ºC. Ver fotografías Nº2, Nº3 y Nº4.

Figura Nº1. Probeta con líneas de centrado Fotog rafía Nº1. Probeta con líneas de centrado


28

Fotografía Nº2. Probeta Fotografía Nº3. P robeta Fotografía Nº4. Probeta próxima a ensayar durante el en sayo culminado el ensayo

5. Análisis de Resultados Los ensayos que se hicieron para lograr distintos porcentajes de retención de cemento asfaltico arrojaron los siguientes resultados:

Sentido PARALELO PERPENDICULAR

Grupo 55% a 65% 65% a 75% 75% a 85% 55% a 65% 65% a 75% 75% a 85%

Por

cent

ajes

ob

teni

dos

55,2% 63,4% 65,4% 61,7% 62 %

75,2% 72,3% 68,9% 73%

80% 82,1% 82,6%

58,9% 62,4%

71,9% 69,9% 66,5% 67,5% 72,6%

76% 83,6% 78,8%

Tabla Nº2. Porcentajes de Retención obtenidos para cada sentido. Las muestras de la tabla Nº2 se ensayaron a tracción bajo carga concentrada por el método del agarre (“Grab Test”) para cada sentido y rangos de porcentajes establecidos. Los resultados promedios obtenidos se muestran en la tabla Nº3.

Sentido PARALELO Sentido PERPENDICULAR

Grupo Carga de Rotura

(kN) Alargamiento Aparente (%)

Carga de Rotura (kN)

Alargamiento Aparente (%)

100% 1,391 46,29 1,219 52,09

75% a 85% 1,218 41,4 1,178 55,34

65% a 75% 1,166 41,58 0,9757 45,81

55% a 65% 1,153 48,87 0,9351 48,21

Sin Asfalto 0,5245 77,2 0,5369 79,43

Tabla Nº3 Resultados obtenidos en laboratorio del ensayo a tr acción. Con los datos que se muestran en la tabla Nº3 se confeccionaron los gráficos Nº1 y Nº2 comparando la carga de rotura y el alargamiento aparente para cada rango de porcentaje de retención de asfalto en cada dirección ensayada.


29

Gráficos Nº1 Carga de rotura Gráfico Nº2 Alargamiento aparente En el gráfico Nº3 se muestra las curvas fuerza-deformación que entrega la máquina de tracción culminado el ensayo. A la izquierda se ven las curvas para muestras en sentido perpendicular al de fabricación y con un porcentaje entre el 65% y el 75% de retención de asfalto, mientras que a la derecha se muestran las curvas también para muestras en el mismo sentido pero sin agregado de asfalto.

Gráfico Nº3 curvas fuerza-deformación

6. Conclusiones Se observa mediante los resultados obtenidos que la Carga de rotura aumenta y el alargamiento aparente disminuye a medida que aumenta el contenido de cemento asfáltico. Estableciendo una comparativa entre una muestra con un 100% de retención de asfalto y una sin asfalto (muestra virgen), la carga de rotura es cercana al doble que la carga para geotextiles sin asfalto. A su vez se puede apreciar que la carga máxima es mayor, comparando rangos iguales de porcentaje de contenido asfáltico, para los especímenes en el sentido paralelo que para aquellos en sentido perpendicular, dándose la inversa para el alargamiento aparente, aunque esto seguramente responde a la conformación propia de la muestra virgen ensayada. Al constituirse en un nuevo material de la fusión del cemento asfáltico con el geotextil, la distribución de la curva carga-deformación tiene una conformación distinta. 7. Bibliografía Norma IRAM 78018 Norma IRAM 78027


30

(1) Becario de Investigación Ad–Honorem del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales. Dpto. Ing. Civil

(2) Director de Beca

“DIFERENCIAS ENTRE EMULGENTES Y PROMOTORES DE ADHESION”

Becario: Ignacio Zapata Ferrero (1)

Director: Ing. Cecilia Soengas (2)

1. Resumen

Los productos surfactantes son sustancias compuestas, presentes en muchos procesos de elaboración a escala industrial. La presente tesis se centra en mostrar las características más importantes de estos productos y en expresar las diferencias que presenten en particular dos de ellos: los emulsificantes, utilizados para la fabricación de emulsiones asfálticas, y los mejoradores de adherencia, aditivo que permite una mejor cohesión entre el asfalto y el agregado pétreo.

2. Abstract

Surfactants are products composite substances present in many production processes on an industrial scale. This thesis focused shows the most important features of these products and to express the differences that arise in particular two of them: emulsifiers, used for making asphalt emulsions, and breeders of adhesion additive that allows a better cohesion between asphalt and stone aggregate.

3. Fundamentos

3.1 Introducción a los productos surfactantes

Los surfactantes (también llamados tensioactivos) son sustancias compuestas anfifilicas, es decir de una doble estructura polar – no polar, se los pueden agrupar en surfactantes de origen orgánico o inorgánico. Poseen la propiedad de disminuir la tensión superficial del líquido en que se encuentran. Para que un producto sea considerado surfactante debe contener obligatoriamente dos grupos funcionales básicos: la zona polar, denominada hidrófila que posee atracción por solventes polares especialmente el agua, y una zona no polar, denominada hidrófoba (lipófila) que tiene afinidad por los solvente orgánicos, especialmente los hidrocarburos, aceites, o grasas y también sufre una repulsión por el agua. En la Figura 1 se puede ver

Figura 1: Molécula de tensioactivo


32

3.2 Propiedades físico - químicas de los surfactantes

La característica principal de los tensioactivos es la de disminuir la tensión superficial entre las sustancias al que le es agregado. La tensión superficial de un líquido puede definirse como “el trabajo necesario por unidad de superficie para retirar las moléculas del líquido de una superficie”. Esto quiere decir que las fuerzas internas presentes en las moléculas de la sustancia (líquido) tienden a agruparse fuertemente. La función del tensioactivo es la de romper esas uniones para que estas fuerzas internas sean menores. Esto se consigue gracias a la doble polaridad que presenta la molécula del tensioactivo, orientando la zona hidrófoba al interior de la disolución.

Todo surfactante tiene diferentes propiedades, las más destacadas son las siguientes:

Despumación: formación de espuma. Las espumas son dispersiones aire -

líquido formadas por un conjunto de burbujas gaseosas separadas por láminas delgadas de líquido. La formación de espuma se puede deber a varios factores, agitación acelerada de un líquido, presencia de una materia orgánica en el líquido o desarrollo de gas después de una reacción química. En los surfactantes la formación de espuma es evidente en el grupo iónicos, mientras que en los no iónicos es escasa o nula.

Detergencia: desplazamiento con ayuda de una solución acuosa, de toda clase de contaminantes grasosos situados sobre superficies sólidas. En los surfactantes es de vital importancia que el mismo pueda mojar la superficie del sólido en primera instancia y luego desplazar al contaminante bajo una forma de suspensión y que no permita su sedimentación.

Humectabilidad: esta propiedad indica la capacidad de un líquido de “mojar” a un sólido. El ángulo de contacto es un término fundamental que indica el ángulo formado entre la unión de la superficie sólida y la tangente a la superficie del líquido. Si el líquido presenta una cohesión entre sus propias moléculas, mayor que la existente con las moléculas del sólido, se dice que el líquido no se humecta y va a presentar un ángulo de contacto elevado. Por otro lado si las moléculas del líquido presentan afinidad con las moléculas del sólido se dice que el líquido se humecta con el sólido y el ángulo de contacto entre el sólido y el líquido será pequeño. La figura 2 representa lo antes descripto.

Figura 2: Ángulo de contacto entre el líquido y el sólido

3.3 Clasificación de los productos surfactantes

La principal clasificación de los surfactantes se fundamenta en su poder de disociación en presencia de un electrolito y de sus propiedades fisicoquímicas. Pueden ser iónicos, no iónicos y cataniónicos. De estos tres grupos, solo nos


33

interesan los utilizados como mejoradores de adherencia y emulsificantes que son los iónicos. Tienen gran afinidad electrostática con los dipolos del agua. Pueden ser aniónicos, catiónicos o anfóteros, aunque estos últimos no se ha encontrado en la bibliografía que sean utilizados como tensioactivos aplicados al asfalto.

Aniónicos : Se trata de tensoactivos que se ionizan en solución acuosa para dar origen a iones orgánicos cargados negativamente, que son los responsables de la actividad superficial. Están formados por una cadena alquílica (formada por hidrógeno y carbono) lineal o ramificada que va de 10 a 14 átomos de carbono, y en el extremo polar de la molécula se encuentra un anión. Con esta polaridad, de la bibliografía consultada, solo se han encontrado emulsificantes, no mejoradores de adherencia ya que dependiendo de la acidez del crudo el asfalto tiende a cargarse ligeramente negativo, no adsorbiendo el mejorador de adherencia. Entre los emulsificantes tenemos:

• Sales alcalinas de ácidos grasos • Sales metálicas de ácidos grasos • Sales de base orgánica y de ácidos grasos

De las sales, la más utilizada es la alcalina de ácido graso. La fórmula 1 es la

general:

R - COO Na (o R - COO K)

Fórmula 1: Fórmula general de sales alcalinas grasas Siendo R la cadena característica del ácido graso y constituye la parte apolar de

la molécula, es lipófila (afinidad por las grasas). El grupo CO2 Na constituye la parte polar hidrófila (facilidad de absorber agua).

Catiónicos : Son los tensoactivos que se ionizan en solución acuosa, en el caso

de los emulsificante, y que originan los iones orgánicos cargados positivamente responsables de la actividad superficial. Están formados por una cadena larga de sales de amonio cuaternarias o sales de alquilaminas. La cadena más larga contribuye el grupo hidrofóbico y en el extremo polar de la molécula se encuentra un catión constituido por nitrógeno tetravalente en forma de sales de amonio cuaternario.

Los jabones catiónicos, para el caso de los emulsificantes, están formados por moléculas polares. La fórmula 2 es la general:

R´- NH3 CL

Fórmula 2: Fórmula general de jabones catiónicos

El tensioactivo, para el caso del mejorador de adherencia, no necesita ser neutralizado con un ácido por lo tanto en la fórmula 3, que es la general se puede apreciar:

R´- NH3

Fórmula 3: Fórmula general de mejorador de adherencia

Siendo R´ la cadena hidrocarbonada característica de una superficie activa: es la parte hidrófoba de la molécula. El grupo NH3 CL o NH3 constituye la parte hidrófila.


34

Para el caso del emulsificante en solución (acousa) las moléculas de jabón se ionizan y producen los cationes R´ NH3 y los aniones CL.

Los surfactantes no iónicos, no se describen debido a que no se utilizan con productos derivados del petróleo como lo es el asfalto.

3.4 Naturaleza de los emulsificantes y los mejoradores de adherencia:

Los surfactantes catiónicos generalmente son aminas, diaminas, poliaminas, amidoaminas e imidazolinas de cadenas grasas o resinicas, salificadas en solución acuosa por algún ácido, en general el clorhídrico para la utilización de los emulsificantes, los mejoradores de adherencia no necesitan ser neutralizados.

3.4.1 Monoaminas grasas: se pueden obtener a partir de cebo y amoníaco. Son bases débiles, bastantes poco estables y de fácil destrucción por el calor.

3.4.2 Diaminas: son del tipo R – NH - CH2 - CH2 - NH2, (alquil-propil-amina) donde R es un radical alifático saturado o no, generalmente de 16, 18, 20 o 22 átomos de carbono. Estas diaminas se obtienen a partir de grasas animales o vegetales, de amoníaco y de acrilo - nitrilo. Estos productos se obtienen con bastante pureza. Sus propiedades (principalmente las físicas) varían, según la naturaleza del radical R. Las diaminas son excelentes emulsificantes pero bastante costosos.

3.4.3 Amido - aminas: son del tipo R – CONH - CH2 - CH2 – NH - CH2 - CH2 -NH2. Estos productos se obtienen por condensación de la dictilentriamina (obtenida a partir del acetileno) con un acido graso. Son mucho menos costosos que las diaminas, porque su síntesis puede efectuarse con una instalación simple, pero se obtienen con una pureza mucho menor. La presencia más o menos inevitable de una fracción de ácidos grasos que no reaccionaron, hace que sean activos para toda clase de materiales, incluidos los calcáreos. Las amido - aminas son emulsificantes mediocres pero buenos mejoradores de adherencia.

3.4.4 Imidazolinas: Se obtienen por deshidratación de algunas amido - aminas. Estos productos son muy activos, pero hacen falta procedimientos de síntesis bien elegidos si se los quiere obtener con un grado suficiente de pureza. Son buenos emulsificantes.

