ASFÁLTICA #71

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JULIO-SEPTIEMBRE 2022 ISNN 007-2473

Experiencias de la recuperación a profundidad total de pavimentos con emulsión asfáltica | Evaluación de bagazo de agave como agente estabilizador de asfalto en el diseño de una mezcla SMA | Aplicación de un modelo para evaluar la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) en mezclas asfálticas | Evaluación del sistema de macrocalafateo inducido y capa friccionante de rodadura (MCI-F) como alternativa de conservación en los pavimentos flexibles en México | Propuesta de evaluación estructural en pavimentos flexibles con métodos empírico-mecanicistas | De la A a la merca: construyendo una comunicación real entre empresas y clientes |

SUMARIO Presidente Víctor Manuel Cincire Romero Aburto

5

Experiencias de la recuperación a profundidad total de pavimentos con emulsión asfáltica

Vicepresidentes Mauricio Centeno Ortiz Salvador Fernández Ayala Antonio Martín del Campo Cerda

17

Javier Herrera de León Tesorero

Consejeros

COMITÉ DE MEZCLAS ASFÁLTICAS

Evaluación de bagazo de agave como agente estabilizador de asfalto en el diseño de una mezcla SMA

Secretario

Juan Adrián Ramírez Aldaco

COMITÉ DE MATERIALES ASFÁLTICOS

31

COMITÉ DE MATERIALES RECICLADOS

Aplicación de un modelo para evaluar la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) en mezclas asfálticas

Luis Manuel Pimentel Miranda Paul Garnica Anguas Hugo Bandala Vázquez Israel Sandoval Navarro Leonardo Ambrosio Ochoa Ambriz Francisco Javier Romero Lozano J. Jesús Martín del Campo Limón

49

Evaluación del sistema de macrocalafateo inducido y capa friccionante de rodadura (MCI-F) como alternativa de conservación en los pavimentos flexibles en México

Alejandro Padilla Rodríguez Comité de vigilancia Luis Guillermo Limón Garduño Raúl Vicente Orozco Santoyo † Ricardo Buzo Romero Comisión de honor

63

Verónica Flores Déleon Raymundo Benitez López

Raúl V. Orozco Escoto dg@amaac.org.mx www.amaac.org.mx

COMITÉ DE GESTIÓN Y EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS

Propuesta de evaluación estructural en pavimentos flexibles con métodos empírico-mecanicistas

José Jorge López Urtusuástegui

Director General

COMITÉ DE CONSTRUCCIÓN Y MAQUINARIA

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APORTACIONES

De la A a la merca: Construyendo una comunicación real entre empresas y clientes

ASFÁLTICA, año 17, núm. 71, julio-septiembre 2022, es una publicación trimestral editada por la Asociación Mexicana del Asfalto,

Producción editorial

A.C., Camino a Sta.Teresa 187, Parques del Pedregal,Tlalpan, 14010, Ciudad de México.Tel. +52 55 5606 7962, asfaltica@amaac.org.mx.

CODEXMAS, S. de R.L. de CV.

Editor responsable: Raúl Vicente Orozco Escoto. Reservas de Derechos al uso exclusivo Núm. 04-2013-012513385100-102, ISSN: 2007-2473. Licitud de Título Núm. 13611, Licitud de Contenido Núm. 11184, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso sepomex Núm. PP09-1532. Este número se terminó el 30 de junio de 2022 en su versión impresa y digital. • Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización.

EDITORIAL

Víctor M. Cincire R. A. Presidente Decimosegundo Consejo Directivo

Queridos lectores, para la Asociación Mexicana del Asfalto A.C. (AMAAC) es una gran satisfacción poner a su disposición la edición número 71 de la revista ASFÁLTICA, en su nuevo formato, la cual debe su contenido técnico especializado a la entusiasta participación de los Comités Técnicos que forman parte de nuestra asociación.

Después de 25 años de búsqueda constante en la investigación y aplicación del conocimiento en materia de asfaltos, llegamos plenos y con la certeza de que hemos contribuido con nuestra gota de asfalto en la mejora del desempeño de la infraestructura carretera en nuestro país y el extranjero. En este tiempo hemos hecho camino y seguiremos avanzando más fortalecidos y unidos ante los retos actuales y futuros.

En días pasados se llevó a cabo con gran éxito el curso-taller de capacitación para personal de empresas relacionadas del medio y de las diferentes direcciones generales de la Secretaría de Infraestructura Comunicaciones y Transportes (SICT) y de CAPUFE, con más de setecientas personas inscritas. En el curso-taller se abordaron temas sobre “Buenas prácticas en los procedimientos constructivos de capas asfálticas; y las propiedades y procedimientos de prueba de materiales pétreos, asfálticos y del diseño de mezclas asfálticas”.

Para contribuir en la innovación tecnológica, con gran placer y de manera activa seguiremos participando con la SICT en las ferias virtuales de “Innovación para la construcción, SICT” que este año tendrá su segunda edición, con apoyo en la selección y calificación de los trabajos relacionados con los pavimentos asfálticos y contribuyendo en la premiación de los proyectos ganadores.

En la industria de los pavimentos asfálticos, seguimos en el camino de migrar de soluciones basadas en la economía lineal (explotar-producir-utilizar-desechar) a soluciones de economía circular (explotar-producir-utilizar-reciclar), un gran concepto para mejorar el beneficio-costo de soluciones tecnológicas optimizadas utilizando tecnologías de menor impacto ambiental y menor desperdicio energético, incluyendo la reutilización de los materiales pétreos y del asfalto, los dos materiales más utilizados en nuestros pavimentos, recursos naturales no renovables, y con esto se busca mitigar su agotamiento.

En el marco de los 25 años de la AMAAC están próximos dos de nuestros más importantes eventos anuales, el 8 y 9 de septiembre el Primer Seminario Académico con una gran temática “Asfalto: la ruta a la sustentabilidad” y el 21, 22 y 23 de septiembre el VII Seminario Internacional del Asfalto, con la temática de “La Conservación de la Infraestructura Vial”, ambos temas de gran actualidad técnica.

Así mismo, a través del Comité Técnico de Impulso Profesional, reforzamos los capítulos estudiantiles y nuestra relación con las Universidades con el objetivo de motivar a los estudiantes y académicos a unirse y contribuir a nuestra industria con su participación en actividades académicas y profesionales, encontrando una respuesta muy positiva de su parte.

Entre los principales objetivos de la AMAAC, están la difusión, investigación y desarrollo de tecnologías en pavimentos asfalticos, para lo cual contamos con un amplio programa de capacitación. Los invitamos a visitar nuestra página electrónica www.amaac.org.mx, donde encontrarán la información más relevante relacionada con las actividades que realizamos a favor de la difusión de los temas relacionados con el asfalto.

Sigan nuestro andar y seguramente seguiremos coincidiendo en el camino. ¡Hasta pronto!

EXPERIENCIAS EN LA RECUPERACIÓN A PROFUNDIDAD TOTAL DE PAVIMENTOS CON EMULSIÓN ASFÁLTICA Carlos Coria, Eymard Ávila, Jesús Espinosa, Rosita Martínez

Ergon Asfaltos México, Puebla, México, carlos.coria@ergon.com, eymard.avila@ergon.com, josedejesus.espinosa@ergon.com, rosita.martinez@ergon.com

Ramiro Valencia

Red de Carreteras de Occidente, Guadalajara, México, ramiro.valencia@redoccidente.com

COMITÉ DE MATERIALES ASFÁLTICOS Rosita Martínez Arroyo Israel Sandoval Navarro Norberto Cano César Álvarez Raymundo Benítez Ernesto González Álvaro Muñoz Gabriel Hernández Zamora Andrés Guerrero Alondra Vanessa López

INTRODUCCIÓN La recuperación a profundidad de pavimentos es una técnica de rehabilitación en frío, que consiste en recuperar la totalidad de la carpeta asfáltica y parte de las capas subyacentes como bases granulares. Al recuperarse, estos materiales se pulverizan y mezclan in situ con agentes estabilizadores con ayuda de una recicladora. El FDR se emplea como soporte de una carpeta asfáltica [1] para conformar una base asfáltica de mayor durabilidad que otra existente.Gracias al FDR se disminuyen las emisiones de gases de efecto invernadero debido a la reutilización parcial de materiales pétreos y asfalto presentes en el pavimento recuperado.

