Conceptos Clave en Ingeniería de Pavimentos y Materiales

20. Explicar la prueba de equivalente de arena e indicar su objetivo.

La prueba de equivalente de arena consiste en mezclar una muestra de suelo con agua y una solución salina hasta que se forme una suspensión homogénea. Luego, se agita la suspensión y se separa el material grueso en un tamiz, midiendo la cantidad de material retenida en cada tamiz. La cantidad de material retenido en cada tamiz se utiliza para calcular el porcentaje de material grueso y fino en la muestra y determinar su distribución granulométrica.

El objetivo de esta prueba es determinar la cantidad de finos plásticos indeseables presentes en un agregado, lo cual es crucial para evaluar su aptitud en capas de pavimento.

21. Definir estabilización de suelos y los 3 métodos más comunes en caminos, proporcionando ejemplos de cada uno.

La estabilización de suelos es el proceso de mejorar las propiedades de un suelo para hacerlo más resistente, duradero y menos susceptible a los cambios de humedad. En caminos, se busca aumentar la capacidad de soporte y reducir la plasticidad.

Se tienen dos tipos principales de estabilización:

• Estabilización de tipo flexible (suelo mejorado): Se mejora el suelo empleando la cantidad necesaria de cemento para neutralizar la plasticidad de las arcillas. La proporción empleada varía del 2% al 4% de cemento con respecto del peso del suelo seco por mejorar.
• Estabilización de tipo rígido (suelo-cemento): Además de corregir la plasticidad, se busca aumentar significativamente la resistencia del material. La cantidad de cemento a adicionar es de un 6% a un 14%, llegando en algunos casos al 20%, dependiendo del objetivo de la estabilización.

Los 3 métodos más comunes en caminos son:

1. Estabilización con cemento: Se utiliza para mejorar suelos granulares o finos, aumentando su resistencia y rigidez. Se aplica en bases y subbases. Ejemplo: Suelo-cemento para bases de carreteras.

2. Estabilización con cal: Principalmente usada en suelos arcillosos para reducir la plasticidad, disminuir la expansión y mejorar la trabajabilidad. Ejemplo: Tratamiento de subrasantes arcillosas.

3. Estabilización con productos asfálticos: Se emplea para impermeabilizar y cohesionar suelos, especialmente granulares. Ejemplo: Bases estabilizadas con emulsión asfáltica.

Es recomendable que las bases y las carpetas presenten un módulo de elasticidad semejante, por esta razón se mejoran, evitando con esto que las carpetas se agrieten prematuramente por los esfuerzos que tienen que soportar.

22. ¿En qué suelos se recomienda el empleo de cal, qué pruebas se realizan a los materiales mejorados con este producto, y qué tipo de sales se pueden emplear para mejorar las características de un material?

• El empleo de cal se recomienda principalmente en materiales arcillosos, ya que disminuye la plasticidad e incrementa la resistencia.
• La cal o el cemento Portland que se utilicen para modificación o estabilización, cumplirán con los requisitos de calidad que marcan las normas correspondientes.

Las pruebas realizadas a materiales mejorados con cal suelen incluir:

• Determinación de la humedad óptima y peso volumétrico seco máximo (Proctor).
• Pruebas de resistencia a la compresión sin confinar.
• Pruebas de durabilidad (ciclos de humedecimiento y secado).
• Determinación de la plasticidad (Límites de Atterberg) para verificar la reducción.

Algunas sales que se pueden emplear para mejorar las características de un material, especialmente en caminos de terracerías para control de polvo y mejora superficial, son:

• Cloruro de calcio (CaCl₂)
• Cloruro de sodio (NaCl)

Su principal finalidad es evitar el polvo y mejorar la resistencia del terreno frente a diversas condiciones atmosféricas, preparando la capa para una futura pavimentación.

23. ¿En qué caso se emplea cemento Portland y qué ensayos se recomienda realizarles a los suelos mejorados y a los estabilizados?

El cemento Portland se emplea para la estabilización de suelos, tanto para mejorar sus propiedades (reducir plasticidad, aumentar trabajabilidad) como para aumentar significativamente su resistencia (suelo-cemento). Se utiliza en bases, subbases y subrasantes.

Para los suelos mejorados y estabilizados con cemento, se recomienda realizar los siguientes ensayos:

• Preparación de mezclas de prueba con diferente contenido de cemento.
• Compactación dinámica (Proctor) para determinar el peso volumétrico seco máximo y la humedad óptima.
• Pruebas de expansión.
• Pruebas de pérdida por cepillado en ciclos de humedecimiento y secado (durabilidad).
• Prueba de resistencia a la compresión sin confinar.

Se necesitan como mínimo 250 kg de material para realizar estas pruebas.

24. ¿Qué materiales se recomienda estabilizar con algún producto asfáltico, qué pruebas se les efectúan para verificar su desempeño?

Este tipo de aglutinantes puede usarse casi con cualquier tipo de material, aunque por economía se recomienda emplearlo en suelos gruesos o en materiales triturados que no presenten un alto índice de plasticidad. Puede emplearse también con las arcillas, pero solo les procura impermeabilidad, resultando un método muy costoso y menos eficiente que otros productos para suelos plásticos.

Es importante que el material pétreo que se va a mejorar presente cierta rugosidad para que exista un anclaje adecuado con la película asfáltica, situación que se agrava si el material pétreo no es afín en cuanto a carga eléctrica con el producto asfáltico.

Algunos productos asfálticos contienen agua (emulsiones) y si esto no se toma en cuenta se pueden presentar problemas muy serios al momento de compactar.

Las pruebas que se les efectúan para verificar su desempeño incluyen:

• La prueba más común en laboratorio para determinar el porcentaje adecuado de asfalto a utilizar se conoce como «prueba de valor soporte Florida modificada«. El procedimiento consiste en elaborar especímenes de pétreos que presentan cierta humedad usando diferentes porcentajes de asfalto, se compactan con una carga estática de 11340 kg (140 kg/cm²). Después de esto se pesan y se meten a curar al horno a una temperatura de 60°C, se sacan y se les aplica carga hasta la falla o bien hasta que el vástago penetre hasta una profundidad de 6.35 mm, registrándose la carga máxima en kg. Se efectúa una gráfica para obtener el porcentaje óptimo de emulsión asfáltica.
• Se recomienda que el material por mejorar presente un equivalente de arena mayor de 40%.
• También pueden efectuarse las pruebas Marshall, Hveem y compresión simple.

25. ¿Cuántos tipos de geotextiles y geomembranas indica la normativa mexicana y dónde recomienda emplear algunos de estos productos?

La pregunta original menciona sales y luego geotextiles. La normativa mexicana (como la SCT) clasifica los geotextiles y geomembranas según su función y propiedades. No se especifica un número exacto de «tipos» en el sentido de una lista finita y cerrada, sino más bien categorías basadas en su uso y características técnicas (tejidos, no tejidos, etc.).