4. Desarrollo experimental

En la presente tesis solo se ha planteado realizar la parte teórica ya que la parte práctica se proyectará en el próximo año (2012).

Se estiman realizar pruebas con el nuevo molino coloidal, elemento fundamental en la elaboración de emulsiones asfálticas. Para ello se definirán diferentes emulsificantes catiónicos, ya que comercialmente son los más utilizados y conforman las respectivas emulsiones asfálticas. Se piensa también formular emulsiones con ácido fosfórico en vez de ácido clorhídrico, tradicionalmente utilizado en Argentina. Se formula para el próximo año, continuar con el estudio sobre ensayos de mejoradores de adherencia para estimar las características físico – químicas de estos productos.


35

5. Análisis de Resultados

Se puede observar en la Tabla 1 la clasificación de los componentes amínicos para ser utilizados como emulsificantes y mejoradores de adherencia:

Monoaminas grasas Diaminas Amido aminas Imidazolina s

Mejoradores de Adherencia

Emulsificante Mejoradores de

Adherencia Emulsificantes

Tabla 1: Clasificación de productos amínicos

Por el momento no se pueden definir más resultados ya que ha sido una Tesis teórica la desarrollada. Para este próximo año, se tendrán los resultados de lo planteado en el desarrollo experimental.

6. Conclusiones

Se puede estimar que existe diferencia entre un mejorador de adherencia y un emulsificante a nivel químico, es indispensable que la cadena hidrocarbonada de la amina grasa sea lo suficientemente larga, a fin de ser prácticamente insoluble en agua cuando utilizamos mejoradores de adherencia. Ambos productos son similares pero sus funciones son diferentes.

Los emulsificantes, cualquiera sea su polaridad, son utilizados para la formación de emulsiones, en las cuales se mezcla agua y en una pequeña proporción, el emulsificante (tensioactivo) junto con el asfalto en un molino coloidal que permite unir estas dos fases, sin que vuelvan a separarse hasta el momento de aplicación.

Los mejoradores de adherencia son utilizados para asegurar una buena adherencia entre los agregados y el asfalto en una mezcla asfáltica, y también para evitar el desprendimiento futuro de estos dos componentes.

Se estima que con la base teórica desarrollada y las futuras experiencias en laboratorio, se podrá confeccionar una cartilla técnica con las diferencias entre estos tensioactivos.

7. Bibliografía

• Cuaderno “Emulsiones asfálticas” Autores: Soengas, C., González, R. Año: 2005.

• Cartilla Técnica “Emulsiones bituminosas” de la Empresa Akzo Nobel. Año: 2010

• Cartilla Técnica “Activantes de adhesividad” de la Empresa Akzo Nobel. Año: 2010

• Tesis de Investigación “Agentes de superficie” Autores: Lugo M.V., González, R. Año: 2004.

• Tesis Doctoral “Comportamiento reológico de disoluciones acuosas de surfactantes comerciales no iónicos” Autor: Ortega Rodríguez M. (2009) Universidad de Granada, España.

• “Problemas de la adhesividad en la técnica de los revestimientos carreteros”. Autor: Ing. Jacques Bonitzer. Separata de la Revista Vialidad N° 20, Julio – Agosto – Septiembre de 1962, Direcci ón de Vialidad, Provincia de Buenos Aires.


36

(1) Becario de investigación del Centro de Investigaciones Viales LEMaC Depto. de Ing. Civil

(2) Director de Beca.

“ESTUDIO DE PATOLOGÍAS EN PAVIMENTOS DE HORMIGÓN”

Becario: Sabrina Prunell (1) Director: Ing. Marcelo Barreda (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Control de la Fisuración en Pavimentos de Hormigón: Juntas de Contracción” Código UTN UTI 1103 Código de Incentivos 25/I043

1. Resumen Se afronta el estudio de los principales mecanismos que originan el deterioro de los pavimentos de hormigón. El hormigón es un material cuasi-frágil, con una baja capacidad de deformación bajo tensiones de tracción. Solicitaciones mecánicas, reacciones perjudiciales y el medio ambiente pueden producir el desarrollo de tensiones de tracción en el hormigón. Estas tensiones de tracción dan como resultado una fisuración que puede afectar negativamente el comportamiento del hormigón. Sin embargo, se puede minimizar el potencial para la fisuración con precauciones adecuadas en las prácticas de diseño, materiales y construcción. Se realiza una identificación de las fallas, sus posibles causas, su clasificación y los métodos de reparación adecuados. 2. Abstract: The study of the main mechanisms that cause the deterioration of concrete pavements is dealt with. Concrete is a quasi-fragile material, with a low capacity of deformation under traction tension. Mechanical load, adverse reactions and burden of environment can produce the development of traction tension in the concrete. These tensions of traction give as a result a crack that can negatively affect the behavior of the concrete. However, to minimize the potential for crack with precautions appropriate design practices, materials and proportions and construction. Analyzes the causes of crack, testing, and ways to minimize deformations and stresses that cause cracks in the pavement.

3. Fundamentos: El presente trabajo presenta una descripción general de las fallas presentes en los pavimentos de hormigón. Como ejemplo práctico se dan a conocer los daños presentes actualmente en ciertas calles de la ciudad de La Plata, donde se analizan las posibles causas que generar el daño y las formas de reparación. Los daños que pueden presentar los pavimentos rígidos son los siguientes:


38

1. Fisuras longitudinales : son fisuras predominantemente paralelas al eje del pavimento. Posibles causas: � Aserrado tardío de la junta � Falta de junta longitudinal � Incorrecta ejecución de la junta � Asentamiento de la base o subrasante � Excesiva relación longitud/ancho.

2. Fisuras transversales : son fisuras predominantemente perpendiculares

al eje del pavimento. Posibles causas: � Retracción térmica que origina alabeos � Junta de contracción formada tardíamente � Espesor de losa insuficiente para soportar solicitaciones � Losas de longitud excesiva.

3. Fisuras en esquina: se caracterizan por interceptar las juntas transversal y longitudinal, formando un ángulo de 50 aproximadamente con respecto al eje del pavimento. Posibles causas: � Repetición de cargas pesadas � Perdida de soporte de la fundación originado por la erosión de la base

o alabeo térmico. � Deficiente transmisión de cargas entre las juntas � Inadecuado diseño de juntas

4. Descascaramientos en juntas y fisuras: Posibles causas: � Entrada de materiales incompresibles dentro de las juntas o fisuras � Juntas mal diseñadas

5. Fisuras por durabilidad: Se caracterizan por ser fisuras pequeñas,

ubicadas muy cerca de los bordes del pavimento y juntas, luego progresan hacia el centro de la losa. Posibles causas: � congelamiento y descongelamiento de los agregados presentes en el

hormigón.

6. Fisuras por retracción: (tipo malla) Son fisuras capilares que se encuentran solo en la parte superior de la losa. Posibles causas: � incorrecto curado del hormigón � en zonas de clima frio, falta de aditivos durante la etapa de

construcción.

7. Desintegración: Este daño se caracteriza por una desintegración de la superficie del pavimento por perdida de material fino, quedando expuesto el agregado grueso. Posibles causas: � curado inapropiado � hormigón mal dosificado. � cuando la superficie presenta fisuración por retracción(tipo malla)

8. Baches: Es una desintegración normalmente de forma redondeada, que

se forma al desprenderse el hormigón de la superficie. Posibles causas: � Espesores insuficientes:


39

� Retención de agua en zonas hundidas y /o fisuradas. � cargas debidas al tránsito sobre fisuras que han alcanzado un alto

nivel de severidad.

9. Levantamiento de losas: Sobreelevación de la superficie del pavimento, situada generalmente en zonas cercanas a las juntas o fisuras transversales. Posibles causas:

� restricción en la expansión de losas � por la acción de las raíces de árboles. � variaciones térmicas cuando la longitud de las losas es excesiva y no

hay aplicadas juntas de expansión. � mal colocación de barras de traspaso de cargas � suelos expansivos a poca profundidad

10. Escalonamiento de juntas y gritas: desnivel de dos superficies del

pavimento separadas por una junta o fisura transversal. Posibles causas: � Erosión de la base � asentamiento diferencial de la subrasante � drenaje insuficiente.

11. Bombeo: Expulsión de agua mezclada con suelos finos a través de las juntas. Posibles causas: � Surge a causa del movimiento vertical de la losa en juntas y fisuras

por acción de las cargas pesadas, lo cual provoca la eyección de materiales y agua a través de juntas y fisuras.

12. Textura inadecuada: Es una carencia o perdida de la textura superficial indispensable para que exista una fricción entre los neumáticos y el pavimento. Posibles causas: � inadecuada dosificación del hormigón � mala calidad de la arena � no se termino con una textura adecuada

13. Daños en el sellado de juntas: Surge cuando entran materiales incompresibles y / o agua dentro de las juntas. Posibles causas: � endurecimiento del sellante � perdida de adherencia entre el sellante y los bordes de la junta � ausencia del sellante.

4. Desarrollo experimental:

Para el desarrollo del informe se tendrán en cuenta los aspectos citados a continuación, para poder reunir una información particular de cada una de las calles A. Identificación del deterioro, realizando una descripción de sus

características. B. Posibles causas que originan el deterioro C. Clasificación del deterioro según su nivel de severidad en:

• Nivel Bajo:< 3mm


40

• Nivel Medio: 3 ≤ ancho de fisura≤6mm • Nivel de alto:>6mm

D. Asignar un método de reparación adecuado para cada nivel.

I. Calle Diagonal 73 y boulevard 84

A. Identificación : Fisura en esquina. Se caracterizan por interceptar las juntas transversal y longitudinal, formando un ángulo de 50 aproximadamente con respecto al eje del pavimento.

B. Causas posibles: • Repetición de cargas pesadas • Perdida de soporte de la fundación originado por la erosión de

la base o -alabeo térmico. • Deficiente transmisión de cargas entre las juntas • Inadecuado diseño de juntas

C. Nivel de severidad:

Nivel Medio: 5mm. Longitud con saltaduras menor al 10% de su longitud. El trozo de la esquina esta completo, escalonamiento imperceptible.

D. Método de reparación: El método de reparación recomendado, es un sellador tipo mastic asfaltico. Para asegurar la correcta adherencia entre el producto y la fisura, se deberá limpiar primero con una escobilla de acero para eliminar cualquier material extraño como polvo o residuos y luego se terminara con un soplado de aire comprimido con una presión mínima de 120 psi, asegurándose que el aire esté libre de aceite ya que su presencia puede afectar la correcta adherencia, quedando así una superficie limpia y seca, lista para ser reparada. El material sellante deberá ser como mínimo de 15mm y deberá quedar entre 4 y 5 mm por debajo del pavimento. Los productos deberán cumplir con lo citado en su correspondiente norma.

II. Calle: Diagonal 73 y boulevard 84

A. Identificación: Fisura transversal. Son predominantemente perpendiculares al eje del pavimento.


41

B. Causas posibles:

• Retracción térmica que origina alabeos • Junta de contracción formada tardíamente • Espesor de losa insuficiente para soportar solicitaciones • Losas de longitud excesiva

C. Nivel de severidad:

Nivel Medio: 4mm(fisuras de anchos entre 3mm a 6mm)

D. Método de reparación: Se utilizara el mismo método

mencionado anteriormente. 5. Conclusiones:

La mayoría de los deterioros hallados, pueden producirse por causa de uno o varios factores simultáneos. Es conveniente seguir un catálogo de deterioros de pavimentos rígidos para la identificación y calificación de fallas, para realizar un diagnóstico certero en cada caso. Debe considerarseel mantenimiento de los pavimentos como un punto importante para evitar deterioros de severidad alta, ya que en todos los casos, implican la reparación total del pavimento, incidiendo en un costo de reparación más elevado en comparación con uno de severidad baja o media. Estudiar los distintos tipos de deterioro y sus orígenes, ayuda a prevenirlos, para evitar la inseguridad e incomodidad del tránsito y aplicar las técnicas de reparación adecuadas.

