Pavimentos - ahuellamiento

5/25/2018 Pavimentos - ahuellamiento

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Pavimentos - AHUELLAMIENTO

Facultad de Ingeniera Civil Pgina 1

PRESENTACION

En el siguiente informa se da a conocer y identificar uno de los problemas que sufre la

mayora de nuestras autopistas y carreteras el ahuellamiento, para el cual se

empezara definiendo tcnicamente y mostrando algunas recomendaciones para

mejorar y minimizar este problema.


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INTRODUCCION

La mezcla asfltica en el pavimento flexible est sujeta a mltiples acciones que disminuyen su

vida til a lo largo del tiempo. Estas acciones son entre otros el trfico y el clima.

Los daos producidos en las carpetas asflticas que han sido identificados, son conocidos

como deformaciones permanentes o ahuellamiento, grietas por fatiga y grietas por

temperatura. Todos estos daos estn comnmente asociados en mayor escala a las

caractersticas finales de la mezcla asfltica y a las caractersticas constitutivas de la misma.

Analizando desde el punto de vista histrico y tcnico el ahuellamiento se presentadoen losltimos aos y en proyectos con altos estndares de calidad de construccin y si realmente las

deformaciones permanentes, son solamente efecto de problemas de diseo y construccin de

una mezcla asfltica.


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MARCO TEORICO

AHUELLAMIENTO

Definicin de ahuellamientoEl ahuellamiento es un tipo de defecto o falla que se produce en pavimentos asfalticos,el cual consiste en una depresin canalizada en la huella de circulacin de los

vehculos. Se produce en pavimentos asfalticos sometidos a la combinacin de

elevados niveles de trnsito, trfico pesado y/o lento y altas temperaturas de servicio.

Se desarrolla gradualmente y aparece como una depresin continua en las bandas de

circulacin de los neumticos, dificultando la maniobrabilidad de los vehculos y

ocasionando una disminucin en la seguridad.

Tipos de ahuellamientoEl ahuellamiento se puede clasificar de acuerdo al origen de las deformaciones

producidas: deformaciones de la mezcla asfltica de superficie o deformaciones ensubyacentes.


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Ahuellamiento en la capa asfltica.

El efecto se presenta en los primeros 7 a 10 cm de mezcla ms cercanos a la superficie

(Brown, Cross, 1992). La mezcla asfltica bajo esta profundidad se encuentra aislada

trmicamente y adems est sometida a esfuerzos menores que las capas superiores.

Este tipo de ahuellamiento es independiente del diseo estructural del pavimento.

Ahuellamiento producido en capas subyacentes.

En este caso las causas pueden ser, principalmente, una mala compactacin de las

bases granulares o tensiones de trabajo mayores a las tensiones admisibles en la

subrasante. Es decir, las causas en este caso son de tipo constructivo o de diseoestructural del pavimento.

El perfil transversal de la deformacin es diferente en cada caso (ahuellamiento de la

mezcla o de capas inferiores) y es relativamente fcil de distinguir para un profesional

con experiencia. En cierta bibliografa se suele utilizar la palabra ahuellamiento

(rutting en ingls) para referirse a la deformacin plstica de la mezcla asfltica y la

palabra deformacin para referirse a las deformaciones por tensiones de las capas

subyacentes.

El ahuellamiento de la capa asfltica ocurre por la acumulacin de pequeas

deformaciones plsticas de la mezcla que ocurren cada vez que se aplica una carga

sobre el pavimento. El asfalto (y por ende la mezcla) exhibe un comportamiento

viscoelstico a temperaturas de servicio, es decir, las deformaciones que presenta ante

cargas corresponden a una combinacin entre deformacin plstica (o viscosa) y

elstica. La componente elstica de la deformacin se recupera, mientras que la

componente plstica se acumula. Este efecto se muestra en la Figura 1.1, que muestra

el modelo reolgico de un material viscoelstico desarrollado por Maxwell y las

componentes de deformacin ante un ciclo cargadescarga.


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Causas del ahuellamientoEn condiciones normales de operacin, las deformaciones producidas por el trnsito

son reducidas; ninguna deformacin es despreciable, por ms pequeas que sean

siempre se van acumulando y al final se traduce en deformaciones observables. Sin

embargo existen factores que tienden a aumentar la magnitud de deformacin de la

mezcla asfltica y eventualmente producen ahuellamiento. Estos factores, que

normalmente actan en conjunto, estn relacionados al clima (altas temperaturas), al

trfico (cargas pesadas y velocidades de circulacin bajas), la susceptibilidad trmica

del asfalto, entre otros.

Altas temperaturas

El ahuellamiento generalmente se produce en verano, dado que las temperaturas altas

aumentan el componente plstico de deformacin de la mezcla asfltica, por lo tanto

aumentan las deformaciones remanentes. En ocasiones el ahuellamiento se puede

producir en forma parcial en dos o tres estaciones de verano consecutivos (definir

claramente los intervalos de tiempo que se consideran para dicha estacin).