En cuanto a su empleo:

• El geotextil que se emplea debajo de la subrasante cumple una función de refuerzo y separación.
• El geotextil que se emplea debajo de la carpeta asfáltica cumple una función de impermeabilizante y como refuerzo al evitar que las grietas existentes en el pavimento deteriorado se reflejen en la sobrecarpeta, para evitar la resistencia a la fatiga del pavimento y evitar las grietas.
• Las geomembranas se utilizan principalmente como barreras impermeables en obras hidráulicas, rellenos sanitarios, o para proteger estructuras de la humedad.

26. Mencionar el objetivo de la prueba de compactación Porter o AASHTO, de la prueba de expansión y del ensayo CBR (California Bearing Ratio). Objetivo de la prueba de módulo de resiliencia en suelos.

• Prueba Porter o AASHTO (Compactación): Su principal objetivo es la obtención del peso volumétrico seco máximo de laboratorio y el porcentaje de humedad óptimo para un suelo dado. Estos valores son fundamentales para el control de compactación en campo.

• Prueba de Expansión: Conocer el porcentaje que se hincha o expande el material en forma vertical. Esto es provocado por la reacción química entre las arcillas y el agua. Este es un factor de gran importancia en pavimentos para evitar deformaciones, ya que cuando el suelo pierde dicha agua se contrae, provocando fallas funcionales y estructurales.

• Ensayo CBR (California Bearing Ratio): Obtener la resistencia al esfuerzo cortante que presentan los suelos. Con esta prueba de laboratorio se analiza la calidad de los materiales en cuanto a resistencia y se puede definir en qué capa del camino puede emplearse, basándose en la normatividad.

• Prueba de Módulo de Resiliencia: Determinar el módulo elástico recuperable de un suelo bajo cargas repetidas. Este parámetro es esencial en los métodos de diseño de pavimentos mecanísticos-empíricos, ya que representa el comportamiento elástico del material bajo las cargas de tránsito.

27. ¿De dónde se obtienen los asfaltos, de qué elementos están compuestos, de qué manera se han clasificado e indicar algunas pruebas que se le realizaban con la clasificación por viscosidad dinámica?

Se tienen dos tipos de asfaltos:

• Los naturales que provienen de la descomposición de productos animales y vegetales, que los podemos encontrar en lagos, manantiales, etc.
• Los asfaltos que se emplean más comúnmente se originan del último residuo de la destilación del petróleo y resultan los más comerciales.

Sus elementos principales son:

• Los asfáltenos, que le dan sus características de dureza y resistencia.
• Las resinas le proporcionan sus propiedades cementantes y adhesivas.
• Los aceites le dan consistencia adecuada para hacerlos maniobrables y protegen a los dos primeros de la oxidación e intemperie, disminuyendo además los efectos perjudiciales por los procesos de calentamiento que se emplean en las plantas para la producción del concreto asfáltico.

Históricamente, los asfaltos se han clasificado de diversas maneras, incluyendo por penetración, viscosidad (cinemática y dinámica) y, más recientemente, por grado de desempeño (PG – Performance Grade).

Pruebas realizadas bajo la clasificación por viscosidad dinámica (a 60°C):

• Viscosidad dinámica a 60°C: Determinar la consistencia de los asfaltos mediante sus características de flujo. Es aplicable a materiales que tengan una viscosidad de 4.2 a 20,000 Pa·s (poises). Mediante este ensayo se clasificaban los cementos asfálticos (por ejemplo, AC-10, AC-20, AC-40).

28. ¿Qué es un asfalto modificado, dónde se recomienda su empleo, qué tipo de productos se emplean para su modificación y en qué porcentaje en México? ¿Qué ensayos recomienda la norma del IMT?

Un asfalto modificado es el producto de la disolución o incorporación en el asfalto de un polímero o de hule molido de neumáticos, que son sustancias estables en el tiempo y a cambios de temperatura. Se le añaden al material asfáltico para modificar sus propiedades físicas y reológicas, y disminuir su susceptibilidad a la temperatura y a la humedad, así como a la oxidación.

¿Para qué se emplea?

Aumentan la resistencia de las mezclas asfálticas a la deformación permanente (ahuellamiento) y a los esfuerzos de tensión repetidos, y por lo tanto a la fatiga. Reducen el agrietamiento, así como la susceptibilidad de las capas asfálticas a las variaciones de temperatura.

¿Dónde se recomienda su empleo?

Se recomiendan en pavimentos con elevados índices de tránsito, especialmente de vehículos pesados, en climas extremos (frío o cálido), y donde se requiera mejorar la durabilidad y el comportamiento frente a la fatiga y el ahuellamiento.

Tipos de productos empleados para su modificación en México (según la descripción proporcionada, que parece referirse a clasificaciones o especificaciones):

• Polímero Tipo I: Modificador que mejora el comportamiento a altas y bajas temperaturas. Fabricado con base en bloques de estireno, polímeros elastoméricos radiales tipo bibloque o tribloque (SBS, SB). Se utiliza en mezclas para carpetas delgadas y estructurales con elevado tránsito, en climas fríos y cálidos, y para emulsiones en tratamientos superficiales.

• Polímero Tipo II: Modificador que mejora el comportamiento a bajas temperaturas. Fabricado con base en polímeros elastoméricos lineales (caucho de Estireno, Butadieno-Látex o Neopreno-Látex). Se utiliza en todo tipo de mezclas donde se requiera mejorar el comportamiento en climas fríos y templados, y para emulsiones en tratamientos superficiales.

• Polímero Tipo III: Modificador que mejora la resistencia al ahuellamiento y disminuye la susceptibilidad a la temperatura a altas temperaturas. Fabricado con base en un polímero tipo plastómero (Etil-Vinil-Acetato (EVA) o polietileno de alta o baja densidad (HDPE, LDPE)). Se utiliza en climas calientes, en mezclas para carpetas estructurales con elevado tránsito, y para emulsiones en tratamientos superficiales.

• Hule Molido de Neumáticos: Modificador que mejora la flexibilidad y resistencia a la tensión, reduciendo grietas por fatiga o cambios de temperatura. Fabricado con base en la molienda de neumáticos. Se utiliza en carpetas delgadas.

Los porcentajes de adición varían según el tipo de modificador y las propiedades deseadas, típicamente entre 2% y 10% del peso del asfalto base.

La norma del IMT (Instituto Mexicano del Transporte) y las normativas SCT recomiendan diversos ensayos para asfaltos modificados, incluyendo:

• Viscosidad rotacional (Brookfield) a 135°C o 165°C.
• Punto de reblandecimiento (Anillo y Esfera), incluyendo la diferencia de separación.
• Recuperación elástica por torsión o ductilómetro.
• Módulo reológico de corte dinámico (DSR – Dynamic Shear Rheometer) para determinar propiedades viscoelásticas (módulo de corte G* y ángulo de fase δ) a diferentes temperaturas y frecuencias.
• Pruebas de envejecimiento (RTFOT, PAV) seguidas de ensayos reológicos.
• Prueba de viga a flexión (BBR – Bending Beam Rheometer) para evaluar el comportamiento a bajas temperaturas.

29. ¿De qué está compuesta una emulsión asfáltica, de cuántos tipos se tienen, dónde se recomienda su empleo y qué diferencia se tiene con un asfalto rebajado? ¿Indicar qué pruebas se efectúan para su clasificación?