6. Bibliografía: • Diego Sánchez de Guzmán (2001)”Tecnología del concreto” • Consejo de directores de carreteras de iberia y América

latina.(2002)”Catalogo de deterioro de pavimentos rígidos” • Luis F. Altamirano Kauffmann. (2007) Deterioro de pavimentos

rígidos. • Guía de empleo, proyecto y ejecución de pavimentos de hormigón en

entornos urbanos. IECA. (instituto español del cemento y sus aplicaciones)

• Ing. Jorge. A. Páramo.”Pavimentos Rígidos. Diseño, construcción y técnicas de reparación”

• Ing. Diego H. Calo.”Pavimentos Rígidos”


42



“BARRERAS LONGITUDINALES. ESTADO DEL ARTE EN

ARGENTINA. PRINCIPALES ANOMALIAS ENCONTRADAS, Y SU ENCUADRE DENTRO DE AUDITORIAS DE SEGURIDAD VIAL”

Becario: María Valeriana Galone (1)

Director: Ing. Luis Ricci (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Desarrollo de Metodología para confección de Auditorías de Seguridad Vial en redes viales urbanas” Código UTN: UTI1331 Código de Incentivos 25/I049

1. Resumen El becario ha desarrollado las tareas de aprendizaje y conocimiento de los lineamientos fundamentales sobre Seguridad Vial en los Costados de Calzada, enfocándose con mayor detenimiento en el estudio de barreras de contención longitudinales. Ha Integrado dichos conceptos ahondado en la auscultación de los defectos de dichos elementos y sus posibles soluciones. Esta tarea se efectúo integrando los conocimientos volcados en la temática de Auditorías de Seguridad Vial, y basándose en el estudio de bibliografía nacional e internacional. Como resultado sustancial de la misma se elaboraron fichas de relevamiento donde se vuelcan los distintos defectos encontrados y sus posibles soluciones. 2. Abstract The student has developed learning tasks and knowledge of the basic guidelines on Road Safety in the Sides of Lane, focusing more closely on the study of longitudinal barriers. She has integrated these concepts deepened on auscultation of the shortcomings of these elements and their possible solutions. This task is performed by integrating the knowledge dumped on the topic of Road Safety Audits, and based on the study of national and international literature. As a result substantially the same survey sheets were developed which are turning the various defects found and their possible solutions. 3. Fundamentos La presente Tesis se encuentra inmersa en el marco del Proyecto de I+D Desarrollo de Metodología para confección de Auditorías de Seg uridad Vial en redes viales urbanas , en tal sentido se propuso como objetivo nutrir a este proyecto mediante el análisis de los Costados de Calzada, enfocándose con mayor detenimiento en el estudio de barreras de contención longitudinales. Como objetivo específico se estipuló confeccionar una guía de relevamiento de defectos de Costado del Camino, Barreras y/o donde se encuentren registros de accidentes por salidas fuera de calzada. 3.1 Marco Teórico: Teniendo presente los altos costos sociales y económicos producidos por los accidentes de tránsito, se hace necesario entender que el concepto de Seguridad


44

Vial debería estar en toda consideración relativa a la ingeniería vial. Esto dado que la vida humana e integridad física de los usuarios de los caminos o carreteras, debieran ser resguardadas más allá de cualquier otro aspecto, pudiendo ser éstos económicos, ambientales u otros. Es importante sensibilizar a los usuarios de los caminos respecto a que la Seguridad Vial es un concepto que abarca más que el diseño e instalación de señalización de tránsito o los sistemas de contención. Este concepto debe ser incorporado desde los primeros niveles de estudio del proyecto vial, con el fin de no incurrir en costos en medidas de mitigación. Por otra parte, cuando países, donde el parque automotor y la infraestructura son mayores a la realidad nacional, se esmeran en disminuir la siniestralidad mediante el aumento de medidas de seguridad, se revela que la seguridad en los caminos es un tema plenamente vigente y en constante tratamiento y mejora. En el camino el usuario, es aquella persona que por diferentes motivos está en contacto con el camino o calle, es por ello, que peatones y ciclistas son tan usuarios de un camino como lo es el conductor. El riesgo de accidentes de tránsito nunca será cero. Sin embargo, se deben hacer esfuerzos para disminuirlo al máximo, dotando a la carretera de características intrínsecas y de obras y equipamientos que conjuntamente formen un sistema armónico concebido para disminuir el riesgo de accidentes a niveles aceptables y amortiguando las consecuencias derivadas de los accidentes imposibles de evitar. 3.2 Auditorías de Seguridad Vial (ASV): Una ASV es un proceso reglado y formal de revisión de un proyecto de carreteras, en el que un experto o equipo de expertos calificado e independiente identifica los riesgos potenciales para la seguridad, y formula unas recomendaciones para mejorar el proyecto desde esta perspectiva. El objetivo es identificar los eventuales problemas de seguridad, para que se consideren las factibles, medidas para eliminar o reducir esos problemas, de forma que si es posible se adopten antes de la construcción. Las etapas de la obra en las que se realizan ASV son las de, proyecto, construcción, y seguimiento de la actuación tras la puesta en servicio. Las ASV no se centran en la comprobación del cumplimiento de la normativa, sino que los auditores deben colaborar con los responsables del proyecto, prestándoles el asesoramiento que requieran para conseguir que el camino alcance las mejores características de seguridad posibles. Las barreras longitudinales constituyen un elemento más del camino que debe ser analizado en una ASV, su función cobra mucha importancia dado que están diseñadas para evitar mayores consecuencias ante un siniestro vial, por lo tanto sus defectos deben ser detectados en forma rápida y ser solucionados lo antes posible. 3.2 Costado de Calzada (CDC): Los accidentes por salir fuera de una calle o camino constituyen la tipología más frecuente entre los siniestros de tránsito en rutas interurbanas y, también, generalmente, uno de los que peores consecuencia conllevan. En el ámbito urbano esto se agrava dado que el costado del “camino” o calle lo constituyen las veredas por donde transitan los peatones. Los costados de la calzada (CDC) comprenden las superficies desde los bordes de calzada o cordón hasta los límites de la zona de camino o línea municipal.


45

Para reducir el número de heridos graves y víctimas fatales, el objetivo debe ser mantener a los vehículos en la calzada, y evitar que invadan los costados. Donde esto ocurra, el diseño debe esforzarse por reducir al mínimo el riesgo de choques contra objetos peligrosos en los costados y/o el vuelco del vehículo, y por reducir la gravedad de los accidentes que se produzcan. Dentro de los CDC es importante la definición de una zona despejada (ZD), cuya configuración es una franja paralela al eje de la calzada, a contar del borde de ésta hacia el exterior, la cual en caso de perder el control del vehículo, le permite al conductor retornar a la vía o detenerse sin riesgo de sufrir daños de importancia. 4. Desarrollo 4.1 Barreras longitudinales: Las barreras longitudinales se utilizan para proteger a los conductores de los peligros naturales o artificiales al costado del camino. Ocasionalmente se usan para separar al tránsito de peatones, ciclistas. El propósito primario de todas las barreras es impedir que un vehículo que deja la calzada golpee un objeto fijo o transite por veredas o terrenos con características más peligrosas que la barrera misma. Principio básico: “Solo se debe instalar barreras cuando el daño esperado en los usuarios y vehículos, al colisionar con estas, sea menor al daño que la ocurrida si la barrera no estuviera”. Las barreras longitudinales están compuestas por tres zonas: • Sección normal • Transición • Extremos de barrera La longitud necesaria de una barrera es la suma de sección normal y transición.

Figura Nº: 1 – PARTES DE UNA BARRERA LONGITUDINAL

Los tipos usuales de barreras longitudinales, según su capacidad de deformación durante un choque, se clasifican en: barreras flexibles, semirígidas y rígidas. Esta clasificación es con la terminología adoptada por la Dirección Nacional de Vialidad.

Tabla Nº: 1 – CLASIFICACION DE BARRERAS LONGITUDINA LES

4.2 Grados de contención: Existen dos procedimientos Internacionales para confirmar la aceptabilidad de un

Cable de aceroDoble OndaTriple Onda

Barrera de cables con Postes Débiles Cable Pretensado

Barreras Flexibles con Postes DébilesDeflexión de 1.2 – 5.5 m

Sistemas Flexibles Doble - Onda, poste rígido con separador

Triple – onda, poste rígido con separador modificadoTriple – onda, poste rígido con separador

Sistemas Semi-Rígidos (metálica)

Deflexión de 0.5 – 2.5 m

Acero revestido de maderaTriple – onda, poste rígido con separador europeo

Deflexión de 0 – 0.7 m

Otras Formas

Sistemas Rígidos (hormigón)General Motors, GMNew JerseySección “F”Muro VerticalQuickchange


46

sistema de barreras y que definen su nivel o grado de contención: EN1317 (la Norma Europea EN 1317, que adopta conceptos del NCHRP Report 350 adecuados a sus propias características, e incorpora resultados de investigaciones de los países miembros) y NCHRP 350 (Report 350 Recommended Procedures for the Safety Performance Evaluation of Highway Features) Estos dos procedimientos: son comparables, no son intercambiables, establecen ensayos uniformes, facilitan la comparación entre elementos, se ensayan bajo condiciones severas. La energía de impacto o energía cinética transversal (Ec), corresponde a la energía cinética del móvil que impacta contra un elemento fijo, referido a la componente ortogonal de la velocidad de desplazamiento con respecto al eje de la barrera, expresada en kilo joule y cuya fórmula es:

Ec = ½ * (W / g) * (v * sin α)² (KJ) W = Peso del vehículo (KN) g = Aceleración de gravedad (m/s²)

v = Vel. de desplazamiento antes del impacto (m/s) α = Ángulo de impacto (°)

Figura Nº: 2 – ESQUEMA COMPARATIVO DE NORMAS

5. Fichas de Relevamiento Si bien cada problema es particular, y cada problema tiene una solución especifica, en las fichas confeccionadas como objetivo de la presente tesis, se hace referencia a los puntos que no son seguros para la circulación de vehículos en el camino, que están plenamente relacionados con la colocación o no de barreras y sus posibles soluciones que abarca un amplio rango desde quitar los obstáculos hasta que tipo de barrera es el más conveniente de acuerdo al tipo de camino, diseño, topografía, etc. El siguiente listado refleja las fichas elaboradas que quedarán como documentación del LEMaC: Peligro de costado de calzada:

1- Barreras laterales inadecuadas 2- Apoyos de puentes, estribos y

extremos peligrosos 3- Arboles y tacones de arboles 4- Postes 5- Pasos alto nivel 6- Extremos de barreras

7- Cabeceras de alcantarillas y alcantarillas transversales y longitudinales

8- Taludes y terraplén 9- Taludes y desmonte 10- Soleras y cunetas

Defectos propios de las barreras 11- Enganchamiento


47

12- Embolsamiento 13- Discontinuidad y transiciones

Defectos de diseño

14- Delineación reflectiva 15- Curvas 16- Interrupción de mediana

6. Conclusiones Se logro estudiar los sistemas de contención, identificando los defectos más relevantes y recomendando posibles soluciones en la confección de las fichas de relevamiento, las cuales pretender ser una herramienta para la confección de las ASV. Teniendo siempre en cuenta el criterio fundamental de que la barrera protege al usuario de la vía, y no al obstáculo, y que esta se colocara como última instancia si el conflicto no se puede resolver de otra manera. Se observo que las principales deficiencias en Argentina provienen de utilizar barreras que no se encuentran dentro de la normativa de ensayo lo que conlleva a desconocer su capacidad real de funcionamiento, que no se contempla el bloque separador, que en la mayoría de los casos soluciona el problema del enganchamiento, y que se usan terminales de barreras tipo cola de pescado que resulta por demás peligroso para el usuario, por lo tanto deberían ser remplazadas por terminales redondeados que cumplan las normativas, entre otras. 7. Bibliografía • DIRECCION NACIONAL DE VIALIDAD. (2002). “Recomendaciones sobre sistemas de contención en vehículos sección amortiguadores de impacto”, Resolución 423/02; Editorial: Dirección Nacional de Vialidad. Argentina. • ESCUELA DE INGENIERIA DE CAMINOS DE MONTAÑA (EICAM). (2010) “Normas y recomendaciones de diseño geométrico y seguridad vial” (En revisión), Editorial: Dirección Nacional de Vialidad. Argentina. • MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS. (2005) “Seguridad Vial”, Manual de Carreteras – Volumen 6, Editorial: Ministerio de Obras Publicas. Chile. • SPEIER Gregory. (2010). “Curso: Sistemas de Contención Vial, conceptos y últimas tecnologías”. Argentina.