Además, la aplicación de esta técnica ha representado ahorros económicos reportados entre 25 y 50% respecto a un sistema convencional de rehabilitación [2]. Las EA son algunos de los agentes estabilizadores más utilizados en esta técnica [3, 4, 5].

En estudios previos, nuestro equipo de trabajo encontró que mediante la incorporación de una emulsión asfáltica en una base con 10% de cemento se logra reducir el módulo de rigidez [6]. En México, una de las problemáticas importantes que se presentan en los pavimentos son las fallas de agrietamiento reflectivo causadas principalmente por altos contenidos de cemento en la base existente. Debido a esto, el objetivo del presente estudio es evaluar la factibilidad técnica

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del FDR+E como una alternativa de solución para tramos

carreteros con fallas de agrietamiento reflectivo.

MÉTODO Y MATERIALES Sección de prueba El FDR+E se aplicó en la autopista Maravatío-Zapotlanejo (MEX-15D), una carretera de cuota de altas especificaciones tipo A4, conformada por dos cuerpos, cada uno con dos carriles de circulación y acotamientos exteriores e interiores, y con una longitud de 309.7 km, que forma parte del eje troncal México-Nogales. Esta autopista es conservada, explotada y operada por la empresa concesionaria Red de Carreteras de Occidente (RCO).

Para este proyecto se analiza el pavimento del tramo comprendido entre el km 190+000 al km 202+206 en el cuerpo A, donde se consideró un tránsito diario promedio anual (TDPA) en el carril de diseño de 3 974 vehículos, se estimó una tasa de crecimiento anual de 5.08% y un periodo de diseño de diez años. Asimismo, los datos de configuración vehicular que se contemplaron fueron 79.9% de vehículos ligeros y 20.1% de vehículos pesados. Para calcular los ejes equivalentes acumulados de 8.2 toneladas de peso (ESALS), se utilizó el método AASHTO 93 [7]. El valor de ESALS utilizado en el diseño de pavimento fue de 10, 650, 573 [8].

La sección de pavimento existente en este tramo carretero antes de ser rehabilitado se muestra en la Figura 1. Los deterioros encontrados en el carril de baja fueron homogéneos con fallas predominantes como deformaciones plásticas, agrietamiento piel de cocodrilo de severidad media a alta, agrietamientos reflectivos, expulsión de finos, desprendimientos de carpeta y parches en zonas bacheadas en mal estado (ver Figura 2).

El agrietamiento piel de cocodrilo fue causado por las cargas de tráfico a las que ha estado sometido el pavimento, mientras que los agrietamientos reflectivos fueron causados por la rigidez de las bases estabilizadas con contenidos de cemento [9].

Figura 1. Estructura de pavimento antes de la rehabilitación.

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Figura 2. Condición de los pavimentos existentes antes de la rehabilitación.

Materiales La composición de la mezcla de FDR+E es, en su totalidad, material del pavimento recuperado, agua de mezclado y emulsión asfáltica.

En el FDR+E se utilizó 100% PR. Los requisitos granulométricos de la especificación para bases tratadas N.CMT.4.02.003.04 se cumplieron apropiadamente por el PR sin necesidad de incluir material virgen de aporte.

Se utilizó una EA catiónica de rompimiento lento con 62.0% de residuo asfáltico (ECL62) en la FDR+E, que se seleccionó de un grupo de emulsiones evaluadas con diferentes formulaciones. Las principales variaciones en las EA incluyeron el tipo y concentración del emulsificante, aditivos al asfalto de diferente naturaleza química y diversas dosificaciones. La inclusión de aditivos en el asfalto respondió al propósito de contribuir a la flexibilización de la base con alto contenido de cemento, y ayudar a reestablecer parcialmente las propiedades del asfalto envejecido presentes en la mezcla asfáltica del pavimento recuperado (RAP) [10].

Proceso constructivo El proceso de construcción (PC) de la capa de FDR+E (Figura 3) se realizó con una recuperadora marca Wirtgen modelo WR240, y

los pasos principales que integraron el PC fueron los siguientes: 1. Fresado y retiro de 6 cm de carpeta asfáltica existente (Figura 3a).

2. Fresado y recuperado de 30 cm de carpeta y base cementada.

3. Incorporación de humedad de mezclado al PR (Figura 3b).

4. Incorporación de la EA al PR y homogenización de la mezcla. La EA fue utilizada en un rango de temperaturas de 40 a 60 °C (Figura 3c).

5. Tendido de la mezcla 6. Conformación de la capa con motoconformadora.

7. Compactación de la FDR+E a través del patrón de compactación; pata de cabra (seis pasadas), rodillo liso (dos pasadas sin vibración) y compactador de neumáticos (cinco pasadas) (Figura 3d).

8. Perfilado de la superficie mediante una motoconformadora (Figura 3e).

9. Verificación del grado de compactación del FDR+E. El tramo en construcción fue cerrado al tránsito vehicular por un periodo mínimo de cuatro días con el objetivo de permitir el fraguado de la mezcla (Figura 3f).

10. Posterior al periodo de fraguado de la FDR+E, se colocó una carpeta asfáltica de 6 cm de mezcla en caliente sobre la base.

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7

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Figura 3. Proceso constructivo de la capa de FDR+E.

METODOLOGÍA Diseño de la mezcla La mezcla de FDR+E se diseñó a nivel laboratorio. El PR se obtuvo de pozos a cielo abierto (PCA). La granulometría del PR se determinó sin extraer el asfalto presente en el RAP, de acuerdo con el método ASTM C136-14, y se prepararon especímenes de laboratorio por medio del método Marshall ASTM D6926-16. La energía de compactación aplicada fue 50 golpes por cara del espécimen, y según lo establecido en la especificación particular del proyecto, los especímenes fueron acondicionados en un horno de aire de circulación forzada durante 48 horas a una temperatura de 60 °C. Posteriormente, fueron evaluados en las pruebas de estabilidad Marshall, susceptibilidad al daño inducido por humedad y módulo resiliente total.

La Tabla 1 muestra las diferentes concentraciones de EA y humedad de mezclado que se consideraron para la elaboración de los especímenes y los métodos de prueba utilizados para determinar las propiedades mecánicas.

Tabla 1. Programa de evaluaciones realizado en el diseño de mezcla.

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% de humedad de mezclado utilizada

Propiedad

Método de prueba

Determinación de la granulometría del PR

ASTM C136-14

Estabilidad Marshall a 25 °C, kg

ASTM D6927-15

10

Flujo Marshall a 25 °C, mm

ASTM D6927-15

10

Vacíos de aire, Va, %

ASTM D3203-17

10

Susceptibilidad al daño inducido por humedad (TSR), %

AASHTO T283-14 (2018)

10

Módulo resiliente total (MRT), 20 °C, 1Hz

ASTM D7369-11

10

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% de emulsión ECL62 utilizada (base peso del agregado)

Designación del grupo de especímenes

No aplica 5

FDR+5

6

FDR+6

7

FDR+7

Control de calidad durante la ejecución del proyecto Los parámetros de control de la mezcla asfáltica suelta que se analizaron fueron: humedad de mezclado, granulometría, contenido de asfalto, estabilidad y flujo Marshall. La estabilidad Marshall se utilizó como un parámetro de evaluación rápida de la mezcla en sitio.

En la capa de FDR+E construida se evaluó el espesor y el peso volumétrico compacto. La verificación del MRT de campo se realizó en especímenes sin postcompactación, elaborados con mezcla producida en obra, compactados en laboratorio y curados de igual forma que los especímenes de diseño.

Verificación de la capacidad estructural Se evaluó la capacidad estructural del pavimento después de la rehabilitación realizada. El tramo de FDR+E se construyó de mayo a diciembre de 2018, y posteriormente se llevaron a cabo mediciones de deflectometría utilizando el equipo Heavy Weight Deflectometer (HWD), modelo 8082-106, en enero de 2019.