Las emulsiones asfálticas son una mezcla de glóbulos de asfalto y agua, estabilizada por un agente emulsificante. Permiten emplear el producto asfáltico a menores temperaturas. Se utilizan en muchos de los riegos que se requieren en un pavimento.

Están compuestas por:

• Fase asfáltica: Cemento asfáltico (puede ser modificado).
• Fase acuosa: Agua.
• Agente emulsificante: Sustancia química que mantiene disperso el asfalto en el agua (puede ser aniónico, catiónico o no iónico).
• (Opcional) Aditivos: Para controlar la viscosidad, la estabilidad, etc.

Las emulsiones asfálticas se clasifican principalmente por la velocidad de rompimiento y la carga eléctrica de la partícula asfáltica:

• Por velocidad de rompimiento:

  • Rompimiento rápido (RR): Se utiliza generalmente para riegos de liga y carpetas por el sistema de riego.
  • Rompimiento medio (RM): Empleadas para carpetas de mezclas en frío elaboradas en planta, así como en trabajos de bacheo, renivelaciones y sobrecarpetas.
  • Rompimiento lento (RL): Para carpetas de mezcla en frío elaboradas en planta y para estabilizaciones.
  • Para impregnación: De bases y subbases hidráulicas.
  • Súper-estables: Empleadas en estabilización y recuperación de pavimentos.

• Por carga eléctrica:

  • Aniónicas: Partículas asfálticas con carga negativa.
  • Catiónicas: Partículas asfálticas con carga positiva (más comunes actualmente).

La diferencia con un asfalto rebajado es que este último es una dilución de cemento asfáltico en un solvente derivado del petróleo (como gasolina o queroseno) para hacerlo manejable a temperaturas de 60°C a 80°C. Los asfaltos rebajados liberan vapores inflamables del solvente, lo que los hace menos seguros y más contaminantes que las emulsiones.

Pruebas para la clasificación de emulsiones asfálticas:

• Contenido de cemento asfáltico por destilación.
• Viscosidad Saybolt-Furol.
• Asentamiento en 5 días (estabilidad de almacenamiento).
• Retenido en mallas (por ejemplo, N° 20, N° 60) para evaluar la finura de la dispersión.
• Cubrimiento del agregado pétreo (en húmedo o seco).
• Miscibilidad con cemento Portland (para emulsiones de rompimiento lento).
• Carga eléctrica de la partícula (para clasificar como aniónica o catiónica).
• Demulsibilidad (para estimar la velocidad de rompimiento).
• Ensayos al residuo de la destilación (viscosidad, penetración, solubilidad, ductilidad).

30. ¿Dónde se recomienda emplear el cemento asfáltico y los asfaltos modificados, qué es el P.G. (Grado Performance) y mencionar qué ensayos se le realizan?

• El cemento asfáltico convencional se recomienda emplear en mezclas asfálticas en caliente para capas de base, carpeta de rodadura y otras capas estructurales, donde las condiciones de temperatura y tránsito no sean extremadamente severas.
• Los asfaltos modificados se recomiendan en pavimentos sujetos a alto tránsito, cargas pesadas, o en climas extremos (muy fríos o muy cálidos), donde se requiere mayor resistencia al ahuellamiento, a la fatiga y al agrietamiento por temperatura. Se utilizan en carpetas de rodadura y capas estructurales críticas.

El P.G. (Performance Grade) o Grado de Desempeño es un sistema de clasificación de cementos asfálticos desarrollado bajo el programa SUPERPAVE. Clasifica los asfaltos en función de su comportamiento esperado en servicio bajo diferentes condiciones de temperatura y tránsito. Un grado PG XX-YY indica que el asfalto es adecuado para temperaturas máximas de pavimento de XX °C y temperaturas mínimas de pavimento de -YY °C.

Los ensayos realizados para determinar el Grado PG de un asfalto incluyen:

• Viscosidad Rotacional (RV): A 135°C o 165°C, para evaluar la trabajabilidad durante el mezclado y tendido.
• Reómetro de Corte Dinámico (DSR): Para medir las propiedades viscoelásticas (G* y δ) a altas e intermedias temperaturas, tanto en el asfalto original como después de envejecimiento simulado (RTFOT y PAV). Evalúa la resistencia a la deformación permanente y a la fatiga.
• Equipo de Envejecimiento en Película Delgada Rotatoria (RTFOT): Simula el envejecimiento del asfalto durante el mezclado y tendido en caliente.
• Bomba de Envejecimiento a Presión (PAV): Simula el envejecimiento del asfalto durante su vida útil en el pavimento.
• Reómetro de Viga a Flexión (BBR): Para medir la rigidez (rigidez de fluencia, S) y la velocidad de relajación de esfuerzos (valor m) a bajas temperaturas, después del envejecimiento PAV. Evalúa la resistencia al agrietamiento térmico.
• Ensayo de Tensión Directa (DTT) o Ensayo de Tracción (TE): (Opcional, no siempre requerido en todas las especificaciones PG) Para medir la deformación a la falla a bajas temperaturas, después del envejecimiento PAV. Complementa la información del BBR sobre el agrietamiento térmico.
• Punto de Inflamación (Flash Point): Prueba de seguridad para determinar la temperatura a la cual los vapores del asfalto se inflaman en presencia de una llama.

31. Indicar cuáles son las pruebas que se efectúan a los materiales pétreos que se pretenden emplear en una mezcla asfáltica y decir el objetivo de cada una.

Las pruebas que se efectúan a los materiales pétreos para mezclas asfálticas y sus objetivos son:

• Densidad y Absorción: Determinar la densidad aparente, densidad seca y el porcentaje de absorción de agua del agregado. La densidad influye en el cálculo de vacíos de la mezcla. La absorción es importante para determinar la cantidad efectiva de asfalto, ya que el asfalto absorbido no contribuye a la película ligante.

• Desgaste Los Ángeles: Conocer la resistencia al desgaste o abrasión que tienen los materiales pétreos. Es crucial para materiales que van a ser empleados en mezclas asfálticas o en concreto hidráulico, ya que deben soportar la acción del tránsito. El porcentaje de desgaste varía típicamente entre 3% y 35% máximo, según la capa y el tránsito.

• Partículas alargadas y lajeadas: Conocer el porcentaje de materiales que presentan esta característica. Estas partículas pueden degradarse o fracturarse bajo carga, cambiando la granulometría. Aunque en cierta proporción pueden formar una cuña dentro de la mezcla, un exceso es perjudicial (límites típicos alrededor del 35% – 40%).

• Equivalente de arena: Conocer el porcentaje de finos indeseables (arcillas) que se presentan en una muestra de suelos que pasan la malla No. 4. Un mínimo del 50% (o más, según la especificación) es requerido para asegurar la limpieza del agregado grueso.

• Pérdida de estabilidad por inmersión en agua (para la mezcla asfáltica con el agregado): Conocer la pérdida de estabilidad o resistencia que puede presentar una muestra asfáltica antes y después de saturarla en agua a 25°C durante 5 días. Evalúa la susceptibilidad de la mezcla al daño por humedad.