Nº: 1 FICHAS DE RELEVAMIENTOPELIGROS DE COSTADO DE CALZADA (CDC)

BARRERAS LATERALES INADECUADASA)- INDENTIFICACION DEL PELIGRO: Barreras laterales inadecuadasSe observa que en los sistema de barrera de uso en Latinoamérica • Se realizan escasas labores de mantención y reparación • Falta de reparación adecuada después de un accidente (FOTO Nº: 2 y Nº: 3) • Se instalan barreras inadecuadas • Barreras laterales de diseños viejos • Se desconocen su capacidad real de funcionamiento • Se proyectan, muchas veces, sin estudiar alternativas para eliminar la fuente de riesgo • No se cuenta con un instructivo que aborde este tema en forma integral • No existen programas de capacitación para la instalación y mantención (FOTO Nº:1) • No se han incorporado dispositivos modernos

FOTO Nº: 1 FOTO Nº: 2 FOTO Nº: 3

B)- RECOMENDACIONES DE POSIBLES TRATAMIENTOS: Para que el estado del arte de sistemas de contención vial sea adecuado: • Se debe utilizar sistemas cuyo funcionamiento haya sido probado con anterioridad • Se deben usar solo donde se justifican y después de investigar otras opciones para evitar su uso • Como las normas se actualizan con frecuencia se debe realizar un seguimiento • En las vías importante se debe intentar actualizar los sistemas de contención según los resultado y los avances tecnológicos • Se debe capacitar formalmente a los responsables para la instalación, conservación y reposición de sistemas de contención (FOTO Nº:3) • Deben aplicarse los programas de investigación estatales • Debe existe una industria importante, en la investigación y desarrollo, para mejorando los sistemas de contención vial • Las entidades viales responsables deben contar con un mecanismo administrativo para cobrar los costos de reparación a la empresa aseguradora, o al responsable del accidente • Los beneficios de usar sistemas certificados: - Cumplen con la norma - Mayor seguridad para sus clientes - Mejor imagen - Mas fácil de defender en el caso de una demanda judicial - FOTO Nº: 5 Sistema certificado: cable de acero TL-2 - FOTO Nº: 6 Sistema certificado: doble onda TL-2


Nº: 6

B)- RECOMENDACIONES DE POSIBLES TRATAMIENTOS: • Los tratamientos de extremo de barreras y amortiguadores de impacto son recomendados para prevenir este tipo de situaciones mediante la desaceleración gradual del vehículo hasta la detención o por redireccionamiento evitando el choque con el objeto fijo. • Los tratamientos de extremos o terminales de barreras se recomiendan para los extremos de una barrera lateral donde el tránsito circula de un solo lado de la barrera y en la dirección que se analiza. • La resolución DNV 432/02 de la Dirección Nacional de Vialidad contiene las recomendaciones antecedentes sobre amortiguadores de impacto y el procedimiento administrativo para que los dispositivos sean aceptados para su uso en la Red Nacional de Caminos bajo la competencia de la Dirección Nacional de Vialidad.• No se podrán instalar amortiguadores de impacto y terminales de barreras comerciales que no se encuentren homologados por Carta de Aceptación de la Dirección Nacional de Vialidad en un todo según lo indicado en la resolución DNV 423/02.• Los tratamientos de extremo y amortiguadores de impacto son sistemas de contención con patentes y certificados. Cualquiera que sea su tipo, deberán cumplir con los requerimientos del Reporte 350 de la NCHRP o la Normativa EN-1317 según se indica en la resolución DNV 432/02. FOTO Nº:4 Terminal extrusor EURO-ET, P-4 CHILE y BRASIL FOTO Nº:5 Termina doble onda abatido y esviado EE.UU FOTO Nº:6 Terminales de hormigón abatido España


FICHAS DE RELEVAMIENTOPELIGROS DE COSTADO DE CALZADA (CDC)

EXTREMOS DE BARRERASA)- INDENTIFICACION DEL PELIGRO: Los extremos de barrera son peligrosos:• Cuando están pobremente diseñados o ubicados de manera que no cumplen los requerimientos de la norma.• El choque de un vehículo contra un extremo de barrera no tratado o un objeto fijo resultará en serias consecuencias para los ocupantes porque los vehículos se detienen abruptamente, y los extremos tienen una sección transversal pequeña y rígida, que fácilmente puede penetrar el habitáculo de un vehículo durante el choque o causar inestabilidad con probabilidades de vuelco. (FOTO Nº: 1 y FOTO Nº: 2 ) • Uno de los terminales de barreras mas usados en Argentina es el llamado "cola de pez" que no esta en la normativa y tampoco esta ensayado, y es de una peligrosidad importante (FOTO Nº: 3)


Nº: 7

B)- RECOMENDACIONES DE POSIBLES TRATAMIENTOS: • Cuando en mediana o distribuidores existan alcantarillas separadas en ambas calzadas, se recomienda darles continuidad para eliminar la abertura intermedia. • Cuando no se pueda extender un extremo de alcantarilla fuera de la ZD, se recomienda dar continuidad a la pendiente del talud agregando una reja entre las alas. La reja debe dimensionarse como para soportar el paso de un vehículo desviado. (FOTO Nº: 4, FOTO Nº: 5 y FOTO Nº:6 )• Postes guía y delineadores montados en postes se usan para mostrar el borde del camino y realzar la delineación de la trayectoria a los conductores. • Proyectar barrera • Cuando en mediana o distribuidores existan alcantarillas separadas en ambas calzadas, se recomienda darles continuidad para eliminar la abertura intermedia. El escurrimiento superficial se captará con sumideros, los cuales pueden ser de reja horizontal o laterales de rejas inclinadas, o mixtas. En el caso de ingresos laterales deberán conformarse según el talud transversal para hacerlos traspasables.


FICHAS DE RELEVAMIENTOPELIGROS DE COSTADO DE CALZADA (CDC)

A)- INDENTIFICACION DEL PELIGRO: Cabeceras de alcantarillas y alcantarillas transversales y laterales Sus extremos (entrada y salida) comprenden muros de cabeceras y alas de hormigón para las estructuras más grandes y secciones extremas rectas o biseladas para los conductos más pequeños. Aunque estos tipos de diseños de extremos sean hidráulicamente eficientes y minimicen los problemas de erosión, pueden representar un peligro para el vehículo que circula fuera de la calzada. Los extremos generan:• Una discontinuidad en el talud, resultando objetos fijos sobresalientes en un terraplén (FOTO Nº: 2 y FOTO Nº:3 )• Una abertura en la cual un vehículo podría caer, causando una abrupta detención. • Las alcantarillas más pequeñas pueden producir el enganche de una rueda y causar que el vehículo se descontrole (FIGURA Nº: 1). • En las alcantarillas más grandes pueden observarse choques directos contra los muros de ala, enganches o caídas.

FIGURA Nº: 1 FOTO Nº: 2 FOTO Nº: 3

CABECERAS DE ALCANTARILLAS Y ALCANTARILLAS TRANSVER SALES Y LATERALES


48


49

(1) Becario de Investigación del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales. Dpto. Ing. Civil (2) Director de Beca

“VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA EN INTERCAPAS MEDIANTE EL USO DE GEOSINTÉTICOS COMO SISTEMA RETARDADOR DE

FISURA REFLEJA”

Becario: Luciano Cepeda (1) Director: Ing. Luis Delbono (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Soluciones tecnologicas asociadas al uso de geosintéticos en la obra vial” Código UTN: CCINLP-829 Código de Incentivos 25/I033.

1. Resumen Estudio de la tensión de adherencia sobre diferentes sustratos (base de hormigón y base asfáltica), interponiendo un producto geosintético como retardador de fisura refleja, colocando sobre este una capa asfáltica convencional como refuerzo, considerándose como patrón la adherencia entre capas sin ningún material intermedio. Para cuantificar la resistencia a la adherencia se utilizó el ensayo de corte LCB (Laboratorio de Caminos de Barcelona), disponible en el LEMaC. 2. Abstract Study of the adherence tension between different substrates (concrete base and asphalt), interposing a geosynthetic product (geotextile or geocomposite), placing a conventional asphalt reinforcement. Pattern was considered as the adherence between layers without any intermediate material. To quantify the adherence strength we used the LCB shear test (Roads Laboratory of Barcelona) available in the LEMaC. 3. Fundamentos La adherencia entre capas garantiza el buen desempeño de un paquete estructural, haciendo que este trabaje solidariamente. La falta de ligadura entre capas se traduce en una mala distribución de tensiones, generadas por el tránsito, en el espesor total del pavimento. La fisuración refleja (cuando una fisura del viejo pavimento se propaga a la nueva capa y crece por esta hasta su superficie), es uno de los principales problemas, donde en correspondencia con una junta, permite el ingreso de agua de lluvia a las capas subyacentes haciendo que el deterioro se evidencie al cabo de unos años o unos pocos meses alcanzando los mismos problemas que la capa original. A raíz de esta problemática, el objetivo de este trabajo se basó en valorar la tensión de adherencia en la interfase de distintos sustratos, interponiendo diferentes materiales geosintéticos, utilizando como agente de adhesión una emulsión de rotura rápida modificada. 4. Desarrollo experimental


50

Para valorar la adherencia entre capas, con la interposición de un material geosintético y sin la incorporación del mismo, se utilizó la metodología de ensayo LCB, basado en la norma NLT-382/08. El método consiste en colocar un espécimen de ensayo en posición horizontal, apoyado en dos puntos como una viga simplemente apoyada (Esquema 1). El plano de debilidad, sobre el cual se desea efectuar la determinación quedará en las cercanías de uno de los apoyos. Se aplica una carga centrada P de tal modo que el espécimen esté sometido a flexión, y que la solicitación en el plano de debilidad sea un esfuerzo cortante con un valor de carga equivalente a P/2. El ensayo se efectúo con una velocidad de avance de 1,27 mm/min a temperatura ambiente. Durante el ensayo se registran los valores de carga y deformación en las distintas instancias del mismo. El registro de cargas se efectúa mediante la transmisión de datos de una Celda de Carga a una computadora. La medición de las deformaciones se efectúa por medio de un LVDT, (transformador usado para medir desplazamientos lineales). Este ensayo permite medir la resistencia de adherencia en especímenes compuestos, formados por: Sistema 1: Base de hormigón + 80% emulsión asfáltica + geotextil No Tejido + 20% emulsión asfáltica + capa asfáltica. Sistema 2: Base de hormigón + emulsión asfáltica + geogrilla + capa asfáltica. Sistema 3: Base de hormigón + emulsión asfáltica + geocompuesto + emulsión asfáltica + capa asfáltica. Sistema 4: Base asfáltica + emulsión asfáltica + geogrilla + capa asfáltica. Sistema 5: Base asfáltica + emulsión asfáltica + geotextil No tejido + emulsión asfáltica + capa asfáltica. Sistema 6: Base asfáltica + emulsión asfáltica + capa de arena asfalto + emulsión asfáltica + capa asfáltica. Sistema 7: Base de hormigón + emulsión asfáltica + capa asfáltica.

Las probetas pueden ser confeccionadas en laboratorio o ser testigos extraídos del pavimento. Se conformaron una serie de tres probetas a ensayar por cada sistema indicado.

5. Análisis de Resultados

Se presentan los resultados obtenidos para cada sistema propuesto.

Esquema 1: Ensayo LCB

Figura1: Ensayo de probeta Figura 2: Gráfica tensión-Def. Figura 3: Finalización ensayo


51

Probeta Área

[cm 2]

Dotación

de riego

[Lts/m 2]

Tensión

máx.

[Mpa]

Deform. a

Tensión máx.

[mm]

Observaciones

1 83,3 0,9 _ _ Desmolde en compact.

2 83,3 0,9 0,0905 0.393 Ninguna.

3 83,3 0,9 0,0101 0.079 Rotura rápida.

TABLA Nº 2: Resultados obtenidos del Sistema 2, Geogrilla en poliéster .

Probeta Área

[cm 2]

Dotación de

riego

[Lts/m 2]

Tensión

máx.

[Mpa]

Deform. a

tensión máx.

[mm] Observaciones

1 83,3 0,9 0,5 0.1006 2.085 Ninguna.

2 83,3 0,9 0,5 _ _ Falla en el desmolde.

3 83,3 0,9 0,5 0.1025 1.983 Ninguna.

TABLA Nº 3: Resultados obtenidos del Sistema 3, Geocompuesto en polipropileno .

Probeta Área Dotación de Tensión Deform. a

Probeta Área

[cm 2]

Dotación de

riego 1 [Lts/m 2]

Tensión

máx.

[Mpa]

Deform. a

tensión máx.

[mm]

Observaciones

1 83,3 0,8 0,2 0,1377 0,154 Ninguna.

2 83,3 0,8 0,2 0,1241 0,203 Ninguna.

3 83,3 0,8 0,2 0,1178 0,276 Ninguna.

TABLA Nº 1: Resultados obtenidos del S istema 1, GTX No tejido en poliéster .