Con los valores de módulo elástico que se obtuvieron mediante retrocálculo, se verificó que la vida remanente cumpliera con lo establecido en el proyecto.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Evaluación y diseño de la estructura del pavimento De acuerdo con el estudio técnico realizado por RCO [8], se identificó que la base cementada predomina en la sección de estudio, y existen tramos puntuales con base hidráulica.

La estimación de vida remanente del tramo en estudio se llevó a cabo mediante la evaluación estructural del pavimento utilizando el equipo HWD, cuyas mediciones se realizaron mediante la aplicación de una carga de 40 kN sobre el pavimento. Con la carga aplicada se generaron las cuencas de deflexión en las diversas capas que constituyen el pavimento. Los módulos elásticos se obtuvieron mediante el modelo matemático de retrocálculo incorporado en el software ELMOD 6 [13].

Con la información de módulos elásticos, y considerando el tránsito en el tramo carretero en estudio, se calculó la vida remanente del pavimento empleando el programa IMT-PAVE 3.0, del Instituto Mexicano del Transporte (IMT) [14]. Para el proyecto de la autopista MaravatíoZapotlanejo se estimó una vida remanente de tres años antes de los trabajos de rehabilitación.

Las alternativas de rehabilitación para este tramo carretero incluían la técnica de FDR o la demolición y reconstrucción del pavimento. Se eligió la FDR por sus ventajas económicas y ambientales, debido a que permite aprovechar materiales existentes en el pavimento.

Se seleccionó a la EA como agente estabilizador para la FDR porque en estudios previos se demostró que contribuía a la disminución de la rigidez de bases con alto contenido de cemento [6].

El proceso de rehabilitación consistió en fresar y retirar 6 cm de carpeta, seguido de un fresado y recuperado de 30 cm de carpeta y base existentes. Los materiales recuperados fueron estabilizados con EA y compactados en una capa de 30 cm. Se colocó una carpeta asfáltica de mezcla densa en caliente de 6 cm de espesor sobre la FDR+E.

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La vida remanente teórica del pavimento se calculó utilizando el programa IMT PAVE, 3.0, y considerando los valores de módulo elástico de cada capa del pavimento (ver Figura 4), se obtuvo una vida remanente de diez años.

Figura 4. Estructura del pavimento después de la rehabilitación (módulos elásticos teóricos).

Diseño de la mezcla Enseguida se determinó la granulometría del PR. El PR cumplió apropiadamente los requisitos granulométricos de la especificación para bases tratadas N.CMT.4.02.003.04 sin necesidad de incluir material virgen de aporte. En la Tabla 2 se muestran los resultados del diseño de mezcla realizado a diferentes concentraciones de EA. Tabla 2. Resultados del diseño de mezcla con diferentes concentraciones de EA. Designación del grupo de especímenes

FDR+5

Propiedad Vacíos de aire en especímenes Marshall, Va, %

FDR+6

FDR+7

Valor obtenido 33

32

30

1099

1245

1264

Flujo Marshall a 25 °C, mm

3.2

4.0

4.4

Vacíos de aire en especímenes de TSR, Va, %

---

19

19

Tensión en seco, 25 °C, kPa.

---

429

391

Tensión en húmedo, 25 °C, kPa

---

427

379

Susceptibilidad al daño inducido por humedad (TSR) %

---

100%

97%

Vacíos de aire en especímenes de MRT, Va, %

30

29

28

Módulo resiliente total, MRT, 20 °C, 1 Hz, MPa

989

880

1153

Estabilidad Marshall a 25 °C, kg

Como se observa en laTabla 2, los valores de estabilidad Marshall fueron superiores a 1 000 kg para las diferentes concentraciones de emulsiones. La norma de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, N.CMT.4.02.03/004, establece un requerimiento de 817 kg para carpetas de mezcla en caliente. Los resultados de TSR que se muestran infieren una baja susceptibilidad de la mezcla al daño por humedad. El MRT obtenido en el diseño de la mezcla satisface el valor teórico propuesto en el diseño del pavimento. El contenido óptimo de la EA del FDR+E se determinó con base en los valores de MRT, ente los cuales, los más altos fueron a 7.0% de EA. En consecuencia, se eligió esta dosificación para la fórmula de trabajo.

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Control de Calidad El contenido de asfalto fue determinado en muestras de mezcla suelta obtenidas en el sitio. Los resultados se muestran en la Figura 5.

Figura 5. Contenido de asfalto determinado en la mezcla suelta tomada de la obra.

Los rangos del contenido de asfalto determinados cumplen con el requerimiento establecido en el proyecto de 4.5 ± 0.3%.

Durante la construcción se registraron el espesor de la capa y la humedad de mezclado empleada, y los datos obtenidos se muestran en la Figura 6. El promedio del espesor de la capa colocada de FDR+E fue de 31 cm, y el contenido de agua de mezclado fluctuó en un rango de 8 a 12% debido a las variaciones del material recuperado. El grado de compactación (GC) de la capa se midió como resultado del cociente entre el peso volumétrico del lugar y el PVSM. Los valores calculados son los que se pueden observar en la Figura 6.

Figura 6. Peso volumétrico seco máximo (PVSM) de la mezcla obtenida en el lugar y grado de compactación (GC).

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El valor mínimo de GC estipulado en el proyecto fue de 98%, y los resultados del control de calidad muestran que se cumplió con el requisito. La estabilidad y flujo de la mezcla se determinó con el ensaye Marshall sobre especímenes compactados en laboratorio.

Los resultados se observan en la Figura 7.

Figura 7. Estabilidad y flujo Marshall determinada en mezcla tomada en obra y compactada a nivel laboratorio.

El valor mínimo de estabilidad estipulado en el proyecto fue de 1 200 kg. Los resultados del control de calidad indican que se cumplió con el requisito. Los valores de estabilidad y flujo Marshall fueron similares a los de una carpeta de mezcla densa en caliente. En la Figura 8 se observan los resultados de MRT que se obtuvieron en mezclas muestreadas en campo y compactadas a nivel laboratorio. Esta figura ilustra los módulos obtenidos de los especímenes con y sin postcompactación. Los módulos calculados en promedio fueron mayores a los valores mínimos establecidos, que fueron de 1 000 MPa para especímenes sin postcompactación.

En la Figura 8 también se observa que los valores de MRT medidos en los especímenes con postcompactación resultan mayores a los especímenes que no la tienen. En estos últimos se obtuvieron valores de GC entre 110 y 115% del PVSM, lo que resultó en una mayor rigidez del espécimen.

La aplicación de postcompactación en los especímenes de prueba establecida en el proyecto es motivo de análisis, pues no necesariamente representa una condición realista en obra en términos de los vacíos de aire que se pueden alcanzar durante la vida útil del FDR+E. La evaluación de la resistencia de la FDR+E nos permite estimar de mejor forma, en función del tiempo de fraguado y envejecimiento del asfalto, la capacidad estructural de la capa.

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Figura 8. Módulo resiliente total a 20 °C y 1Hz, del km 170+340 al km 195+280, cuerpo A [8].

Resultados de la verificación de la capacidad estructural Posterior a los trabajos de rehabilitación, se llevó a cabo una nueva medición de deflectometría con el equipo HWD. Los resultados mostraron una mejora sustancial en la capacidad estructural del pavimento. Los módulos elásticos obtenidos mediante retrocálculo se muestran en la Figura 9, donde puede observarse que estos valores de rigidez son mayores a los que se consideraron en el diseño de espesores. El valor de módulo elástico de la FDR+E en campo fue aproximadamente 38% mayor a lo considerado en el diseño teórico de espesores.

Esto corrobora que los valores de rigidez de la FDR+E se alcanzaron después del proceso de rehabilitación. La vida remanente calculada fue de trece años. Si se considera que la FDR+E experimenta un proceso de curado durante su etapa operativa, es de esperarse que la rigidez de esa capa incremente con el tiempo.