• Granulometría: Separar por tamaños el material pétreo mediante tamizado y clasificarlo. Es fundamental para verificar que la distribución de tamaños cumpla con la curva de diseño especificada para la mezcla.

• Intemperismo acelerado (Sulfato de Sodio o Magnesio): Consiste en cuantificar la degradación que sufren los pétreos cuando, por medio de ciclos de humedecimiento en soluciones de sulfato de sodio o magnesio y secado, se fracturan o rompen, cambiando su granulometría. Evalúa la durabilidad del agregado frente a ciclos de congelación-deshielo o cambios de humedad.

32. Mencionar los métodos más comunes para diseñar mezclas asfálticas en frío y en caliente.

El diseño de mezclas asfálticas busca determinar la proporción óptima de agregados y asfalto para lograr una mezcla con propiedades adecuadas de desempeño.

Propiedades consideradas en el diseño de mezclas:

• Densidad
• Características y comportamiento de la mezcla:
  • Vacíos de aire (Va)
  • Vacíos en el agregado mineral (VMA)
  • Vacíos llenos con asfalto (VFA)
• Estabilidad
• Durabilidad
• Impermeabilidad
• Trabajabilidad
• Flexibilidad
• Resistencia a la fatiga
• Resistencia al deslizamiento

Métodos comunes de diseño:

• Método Marshall: Históricamente muy común, especialmente para mezclas en caliente. Es un método empírico que evalúa la estabilidad (carga máxima soportada) y la fluencia (deformación bajo carga) de especímenes compactados. También analiza la densidad y los vacíos (Va, VMA, VFA).

  • Procedimiento de ensayo Marshall:
    • Preparación de muestras (probetas) con diferentes contenidos de asfalto.
    • Compactación dinámica (75 golpes por cara es común para alto tránsito).
    • Determinación del peso específico total.
    • Ensayo de estabilidad y fluencia a 60°C.
    • Análisis de densidad y vacíos (Va, VMA, VFA).

• Método SUPERPAVE (Superior Performance Pavement): Un método de diseño volumétrico y de desempeño desarrollado en EE. UU. Considera el clima y el tránsito. Utiliza un compactador giratorio (Gyratory Compactor) y especificaciones más rigurosas para el ligante (Grado PG) y los agregados. El diseño volumétrico se basa en alcanzar un porcentaje de vacíos de aire objetivo (típicamente 4%) después de un número de giros de compactación que simula el tránsito de diseño.

• Protocolo AMAAC: Metodología mexicana basada en niveles de desempeño, similar a SUPERPAVE, que considera el tránsito y el clima. Incluye diseño volumétrico y ensayos de desempeño (resistencia al ahuellamiento, módulo dinámico, fatiga).

• Métodos para mezclas en frío (Emulsión-Agregado):

  • Método Illinois: Considera ensayos sobre los agregados y la emulsión. Busca determinar el contenido óptimo de emulsión basándose en criterios de cohesión, resistencia al agua y trabajabilidad.
  • Método del Instituto del Asfalto (USA).
  • Método de la Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas (SAHOP) – México.

  Estos métodos para mezclas en frío suelen incluir ensayos de recubrimiento, contenido óptimo de agua para compactación y variación del contenido de emulsión.

33. Mencionar cuáles son los riegos asfálticos que se aplican en un camino y el objetivo de cada uno de ellos (impregnación, liga y sello).

Los riegos asfálticos son aplicaciones de material asfáltico líquido sobre una superficie de pavimento o base granular con objetivos específicos:

• Riego de Impregnación (Prime Coat): Se aplica sobre la superficie de una capa granular (base o subbase hidráulica) debidamente terminada, seca y barrida. Su finalidad es proteger la capa granular, impermeabilizarla superficialmente y favorecer la adherencia entre esta y la capa asfáltica que se construirá encima. Normalmente se utiliza una emulsión catiónica de rompimiento medio o especial, o un asfalto rebajado.

• Riego de Liga (Tack Coat): Consiste en la aplicación de un material asfáltico (generalmente una emulsión asfáltica de rompimiento rápido diluida) sobre una capa de pavimento existente (asfáltico o de concreto hidráulico) o sobre una base tratada, con el objeto de lograr una buena adherencia con la capa de mezcla asfáltica que se construirá encima. Es fundamental para asegurar que las capas trabajen monolíticamente.

• Riego de Sello (Seal Coat): Se coloca sobre una carpeta asfáltica existente. Su principal función es sellar los huecos o poros de la superficie para impermeabilizarla, mejorar la resistencia al deslizamiento (coeficiente de fricción) y funcionar como una capa de desgaste para proteger la carpeta subyacente. Puede ser simple (asfalto + agregado) o múltiple.

34. ¿En qué consisten los tratamientos simples y múltiples, y en base a sus características dónde se recomienda su empleo?

Los tratamientos superficiales (simples o múltiples) son aquellas capas de rodadura que se construyen mediante la aplicación de uno o dos riegos de un material asfáltico, intercalado con una, dos o tres capas sucesivas de material pétreo triturado.

• Tratamiento Simple: Consiste en un riego asfáltico seguido de una capa de agregado pétreo.
• Tratamiento Doble: Consiste en un primer riego asfáltico con agregado grueso, seguido de un segundo riego asfáltico con agregado más fino.
• Tratamiento Triple: Consiste en tres riegos asfálticos con tres capas sucesivas de agregado de tamaño decreciente.

Normalmente se colocan sobre una base impregnada o sobre carpetas asfálticas nuevas o existentes.

Recomendación de empleo:

Se recomiendan principalmente en caminos con bajo o moderado nivel de tránsito en cuanto a número y peso de vehículos. Se utilizan como capa de rodadura para:

• Proporcionar impermeabilización a la estructura del pavimento.
• Mejorar la resistencia al derrapamiento y al pulimento.
• Sellar grietas menores y prevenir su propagación.
• Rejuvenecer superficies asfálticas envejecidas.

La emulsión asfáltica que se utilice suele ser de rompimiento rápido.

35. Desarrollar cómo se efectúa la prueba de placa.

La prueba de carga de placa se realiza en el sitio para determinar la capacidad de carga última del suelo y el asentamiento de la base bajo cargas, aplicable a suelos arcillosos y arenosos. Es útil para la selección y el diseño de la fundación o capas de base. Para calcular la capacidad de carga segura se aplica un factor de seguridad adecuado.

Aparato para prueba de carga de placa en suelo:

• Placa de acero (generalmente circular o cuadrada, de 25 mm de espesor).
• Gato hidráulico para aplicar la carga.
• Viga de reacción o armadura de reacción (o una plataforma cargada con sacos de arena, etc.) para que el gato hidráulico tome la reacción.
• Medidores de deformación (dial gauges) para registrar los valores de asentamiento.
• Equipo de excavación.