NO TEJIDO

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

Deformacion (mm)

Tén

sion

(M

pa)

no tejido 1

no tejido 2

no tejido 3

Grafico Nº 1: Ensayo LCB correspondiente a Tabla Nº 1.

GEOGRILLA

00,010,020,030,040,050,060,070,080,090,1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Deformacion mm

Ten

sión

Mpa

Geogrilla 2


Grafico Nº3: Ensayo LCB correspondiente a Tabla Nº 3

GEOCOMPUESTO

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 1 2 3 4 5 6

Deformacion (mm)T

ensi

on (

Mpa

)

Geocompuesto 1

Geocompuesto 3


52

[cm 2] riego

[Lts/m 2]

máx.

[Mpa]

Tensión

máx. [mm] Observaciones

1 83,3 0,55 _ _ Se desmoldó

2 83,3 0.55 0,1868 1,511 Ninguna.

3 83,3 0.55 0,0796 1,042 Ninguna.

TABLA Nº 4: Resultados obtenidos del Sistema 4, Geogrilla en poliéster.

Probeta Área

[cm 2]

Dotación de

riego

[Lts/m 2]

Tensión

máx.

[Mpa]

Deform. a

Tensión

máx. [mm]

Observaciones

1 83,3 0.5 0.0303 2,136 Ninguna.

2 83,3 0.5 0.0799 1,264 Ninguna.

3 83,3 0.5 0.1045 2,647 Ninguna.

TABLA Nº 5: Resultados obtenidos del Sistema 5, GTX No tejido en poliéster .

Probeta Área

[cm2]

Dotación de

riego [Lts/m 2]

Tensión

máx.

[Mpa]

Deform. a

Tensión

máx. [mm]

Observaciones

1 83,3 0.5 0.5 0.29 1,82 Ninguna.

2 83,3 0.5 0.5 0.31 1.77 Ninguna.

3 83,3 0.5 0.5 0.28 2.24 Ninguna.

TABLA Nº 6: Resultado obtenidos del Sistema 6, capa de arena asfalto .

NO TEJIDO

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 1 2 3 4 5

Deformacion (mm)

Ten

sion

(M

pa)

No tejido 1

No tejido 2

no tejido 3

Grafico Nº 5: Ensayo LCB correspondiente a tabla Nº 5

BASE ASFALTICA + ARENA ASFALTO S/ PRODUCTO

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

Deformacion (mm)Ten

sion

(M

pa)

AA1

AA2

AA3

Grafico Nº6: Ensayo LCB correspondiente a Tabla Nº 6

GEOGRILLA

00,020,040,060,080,1

0,120,140,160,180,2

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deformacion (mm)

Ten

sión

(M

pa)

GG5

GG6



53

(1) Becario de Investigación del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales. Dpto. Ing. Civil (2) Director de Beca

6. Conclusiones 6.1 Se realizó con éxito el ensayo LCB determinación de adherencia entre

diferentes sustratos y para diferentes sistemas. 6.2 Se diseñaron las diferentes bases de apoyo (asfalto convencional, arena

asfalto y hormigón) colocando diferentes tipos de Geosintéticos analizando la adherencia que se logra al interponer estos tipos de productos.

6.3 Para el sistema 1, base de hormigón con geotextil No Tejido, se realizó un primer riego del 80% para regar la base y saturar previamente el material geosintético, ejecutándose un segundo riego sobre esté del 20% para adherir la capa superior.

6.4 Uno de los problemas evidenciados en el ensayo con base de hormigón y la interposición de la geogrilla (Probeta 1 y 3) es que el material de base en polipropileno no se fundió con la temperatura de compactación de la mezcla, cual fue compactada a 145°C, disminuyendo l a superficie de contacto entre sustratos, fallando las mismas en la etapa de desmolde.

6.5 Para el Sistema 7 no se obtuvieron resultados debido a que las probetas de desmoldaron antes de ejecutar el ensayo.

6.6 La máxima tensión de adherencia fue alcanzada por el sistema 6, sin interposición de ningún producto geosintético. Esto puede ser atribuido a la afinidad entre los materiales, teniendo íntimo contacto entre ellos.

6.7 Al utilizar un geotextil No Tejido, este brindó mayor adherencia sobre la base de hormigón que sobre la base asfáltica (Gráfico N°1, Gráfico N°5).

6.8 Al utilizar una geogrilla, esta brindó mayor adherencia sobre una base asfáltica que sobre una base de hormigón (Gráfico N°2, Gráfico N°4).

7. Bibliografía

7.1 Ricci L. (2011). “Evaluación de la adherencia entre capas asfálticas con intercapa de Geosintético”. Tesis de Maestría de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, desarrollada en el LEMaC Centro de Investigaciones Viales. Argentina.

7.2 Delbono L., Ricci L., Botasso G., Fensel E., Rivera J., Seligmann M. (2010). “Evaluación de un Geocompuesto como Sistema de Membrana Anti-fisura S.A.M.I.” XXXVI Reunión del Asfalto. Argentina.

7.3 Sota J. (2003). “Desarrollo de adherencia entre capas en Whitetopping: análisis del ensayo LCB y aplicación en un pavimento en servicio”. LEMaC –Centro de Investigaciones Viales. Argentina.

7.4 Campana J. M. (2002). “Consideración de la adherencia entre capas asfálticas en el análisis estructural”. Informe técnico. Argentina.

7.5 Norma NLT-382/08. (2008). “Evaluación de la adherencia entre capas de firme, mediante ensayo de corte”. Depósito Legal: M-57113-2008. ISBN:978-84-7790-484. España.

7.6 Tosticarelli J. (2008). “Membrana anti-fisura de arena asfalto en repavimentaciones. Comportamiento estructural”. XXXV Reunión del asfalto. Rosario-Argentina.


54



“ENSAYO DE RETENCIÓN DE EMULSIÓN ASFÁLTICA EN GEOTEXTILES EMPLEADOS EN PAVIMENTACIÓN”

Becario: Ayelén Gómez (1) Director: Ing. Luis Ricci (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Soluciones Tecnológicas Asociadas al uso de Geosintéticos en la Obra Vial” Código UTN: CCINLP-829 Código de Incentivos 25/I033

1. Resumen El becario ha desarrollado las tareas de aprendizaje y conocimiento de los lineamientos fundamentales sobre Geosintéticos. Ha Integrado dichos conceptos ahondado en la retención de productos asfálticos por parte de los Geotextiles. A su vez efectuó las actividades de laboratorio necesarias para comparar la retención de cemento asfáltico tanto en su estado puro como en su componente dentro de riegos con emulsiones asfálticas. 2. Abstract The scholar has developed learning tasks and knowledge of the basic guidelines on Geosynthetics. Integrated these concepts has deepened in the retention of asphalt products by Geotextiles. In turn made laboratory activities necessary to compare the retention of asphalt cement both in its pure state as in its component within irrigations with asphalt emulsions. 3. Fundamentos Los procedimientos se realizan basados en lo planteado originalmente por la norma IRAM 78027. La diferencia más significativa es que se reemplaza el cemento asfáltico CA-20 empleado para embeber las muestras, por la emulsión asfáltica que se empleará en la obra, en el caso particular de esta tesis se empleo una emulsión asfáltica catiónica convencional de rotura rápida. El objetivo de la Tesis es buscar una relación comparativa entre la retención de cemento asfáltico y la retención de emulsión asfáltica de los Geotextiles. 4. Desarrollo experimental 4.1 Extracción de muestras: Se extrajeron 8 (ocho) muestras según la norma IRAM 78003 “Geotextiles y productos relacionados. Toma de muestras y preparación de las probetas para ensayo”. • 4(cuatro) en sentido paralelo al rollo • 4(cuatro) en sentido normal al rollo Cuyas medidas son de: 10 cm x 20 cm en el caso de las paralelas y de 20 cm x 10 cm en las normales. Se utilizaron tres tipos de muestras de diferentes gramajes, de una misma


56

Empresa: Muestra 1, Muestra 2, Muestra 3. 4.2 Instrumental empleado: Termómetro, Estufa, Balanza de precisión (0,1gr), Emulsión Asfáltica.

Figura 1: Toma de muestras Figura 2.a: Estufa y bandeja Figura 2.b: Emulsión 4.3 Características de la Emulsión Asfáltica utilizada: Desde un punto de vista fisicoquímico se puede definir a una emulsión como una dispersión de un líquido en otro no miscible con el primero. Cuando se habla de emulsión asfáltica se refiere a aquel material constituido por un ligante hidrocarbonado y agua que formarían la parte no miscible de la emulsión. Estos materiales constituyen la solución lógica y natural para poner en obra betunes a temperatura ambiente, lo cual sería una de las ventajas que no posee el cemento asfáltico. La emulsión que se ha utilizado para los ensayos es una emulsión catiónica de rotura rápida.

Ensayos Unidad Norma IRAM Valor Valores Limites

Min. Max.

Sobre la Emulsion

Viscosidad Saybolt-Furol 25ºC SSF 6721 21 20 -

Residuo asfaltico por destilacion % 6719 63,4 62 -

Residuo sobre tamiz IRAM 850-m(#20) % 6717 0,01 - 0,1

Asentamiento g/100g 6716 4,1 - 5

Recubrimiento y resistencia al agua % 6679 82 80 -

Carga particula - 6690 pos - -

Sobre el residuo

Penetracion(25ºC,100g,5s) 0,1mm 6576 70 70 100

Ensayo de oliensis - 6594 neg - -

Solubilidad de tricloetileno g/100g 6585 96,1 95 - ¹ Información aportada por empresa proveedora de la emulsión asfáltica Estas características fueron contrastadas efectuando la caracterización de la Emulsión Asfáltica utilizada en los ensayos de Retención. Los ensayos se han realizado según las normas: IRAM 6717: “Método para la determinación del residuo sobre tamiz”, IRAM 6719: “Método de determinación por destilación del residuo asfaltico y de los hidrocarburos destilables”, IRAM 6835: “Asfaltos para uso Vial Clasificados por Viscosidad-Requisitos”. Dichas determinaciones fueron posibles gracias a la colaboración y supervisión del personal del área Materiales Viales del LEMaC. Resultados obtenidos en laboratorio:

57,7%1 (ml/100ml)42,3 g/100g

0,02%

4455,0ºC-0,5%

2750 dPa.seg504,2 dPa.segVISCOSIDAD DINÁMICA A 135ºC

RESIDUO ASFÁLTICO POR DESTILACION

RESIDUO SOBRE TAMIZCONTENIDO DE AGUA

PUNTO DE ABLANDAMIENTOINDICE DE PENETRACIÓNVISCOSIDAD DINÁMICA A 60ºC

SOBRE LA EMULSION

SOBRE EL RESIDUO ASFALTICOPENETRACION (25ºc,100g, 5s) 0,1mm

HIDROCARBUROS DESTILABLES


57

Con todos estos valores se pudo caracterizar la emulsión utilizada según la presente clasificación vigente en Normas IRAM:

ROTURA RAPIDA CRR-0 CRR-1 CRR-2

CARACTERISTICAS UNIDAD min. max. min. max. min. max.

Residuo Asfaltico por destilacion g/100g 57 - 62 - 65 -

Hidrocarburos destilados ml/100g - 3 - 3 - 3

Contenido de agua g/100g - 43 - 38 - 35

Residuo sobre tamiz IRAM Nº20 g/100g - 0,1 - 0,1 - 0,1 En esta tabla se puede observar que los valores obtenidos en laboratorio no son los mismos que los que proporcionó la empresa proveedora de la emulsión asfáltica. Por lo tanto la emulsión con la que se trabajó tiene las características de una CRR-0 y la clase de asfalto, corresponde de acuerdo a la viscosidad, a un CA-30. En conclusión la base de cemento asfaltico de esta emulsión no es compatible con el cemento asfáltico empleado en la Norma IRAM 78027: “Determinación de la retención de asfalto por Geotextiles empleados en pavimentación asfáltica en todo su ancho”. 4.4 Ensayos de Retención: Como paso inicial se ha planteado buscar la temperatura adecuada a la cual la emulsión asfáltica actúa en forma similar al asfalto cuando se trata de un ensayo de retención en un Geotextil, como así también representar la condición real de aplicación en la obra. Se comenzó trabajando con dos temperaturas: 60ºC y 135ºC en la Muestra 1. De acuerdo a los resultados obtenidos tomamos la temperatura que más se acerca al valor de la retención con asfalto. • Ensayo a 60ºC con muestras paralelas al sentido de fabricación: Se utiliza una estufa a 60ºC, se controla que la temperatura se mantenga constante por medio de un termómetro. Se vierte la emulsión en una bandeja, previamente preparada, dentro de la estufa. Se procede a colocar las muestras en la bandeja con emulsión para que las mismas comiencen a embeberse, dejándose durante 30 minutos. Pasados los 30 minutos, se retiran las muestras ya embebidas de la bandeja y se cuelgan de uno de los extremos para que escurran durante unos 30 minutos dentro de la estufa. Se hace lo mismo del otro extremo de la muestra. Luego de realizar los pasos correspondientes, se dejan secar.