Cargas pesadas

Las cargas pesadas aumentan la magnitud de las deformaciones y por lo tanto

aumentan la velocidad de deformacin de la mezcla.

Circulacin de bajas velocidades

El trfico lento disminuye la rigidez del asfalto, por lo que aumenta la componente

plstica de deformaciones, es decir, se produce un efecto equivalente a un aumento

de la temperatura de servicio. Por otro lado, la circulacin a bajas velocidades

incrementa el tiempo de aplicacin de la carga, haciendo con que el pavimento

asfltico trabaje bajo condiciones de operacin extremas.


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Por otra parte una mezcla asfltica puede ser ms o menos resistente a las

deformaciones, en funcin de una serie de factores de diseo, como tipo de asfalto,

propiedades del agregado y parmetros de dosificacin. A continuacin tambin se

explican brevemente cada uno de estos factores.

Efecto del Tipo de Asfalto

La seleccin del ligante asfltico debe hacerse principalmente en base al clima, sin

embargo tambin influyen factores de proyecto, como el nivel de trnsito y las

velocidades de circulacin. Es por ello que en la actualidad se considera que las

especificaciones de los cementos asflticos por penetracin no son suficientes para

garantizar un buen desempeo del asfalto.

Efecto del Agregado.

Granulometra

Las mezclas tradicionales se producen en base a granulometras continuas o densas.

Estas mezclas, en condiciones extremas de servicio, pueden ser susceptibles de

ahuellarse o deformarse.

Recientes investigaciones indican que para que una mezcla sea resistente al

ahuellamiento, debe existir un contacto ntimo entre las partculas gruesas, ms

resistentes y de mayor friccin interna. El mismo concepto es aplicado en las Mezclas

SMA (Stone M astic Asphalt o Stone Matrix Asphalt). La cantidad de agregado de

menor tamao debe ser tal que pueda ser colocado en el espacio que dejan los

agregados ms gruesos, sin interferir en su contacto interpartcula y as sucesivamente

con los tamaos ms finos.

EQUIPOS USADOS PARA MEDIR EL AHUELLAMIENTORugosimetro.

Equipo que mide la rugosidad y el ahuellamiento, a travs de lser.


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Este puede recolectar informacin con velocidades de hasta 110 km/h

Transversoperfilometro

El Transversoperfilmetro a Ultrasonido T.U.S, fabricado por el Laboratoire Central desPonts et Chauses (LCPC) francs, permite efectuar la medicin del perfiltransversalde un camino en forma totalmente automtica, cualquiera sea laestructura y la naturaleza del pavimento.

Este equipo permite determinar los defectos de la regularidad transversal de unpavimento, tales como el Ahuellamiento, inserto en el flujo normal del trnsito,reemplazando el relevamiento manual, altamente riesgoso y subjetivo.

Descripcin del equipo :

El TUS est compuesto por los siguientes elementos:

13 sensores ultrasnicos separados 20 cm entre s que permiten cubrir un ancho de2,40 m.

Un sensor de temperatura que se monta en el frente de un vehculo Un sensor de distancia asociado a una unidad electrnica que permite asociar la abscisa

con los perfiles medidos.

Condiciones de Uso:

El TUS puede ser montado en cualquier tipo de vehculo, ya sea liviano o pesado. Lavelocidad de operacin puede alcanzar los 60 km/h. Puede operarse tanto de da comode noche, en pavimentos secos o ligeramente hmedos. Puede utilizarse paraevaluaciones a nivel Red como para anlisis de detalle a nivel Proyecto.

Resultados:

Ahuellamiento con regla mvil de 1,20 m, de acuerdo a la Metodologa argentina Huella mxima o deformacin total, para estimar volmenes de relleno de huella Deformacin de borde ndice de restitucin de glibo, ndice de regularidad transversal


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Recomendaciones para mejorar el Desempeo de las mezclasA continuacin se entregan recomendaciones para mejorar el desempeo de mezclas

asflticas de rodado sometidas a condiciones extremas de servicio. Las

recomendaciones se dividen en dos grupos: el primero corresponde arecomendaciones para que los contratistas produzcan mezclas asflticas menos

propensas a ahuellar bajo el contexto actual de especificaciones; mientras el segundo

corresponde a recomendaciones que se cree deberan ser estudiadas por la autoridad

y eventualmente incorporadas a las especificaciones existentes, con el objeto de

producir mejores mezclas para carreteras de alto trnsito.