Procedimiento de prueba de carga de placa en suelo:

1. Se excava una fosa en el suelo donde se va a sentar la base o fundación. El tamaño de la fosa es generalmente 5 veces el tamaño de la placa. La profundidad excavada debe ser igual a la profundidad de fundación propuesta.
2. En el centro de la fosa, se nivela una pequeña área y se coloca la placa de acero. Puede ser necesario excavar un pequeño hueco del tamaño de la placa para asegurar un contacto uniforme.
3. Se organiza el gato hidráulico en la parte superior de la placa para aplicar la carga.
4. Se instala la viga o armadura de reacción (o la plataforma cargada) sobre el gato hidráulico para proporcionar la reacción necesaria.
5. Se colocan los medidores de deformación (generalmente tres o cuatro) en la parte inferior, apoyados en la placa y referenciados a un marco rígido que no se vea afectado por la carga, para registrar los asentamientos.
6. Se aplica una carga inicial de asiento (por ejemplo, 7 kN/m²) para asegurar el contacto total de la placa y se libera después de un tiempo corto.
7. Ahora la carga se aplica en incrementos sucesivos (por ejemplo, 20% de la carga segura estimada o un porcentaje de la carga última esperada).
8. Después de aplicar cada incremento de carga, se registran los asentamientos en intervalos de tiempo específicos (por ejemplo, a 1 min, 5 min, 10 min, 20 min, 40 min, y 60 min, y después cada hora) hasta que la velocidad de asentamiento sea despreciable o se alcance un asentamiento total predeterminado (por ejemplo, 25 mm) o la falla del suelo.
9. Se grafica la relación carga vs. asentamiento para determinar la capacidad de carga última y el módulo de reacción del suelo (k).

36. Indicar cuáles son las pruebas que recomienda el protocolo AMAAC en los 4 niveles de mezclas asfálticas.

El Protocolo AMAAC (Asociación Mexicana del Asfalto A.C.) contiene la metodología para diseñar mezclas asfálticas de alto desempeño en México, resistentes a la deformación plástica, la fatiga y el daño por humedad. Se basa en niveles de diseño que dependen del tipo de camino o intensidad de tránsito.

Definiciones importantes:

• Mezcla Asfáltica: Mezcla de agregados pétreos y material asfáltico (eventualmente con aditivos), elaborada en frío o en caliente.
• Mezcla Asfáltica de Alto Desempeño: Mezcla elaborada en caliente, con comportamiento superior a las convencionales, resistente a las fallas principales.

El Protocolo AMAAC presta gran importancia a la calidad de los componentes (agregados y ligante PG).

Los 4 niveles de diseño y las pruebas asociadas son:

• Nivel 1: Diseño Volumétrico y Susceptibilidad a la Humedad.

  • Diseño volumétrico utilizando compactador giratorio para determinar el contenido óptimo de asfalto, buscando un porcentaje de vacíos de aire (Va) objetivo (típicamente 4% a Ndesign giros).
  • Selección del asfalto Grado PG adecuado para el clima y tránsito.
  • Ensayo de Susceptibilidad a la Humedad (por ejemplo, AASHTO T 283 o similar) para evaluar la pérdida de resistencia por la acción del agua.

• Nivel 2: Susceptibilidad a la Deformación Permanente (Ahuellamiento).

  • Ensayo de Rueda Cargada de Hamburgo (HWT – Hamburg Wheel Tracking) u otro ensayo de ahuellamiento (por ejemplo, Wheel Tracking Test). Se evalúa la profundidad de la rodera después de un número de ciclos de carga que depende del nivel de tránsito.

• Nivel 3: Módulo Dinámico.

  • Ensayo de Módulo Dinámico (por ejemplo, AASHTO T 342) para conocer el comportamiento mecánico viscoelástico de la mezcla bajo cargas dinámicas a diferentes temperaturas y frecuencias. Este parámetro es fundamental para el diseño mecanístico-empírico.

• Nivel 4: Diseño por Fatiga.

  • Ensayo de Fatiga (por ejemplo, viga a flexión bajo carga repetida) para predecir la vida a la fatiga de la mezcla bajo diferentes niveles de deformación o esfuerzo. Se busca que el agrietamiento por fatiga aparezca en un tiempo igual o mayor al esperado en el diseño.

37. Investigar cómo y para qué se efectúa la prueba de módulo dinámico (módulo elástico) del concreto asfáltico.

La prueba de Módulo Dinámico (E* o |E*|) se efectúa para caracterizar el comportamiento viscoelástico del concreto asfáltico bajo cargas repetidas, simulando las condiciones de carga del tránsito y las variaciones de temperatura. Es un parámetro fundamental en los métodos de diseño de pavimentos mecanísticos-empíricos.

¿Cómo se efectúa?

Se preparan especímenes cilíndricos de concreto asfáltico compactado (generalmente de 100 mm de diámetro y 150 mm de altura). Estos especímenes se someten a una carga axial sinusoidal (compresión o tensión-compresión) a diferentes temperaturas y frecuencias de carga. Se mide la deformación resultante y se calcula el módulo dinámico (|E*|) como la relación entre el esfuerzo aplicado y la deformación recuperable. También se mide el ángulo de fase (δ), que indica la proporción de comportamiento viscoso (disipación de energía) frente al comportamiento elástico (almacenamiento de energía).

¿Para qué se efectúa?

• Para obtener un parámetro de rigidez que varía con la temperatura y la velocidad de carga (frecuencia), reflejando el comportamiento real del material en el pavimento.
• Para predecir el desempeño del pavimento, ya que el módulo dinámico se utiliza como entrada en modelos de diseño para calcular esfuerzos, deformaciones y predecir fallas como el ahuellamiento y la fatiga.
• Para evaluar el efecto de diferentes materiales (tipos de asfalto, agregados, aditivos) y contenidos de asfalto en la rigidez de la mezcla.
• Para control de calidad y aceptación de mezclas asfálticas de alto desempeño.

38. Desarrollar el procedimiento constructivo de una mezcla en caliente, desde la obtención de los materiales, mezclado, tendido y terminado.

El procedimiento constructivo de una mezcla asfáltica en caliente (MAC) implica varias etapas:

1. Obtención y Preparación de Materiales:

   • Seleccionar las fuentes de materiales pétreos (bancos de roca o grava) que cumplan con las especificaciones de calidad (granulometría, limpieza, resistencia al desgaste, forma, etc.).
   • Extraer, triturar y clasificar los agregados para obtener las fracciones granulométricas requeridas por el diseño de mezcla.
   • Almacenar los agregados por separado en tolvas frías en la planta de asfalto.
   • Seleccionar el cemento asfáltico (convencional o modificado) con el Grado PG adecuado para el clima y tránsito del proyecto.

2. Mezclado en Planta:

   • Los agregados de las tolvas frías se dosifican en las proporciones correctas y se transportan a un secador rotatorio, donde se calientan a la temperatura especificada (típicamente 150°C-180°C) para eliminar la humedad y alcanzar la temperatura de mezclado.
   • Los agregados calientes se transportan a una torre de cribado (en plantas discontinuas) o directamente al mezclador.
   • El cemento asfáltico se calienta a la temperatura de mezclado (típicamente 140°C-170°C) para reducir su viscosidad.
   • Los agregados calientes y el cemento asfáltico (y aditivos si los hay) se dosifican en las proporciones de diseño y se mezclan en un mezclador (tipo pugmill en plantas continuas o de baches en plantas discontinuas) hasta obtener una mezcla homogénea y completamente recubierta de asfalto.
   • La temperatura de la mezcla al salir de la planta debe estar dentro del rango especificado.