• Ensayo a 60º con muestras perpendiculares al sentido de fabricación: Se realizan los mismos procedimientos que el ensayo anterior pero esta vez con muestras normales al sentido del rollo. Se obtienen los siguientes resultados:

Muestra 1

PARALELO AL SENTIDO DE FABRICACION

Probeta Nº Area Masa Masa Ret Re

[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 2,9 21,3 0,92

2 200 3,0 30,8 1,39

3 200 2,7 23,6 1,05

4 200 2,7 23,6 1,45

PROMEDIO 200 2,8 24,8 1,20

PERPENDICULAR AL SENTIDO DE FABRICACION


[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 2,7 27,4 1,24

2 200 3,0 27,4 1,22

3 200 2,8 25,3 1,13

4 200 2,8 23,0 1,01

PROMEDIO 200 2,8 25,8 1,15

PROMEDIO EN AMBAS DIRECCIONES 1,2 [l/m²]


58

• Ensayo a 135ºC con muestras paralelas al sentido de fabricación: Se utiliza una estufa a 135ºC, se coloca la emulsión dentro de la bandeja y se procede a embeber las muestras durante 30 minutos. Se escurren las muestras, 30 minutos de cada extremo. Se dejan secar para obtener el porcentaje de retención.

• Ensayo a 135ºC con muestras normales al sentido de fabricación: Se realiza en forma exacta a la anterior pero con muestras normales al sentido de fabricación.

Comparando los promedios de retención de emulsión a sfáltica, con los obtenidos en retención de cemento asfáltico, se con sidera que es conveniente utilizar como temperatura de ensayo los 60ºC.

Figura 3.a Figura 3.b Figura 3.c

Se procede a ensayar entonces la Muestra 2 y la Muestra 3 provenientes de la misma empresa que la Muestra 1 a una temperatura de 60ºC. Muestra 2

Muestra 3



[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 2,8 31,1 1,42

2 200 2,5 29,6 1,36

3 200 2,6 32,0 1,47

4 200 2,9 31,3 1,42

PROMEDIO 200 2,7 31,0 1,42



[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 2,9 31,2 1,42

2 200 2,7 31,2 1,43

3 200 2,7 32,8 1,51

4 200 2,9 30,3 1,37

PROMEDIO 200 2,8 31,4 1,43




[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 3,0 32,6 1,48

2 200 3,0 29,4 1,32

3 200 3,1 34,7 1,58

4 200 3,1 32,6 1,48

PROMEDIO 200 3,1 32,3 1,47



[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 3,4 36,0 1,63

2 200 3,1 29,1 1,30

3 200 3,1 30,9 1,39

4 200 3,1 24,7 1,08

PROMEDIO 200 3,2 30,2 1,35




[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 3,9 32,4 1,43

2 200 4,1 32,2 1,41

3 200 3,9 29,9 1,30

4 200 4,2 35,5 1,57

PROMEDIO 200 4,0 32,5 1,42



[adim] [cm²] [g] [g] [l/m²]1 200 4,1 43,4 1,97

2 200 3,8 34,4 1,53

3 200 4,4 34,7 1,52

4 200 4,2 34,4 1,51

PROMEDIO 200 4,1 36,7 1,63



59

5. Análisis de Resultados Los resultados obtenidos, en comparación con los antecedentes de retención con CA-20, demuestran que la retención con emulsión asfáltica es similar pero siempre arroja resultados algo menores, con diferencias de menos del 10 %. A medida que aumenta el gramaje del Geotextil, aumenta esta diferencia cubriendo un rango del orden del 2%, 6% y 10 % respectivamente. En el siguiente gráfico se puede observar tal circunstancia. Como temas posibles a desarrollar en un futuro se puede mencionar: Realizar un estudio estadístico de estos primeros resultados aumentando el número de ensayos efectuados y de esta manera poder llegar a conclusiones debidamente fundadas. Sería interesante constatar algunos parámetros mecánicos (tracción, punzonamiento, etc.) de los Geotextiles embebidos en emulsión y de aquellos embebidos en cemento asfáltico para comparar su comportamiento.

6. Conclusiones

• La principal conclusión que arroja el trabajo es que es factible determinar retenciones de asfalto en Geotextiles, empleando emulsiones asfálticas para su embebimiento.

• Los ensayos efectuados a diferentes temperaturas, arrojaron como conclusión, que la retención de emulsión asfáltica a 60ºC es comparable con los ensayos de retención de asfalto puro (CA-20) según norma IRAM 78027.

• El trabajo con emulsiones asfálticas facilita las tareas de laboratorio y brinda seguridad al laboratorista al permitir el trabajo a temperaturas seguras (60 ºC).

7. Bibliografía

• Botasso G., Fensel E., Ricci L. (2004) “Caracterización de geosintéticos para uso vial”. XXXIII Reunión del Asfalto. República Argentina.

• Botasso G. (2011) “Especificaciones y control de calidad en provisión e instalación de geosinteticos. Valoración activa en la obra vial”. I Seminario Argentino sobre Aplicación de Geosintéticos. República Argentina.

• Botasso G., Cuattrocchio A., Sota J. (2008) “Asfaltos”. Apunte de Cátedra Ing. Civil UTN – FRLP. República Argentina.

• Rodríguez Talavera R., Castaño Meneses V., Martínez Madrid M. (2001) “Emulsiones Asfálticas”. Instituto Mexicano del Transporte. México.

• IRAM. Normas IRAM 6717, 6719, 78003M, 78027. República Argentina.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3

CA-20

EMULSION ASFALTICA


60

(1) Becario de Investigación del LEMaC (2) Director de Beca

“EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE HORMIGONES

ELABORADOS CON AGREGADOS RECICLADOS”

Becario: Lucas Scanferla (1) Director: Ing. Marcelo Barreda (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Control de la Fisuración en Pavimentos de Hormigón: Juntas de Contracción” Código UTN UTI 1103 Código de Incentivos 25/I043

1. Resumen Los agregados reciclados (AR), que constituyen la gran mayoría de los denominados RCD (Residuos de Construcción y Demolición), se generan con la demolición de estructuras previas: edificios, pavimentos antiguos, etc. En el presente trabajo se evalúa el comportamiento en estado fresco y endurecido de hormigones elaborados con agregados reciclados. El agregado reciclado fue obtenido en laboratorio por trituración de restos de probetas de hormigón ensayadas a la compresión. Se realizaron reemplazos (30, 60 y 90 %) del agregado fino natural por agregado reciclado en un hormigón considerado como referencia. 2. Abstract

Recycled Aggregates (RA), that constitute the main part of the so called BDW (Building and Demolition Waste) are generated with the demolition of previously existing structures: buildings, ancient pavements, etc. In this work the behavior in fresh and hardened state of concretes prepared with recycled aggregates is assessed. The aggregate was obtained in the laboratory by trituration of waste from test samples tested for compression force. 30, 60 and 90% of the natural fine aggregates were replaced by recycled aggregates in a concrete considered as reference. 3. Fundamentos

El reciclado de materiales de construcción está actualmente en vías de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de crecimiento. La progresiva y rígida legislación del control de deposición de residuos de muchos países provoca un mayor interés por el reciclaje de residuos, ya que la deposición de desechos en los vertederos va tornándose más costosa en función de las características de los mismos. Es previsible que, en un futuro no muy lejano, el empleo de estos residuos como productos sustitutivos de los convencionales se tomarán en cuenta, lo que propiciará la aparición de actividades que, haciendo posible el desarrollo sostenible, sean económicamente interesantes. Las canteras de agregados naturales se están agotando por la gran demanda de construcción, además los residuos de la construcción son inertes y


62

por lo tanto no son peligrosos pero su volumen es tal que para preservar el medio ambiente se hace necesario programar su gestión. El “agregado reciclado de hormigón” es el resultado de una serie de procesos por el cual deben pasar los residuos de hormigón, compuesto por cemento y agregados naturales, cuyos procesos son la trituración, el tamizado y el procesado en plantas de reciclado. Es importante destacar que este material secundario se deriva de un solo tipo de material primario, el hormigón, cuya composición es heterogénea (cemento, agua, agregados, aditivos y adiciones); es por todo esto que el agregado reciclado de hormigón no puede considerarse como un material uniforme y las diferencias que pueda presentar en su composición dependerán fundamentalmente de la proporción de mortero presente en el residuo. La EHE de 2008 establece una serie de consideraciones básicas de los agregados reciclados: El agregado reciclado puede emplearse tanto para hormigón en masa como hormigón armado de resistencia característica no superior a 40 N/mm2 , quedando excluido su empleo en hormigón pretensado. Quedan fuera de los objetivos de estas recomendaciones (a) los hormigones fabricados con agregado fino reciclado; (b) los hormigones fabricados con agregados reciclados de naturaleza distinta del hormigón (agregados mayoritariamente cerámicos , asfalticos ,etc) (c) los hormigones fabricados con agregados reciclados procedentes de estructuras de hormigón con patologías que afectan a la calidad del hormigón tales como la reacción álcali-agregado, ataque por sulfatos, fuego, etc. (d) los hormigones fabricados con agregados reciclados procedentes de hormigones especiales tales como aluminoso , con fibras o con polímeros. Es aconsejable que los agregados reciclados procedentes de hormigones de muy distintas calidades se almacenen separadamente, debido a que la calidad del hormigón de origen influye en la calidad del agregado reciclado, obteniéndose agregados con mejores propiedades a partir de hormigones de buena calidad. Los agregados reciclados se denominan “R” y el tamaño mínimo permitido es de 4 mm. Además deberán presentar un contenido de desclasificados inferiores menor o igual al 10 % y un contenido de partículas que pasan por el tamiz 4 mm no superior al 5 %. El contenido de desclasificados inferiores del agregado reciclado suele ser superior al de los agregados naturales, debido a que estos pueden generarse después del tamizado, durante el almacenamiento y transporte, por su mayor friabilidad. Además, la fracción fina reciclada se caracteriza por presentar un elevado contenido de mortero, lo cual origina unas peores propiedades que afectan negativamente a la calidad del hormigón .Esta es la principal causa de restringir su uso en la aplicación de hormigón estructural. En el Hormigón reciclado con un contenido inferior al 20 % de agregado reciclado, el contenido de terrones de arcilla de éste no puede superar el 0,6% y el del agregado grueso natural no superior al 0,15 %.Si el hormigón reciclado incorpora cantidades de agregado reciclado superiores al 20%, habrá que extremar las precauciones durante su producción para eliminar al máximo las impurezas de tierras que lleve la materia prima y así facilitar que el agregado combinado cumpla la especificación. En el caso extremo de utilizar un 100% de agregado grueso reciclado, este debe cumplir la especificación máxima del 0,25% de terrones de arcilla.


63

En el hormigón reciclado con un contenido de agregado reciclado no superior al 20%, este debe tener una absorción inferior al 7%.Adicionalmente, el agregado grueso natural debe poseer una absorción no superior al 4,5%. No son muchos los países que poseen normativas para la utilización de los agregados reciclados en la fabricación de hormigón, siendo Japón, Australia y algunos países de la Unión Europea (p. e. Bélgica, Holanda, Gran Bretaña o Alemania) los más avanzados en esta temática. Estados Unidos, por ejemplo, todavía está redactando, a través del comité 555 del ACI (American Concrete Institute), la correspondiente normativa. En España, la única normativa de obligado cumplimiento en la cual se hace referencia a los agregados reciclados es la EHE, pues las diversas normas armonizadas europeas tan sólo mencionan la posible presencia de agregados reciclados en la fabricación de hormigón. En Argentina no existen normativas para la utilización de agregados reciclados en la elaboración del hormigón. El objetivo del trabajo es evaluar el comportamiento en estado fresco y endurecido de hormigones con distintos porcentajes de agregado fino reciclado, comparándolos con un hormigón de referencia elaborado con agregados naturales. 4. Desarrollo experimental

El agregado reciclado empleado en las dosificaciones fue obtenido en laboratorio por trituración de restos de probetas de hormigón ensayadas a la compresión. El agregado reciclado fue calificado como agregado fino debido a su granulometría (Tabla1), donde se observa que la totalidad del material pasa el tamiz de 3/8” (9,5 mm).