Recomendaciones para mejorar las Mezclas.

a. Parmetros Volumtricos.Se recomienda disminuir el contenido de asfalto de las mezclas, mediante el

manejo de la granulometra del agregado y valores bajos de VMA. Otra forma

es disear la mezcla con un contenido de vacos del 5 %, para asegurar un

comportamiento menos plstico de las mezclas. Esto permitira, adems,

contrarrestar el efecto negativo de la exigencia de compactar las mezclas a un

97% de la densidad Marshall.

b. Agregado.Se recomienda utilizar granulometras que se acerquen al lmite inferior de las

bandas del Manual de Carreteras. La banda IV-12 puede ser especialmente

til, puesto que permite acercarse a la recomendacin Superpave para alto

trfico. Por otro lado, es posible mejorar sustancialmente el desempeo de las

mezclas asflticas utilizando agregados 100 % chancados, con un mnimo

porcentaje de agregado alargado o lajeado. Se recomienda tambin medir la

angularidad del agregado fino (AASHTO T304), de modo de asegurarse de

utilizar agregado con buenas propiedades mecnicas.

c. Grado Asfaltico.En proyectos que consideren altos niveles de trnsito en climas caluroso, se

recomienda utilizar asfaltos ms duros (p. ej: 50-60), que resistan de mejor

manera el ahuellamiento, o mejor an, se puede verificar el grado PG del

asfalto a utilizar en el proyecto.


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Recomendaciones para mejorar las especificaciones para mezclas asflticas.

a. Agregados.En el caso de los agregados, se recomienda adoptar los criterios y

especificaciones del mtodo Superpave. La adopcin de estos criterios y

especificaciones no debera significar un costo adicional para las agencias

gubernamentales y contratistas, ya que estn basados en ensayos

tradicionales (salvo el ensayo de Angularidad del Agregado Fino).

b. Asfalto.La adopcin del sistema Superpave en este caso representara un esfuerzo

importante, bsicamente por la necesidad de adquirir equipos nuevos

desarrollados bajo el programa SHRP, los cuales tienen un elevado costo.Por otra parte, las especificaciones Superpave sern incorporadas en el

nuevo Volumen 8 del Manual de Carreteras, lo que se considera un avance

importante para la adopcin del sistema completo. En todo caso, dados los

tipos de ensayos que se requieren para la especificacin Superpave, se

considera que no se requiere necesariamente que los equipos sean

adquiridos por todos los usuarios.

c. Mtodo de Diseo.Para mejorar el mtodo de diseo de mezclas asflticas para carreteras dealto volumen de trnsito, se considera altamente recomendable:

Realizar una verificacin de los parmetros de diseo con muestras de

mezcla producida en planta, y actualizar la informacin de referencia en

base a dichos resultados. El control de densidad de la mezcla asfltica

debera ser realizado considerando los valores obtenidos con mezcla de

planta.


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CONCLUSIONESEl ahuellamiento, y tambin la exudacin, son fenmenos que tienen su origen

en una combinacin de factores que se conjugan en el diseo, construccin y

servicio. Los anlisis realizados en casos concuerdan con investigacionesrealizadas en USA, donde se concluye que las principales causas tienen que ver

con los parmetros volumtricos y la granulometra de la mezcla.

Se cree que las especificaciones y mtodos utilizados en Chile pueden ser

mejorados incorporando algunos elementos y criterios del sistema Superpave.

La incorporacin del sistema Superpave completo sera tambin un gran

avance para construir mezclas ms durables en carreteras sometidas a altas

exigencias, como es el caso de las autopistas concesionadas.

Por ltimo, es necesario realizar investigaciones profundas sobre elcomportamiento de mezclas en condiciones extremas de servicio,

especialmente a travs de tramos de prueba controlados, de modo de estudiar

el efecto de diversos parmetros. Los factores que se consideran ms

importantes de estudiar son la granulometra y el nivel de compactacin.


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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS PAVEMENT ANALISYS AND DISEINGYANG HUANG ESTUDIO DEL AHUELLAMIENTO EN LA CARRETERA IRSA NORTE, TRAMO 6

SECTOR OVALO CCERESDV SULLANA

http://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdf

http://gevial.co/equipos.php http://www.ityac.com.ar/EquipoTus.htm http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf

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http://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdfhttp://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdfhttp://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdfhttp://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdfhttp://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdfhttp://gevial.co/equipos.phphttp://gevial.co/equipos.phphttp://www.ityac.com.ar/EquipoTus.htmhttp://www.ityac.com.ar/EquipoTus.htmhttp://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1https://www.youtube.com/watch?v=B1vvIf8m0cghttps://www.youtube.com/watch?v=B1vvIf8m0cghttps://www.youtube.com/watch?v=B1vvIf8m0cghttp://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1http://dspace.uniandes.edu.co/xmlui/bitstream/handle/1992/521/mi_942.pdf?sequence=1http://www.ityac.com.ar/EquipoTus.htmhttp://gevial.co/equipos.phphttp://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdfhttp://www2.udec.cl/~provial/trabajos_pdf/16GmoThenouxAhuellamiento.pdf

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