Figura 9. Módulos elásticos retrocalculados para pavimento de la autopista Maravatío-Zapotlanejo, tramo km 190+000 al km 202+206, cuerpo A.

CONCLUSIONES • La técnica de FDR+E se considera una alternativa viable de rehabilitación para tramos carreteros con problemas de agrietamiento reflectivo (cuando esta falla es causada por el alto contenido de cemento en las bases).

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• Con base en los resultados obtenidos con esta técnica se satisficieron los requerimientos mecánicos y la vida útil establecidos en el proyecto.

• Los valores de MRT de la mezcla de FDR+E resultaron similares o mayores a los establecidos en el diseño del pavimento.

• Los módulos elásticos obtenidos por deflectometería en el FDR+E después del proceso de rehabilitación fueron aproximadamente 38% mayores que lo establecido en el diseño del pavimento.

• Con la propuesta de rehabilitación de la FDR+E se obtuvo una vida remanente de trece años para el tramo carretero en estudio, teniendo una estructura que supera las expectativas de diseño en términos de vida remanente.

14

REFERENCIAS [1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

TRABAJOS FUTUROS Los investigadores monitorearán el comportamiento del pavimento, en particular de la FDR+E, durante la vida del proyecto.

[9]

AGRADECIMIENTOS Los autores de este reporte agradecen a la concesionaria Red de Carreteras de Occidente por el apoyo económico y técnico brindado para el desarrollo e implementación del presente proyecto vial.

[11]

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[10]

[12] [13] [14]

R. Mallik, "Evaluation of Performance of Full-Depth Reclamation Mixes," Transportation Research Record, pp. 199-208.

E. J. Kearney and J. E. Huffman, "Full depth reclamation process," in Transportation Record Record, Washington, D.C., 1999.

T. W. Thomas and R. W. May, "Mechanistic-Empirical Design Guide Modeling of Asphalt Emulsion Full Depth Reclamation Mixes," in Transportation Research Board, Washington, D.C., 2006.

C. A. Henrichs, "Laboratory Comparison of Full Depth Reclamation Stabilization Techniques Using Arkansas Field Materials," University of Arkansas Bachelor of Science in Civil Engineering, 2013.

A. Gandi, A. Carter and D. Singh, "Effect of binder type on Full Depth Reclamation material behavior," Department of Construction Engineering, School of Superior Technology, University of Quebec, Montreal, 2018.

E. Ávila, A. Vázquez and C. Coria, "Estudio de flexibilización de bases estabilizadas con altos contenidos de cemento por medio de la utilización de emulsiones asfálticas," in 9no Congreso Mexicano del Asfalto, Cancún, Q.R., 2015.

AASHTO, Guide for design of Pavement structures, Washington, D.C.: American Association of State Highway and Transportation Officials, 1993.

RCO, Análisis funcional autopista: Maravatio-Zapotlanejo, Guadalajara, Jal., Red de Carreteras de Occidente, 2018.

W. S. Adaska and D. R. Luhr, "Control of Reflective Cracking in Cement Stabilized Pavements," in 5th International RILEM Conference, Limoges, France, 2004.

S. Im, F. Zhou, R. Lee and T. Scullion, "Impacts of rejuvenators on performance and engineering properties of asphalt mixtures containing recycled materials," Construction and Builidng Materials, vol. 53, pp. 596-603, 2014.

ASTM D7369, Determining the Resilient Modulus of Bituminous Mixtures by Indirect Tension Test, West Conshohocken: ASTM International, 2011.

Asphalt Institute, MS-19 Manual Básico de Emulsiones Asfálticas, Lexington: Asphalt Institue, 2008.

G. Bazi, Evaluation of Layer Moduli and Overlay Design ELMOD, México: Dynatest ELMOD 6 Consulting Inc., 2010.

P. Garnica and R. Hernández, "Manual de usuario IMT PAVE 1.1," Instituto Mexicano del Transporte (IMT), San Fandila, Qro., 2013.

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EVALUACIÓN DE BAGAZO DE AGAVE COMO AGENTE ESTABILIZADOR DE ASFALTO EN EL DISEÑO DE UNA MEZCLA SMA Maricarmen Magaña Orozco

Asphalt Pavement and Construction Laboratories, Ixtlahuacán, México, mezclas@apcl.mx

Álvaro Alejandro Bendaña Mercado, Pedro Limón Covarrubias, Javier Alejandro Estrada Fernández

Universidad de Guadalajara, Guadalajara, México, alvaroalejandro1999@hotmail.com, pedro.limon@academicos.udg.mx, jaef1699@hotmail.com

COMITÉ DE MEZCLAS ASFÁLTICAS Alejandro Castellanos Cordero Eymard Ávila Vázquez Carlos Alberto Jiménez García César Álvarez Daniela Bocanegra Martínez Enrique Villa Huerta Sergio Serment Moreno Maricarmen Magaña

INTRODUCCIÓN Las mezclas SMA (Stone Mastic Asphalt) que se desarrollaron en los años 60 en Alemania, surgieron por la necesidad de incrementar la resistencia a la deformación y tener una mayor durabilidad. También se conocen por su utilización como capas de rodamiento, ya que tienen una textura que permite una mejor fricción con el contacto neumático-pavimento, y minimizan la película de agua sobre la superficie del pavimento, así como el ruido hacia el entorno. Estas mezclas están compuestas por una estructura granular discontinua, particularmente en los agregados finos, lo que provoca un mayor rozamiento en los agregados gruesos, un contenido de asfalto superior al de las mezclas convencionales y filler (pues debido a su composición se presenta una segregación entre los agregados y el asfalto), y el escurrimiento del asfalto como resultado. A causa de esto, las mezclas necesitan la adición de un agente estabilizador, de los cuales, el más utilizado es la fibra celulosa (Rubio, Miranda, Fenollosa, & al., 2012).

En el estado de Jalisco se producen aproximadamente 300 millones de litros de tequila al año, lo que lo convierte en una de las principales industrias en el país. Un agave tiene un peso promedio de 25 kg, de los cuales, alrededor del 40% es bagazo de agave, desecho producto de la destilación del tequila, y uno de los mayores contaminantes en Jalisco. Durante un tiempo se han buscado opciones para utilizar y aprovechar este desecho: como composta,

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alimento animal, combustible, material de relleno, material para fermentación, entre otros.

Su uso como material para composta es el más común, y sin embargo, la cantidad de bagazo desechado al año ronda a rededor de las 360 mil toneladas (Tequileros.org, s.f.) (González, González, & Nungaray, 2005) (Saucedo-Luna, Castro-Montoya, Chavez-Parga, & al.).

Con el fin de encontrar una solución a esta problemática económica y ambiental, en este trabajo de investigación se buscó una alternativa para reemplazar de forma eficiente la fibra celulosa convencional de las mezclas SMA, que tiene un costo elevado, por fibra celulosa extraída del bagazo de agave azul. La investigación se realizó a partir de una misma granulometría, con tamaño nominal de ½” y 3/8”, con un asfalto grado PG 76-22, cuyas propiedades volumétricas (VAM, Gmb, Gmm) se evaluaron, se determinó su escurrimiento, se analizó su susceptibilidad al daño inducido por humedad (TSR) y por último, se registró su resistencia a la deformación permanente con la rueda cargada de Hamburgo, para comparar si el comportamiento de una mezcla SMA fabricada convencionalmente con fibra celulosa, y la realizada con fibra proveniente de bagazo de agave arroja resultados semejantes.

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Se realizaron dos diseños de mezcla asfáltica tipo SMA con fibra celulosa convencional con tamaño nominal de ½” y 3/8, y dos diseños con fibra celulosa proveniente del bagazo de agave azul con los mismos tamaños nominales, con la finalidad de comparar las propiedades volumétricas, escurrimiento, susceptibilidad al daño inducido por humedad (TSR) y resistencia a la deformación permanente.

Para esta investigación partimos con la caracterización de un agregado proveniente de un banco de materiales ubicado en Tonalá, Jalisco y utilizando un asfalto grado PG 76-22.

