Читать книгу Identificación de fuentes de agregados para pavimentos - María Fernanda García Aladín - Страница 7

1. INTRODUCCIÓN

Los agregados son materiales que se usan en la construcción, derivados, en su mayor parte, de las rocas naturales; algunos pueden ser sintéticos, como las arcillas expandidas o las escorias de horno. Los agregados sirven para fabricar concretos, realizar mezclas asfálticas y ser utilizados solos. Los pavimentos, por su parte, son estructuras construidas en capas de distintos materiales, superpuestas, que se apoyan sobre la subrasante natural o sobre un terraplén. Los más comunes tienen una o dos capas granulares (subbase y base) y una capa de rodadura, que puede ser mezcla asfáltica, concreto (Figura 1) o adoquines. Estas capas se diseñan para soportar las deformaciones y esfuerzos impuestos por las cargas del tránsito y el clima. En ellas, los agregados tienen una importante función, dado que ocupan alrededor del 70 % del volumen de concreto, del 90 % de la mezcla asfáltica y el 100 % del volumen de las bases y subbases granulares.

En las estructuras de pavimento, las capas más superficiales soportan la mayor magnitud de esfuerzos y deformaciones y por lo tanto deben ser construidas con materiales de mejor calidad, mientras que las capas más profundas pueden ser construidas con materiales de menor especificación debido a que dichos esfuerzos y deformaciones se disipan con la profundidad.

Figura 1. Estructuras típicas de pavimentos flexible y rígido

Las especificaciones de calidad exigidas para cada material y capa estructural deben permanecer en el tiempo, pues se garantizan para periodos mucho más largos que la propia vida de diseño, debido a que las vías son parte del patrimonio de una nación, y por consiguiente son heredables a las futuras generaciones. Así, aunque con el paso de los años la economía y el desarrollo inducen al mejoramiento de las especificaciones geométricas de la red vial, es muy probable que los materiales de las capas de pavimentos antiguos permanezcan aún en los proyectos futuros de mantenimiento, mejoramiento y rehabilitación, salvo que la vía sea abandonada o se modifique su diseño geométrico en planta o perfil; de allí la importancia de la durabilidad de los materiales.

El presente documento se centra en la descripción de los ensayos que se deben hacer a los materiales granulares que conforman las capas de pavimento, para garantizar las características mecánicas y funcionales en el tiempo. Los tipos más habituales de pavimentos son:

• Pavimento flexible: en estos la capa de rodadura es de algún tipo de mezcla asfáltica, y lo más común es que bajo ella se encuentre una capa de base y otra de subbase. Toda la estructura está soportada por la subrasante, que puede ser natural o elaborada.

• Pavimento rígido: estos se caracterizan porque la capa de rodadura es de concreto y bajo ella típicamente solo hay una capa de subbase. Toda la estructura está soportada por la subrasante, que puede ser natural o elaborada.

• Pavimento semirrígido: en estos pavimentos la capa de rodadura es de algún tipo de mezcla asfáltica, pero bajo ella se encuentra una capa de base estabilizada de alta rigidez, y otra de subbase, que puede ser granular. Toda la estructura está soportada por la subrasante, que puede ser natural o elaborada.

• Pavimento articulado: en estos la capa de rodadura está conformada por bloques de adoquines pequeños; bajo ella se encuentra una capa de arena y eventualmente otra de subbase granular. Toda la estructura está soportada por la subrasante, que normalmente es natural.

Los materiales utilizados en las capas de pavimento son agregados, asfaltos, mezclas asfálticas, cal, cementos y concretos, y es importante caracterizarlos a partir de ensayos de laboratorio y valorarlos a partir de las especificaciones de obra, para definir si son aptos para la construcción de la vía. Si un material no cumple con una especificación se debe evaluar si esta no conformidad

depende de sus características intrínsecas o extrínsecas.

• Características intrínsecas: se refiere a las cualidades que son independientes de la forma y el tamaño del material (Gaskell, 1981). Se dividen en:

– Propiedades físicas: se definen por la percepción de los sentidos, por ejemplo, color, olor, sabor, sonido, textura.

– Propiedades químicas: determinadas por el grado de cohesión de las moléculas y el arreglo molecular, por ejemplo, los puntos de ebullición y fusión, solubilidad, densidad, dureza, plasticidad, ductilidad, maleabilidad, tenacidad, fragilidad, gravedad específica, calor específico.

• Características extrínsecas: aluden a las cualidades que dependen de la forma y el tamaño de la muestra (Gaskell, 1981), es decir, la forma y el tamaño de la probeta de ensayo. Estas propiedades son masa, volumen, peso, inercia, impermeabilidad, porosidad, carga de rotura, entre otras.

En términos generales, si un material no cumple con una característica intrínseca debe estudiarse sus propiedades físicas y químicas y determinar si es posible mejorarlo con algún procedimiento para llevarlo a la condición de calidad requerida por la obra, y definir su aceptación o rechazo. Si un material no cumple con una característica extrínseca debe verificarse el proceso de producción, transporte y almacenamiento, y solucionarlo. En resumen, si la no conformidad es de carácter intrínseco se debe revisar la fuente de explotación, mientras que si es extrínseca se debe revisar el proceso de producción.