Tamiz % Pasa 3/8“ 100 Nº 4 68 Nº 8 42 Nº 16 26 Nº 30 17 Nº 50 11 Nº 100 5

Tabla 1. Granulomet ría del agregado reciclado El agregado fino reciclado tiene alta absorción de agua. Esto se debe a que la mayoría del material es mortero proveniente del hormigón viejo, el cual generalmente es más absorbente que el agregado natural. Considerando esta circunstancia, el agregado reciclado fue empleado en la condición de saturado con la superficie seca. Se elaboró un hormigón sin agregados reciclados (H-0) y tres hormigones reemplazando el 30, 60 y 90 % (H-30, H-60 y H-90) en peso del agregado fino en el hormigón de referencia (Tabla 2).


64

Materiales [Kg/m3] H-0 H-30 H-60 H-90 Agua 160 160 160 160 Cemento CPC 40 360 360 360 360 Piedra partida granítica 10:30 425 425 425 425 Piedra partida granítica 6:20 638 638 638 638 Arena de trituración 611 428 245 61 Arena silícea 204 142 81 20 Agregado reciclado 0 245 489 734 Aditivo fluidificante 0.8 0.8 0.8 0.8

Tabla 2. Dosi ficaciones empleadas En todos los casos se determinó el asentamiento mediante el uso del tronco de cono (IRAM 1536) y la resistencia a la compresión (IRAM 1546) y a la flexión (módulo de rotura) (IRAM 1547) a la edad de 7 días en probetas cilíndricas de 15 x 30 cm y en probetas prismáticas de 15 x 15 x 53 cm, respectivamente.

Hormigones Asentamiento [cm] H-0 5 H-30 6 H-60 3 H-90 0

Tabla 3. Asentamientos

Hormigones f´c [MPa] MR [MPa] H-0 26.6 3.3 H-30 26.4 3.2 H-60 21.8 2.8 H-90 17.3 2.7

Tabla 4. Resistencias a compresión (f´c) y a flexión (MR) a la edad de 7 días

Foto1. Asentamiento hormigón H-90 F oto2. Forma de rotura en flexión

5. Análisis de Resultados En estado fresco se observa que el asentamiento obtenido en el hormigón con 30 % de reemplazo (H-30) es similar al del hormigón de referencia (H-0), mientras que se nota una disminución del asentamiento a medida que aumenta el porcentaje de agregado reciclado utilizado (H-60 y H-90) (Tabla 3).


65

En estado endurecido, se advierten valores de las resistencias a compresión y a flexión para el caso del hormigón con 30 % de reemplazo (H-30), similares a las del hormigón de referencia (H-0). Los hormigones con mayor porcentaje de agregado reciclado (H-60 y H-90) presentan resistencias inferiores respecto del hormigón de referencia (H-0) (Tabla 4). 6. Conclusiones El hormigón con un 30 % de reemplazo del agregado fino natural por agregado reciclado presentó un buen comportamiento tanto en estado fresco como endurecido, obteniéndose valores de asentamiento y resistencia mecánica similares a los registrados en el caso del hormigón elaborado con agregados naturales. Por lo tanto, en virtud de los resultados obtenidos, se recomienda fijar el 30 % como límite para el reemplazo del agregado fino natural por agregado fino reciclado en hormigones de cemento portland. Este porcentaje es similar al encontrado en la bibliografía consultada, donde se considera aceptable el uso de un 10 a 20 % de agregado fino reciclado. Las conclusiones sólo resultan válidas para el conjunto de materiales empleado. 7. Bibliografía American Concrete Pavement Association, Recycling Concrete Pavement, TB 014-P, Skokie, Illinois, USA, 1993. Bustillo Revuelta, M., Manual de RDC y Áridos Reciclados, Fueyo Editores, Madrid, España, 2010. Norma IRAM 1536. Hormigón Fresco de Cemento Portland. Método de Ensayo de la Consistencia Utilizando el Tronco de Cono. 1978. Norma IRAM 1546. Hormigón de Cemento Portland. Método de Ensayo de Compresión. 1992. Norma IRAM 1547. Hormigón de Cemento Portland. Ensayo de Tracción por Flexión. 1992. http://www.fipai.org.br/Minerva%2006(03)%2003.pdf


66

(1) Becario del LEMaC Centro de Ingestigaciones Viales, Dpto. de Ing. Civil (2) Director de Beca: Ing. Oscar Rebollo

“CARACTERIZACION DE ASFALTOS CONVENCIONALES, MODIFICADOS Y SELLADORES”

Becario: Gisela Alejandra Catriel (1) Director: Ing. Oscar Raul Rebollo (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Estudio de los factores relacionados con el envejecimiento por termo-oxidación a corto plazo de ligantes asfálticos y las regulaciones aplicables” Código de Incentivos 25/O115

1. Resumen La presente tesis se fundamenta en que la Regional Santa Fe, no cuenta con el equipo para envejecimiento prematuro para realizar el ensayo a los ligantes que están estudiando. A pesar de ello, la interacción entre los laboratorios es fluida por lo cual el desarrollo del proyecto es factible, ya que en el LEMaC cuenta con el equipo. Para poder entrenar a un becario en este equipo, ha surgido esta tesis que incluye no solo el ensayo sino el conocimiento de los asfaltos convencionales, modificados y los selladores. Se ha encarado la tesis con una base bibliográfica sobre cada uno de los productos en estudio para luego realizar los ensayos característicos y luego centrarse en el ensayo específico de envejecimiento.

2. Abstract This thesis is justified because Regional Santa Fe, does not have the equipment to premature aging test at the binders they are studying. However, the interaction between laboratories is fluid so the project is feasible, since LEMaC has of the required equipment. During the traing fellow for this team, this thesis has resulted including not only testing but knowledge of conventional asphalt, modified and sealants. The study started with a bibliographic data base search of each of the products under study, then perform the usual characterization tests and then focus on specific aging tests.

3. Fundamentos Asfalto Convencional

• Definición: Según la norma IRAM 6501/1955 “Nomenclatura de productos de petróleo” se define al Asfalto de Petróleo como una sustancia sólida o semisólida, de características adhesivas a temperatura conveniente, obtenido como residuo de la destilación conservativa o destructiva de petróleos de base asfáltica o mixta, y que se adapta por tratamientos apropiados a los usos especiales a que se destine.

• Características: Para determinar las características de los materiales asfálticos, así como su comportamiento, existen ensayos de laboratorio que tienen por objeto dar a conocer las propiedades, tanto físicas como mecánicas sometidos a esfuerzos y a temperaturas extremas, según sea el caso. A continuación se presentara la descripción de quizás los mas importantes ensayos:

a) Viscosidad: Permite conocer los valores de la resistencia del asfalto a fluir a diferentes temperaturas.


68

b) Ductilidad c) Penetración: Nos da una medida de la consistencia del asfalto. d) Punto de Inflamación: Representa la temperatura a la cual un asfalto puede

calentarse con seguridad, sin que éste se inflame en presencia de una llama. e) Punto de ablandamiento. f) Ensayo de Oliensis: Determina si un asfalto ha sufrido descomposición

térmica (cracking) o se ha alterado por sobrecalentamiento durante o posteriormente, durante el proceso de refinación.

Asfaltos Modificados • Definición: son asfaltos, que para mejorar algunas de sus propiedades, se les

incorporan productos como polímeros, caucho molido, etc. Estos productos pueden ser disueltos o incorporados en el asfalto ya que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura. Esta modificación favorece sus propiedades físicas y reológicas, también disminuye su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación.

• Características: los modificadores producen una actividad superficial iónica, que incrementa la adherencia en la interfase entre el material pétreo y el material asfáltico, conservándola aun en presencia del agua. También aumenta la resistencia de las mezclas asfálticas a la deformación y a los esfuerzos de tensión repetidos y por lo tanto a la fatiga, reduciendo el agrietamiento, así como la susceptibilidad de las capas asfálticas a las variaciones de temperatura. Estos modificadores por lo general, se aplican directamente al material asfáltico, antes de mezclarlo con el material pétreo. Clasificación de los asfaltos modificados con polímeros para uso vial. (IRAM 6596): se consideran cuatro tipos, de acuerdo con su uso mas frecuente. a) Asfalto modificado AM 1, utilizado para carpetas de rodamiento resistentes a la

deformación plástica y a la fatiga. b) Asfalto modificado AM 2, utilizado para capas drenantes. c) Asfalto modificado AM 3, utilizado para mezclas en capaz delgadas y para

mezclas de alta prestación. d) Asfalto modificado AM 4, utilizado para mezclas arena - asfalto. Los asfaltos modificados deben cumplir con los requisitos indicados en la tabla 1.

Tabla 1 - Requisitos de los asfaltos modificados

Característica Unid.

Tipo de asfalto modificado Método de

ensayo AM 1 AM 2 AM 3 AM 4

mín. máx. mín. máx. mín. máx. mín. Máx.

Penetración (25 °C, 100 g, 5 s)

0,1 mm 20 40 50 80 50 80 120 150 IRAM 6576

Punto de ablandamiento °C 60 - 60 - 65 - 60 - IRAM 6841

Punto de ruptura Fraass °C - -5 - -10 - -12 - -15 IRAM 6831

Recuperación elástica por torsión total (a 25°C)

% 10 - 40 - 70 - 60 - IRAM 6830

Punto de inflamación °C 230 - 230 - 230 - 230 -

IRAM IAP A 6555


69

Luego de ser sometidos al ensayo según la norma IRAM 6840, los asfaltos cumplirán con lo indicado en la tabla 2.

Tabla 2 - Requisitos para los asfaltos modificados, luego de someterlos al ensayo de estabilidad al almacenamiento

Característica Unidad

Tipo de asfalto modificado

Método de ensayo

AM 1 AM 2 AM 3 AM 4

mín. máx. mín. máx. mín. máx. mín. máx.

Diferencia del punto de ablandamiento

°C - 5 - 5 - 5 - 5 IRAM 6841

Diferencia de penetración

0,1 mm - 8 - 10 - 10 - 15 IRAM 6576

Luego de someter al asfalto modificado al ensayo de acuerdo con la IRAM 6839, el residuo de la película delgada del asfalto modificado cumplirá con lo indicado en la tabla 3.

Tabla 3 - Requisitos del residuo de película delgad a


Tipo de asfalto modificado

Método de ensayo

AM 1 AM 2 AM 3 AM 4

mín. máx. Mín. máx. mín. máx. mín. máx.

Variación de masa (5 h, 163 ºC) % - 1 - 1 - 1 - 1 IRAM 6839

Penetración residual (25 º C, 100 g, 5 s)

% 70 - 65 - 65 - 60 - IRAM 6576

Variación del punto de ablandamiento °C -5 a 10 - 5 a 10 - 5 a 10 - 5 a 10 IRAM 6841

Selladores asfálticos • Definición: Según la norma IRAM 6838 donde se definen a los selladores

asfálticos para utilizarlos como juntas, fisuras y grietas de pavimentos, el sellado de agrietamientos en pavimentos, es un procedimiento de mantenimiento de uso común que puede reducir el deterioro del pavimento restringiendo la penetración del agua superficial a las capas subyacentes de la base y la sub-base. Esto ayuda a mantener la capacidad estructural del pavimento, limitando la degradación futura del mismo.

• Clasificación y requisitos: Según la misma norma, se clasifican en cinco tipos:

a) Sellador asfáltico SA 20 b) Sellador asfáltico SA 30 c) Sellador asfáltico SA 40 d) Sellador asfáltico SA 50 e) Sellador asfáltico SA 60

Los selladores para juntas de pavimentos deben cumplir con los requisitos especificados en la tabla 2.

Tabla 2 - Especificaciones técnicas de los sellador es asfálticos


70


Tipo de sellador

Método de ensayo SA – 20 SA – 30 SA – 40 SA – 50 SA – 60

mín. máx. mín. máx. mín. máx. mín. máx. mín. máx.