CARACTERIZACIÓN DE AGREGADO PÉTREO La caracterización del agregado pétreo se realizó con las diferentes normativas ASTM y normas SCT, y los parámetros permisibles se basaron en el PA-MA 01/2013 para capas de rodadura. En las Tablas 1, 2 y 3 se muestran los resultados obtenidos en la caracterización de los agregados gruesos (grava ¾”, sello ½” y sello 3/8” y en la Tabla 4 se muestran los del agregado fino (arena), todos ellos dentro de lo recomendado.

Caracterización de agregado grueso Tabla 1. Caracterización del agregado grueso (grava ¾”).

Ensayo Desgaste de los ángeles (%) Desgaste micro-deval (%) Intemperismo acelerado (%)

Especificación

Resultado

ASTM C131

25 máx.

21.4

ASTM D6928

15 máx.

7.9

ASTM C88

15 máx.

13.6

Partículas trituradas (%)

ASTM D5821

90 mín.

100

Partículas alargadas y lajeadas 5 a 1 (%)

ASTM D4791

10 máx.

0

Adherencia con el asfalto (%)

18

Método de prueba

Recomendación AMAAC RA-08

90 mín.

95.1

Densidad (T/m3)

M-MMP-4-04-003/18

-

2.58

Absorción (%)

M-MMP-4-04-003/18

-

1.67

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Tabla 2. Caracterización del agregado grueso (grava ½”).

Ensayo

Método de prueba

Especificación

Resultado

ASTM C131

25 máx.

13.0

ASTM D6928

15 máx.

5.5

ASTM C88

15 máx.

12.1

Desgaste de los ángeles (%) Desgaste micro-deval (%) Intemperismo acelerado (%) Partículas trituradas (%)

ASTM D5821

90 mín.

99.9

Partículas alargadas y lajeadas 5 a 1 (%)

ASTM D4791

10 máx.

0

Adherencia con el asfalto (%)

Recomendación AMAAC RA-08

90 mín.

96.3

Densidad (T/m3)

M-MMP-4-04-003/18

-

2.56

Absorción (%)

M-MMP-4-04-003/18

-

2.30

Método de prueba

Especificación

Resultado

Tabla 3. Caracterización del agregado grueso (grava 3/8”).

Ensayo Desgaste de los ángeles (%) Desgaste micro-deval (%)

ASTM C131

25 máx.

13.2

ASTM D6928

15 máx.

5.4

ASTM C88

15 máx.

12.8

Intemperismo acelerado (%) Partículas trituradas (%)

ASTM D5821

90 mín.

100

Partículas alargadas y lajeadas 5 a 1 (%)

ASTM D4791

10 máx.

0.4

Adherencia con el asfalto (%)

Recomendación AMAAC RA-08

90 mín.

96.7

Densidad (T/m3)

M-MMP-4-04-003/18

-

2.57

Absorción (%)

M-MMP-4-04-003/18

-

1.80

Especificación

Resultado

Caracterización de agregado fino Tabla 4. Caracterización del agregado fino (arena).

Ensayo

Método de prueba

Equivalente de arena (%)

ASTM D2419

55 mín.

66.7

Angularidad (%)

AASHTO T304

40 mín.

46.3

Azul de metileno (%)

Recomendación AMAAC RA-05

12 máx.

12

Densidad (T/m3)

M-MMP-4-04-003/18

-

2.47

Absorción (%)

M-MMP-4-04-003/18

-

4.04

Granulometría La granulometría para los agregados pétreos se realizó de acuerdo con lo propuesto para mezclas SMA, en la normativa AASHTO M325-08, y se obtuvieron los resultados mostrados en la Tabla 5.

Tabla 5. Granulometría de los diferentes materiales.

Malla

Grava ¾” % que pasa

Sello ½” % que pasa

Sello 3/8” % que pasa

Arena % que pasa

1”

100.0

100

100

100

¾”

99.8

100

100

100

½”

72.1

100

100

100

3/8”

39.5

67.8

100

100

ASFÁLTICA 71

19

Tabla 5. Continuación...

Malla

Grava ¾” % que pasa

Sello ½” % que pasa

Sello 3/8” % que pasa

Arena % que pasa

N°4

2.1

15.1

27.2

99.9

N°8

0.6

0.6

0.3

85.3

N°16

0.0

0.0

0.0

52.9

N°30

0.0

0.0

0.0

3 3.5

N°50

0.0

0.0

0.0

23.5

N°200

0.0

0.0

0.0

14.8

OBTENCIÓN DE FIBRA CELULOSA DE BAGAZO DE AGAVE Se extrajo la fibra con base en un proceso que consistió en cocer el bagazo de agave con un 20% de sosa cáustica respecto al peso de éste, y dejar a fuego medio durante algunas horas (Parra Negrete, Del Villar Quiñones, & Prieto Rodríguez, 2010). Tras esto, se pasó el bagazo por la malla N° 20 y la N° 400 con el fin de recuperar la celulosa y separar el bagazo, llevando éste a peso constante, y después a molienda. En la Figura 1 se puede observar la textura de la celulosa mientras se encuentra en proceso de secado y después de pasar por molienda.

Figura 1. Fibra de bagazo en proceso de secado y después de molienda.

GRANULOMETRÍAS DE DISEÑO Tamaño nominal de ½” Se propuso una granulometría según los lineamientos propuestos en la normativa AASHTO M325-08, que quedó compuesta con un

20

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

20% grava ¾”, 55% sello ½”, 20% arena y 5% de carbonato de calcio, y cuyo resultado se muestra en la Tabla 6. En la Figura 2 se puede apreciar, asimismo, la curva granulométrica.

Para el diseño de fibra celulosa convencional y el de la fibra de bagazo de agave, se utilizó la misma granulometría de diseño. La única variante es el tipo de fibra.

Tabla 6. Granulometría para tamaño nominal de ½”.

Malla

% que pasa

Límites

1”

100

¾”

100

100 –

½”

94.4

90–100

3/8”

70.2

50–80

N°4

33.7

20–35

N°8

22.5

16–24

N°16

15.6

–

N°30

11.7

–

N°50

9.7

–

N°200

8.0

8–11

Figura 2. Curva granulométrica para el diseño de ½”.

Tamaño nominal de 3/8” En el diseño de 3/8” se consideró una granulometría con 15.5% de sello ½”, 54.5 % sello 3/8”, 25 % arena y 5 % de carbonato de calcio, que fue utilizada tanto para el diseño de fibra convencional y fibra de bagazo. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 7 y en la Figura 3.

ASFÁLTICA 71

21

Tabla 7. Granulometría para tamaño nominal de 3/8”.

Malla

% que pasa

Límites

1”

100

¾”

100

½”

100

100–

3/8”

95.0

70–95

N°4

47.1

30–50

N°8

26.6

20–30

N°16

18.2

–21

N°30

13.4

–18

N°50

10.9

–15

N°200

8.7

8–12

Figura 3. Curva granulométrica para el diseño de 3/8”.

PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS Se realizó el diseño con un tiempo de mezclado de 180 segundos a una temperatura de mezclado de 160 a 170 °C. Para la compactación, se utilizó el compactador giratorio superpave con un ángulo de giro de 1.16°, una carga de 600 kPa, aplicando 100 giros de compactación y con el molde de 4” de diámetro. La compactación se efectuó a una temperatura de 155 a 145 °C. Diseño de ½” Diseño con fibra celulosa Se realizaron especímenes con diferentes contenidos de asfalto, partiendo del 6.5% de asfalto respecto al agregado, y 0.3% de fibra celulosa convencional. Se analizaron las propiedades volumétricas como el Gmb, Gmm, % vacíos y % vacíos en el agregado mineral (VAM).

En la Tabla 8 observamos los resultados obtenidos para el diseño de ½”.

22

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Tabla 8. Propiedades volumétricas de la mezcla con fibra convencional. % asfalto R.A.

% asfalto R.M.

Altura (mm)

Gmm (ton/m3)

Gmb (ton/m3)

% vacíos (4±0.5)

% VAM (17 mín.)