3. Transporte:

   • La mezcla caliente se carga en camiones limpios, preferiblemente recubiertos con una solución jabonosa o agua y cal para evitar la adherencia.
   • Los camiones deben llenarse en varias descargas sucesivas para minimizar la segregación.
   • La mezcla debe cubrirse con una lona para preservar el calor y protegerla del polvo y la intemperie.
   • El tiempo de transporte debe ser tal que la mezcla llegue al sitio de tendido con la temperatura mínima requerida para la compactación.

4. Tendido:

   • Antes del tendido, la superficie receptora (base, subbase o capa asfáltica existente) debe estar limpia, seca y, si es necesario, se debe aplicar un riego de liga (tack coat) para asegurar la adherencia.
   • La mezcla caliente se descarga en la tolva de una pavimentadora (finisher).
   • La pavimentadora extiende la mezcla al ancho y espesor especificados, con una ligera pre-compactación.
   • La velocidad de tendido debe ser uniforme. Se deben minimizar las paradas.
   • Se debe asegurar una textura superficial uniforme y corregir manualmente cualquier segregación o irregularidad detrás de la pavimentadora.

5. Compactación:

   • La compactación es la etapa más crítica y debe iniciarse tan pronto como la mezcla pueda soportar el peso del compactador sin desplazarse, y completarse antes de que la temperatura de la mezcla descienda por debajo de la temperatura mínima de compactación.
   • Se utilizan diferentes tipos de compactadores: rodillos vibratorios (en la fase inicial y de intermedios, con vibración en capas gruesas), rodillos de neumáticos (para densificación y sellado superficial) y rodillos lisos estáticos (para acabado final).
   • La compactación se realiza en pasadas longitudinales, comenzando por los bordes y avanzando hacia el centro (en tangentes) o de adentro hacia afuera (en curvas), con traslapes adecuados.
   • El número de pasadas y el patrón de compactación se determinan para alcanzar el porcentaje de compactación especificado (generalmente 95% o más del peso volumétrico máximo de laboratorio).
   • Se realizan mediciones de densidad en campo (por ejemplo, con densímetro nuclear o testigos) para verificar el grado de compactación.

6. Terminado y Control de Calidad:

   • Se verifican la alineación, el nivel, el espesor y la textura superficial.
   • Se realizan pruebas de permeabilidad en campo si es necesario.
   • Se extraen testigos (corazones) para verificar el espesor y la densidad en laboratorio.
   • Se realizan pruebas de rugosidad (IRI) y fricción (Mu-Meter) en la superficie terminada.
   • Se controlan las juntas longitudinales y transversales para asegurar su correcta construcción y sellado.

39. ¿Cuál es la función de las sobrecarpetas y cuáles son las más comunes en México?

Las sobrecarpetas (también conocidas como refuerzos o rehabilitaciones estructurales) son capas de mezcla asfáltica (o concreto hidráulico) que se colocan sobre un pavimento existente (flexible o rígido) que ha alcanzado el final de su vida útil de servicio o estructural, o que requiere una mejora de capacidad.

La función principal de las sobrecarpetas es:

• Restaurar o aumentar la capacidad estructural del pavimento existente para soportar las cargas de tránsito futuras.
• Mejorar las características funcionales de la superficie de rodadura (rugosidad, fricción, drenaje).
• Corregir deformaciones y fallas superficiales del pavimento existente.
• Proteger el pavimento existente de la acción del clima y el tránsito.

Las sobrecarpetas más comunes en México son:

• Sobrecampas de Concreto Asfáltico en Caliente (MAC): Son las más frecuentes. Pueden ser de espesor variable, desde delgadas (menos de 5 cm) para mejoras funcionales y estructurales ligeras, hasta gruesas (más de 10 cm) para refuerzos estructurales significativos. Se utilizan mezclas convencionales o modificadas según el tránsito.
• Sobrecampas de Microaglomerado en Frío (Slurry Seal o Micro-surfacing): Son tratamientos superficiales delgados (típicamente 1-2 cm) de mezcla asfáltica en frío (emulsión, agregado fino, cemento, agua y aditivos). Se utilizan principalmente para sellar la superficie, mejorar la fricción y corregir fallas superficiales menores en pavimentos con tránsito ligero a moderado.
• Sobrecampas de Concreto Hidráulico: Menos comunes sobre pavimentos asfálticos, pero utilizadas en algunos casos de rehabilitación mayor o para aumentar la rigidez.

40. ¿Cuáles son los componentes de un mortero asfáltico y dónde se emplean este tipo de mezclas?

Un mortero asfáltico (comúnmente conocido como Slurry Seal o lechada asfáltica) es una mezcla en frío, uniforme y homogénea.

Sus componentes principales son:

• Emulsión asfáltica: Generalmente de rompimiento lento o modificado.
• Agregado fino: Arena o polvo de roca con tamaño máximo de 2.36 milímetros (Malla N° 8), que cumpla con requisitos de calidad y granulometría específicos (Norma N CMT-4-04 en México).
• Agua: Para ajustar la consistencia y trabajabilidad de la mezcla.
• Aditivos: (Opcional) Como cemento Portland, cal hidratada o polímeros para controlar el tiempo de rompimiento, mejorar la cohesión o el desempeño.

Este tipo de mezclas se emplean principalmente como:

• Capa de rodadura o sello superficial en pavimentos con tránsito ligero a moderado.
• Para sellar grietas finas y porosidades en la superficie del pavimento.
• Para mejorar la resistencia al deslizamiento.
• Para rejuvenecer superficies asfálticas envejecidas.
• En aeropuertos, para proporcionar una superficie de rodadura sin partículas sueltas que puedan ser succionadas por las turbinas.

Normalmente se coloca sobre una base impregnada o una carpeta asfáltica existente.

41. ¿Cuáles son las pruebas y los equipos empleados para el control de las carpetas asfálticas?

El control de calidad durante la construcción de carpetas asfálticas con mezcla en caliente requiere verificar tanto los materiales como el producto terminado. El equipo utilizado debe ser adecuado y estar en óptimas condiciones.

Equipos principales en planta y tendido:

• Planta de mezclado (continua o discontinua).
• Camiones de transporte.
• Pavimentadoras (finisher).
• Compactadores (rodillos vibratorios, de neumáticos, lisos estáticos).
• Barredoras mecánicas (para limpieza de la superficie antes del riego de liga).

Pruebas y equipos de control de calidad:

• Control de Materiales (Agregados y Asfalto): Se realizan pruebas a los materiales que llegan a la planta para verificar que cumplan con las especificaciones (ver Q31 para agregados y Q30 para asfalto/PG).

• Control de la Mezcla en Caliente (en planta):

  • Temperatura de la mezcla (termómetros).
  • Contenido de asfalto (extracción por centrifugación o métodos nucleares/de ignición).
  • Granulometría de los agregados extraídos.
  • Diseño volumétrico de verificación (elaboración y ensayo de especímenes Marshall o Giratorios).