Punto de abland. (anillo B) °C 100 80 - 85 - 105 - 95 - IRAM 6841

Punto de inflamación (Cleveland, vaso abierto)

°C 230 230 - 230 - 230 - 230 - IRAM-IAP

A 6555

Penetración (25 °C, 150 g, 5 s)

0,1 mm 15 30 35 55 35 55 35 55 60 80 IRAM 6848

Recup. elástica torsional (total) a 25 °C

% 30 60 - 80 - 90 - 90 - IRAM 6830

Ensayo de adherencia

A -7ºC -- -- Debe

cumplir Debe

cumplir Debe

cumplir Debe

cumplir IRAM 6847

a-15ºC -- -- Debe cumplir

Resiliencia % -- -- 30 -- 35 - 40 - 40 - IRAM 6843

Requisitos opcionales

Viscosidad dinámica

170 °C

mPa s La declarada por el fabricante IRAM 6837

190 °C

mPa s La declarada por el fabricante IRAM 6837

Información adicional

Temperatura de aplicación ºC La declarada por el fabricante

4. Desarrollo experimental La norma IRAM 6839 “Ensayo de calentamiento en la película delgada rotativa –

Ensayo RTFOT”, determina el efecto del calor y del aire sobre una película de asfalto semisólido en movimiento. Los efectos de estos tratamientos se determinan midiendo propiedades seleccionadas del asfalto, antes y después del ensayo.

Al laboratorio, el CECOVI envía 16 latas bien identificadas para que en el LEMaC, se le realice el ensayo antes mencionado. El procedimiento de ensayo es el siguiente:

1) Encender la estufa (16 hs antes del ensayo) 2) Calentar el asfalto (hasta que este fluido) 3) Llenar los 8 recipientes 35g 4) Enfriar los recipientes (entre 60 y 180 minutos) 5) Para pérdida de masa, pesar dos de los recipientes 6) Llevar los recipientes a estufa (85 min) 7) Verter la muestra en un recipiente 8) Dejar enfriar los dos recipientes pesados y volverlos a pesar (entre 60 y 180

min pérdida de masa )

5. Análisis de Resultados En la tabla 3 se pueden observar los resultados de los asfaltos analizados:


71

Tabla 3: Resultados de Variación de masa Variación de masa

Nº de Laboratorio Peso recipiente 1 Peso recipiente 2 Promedio

Nº 2429 0,017 0,022 0,020 Nº 2430 0,024 0,016 0,020

Nº 2431 0,030 0,024 0,027 Nº 2432 - 0,003 - 0,015 - 0,009 Nº 2433 - 0,058 - 0,039 - 0,049 Nº 2434 - 0,027 - 0,195 - 0,111 Nº 2435 - 0,021 - 0,040 - 0,031

NOTA: En este ensayo puede ocurrir que haya pérdida de masa o que haya incremento de masa.

La pérdida de masa se informa como número negativo. El incremento de masa se informa como número positivo.

6. Conclusiones Hemos analizado las características de los asfaltos convencionales, modificados

y selladores, centrándonos particularmente en el “Ensayo de calentamiento en la película delgada rotativa – Ensayo RTFOT”, IRAM 6839. El asfalto debe ser caracterizado antes y después de someterlo al efecto de calor y aire, para verificar si luego del ensayo sus propiedades se vieron modificadas, aquí solo evaluamos la pérdida de masa, dejando la restante caracterización a la Regional Santa Fe.

Hemos observado que 4 de las 7 muestras durante el ensayo presentaron una disminución de la masa, esto se produce porque se evaporaron componentes volátiles.

Las 3 restantes durante el ensayo presentaron un incremento de la masa, esto se produce porque el oxígeno reacciona con la muestra. Los efectos combinados determinan si la muestra ha tenido una masa ganada global o una masa perdida global. Las muestras con un muy bajo porcentaje de componentes volátiles comúnmente exhiben un incremento de masa, mientras que las muestras con alto porcentaje de componentes volátiles comúnmente exhiben una pérdida de masa.

7. Bibliografía - Norma IRAM 6501“Nomenclatura de productos de petróleo”. - Norma IRAM 6596 “Clasificación de los asfaltos modificados con polímeros

para uso vial”. - Norma IRAM 6839 “Ensayo de calentamiento en la película delgada rotativa –

Ensayo RTFOT”. - Bolzon P. Ing. Civil – Bilige M. Lic. Química. (1990). “Sistema de Clasificación

de Asfaltos Modificados basados en sus propiedades fundamentales”. Comisión Permanente delo Asfalto.

- Miro Rocosens R. – Perez Jimenez F. (1989). “Evaluación de la Resistencia al Envejecimiento de los Ligantes Bituminosos mediante el Método Funcional UCL.” Congreso Chileno del Asfalto.


72

(1) Becario de investigación del Centro de Investigaciones Viales LEMaC Depto. de Ing. Civil (2) Directores de Beca, Integrante del proyecto, Docentes- Depto. de Ing. Civil

“ANÁLISIS DE SISTEMAS DE APOYO PARA EL ENSAYO DE

WHEEL TRACKING APLICADO A LA EVALUACIÓN DE LA FISURACIÓN REFLEJA”

Becario: Juan Manuel Farías (1)

Director: Ing. Luis Ricci, Ing. Luis Delbono (2)

Proyecto de I+D+i de pertenencia: “Soluciones Tecnológicas Asociadas al uso de Geosintéticos en la Obra Vial” Código UTN: CCINLP-829 Código de Incentivos 25/I033

1. Resumen El becario ha desarrollado las tareas de aprendizaje y conocimiento de los diferentes sistemas de apoyo actuales. Se realizaron propuestas de sistemas de apoyos mejorados, los cuales se probaron con ensayos para determinar cuál de ellos es el más apropiado. Se buscó obtener el sistema de apoyo que represente en mejor medida las condiciones prevalecientes en obra; y a su vez que maximice el mecanismo de rotura por el cual evolucionan las fisuras, de este modo los resultados de los ensayos son más evidentes. 2. Abstract The student has developed learning tasks and knowledge of the different existing support systems. Proposals were improved support systems, which were tested with tests to determine which is most appropriate. We sought to obtain the support system that better represents extent the conditions in work, and in turn maximizes the failure mechanism by which cracks evolve, thus the test results are more evident. 3. Fundamentos Ante la presencia de un pavimento deteriorado debido, entre otros factores, a las tensiones provocadas por las cargas y su repetitividad, surge la necesidad de repararlo. En ocasiones, cuando su estructura (base y subbase) así lo permite, la reparación puede consistir en la elaboración de un nuevo pavimento sobre el presente. Aquí es donde se debe valorar criteriosamente, a modo de pronóstico, el comportamiento ulterior de las fisuras existentes sobre la obra terminada. Es decir, la aparición de la llamada “fisura refleja”, teniendo en cuenta que la misma no necesariamente se va a manifestar en el mismo lugar. Partiendo de la observación sobre la práctica actual, la evaluación de este fenómeno en laboratorio se lleva a cabo a través del ensayo de Wheel Tracking Test.


90

OBJETIVO: En base al ensayo de Wheel Tracking aplicado a la evaluación de la fisuración refleja probar diferentes sistemas de apoyo a fin de obtener aquel que represente en mejor medida las condiciones prevalecientes en obra; procurando maximizar el mecanismo de rotura por el cual evolucionan las fisuras. 4. Desarrollo experimental 4.1 Descripción del ensayo y del sistema de apoyo actual: A través del equipo Wheel Tracking Test (WTT), se representan las condiciones de tránsito a las cuales se encuentra sometido el pavimento o sistema de capas estructurales. El WTT surge en el medio vial como método para estudiar el ahuellamiento (deformaciones plástica) en pavimentos flexibles; transmitiendo una carga dinámica de 700 Newton a través de una rueda de 20 cm de diámetro, 5cm de espesor con una cubierta de 2 cm de espesor y dureza de 80 IRHD. Esta rueda simula las condiciones de transito con una frecuencia de 26,5 ciclos por minuto, sobre una probeta de 30 cm de lado y 5 cm de espesor. Se registran las deformaciones verticales sufridas por la mezcla a lo largo de 10.000 ciclos de carga. Este ensayo se debe acondicionar a 60 °C. En cuanto al procedimiento establecido en la presente tesis, se confecciona la probeta y se coloca en el sistema de apoyo constituido por dos apoyos móviles en sus extremos, conformados por varillas metálicas de acero liso de 8 mm de diámetro, entre las cuales se sitúa una base de goma EVA cubriendo por completo el espacio libre entre los apoyos. Buscando así lograr la capacidad de deformación y trabajo de la junta.

Figura 1: Probeta y sistema de apoyo

Se climatiza la probeta en la cámara del equipo de Wheel Tracking Test a 60 ºC por un plazo mínimo de 4 horas. Una vez logrado el proceso de acondicionamiento térmico se procede a ejecutar el ensayo por un periodo de 6 horas (10.000 ciclos) o hasta que se haya propagado la fisura en la superficie de la capa asfáltica. El movimiento de la rueda de carga es en dirección transversal al plano de la fisura. 4.2 Sistemas de apoyo propuestos:

• Barras de ø 8 mm, goma EVA de 8 mm de espesor (actual) • Barras de ø 25 mm, telgopor de 19 mm de espesor (propuesta)

El telgopor reemplazó la goma EVA utilizada en el sistema actual. Se variaron los espesores de los apoyos fijos por los mencionados. En el sello de junta se colocara telgopor del espesor correspondiente.


91

Figura 2: Probeta y sistema de apoyo propuesto 4.3 Resultados obtenidos: E.1: Modelo con base de hormigón, apoyo móvil varilla acero lisa diámetro 8 mm. Probeta con capa asfáltica de rodamiento e = 5 cm. Frecuencia de carga: 26,5 ciclos/minuto Temperatura de ensayo: 60ºC Tiempo en que aparece fisura en la capa de rodamiento (fibra inferior): 6´ Tiempo en que aparece fisura en la capa de rodamiento (fibra superior): 40´ Secuencia fotográfica:

Figura 3: Inicio del ensayo, minuto = 0, h fisura = 0

Figura 4: 1° parada minuto 10’, h fisura = 12mm

Figura 5: 2° parada minuto 20´, h fisura = 17mm



Figura 8: Fin ensayo minuto 60´, h fisura = 50mm


92

E.2: Modelo con base de hormigón, apoyo móvil varilla acero lisa diámetro 25 mm. Probeta con capa asfáltica de rodamiento e = 5 cm. Frecuencia de carga: 26,5 ciclos/minuto Temperatura de ensayo: 60ºC Tiempo en que aparece fisura en la capa de rodamiento (fibra inferior): 4´ Tiempo en que aparece fisura en la capa de rodamiento (fibra superior): 90´ Secuencia fotográfica:

Figura 9: Inicio del ensayo, minuto = 0, h fisura = 0

Figura 10: 1° parada minuto 5’, h fisura = 21mm




Figura 14: Fin ensayo minuto 90´, h fisura = 50mm

5. Análisis de Resultados y Conclusiones Los resultados obtenidos, no denotan gran diferencia de los sistemas comparados. La primera fisura apareció en menor tiempo en el sistema propuesto de varillas más grandes (25 mm). Sin embargo la evolución final de la fisura hasta la fibra superior de la mezcla asfáltica se dio en primera instancia en el sistema de apoyos actual (8mm). La evolución de fisuras dentro de la masa de la mezcla asfáltica, una vez iniciada ésta, si bien depende de los sistemas de apoyo, se debe en gran medida a las cualidades intrínsecas de la mezcla propiamente dicha. Por lo tanto se cree que


93

el parámetro a evaluar es el tiempo de aparición de la primera fisura en la fibra inferior o más traccionada de la mezcla asfáltica.

Figura 15: Curva de Evolución de Fisuras, comparati va

En futuros estudios se debería proponer nuevos sistemas de apoyo, del tipo resortes o media caña, o distinta manera de aplicación de la carga para hacer más severo este tipo de ensayo

6. Bibliografía

• Ricci L., Botasso G., Delbono L., Fensel E., Rivera J., Seligmann M. (2010) “Evaluación de un Geocompuesto como Sistema de Membrana Antifisura S.A.M.I.” XXXVI Reunión del Asfalto. Argentina.

• Ricci L., Fensel E., Delbono H., Botasso G. (2011). “Evaluación de distintas membranas tipo S.A.M.I. para rehabilitación de pavimentos asfálticos deteriorados”. XVI CILA – Congreso Ibero-Latinoamericano del Asfalto. Brasil.

• Botasso G., Fensel E., Rivera J., Ricci L., Delbono L. (2011). “Evaluación

de Polyfil SRV (Geocompuesto) como Sistema de Membrana Antifisura SAMI en pavimentos rígidos”. LEMaC. Argentina.

• Rodrigues R.M., Montestruque Vilchez G. (2010). “Implementación computacional de un modelo para la previsión de la propagación de fisuras en recapados asfálticos”. Instituto Tecnológico Aeroespacial (ITA). Brasil.

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40 60 80 100

hfis

ura

(mm

)

tiempo (min)

Curva Evolución de Fisuras

Apoyo 8mm

Apoyo 25 mm

universidad tecnologica nacional -...

Documents