6.5

6.1

69.71

2.376

2.224

6.40

17.60

7.0

6.5

69.66

2.359

2.235

5.24

17.55

7.5

7.0

68.60

2.341

2.243

4.18

17.54

8.0

7.4

68.24

2.326

2.254

3.11

17.53

8.5

7.8

67.89

2.309

2.265

1.91

17.45

Basándonos en los resultados obtenidos que se muestran en la Tabla 8, nos percatamos de que el contenido óptimo de asfalto es de 7.5% respecto al peso del agregado, ya que con éste tenemos el porcentaje de vacíos cercano a 4 y el VAM mayor a 17%.

Diseño con fibra de bagazo de agave Con la finalidad de buscar un contenido de fibra que aportara las propiedades más cercanas a las que fueron obtenidas con la fibra celulosa, se realizaron muestras con diferentes contenidos de fibra de agave que rondaron entre 0.5 y 1.5%, y se utilizó un 7.5% de asfalto respecto al agregado. En la Tabla 9 se presentan los resultados obtenidos, y puede observarse que las muestras con el 1.0% de bagazo son las que arrojaron los resultados más aproximados a los obtenidos con fibra celulosa convencional, por lo que las muestras para los ensayos TSR y rueda cargada de Hamburgo se realizarán con este contenido.

Tabla 9. Propiedades volumétricas de la mezcla con fibra de bagazo. % fibra de bagazo

% asfalto R.A.

Altura (mm)

Gmm (ton/m3)

Gmb (Ton/m3)

% vacíos (4±0.5)

% VAM (17 mín.)

0.5

7.5

69.060

2.337

2.219

5.05

18.30

0.8

7.5

68.977

2.332

2.223

4.66

18.16

1.0

7.5

68.610

2.329

2.234

4.14

17.80

1.3

7.5

68.412

2.322

2.249

3.13

17.20

1.5

7.5

68.123

2.319

2.258

2.63

16.91

Diseño de 3/8” Diseño con fibra celulosa De la misma manera que para el diseño de ½” y 3/8”, se realizaron y analizaron muestras con contenido de asfalto entre 7% y 9%, utilizando una la fibra celulosa con un porcentaje de 0.3% respecto al peso del agregado. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 10.

ASFÁLTICA 71

23

Tabla 10. Propiedades volumétricas de la mezcla con fibra convencional. % asfalto R.A.

% asfalto R.M.

Altura (mm)

Gmm (Ton/m3)

Gmb (ton/m3)

% vacíos (4±0.5)

% VAM (17 mín.)

7.0

6.5

69.514

2.374

2.229

6.08

17.16

7.5

7.0

69.144

2.358

2.240

5.01

17.11

8.0

7.4

68.475

2.344

2.249

4.03

17.09

8.5

7.8

68.123

2.332

2.260

3.12

17.04

9.0

8.3

67.914

2.321

2.271

2.09

16.93

Como se puede observar en la Tabla 10, el contenido óptimo de asfalto fue de 8%, debido a que así obtenemos el 4% de vacíos y un VAM mayor a 17%.

Diseño con fibra de bagazo Se realizaron muestras con la fibra obtenida de bagazo variando los contenidos entre 0.5% y 1.5%, todas estas con el 8% de asfalto respecto al agregado. Con esto se buscaron muestras que tuvieran propiedades con más semejanza a las obtenidas en las muestras de fibra celulosa convencional. Como se observa en la Tabla 11, las muestras con el 1.0% de fibra de bagazo de agave son las que dieron los mejores resultados, por lo cual, con este contenido se realizarán las muestras utilizadas para el ensayo de susceptibilidad a la humedad y rueda cargada de Hamburgo.

Tabla 11. Propiedades volumétricas de la mezcla con fibra de bagazo. % fibra de bagazo

% asfalto R.A.

Altura (mm)

Gmm (ton/m3)

Gmb (ton/m3)

% vacíos (4±0.5)

% VAM (17 mín.)

0.5

8.0

68.391

2.348

2.234

4.53

17.99

0.8

8.0

68.366

2.344

2.237

4.55

17.86

1.0

8.0

68.134

2.340

2.242

4.15

17.66

1.3

8.0

68.069

2.334

2.249

3.66

17.42

1.5

8.0

67.275

2.332

2.253

3.38

17.27

Escurrimiento Schellenberg Se utilizo la metodología Schellenberg, recomendada para mezclas discontinuas, y que fue desarrollada en Alemania por el Dr. Schellenberg. Se utiliza hace bastantes años para mezclas en caliente debido a su rapidez, facilidad de uso y eficacia. (Lanchas & Herrero, 2007) Este método consiste en colocar 100 g de mezcla en un vaso de precipitado, luego durante una hora ± un minuto en un horno a la temperatura de mezclado, y después, se vuelva para mezclar la mezcla que no ha escurrido. Se debe tener precaución de no aplicar ningún elemento mecánico para remover la mezcla del vaso ni agitarla durante el volcado. (Barrera Cervantes, 2008).

24

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Diseño de ½” Como se observa en la Tabla 12, el escurrimiento con fibra celulosa al 0.3% se encuentra dentro de lo recomendado en la normativa AASHTO M325-08 de 0.3% máx. Para la fibra de celulosa se realizó a diferentes contenidos, de los cuales, el que da un resultado dentro de lo recomendado y que no se aleja tanto del porcentaje de fibra celulosa convencional fue el 1.0%, con el cual se corroboró que se pueden fabricar los especímenes para los ensayos de desempeño.

Tabla 12. Resultados de escurrimiento. % asfalto R.A.

% de fibra

% escurrimiento fibra celulosa

% escurrimiento fibra de bagazo

7.5

0.3

0.16

-

7.5

0.5

-

0.32

7.5

0.8

-

0.29

7.5

1.0

-

0.23

7.5

1.3

-

0.20

7.5

1.5

-

0.15

Diseño de 3/8” De la misma forma que en el diseño de media, se realizaron muestras con bagazo de agave con contenidos del 0.5 al 1.5% y con fibra celulosa al 0.3%, con la cual se demuestra que el contenido de 1.0% es el óptimo para la realización de los ensayos de susceptibilidad a la humedad y rueda cargada de Hamburgo.

Tabla 13. Resultados de escurrimiento. % asfalto R.A.

% de fibra

% escurrimiento fibra celulosa

% escurrimiento fibra de bagazo

7.5

0.3

0.05

-

7.5

0.5

-

0.33

7.5

0.8

-

0.30

7.5

1.0

-

0.17

7.5

1.3

-

0.12

7.5

1.5

-

0.09

SUSCEPTIBILIDAD AL DAÑO INDUCIDO POR HUMEDAD El análisis de la susceptibilidad al daño inducido por humedad se llevó a cabo con el ensayo de tracción indirecta, que consiste en someter a compresión diametral especímenes acondicionados previamente y especímenes secos. Dicho ensayo se realizó en un aparato de carga centradas y paralelas en el plano diametral vertical hasta la fractura del espécimen. El potencial del daño por humedad es dado por la resistencia a la tensión del grupo acondicionado y el grupo seco.

ASFÁLTICA 71

25

Diseño ½” Se realizaron seis muestras con fibra de bagazo de agave y seis muestras de fibra celulosa, de las cuales se presentan los resultados en las Tablas 14 y 15. En ellas observamos que la resistencia de las muestras con fibra de bagazo dio mejores resultados.