• Control durante el Tendido y Compactación:

  • Temperatura de la mezcla en la tolva de la pavimentadora y detrás de ella (termómetros infrarrojos).
  • Espesor de la capa suelta y compactada (mediciones con cinta métrica o medidores de espesor).
  • Grado de compactación (densidad en campo) utilizando densímetro nuclear o midiendo la densidad de testigos extraídos (corazones).
  • Verificación de la uniformidad del tendido y la compactación.

• Control del Producto Terminado:

  • Espesor de la capa compactada (midiendo testigos).
  • Densidad de la capa compactada (midiendo testigos).
  • Permeabilidad (ensayo de permeabilidad en campo, por ejemplo, con un permeámetro de anillo).
  • Rugosidad superficial (Índice de Rugosidad Internacional – IRI) utilizando perfilómetros (por ejemplo, perfilógrafo láser o de respuesta).
  • Resistencia al deslizamiento (coeficiente de fricción) utilizando equipos como el Mu-Meter o el Péndulo Británico.
  • Verificación de la alineación y el nivel.

42. ¿Cómo evalúa AASHTO un pavimento y actualmente cómo califica el IRI? Mencione algunos equipos que se emplean para evaluar pavimentos.

La AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) ha utilizado históricamente el Índice de Serviciabilidad Presente (PSI – Present Serviceability Index) para evaluar el estado funcional de un pavimento. El PSI es una calificación numérica (típicamente de 0 a 5) basada en la percepción de los usuarios y en mediciones de la condición superficial (rugosidad, baches, grietas, roderas).

Escala de calificación PSI (ejemplo, puede variar ligeramente):

• 5-4: Muy Buena
• 4-3: Buena
• 3-2: Regular
• 2-1: Mala
• 1-0: Muy Mala

La SCT (Secretaría de Comunicaciones y Transportes de México) ha adaptado estas escalas y metodologías a las vialidades mexicanas.

Actualmente, el IRI (International Roughness Index) es el parámetro más utilizado a nivel mundial para cuantificar la rugosidad longitudinal de un pavimento, que es el principal componente de la serviciabilidad. El IRI se expresa en unidades de metros por kilómetro (m/km) o milímetros por metro (mm/m).

¿Cómo califica el IRI?

El IRI es una medida continua, donde un valor de 0 representa una superficie perfectamente lisa. Valores más altos indican mayor rugosidad. La interpretación de los valores de IRI depende del tipo de vía y del país, pero generalmente:

• Valores bajos (por ejemplo, < 2 m/km) corresponden a pavimentos muy lisos (nuevos o en excelente estado).
• Valores intermedios (por ejemplo, 2-4 m/km) corresponden a pavimentos en buen o regular estado.
• Valores altos (por ejemplo, > 4-5 m/km) indican pavimentos en mal estado que requieren intervención.
• Valores muy altos (por ejemplo, > 8-10 m/km) pueden considerarse intransitables para altas velocidades.
• Para caminos no pavimentados (terracerías), los valores de IRI son significativamente más altos (por ejemplo, 12 a 20 m/km o más).

El IRI se calcula a partir del perfil longitudinal de la superficie, medido por equipos especializados.

Algunos equipos que se emplean para evaluar pavimentos:

• Perfilómetros: Miden el perfil longitudinal de la superficie para calcular el IRI (por ejemplo, perfilómetros láser de alta velocidad, perfilómetros de respuesta, perfilómetros de bastón).
• Equipos de deflectometría: Miden la deflexión de la estructura del pavimento bajo carga para evaluar su capacidad estructural (por ejemplo, Deflectómetro de Impacto con Carga (FWD – Falling Weight Deflectometer), Deflectómetro Benkelman).
• Equipos de fricción: Miden la resistencia al deslizamiento (por ejemplo, Mu-Meter, Péndulo Británico, Skid Trailer).
• Equipos de auscultación visual: Cámaras de alta resolución y sistemas de procesamiento de imágenes para detectar y cuantificar fallas superficiales (grietas, baches, roderas).
• Radar de Penetración Terrestre (GPR – Ground Penetrating Radar): Para evaluar el espesor de las capas y detectar anomalías internas.

43. ¿Cuáles son los 2 tipos de fallas más comunes en pavimentos, mencione 3 en pavimentos flexibles, 3 en rígidos y por qué se ocasionan dichas fallas?

Los 2 tipos de fallas más comunes en pavimentos, en términos generales, son las fallas funcionales (relacionadas con la comodidad y seguridad del usuario, como la rugosidad y el deslizamiento) y las fallas estructurales (relacionadas con la capacidad de la estructura para soportar las cargas, como grietas y deformaciones permanentes).

Fallas comunes en Pavimentos Flexibles:

1. Piel de Cocodrilo (Fatiga): Agrietamientos interconectados que forman un patrón similar a la piel de cocodrilo. Se inician en la parte inferior de la capa asfáltica bajo cargas repetidas (fatiga) y se propagan hacia la superficie. Se clasifican por severidad (ligero, medio, severo).
   Causa: Repetición de cargas de tránsito que exceden la capacidad de fatiga de la capa asfáltica, soporte inadecuado de las capas inferiores, o espesor insuficiente de la estructura.

2. Roderas (Deformación Permanente): Depresiones longitudinales en las huellas de las ruedas, a menudo con levantamientos laterales. Se clasifican por profundidad (ligera, media, severa).
   Causa: Deformación plástica en las capas asfálticas (por mezcla inestable, exceso de asfalto, agregados redondeados, altas temperaturas) o en las capas granulares/subrasante (por compactación inadecuada, materiales de baja calidad, exceso de humedad).

3. Huecos o Baches: Cavidades o depresiones resultantes de la pérdida de material de la carpeta asfáltica y, a veces, de las capas inferiores. Se clasifican por profundidad (superficiales, medios, profundos).
   Causa: Generalmente se forman a partir de otras fallas (como piel de cocodrilo) donde el agua penetra, debilita las capas y el material es desalojado por el tránsito. También pueden ser causados por mala construcción o materiales de baja calidad.

Fallas comunes en Pavimentos Rígidos:

1. Fisuras Longitudinales y Transversales: Grietas que se desarrollan a lo largo o a través de las losas de concreto. Pueden ser pasantes o parciales.
   Causa: Fatiga del concreto por cargas repetidas, soporte deficiente de las losas, asentamientos diferenciales de las capas inferiores, diseño inadecuado de juntas, alabeo y curvatura por gradientes de temperatura/humedad, o deficiencias constructivas (variaciones de espesor, mala compactación de la base).

2. Falla en Esquina (Corner Break): Una grieta que intersecta las juntas o bordes de la losa a una distancia relativamente corta de la esquina (típicamente menos de 1.30 m).
   Causa: Cargas pesadas repetidas cerca de la esquina (donde las deflexiones son máximas), soporte deficiente en la esquina (pérdida de material por bombeo), o transferencia de carga ineficaz a través de la junta.

