(08-Cepeda Luciano-VALORACIÓN DE LA ADHERENCIA EN

Transcripción

Tesis de Becarios de Investigación 2011
“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
49
(1) Becario de Investigación del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales. Dpto. Ing. Civil
(2) Director de Beca
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
Esquema 1: Ensayo LCB
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
Sistema 6: Base asfáltica + emulsión asfáltica + capa de arena asfalto + emulsión
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.
Figura1: Ensayo de probeta
Figura 2: Gráfica tensión-Def.
Figura 3: Finalización ensayo
5. Análisis de Resultados
Se presentan los resultados obtenidos para cada sistema propuesto.
50
Área
2
[cm ]
NO TEJIDO
Tensión
Deform. a
máx.
tensión máx.
[Mpa]
[mm]
2
riego 1 [Lts/m ]
0,16
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.
0,14
0,12
Ténsion (Mpa)
Probeta
Dotación de
0,1
no tejido 1
0,08
no tejido 2
0,06
no tejido 3
0,04
0,02
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
Deformacion (mm)
TABLA Nº 1: Resultados obtenidos del Sistema 1, GTX No tejido en poliéster.
Grafico Nº 1: Ensayo LCB correspondiente a Tabla Nº 1.
Probeta
Área
2
[cm ]
Tensión
Deform. a
de riego
máx.
Tensión máx.
[Lts/m ]
[Mpa]
[mm]
2
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.
Tensión Mpa
GEOGRILLA
Dotación
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
Geogrilla 2
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Deformacion mm
TABLA Nº 2: Resultados obtenidos del Sistema 2, Geogrilla en poliéster.
2
[cm ]
Dotación de
Tensión
Deform. a
riego
máx.
tensión máx.
[Mpa]
[mm]
2
[Lts/m ]
GEOCOMPUESTO
Observaciones
0,12
0,1
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.
Tension (Mpa)
Probeta
Área
0,08
Geocompuesto 1
0,06
Geocompuesto 3
0,04
0,02
TABLA Nº 3: Resultados obtenidos del Sistema 3, Geocompuesto en polipropileno.
Probeta
Área
Dotación de
Tensión
Deform. a
0
0
1
2
3
4
5
6
Deformacion (mm)
Grafico Nº3: Ensayo LCB correspondiente a Tabla Nº 3
51
GEOGRILLA
riego
máx.
Tensión
[Lts/m ]
[Mpa]
máx. [mm]
2
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.
Tensión (Mpa)
2
[cm ]
0,2
0,18
0,16
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
GG5
GG6
0
0,5
1
2
[cm ]
83,3
Dotación de
Tensión
Deform. a
riego
máx.
Tensión
[Lts/m ]
[Mpa]
máx. [mm]
0.5
0.0303
2,136
2
Observaciones
1,5
2
2,5
NO TEJIDO
0,12
Ninguna.
2
83,3
0.5
0.0799
1,264
Ninguna.
3
83,3
0.5
0.1045
2,647
Ninguna.
0,1
Tension (Mpa)
Probeta
Área
1
Deformacion (mm)
TABLA Nº 4: Resultados obtenidos del Sistema 4, Geogrilla en poliéster.
0,08
No tejido 1
0,06
No tejido 2
0,04
no tejido 3
0,02
TABLA Nº 5: Resultados obtenidos del Sistema 5, GTX No tejido en poliéster.
0
0
1
2
3
4
5
Deformacion (mm)
Grafico Nº 5: Ensayo LCB correspondiente a tabla Nº 5
Área
[cm2]
2
riego [Lts/m ]
Tensión
Deform. a
máx.
Tensión
[Mpa]
máx. [mm]
Observaciones
0,35
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
BASE ASFALTICA + ARENA ASFALTO S/ PRODUCTO
Ninguna.
TABLA Nº 6: Resultado obtenidos del Sistema 6, capa de arena asfalto.
0,30
Tension (Mpa)
Probeta
Dotación de
0,25
AA1
0,20
AA2
0,15
AA3
0,10
0,05
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
De formacion (mm)
Grafico Nº6: Ensayo LCB correspondiente a Tabla Nº 6
52
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.
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(1) Becario de Investigación del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales. Dpto. Ing. Civil
(2) Director de Beca
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