Tabla 14. Resistencia TSR con fibra celulosa.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

Diámetro (mm)

Altura (mm)

% vacíos

Carga (KN)

Resistencia (kPa)

1

2.188

2.341

99.77

63.09

6.5

6.174

624.43

2

2.187

2.341

99.98

63.51

6.6

4.643

465.50

3

2.171

2.341

99.65

63.85

7.3

5.722

572.52

4

2.174

2.341

100.03

63.44

7.1

6.177

619.68

5

2.175

2.341

99.58

63.95

7.1

6.786

678.39

6

2.186

2.341

99.76

63.60

6.6

6.680

670.26

Resistencia promedio (kPa)

% TSR

554.15 84.46 656.11

Tabla 15. Resistencia TSR con fibra de bagazo.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

Diámetro (mm)

Altura (mm)

% vacíos

Carga (KN)

Resistencia (kPa)

1

2.152

2.329

100.45

63.82

7.6

4.997

496.23

2

2.147

2.329

99.86

63.50

7.8

4.781

479.99

3

2.187

2.329

99.88

63.14

6.1

5.526

557.84

4

2.187

2.329

99.47

63.31

6.1

6.005

607.06

5

2.178

2.329

99.36

63.54

6.5

5.728

577.60

6

2.180

2.329

99.78

63.31

6.4

5.467

550.95

Resistencia promedio (kPa)

% TSR

511.35 88.39 578.53

DISEÑO 3/8” Se realizaron muestras con fibra celulosa y con fibra de bagazo, y se observó que ambas arrojaron una buena resistencia a la humedad.

Tabla 16. Resistencia TSR con fibra celulosa.

26

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

Diámetro (mm)

Altura (mm)

% vacíos

Carga (KN)

Resistencia (kPa)

1

2.187

2.344

99.78

63.03

6.7

6.449

652.80

2

2.187

2.344

99.83

63.59

6.7

6.992

701.18

3

2.168

2.344

99.89

63.36

7.5

6.098

613.38

4

2.182

2.344

99.86

63.10

6.9

6.544

661.15

5

2.178

2.344

99.73

63.60

7.1

6.338

636.14

6

2.168

2.344

100.25

63.78

7.5

6.044

601.78

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Resistencia promedio (kPa)

% TSR

655.79 103.6 633.02

Tabla 17. Resistencia TSR con fibra de bagazo.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

Diámetro (mm)

Altura (mm)

% vacíos

Carga (KN)

Resistencia (kPa)

1

2.190

2.340

99.91

63.33

6.4

7.313

735.80

2

2.187

2.340

100.07

63.79

6.5

6.503

648.54

3

2.178

2.340

100.26

63.68

6.9

6.390

637.16

4

2.186

2.340

99.94

63.57

6.6

7.179

719.37

5

2.185

2.340

100.01

63.74

6.6

6.773

676.40

6

2.181

2.340

100.16

63.81

6.8

7.047

701.94

Resistencia promedio (kPa)

% TSR

678.83 96.37 699.24

RUEDA CARGADA DE HAMBURGO La Normativa sobre la evaluación del desempeño de mezclas asfálticas con la rueda cargada de Hamburgo del Instituto Mexicano del Transporte (2018), establece que las deformaciones permanentes que se generan en la capa de rodamiento se ocasionan por la baja resistencia al corte por parte de la mezcla asfáltica para soportar las cargas cíclicas causadas por el tránsito de vehículos. Sus síntomas son una depresión longitudinal acompañada de un ligero levantamiento lateral de la mezcla asfáltica (Flores Flores, Delgado Alamilla, & Gómez López, 2018). Esta prueba es un gran indicador de la susceptibilidad a la falla anticipada de mezclas asfálticas en caliente debido a varios factores, que pueden ser una estructura granular débil, la rigidez inadecuada de asfalto, daño por humedad y una inadecuada adherencia entre el agregado pétreo y el asfalto (Rahman & Hossain, 2014).

Diseño ½” Se fabricaron muestras de rueda cargada de Hamburgo, cuyos resultados se observan en la Tabla 18 y 19, y de las cuales podemos rescatar que las muestras con bagazo son las que arrojaron un mejor comportamiento, como se aprecia en la Figura 4. Cabe destacar que ambas muestras con las diferentes fibras se encuentran dentro del parámetro recomendado de 10 mm máximo de deformación a las 20 000 pasadas.

Tabla 18. Ensayo de rueda de Hamburgo con fibra celulosa.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

% vacíos

Deformación (mm)

1

2.166

2.341

7.4

6.13

2

2.173

2.341

7.2

6.43

Promedio (mm) 6.28

Tabla 19. Ensayo de rueda de hamburgo con fibra de bagazo.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

% vacíos

Deformación (mm)

1

2.165

2.329

7.0

5.44

2

2.157

2.329

7.4

5.92

Promedio (mm) 5.68

ASFÁLTICA 71

27

Figura 4. Gráfica comparativa de la rueda cargada de Hamburgo en el diseño de ½”.

Diseño 3/8 Dados los resultados obtenidos en el ensayo de rueda cargada de Hamburgo mostrados en la Tabla 20 y 21, nos damos cuenta de que se presentaron mejores resultados con las muestras realizadas con fibra de bagazo de agave, cuyo comportamiento fue incluso mejor comparado con la fibra celulosa, como se aprecia en la Figura 5. Ambos ensayos cumplieron con el parámetro recomendado de 10 mm máximos de deformación a las 20 000 pasadas.

Tabla 20. Ensayo de rueda de Hamburgo con fibra celulosa.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

% vacíos

Deformación (mm)

1

2.169

2.344

7.4

7.99

2

2.159

2.344

7.9

8.67

Promedio (mm) 8.33

Tabla 21. Ensayo de rueda de Hamburgo con fibra de bagazo.

N°

Gmb (ton/m3)

Gmm (ton/m3)

% vacíos

Deformación (mm)

1 2

2.160

2.340

7.7

6.91

2.175

2.340

7.1

5.77

Promedio (mm) 6.34

Figura 5. Gráfica comparativa de la rueda cargada de hamburgo en el diseño de 3/8”.

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JULIO-SEPTIEMBRE 2022

CONCLUSIONES • Con los resultados obtenidos se puede observar que la fibra de bagazo de agave puede ser un sustituto de la fibra celulosa para inhibir el escurrimiento de asfalto.

• De acuerdo con los resultados de escurrimiento y propiedades volumétricas obtenidos, se observó que se necesita un porcentaje mayor de fibra de bagazo con respecto a la fibra celulosa.

• Respecto a la susceptibilidad a la humedad mediante el ensayo de TSR, los resultados son muy aproximados entre ambas fibras y cumplen con el valor de resistencia retenida de mínimo 80%.

• En los resultados de rueda de Hamburgo sí existe una diferencia notable entre ambas fibras, de las cuales, el mejor comportamiento lo presenta la fibra de bagazo de agave. Cabe mencionar que las dos cumplen con el mínimo permitido de 10 mm en 20 000 pasadas.

• En conclusión, la fibra de bagazo de agave en mezclas asfálticas, en este caso SMA, ha presentado un comportamiento bueno, lo cual ayudaría a subsanar el tema económico y ecológico que se vive principalmente en Jalisco, puesto que es el desecho de la producción de tequila.

• Se seguirá estudiando el uso de estas fibras con diferentes tipos de mezclas asfálticas, diferentes ensayos de evaluación y la posibilidad de realizar un tramo de prueba y darle un seguimiento.

TRABAJOS CITADOS Barrera Cervantes, C. (2008). Diseño y Construcción de Pavimentos tipo Stone Mastic Asphalt en México. Ciudad de México: Universidad Nacional Autonoma de México.

Flores Flores, M., Delgado Alamilla, H., & Gómez López, J. (2018). Evaluación del desempeño de mezclas asfálticas con la rueda cargada de Hamburgo. Queretaro: IMT. González, Y., González, O., & Nungaray, J. (2005). Potencial del bagazo de agave tequilero para la producción de biopolímeros y carbohidrasas por bacterias celulolíticas y para la obtención de compuestos fenólicos. e-Gnosis, 3(3), 0.

Lanchas, S., & Herrero, O. (Septiembre/octubre de 2007).

Caracterización de fibras en mezclas durables mediante el nuevo ensayo europeo de escurrimiento de ligante.

Carreteras (155).

Parra Negrete, L., Del Villar Quiñones, P., & Prieto Rodríguez, A. (Diciembre de 2010). Extracción de fibras de agave para elaborar papel y artesanías. Acta Universitaria, 20(3), 77-83.

Rahman, F., & Hossain, M. (2014). Review and Analysis of Hamburg Wheel Tracking Device Test Data. Kansas: Kansas Department of Transportation .