3. Bombeo y Hundimiento: El bombeo es la expulsión de finos y agua a través de las juntas o grietas debido a las deflexiones de las losas bajo carga, cuando hay agua libre debajo de la losa. El hundimiento es la depresión de la losa resultante de la pérdida de soporte por el bombeo.
   Causa: Presencia de agua libre debajo de la losa, materiales finos erosionables en la base o subbase, deflexiones significativas de la losa bajo carga, y juntas o grietas abiertas que permiten la salida del material bombeado.

44. ¿Cuáles son los mantenimientos que se requieren en una vía de comunicación?

En una vía de comunicación, se requieren principalmente dos tipos de mantenimiento:

• Mantenimiento Preventivo: Se realiza de forma programada y periódica (por ejemplo, cada año o cada pocos años) para evitar que las fallas menores se conviertan en problemas mayores y prolongar la vida útil del pavimento. Incluye actividades como:

  • Limpieza y desazolve de cunetas, drenajes y alcantarillas.
  • Sellado de grietas y juntas.
  • Bacheo menor.
  • Aplicación de tratamientos superficiales (riegos de sello, microaglomerados).
  • Pintura de señalización horizontal.
  • Corte de vegetación en los derechos de vía.
  • Limpieza general de la superficie de rodadura.

• Mantenimiento Correctivo (o Rehabilitación): Se realiza cuando el pavimento ya presenta fallas significativas (estructurales o funcionales) que no pueden ser atendidas con mantenimiento preventivo. Busca reparar el daño existente y restaurar la capacidad de servicio o estructural. Incluye actividades como:

  • Bacheo mayor o reconstrucción de áreas localizadas.
  • Fresado (remoción de una capa superficial) y renivelación.
  • Aplicación de sobrecarpetas (overlays) asfálticas o de concreto.
  • Reciclado de capas del pavimento existente (en frío o en caliente).
  • Reconstrucción total de secciones o de toda la estructura del pavimento.
  • Estabilización de taludes o reparación de estructuras de contención.

45. ¿En qué casos se recomienda las sobrecarpetas y en cuál la remoción y fresado de la misma?

La elección entre aplicar una sobrecarpeta o realizar la remoción y fresado de la capa existente antes de rehabilitar depende del tipo y severidad de las fallas presentes, la capacidad estructural remanente del pavimento, el nivel de tránsito, las restricciones de elevación y consideraciones económicas.

• Sobrecampas (Overlays) se recomiendan cuando:

  • El pavimento presenta fallas funcionales (rugosidad, fricción baja) o fallas estructurales moderadas (grietas de fatiga, roderas) pero la estructura subyacente aún tiene capacidad de soporte significativa.
  • Se necesita aumentar la capacidad estructural para un incremento en el volumen o peso del tránsito.
  • Las fallas no son tan severas como para requerir la remoción completa de la capa dañada.
  • No hay restricciones de elevación (por ejemplo, altura libre en puentes, nivel de drenaje) que impidan aumentar el espesor del pavimento.
  • Se busca una solución relativamente rápida y económica para restaurar el servicio y prolongar la vida útil.

• Remoción y Fresado (seguido de una nueva capa) se recomienda cuando:

  • La capa superficial presenta fallas severas y generalizadas (ahuellamiento profundo, piel de cocodrilo severa, desprendimientos) que no pueden ser corregidas solo con una sobrecarpeta.
  • Es necesario corregir el perfil transversal o longitudinal del pavimento.
  • Existen restricciones de elevación que impiden aumentar el espesor total del pavimento. El fresado permite remover material para luego reemplazarlo o añadir una nueva capa sin aumentar la elevación.
  • Se busca eliminar una capa contaminada o de baja calidad.
  • Se planea reciclar el material fresado para su reutilización.
  • Se necesita acceder a capas inferiores para realizar reparaciones o mejoras.

46. Explicar las teorías de distribución de esfuerzos de Boussinesq y de Burmister.

• Teoría de Boussinesq: Esta teoría, desarrollada para un medio elástico, homogéneo, isótropo y semi-infinito, calcula la distribución de esfuerzos y deformaciones en el interior de un suelo o material bajo una carga puntual aplicada en la superficie. Aunque el pavimento no cumple exactamente estas condiciones ideales, la teoría de Boussinesq es útil para entender cómo se disipan los esfuerzos con la profundidad. Indica que los esfuerzos verticales disminuyen rápidamente con la distancia horizontal y vertical desde el punto de aplicación de la carga.

• Teoría de Burmister: Esta teoría es una extensión de la de Boussinesq y es más aplicable a pavimentos, ya que considera un sistema de capas (medio estratificado). Calcula los esfuerzos y deformaciones en un sistema de dos o más capas elásticas, homogéneas, isótropas y de espesor finito (excepto la capa inferior que es semi-infinita), bajo una carga aplicada en la superficie. Permite analizar cómo la rigidez relativa y el espesor de cada capa afectan la distribución de esfuerzos y deformaciones, lo cual es fundamental para el diseño de pavimentos multicapa.

Los cálculos basados en estas teorías han permitido obtener resultados de interés en la transmisión de esfuerzos verticales en el interior de un pavimento. Por ejemplo:

• Si se tienen dos llantas con la misma presión de inflado pero con cargas diferentes, la que pesa más transmite esfuerzos a mayor profundidad, provocando mayores daños en las capas inferiores y la terracería.
• Dos neumáticos con la misma carga pero diferente presión de inflado transmiten esfuerzos muy distintos en zonas próximas a la superficie de rodaje (el de mayor presión concentra el esfuerzo en un área menor), pero los efectos tienden a igualarse a mayor profundidad.

47. Explicar el efecto de la presión de inflado de los neumáticos y la magnitud de carga de los vehículos en un pavimento flexible.

El efecto de la presión de inflado y la magnitud de carga de los neumáticos en un pavimento flexible es crucial para entender el daño que causa el tránsito:

• Efecto de la Magnitud de Carga: Un aumento en la magnitud de la carga por eje (manteniendo la presión de inflado constante) incrementa los esfuerzos y deformaciones en todas las capas del pavimento, especialmente en las capas inferiores y la subrasante. Para soportar cargas mayores, se requiere un espesor mayor de las capas estructurales (base, subbase, carpeta asfáltica) o el uso de materiales de mayor calidad en esas capas.

• Efecto de la Presión de Inflado: Un aumento en la presión de inflado (manteniendo la carga constante) concentra la carga en un área de contacto menor entre el neumático y el pavimento. Esto resulta en esfuerzos y deformaciones más altos en la capa superficial (carpeta asfáltica). El esfuerzo transmitido por cualquier llanta en zonas muy próximas al área de contacto se considera aproximadamente igual a la presión de inflado. Para resistir presiones de inflado más altas, se requiere que la capa superficial sea más resistente y rígida, lo que a menudo implica el uso de materiales de mejor calidad en la carpeta asfáltica (por ejemplo, mezclas con asfalto modificado, agregados de alta calidad).

En resumen: un aumento en la carga requiere mayor espesor, mientras que un aumento en la presión de inflado con la misma carga requiere aproximadamente el mismo espesor pero con materiales de mejor calidad en la superficie.