Rubio, B., Miranda, L., Fenollosa, M., & al., e. (2012). Diseño de mezcla SMA, como capa de rodadura e intermedia para su empleo en España. ASEFMA, VII Jornada Nacional.

Saucedo-Luna, J., Castro-Montoya, A., Chavez-Parga, M., & al., e. (s.f.). Sacarificación del bagazo de agave tequilana weber. XIII Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería.

Tequileros.org. (s.f.). Obtenido de https://www.tequileros.org/

ASFÁLTICA 71

29

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APLICACIÓN DE UN MODELO PARA EVALUAR LA EMISIÓN DE GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI) EN MEZCLAS ASFÁLTICAS Carlos Humberto Fonseca Rodríguez

Ingenieros y Gerentes Asociados, S.A. de C.V., Monterrey, Nuevo León, México, carlos.fonseca@tec.mx; carlos.fonseca@empresa-iga.com

COMITÉ DE MATERIALES RECICLADOS Rey Omar Adame Hernández Pedro Limón Covarrubias Guillermo Alfredo Flores Cuevas Sergio Nicolás Rodríguez Navarro César Martín López Vázquez Rodolfo Villalobos Dávila César Martín López Vázquez Leonardo Ambrosio Ochoa Ambriz Luis Enrique Ramírez Soto Sergio Serment Moreno Jossue Torres Sotelo Carlos Humberto Fonseca Rdgz.

Alfonso Díaz Pichardo

INTRODUCCIÓN Muchas de las actividades que el ser humano realiza imponen al medioambiente una importante agresión. La industria energética, el transporte, el comercio, la parte residencial, la industria agropecuaria-forestal, la manufacturera y la constructiva, emiten desechos sólidos, líquidos y gases al medioambiente, que contaminan los elementos naturales como el suelo, el agua y el aire.

Es notable decir que también, ante la preocupación por la realidad mundial actual, las industrias antes mencionadas integran en sus actividades programas importantes de mitigación de estos efectos y cuidado al medioambiente.

En el caso de la industria de la construcción, la infraestructura de los modos de transporte es un sector importante en el desarrollo económico y de competitividad de un país o de una zona geográfica. En el ámbito terrestre, a lo largo de las carreteras se mueve una importante cantidad de mercancías y personas según sus necesidades y actividades económicas.

Por un lado, la construcción de carreteras implica una serie de labores que impone una carga bastante grande para el medioambiente, ya que requieren uso de maquinaria pesada, remoción del manto verde, movimientos de terracerías, transformación de materiales proveniente de recursos naturales, etc. Todas estas actividades generan un alto consumo de energía, lo que provoca una alta carga de gases de efecto invernadero, GEI, y agresión a los

ASFÁLTICA 71

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hábitats de fauna y flora (bióticos) de los ecosistemas existentes. Por otro lado, los procesos de construcción y conservación de carreteras producen también una fuerte cantidad de desperdicios que hoy en día no es posible depositar en sitios controlados para evitar un impacto al medioambiente, regularmente en los suelos, agua y aire (abióticos). Otros tipos de impacto que causan estos procesos son en la parte social, económica y cultural (humanos). Entre todos estos, el objetivo que debe primar es la mitigación de aquellos que tengan un contexto negativo y la potenciación de los que son positivos.

Apuntando a la construcción de pavimentos, ambos tipos, flexibles y rígidos, exigen actividades que también generan daño ambiental, por lo que es de suma importancia recurrir a tecnologías que lo mitiguen, como reciclar o reusar materiales que han cumplido, en su ciclo de vida, el servicio eficiente que prestan a los usuarios de las carreteras. En el caso de pavimentos flexibles o asfálticos, todas aquellas capas compuestas con agregado pétreo y cemento asfáltico son un reservorio de materia prima para nuevos pavimentos, y de ellos se obtiene el producto conocido como RAP (Reclaimed Asphalt Pavement por sus siglas en inglés), cuyo uso presenta un ahorro importante en la emisión de contaminantes como GEI, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O).

Durante las diferentes etapas de oxidación del cemento asfáltico, las mezclas asfálticas pierden aromáticos, lo que incrementa el tamaño molecular de los asfaltenos, y aunque no se espera que esto ocurra en gran medida, los fenómenos de oxidación producen emisión de CO2 al ambiente [1]. La Figura 1 detalla el efecto que los fenómenos de oxidación tienen sobre el cemento asfáltico, un incremento en los compuestos de alto peso molecular y la emisión de CO2 al medioambiente.

Figura 1. Emisión de CO2 desde el cemento asfáltico.

ANTECEDENTES En México, en la construcción de nuevos tramos de carreteras se requiere tener por ley la Manifestación de Impacto Ambiental (MIA), que se basa en el Art. 28, fracciones I y VII de la Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA), y Art. 5° incisos B y O, fracción I, de su Reglamento en Materia de Evaluación del Impacto Ambiental (REIA), publicado el 30 de mayo del 2000 en el Diario Oficial de la Federación, y aplica a la modificación o construcción de carreteras federales, interestatales y aquellas similares que se realicen parcial o totalmente con fondos de la federación [2].

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JULIO-SEPTIEMBRE 2022

La primera aportación bibliográfica en México y de mucha relevancia que trata las acciones implementadas en el país y en el extranjero para el manejo o reducción de los efectos de GEI en el ámbito carretero, la realizó López Domínguez y Téllez Gutiérrez en 2013 [3]. En Dinamarca, en el 2006, se emitieron un total de 52.5 millones de toneladas de CO2, y el sector transporte contribuyó con 16 millones de toneladas, por lo que establecieron el proyecto Cooee para reducir la emisión. Dicho proyecto consiste en reducir la resistencia al rodamiento en los procesos de conservación de pavimentos, con lo que se obtiene una reducción en el consumo de energía [4].

También existe el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), un organismo internacional establecido por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y la Organización Meteorológica Mundial (OMM) en 1988, que desde entonces provee al mundo de una visión científica clara sobre el estado del cambio climático y sus posibles impactos ambientales y socioeconómicos. Este organismo revisa y evalúa la información científica, técnica y socioeconómica más reciente y relevante desarrollada en todo el mundo para dar a conocer datos sobre el cambio climático [5].

La generación de información y la unificación de criterios para la evaluación de las emisiones de GEI ha supuesto una inversión de recursos que busca establecer índices y homologar metodologías; en otras palabras, hablar un mismo idioma con la finalidad de mejorar la calidad de vida del planeta. Se han desarrollado documentos con el objetivo de revisar y actualizar los coeficientes o factores de emisión que permitan convertir la energía final en energía primaria y en emisiones de CO2 [6] [7].

En la última década se han desarrollado importantes tecnologías basadas en el uso de materiales que permiten que los pavimentos asfálticos puedan bajar la viscosidad de los cementos asfálticos hasta en 30 °C, de forma que su trabajabilidad a temperaturas de 110 a 130 °C es muy buena, lo que reduce la emisión de CO2 y NOx. Lo anterior ubica a estas aplicaciones en el concepto de mezclas asfálticas tibias, con las cuales, para una producción de 3.4 millones de toneladas al año, se reduciría la emisión de CO2 entre 20 y 30 toneladas [8].

El empleo del RAP en diferentes dotaciones para la elaboración de nuevas mezclas asfálticas ha llevado a una gran cantidad de estudios, desarrollo de nuevas metodologías, diseño de equipos

ASFÁLTICA 71

33

de construcción para trabajar en frío o en caliente, empleo de materiales de diversas procedencias, etc., y esto contribuye a una evolución de contenidos de RAP en sus inicios de hasta 15%, posteriormente hasta un 30%, 50%, para llegar hasta emplear más del 80% de RAP en nuevas mezclas asfálticas. Este incremento de RAP implica una disminución de emisión de GEI y depredación de cerro y montañas para acopio de materiales pétreos. El empleo de RAP está en línea con la filosofía del Protocolo de Kioto, ya que contribuye al desarrollo sustentable de países con economías crecientes, mediante proyectos que aporten soluciones de disminución de GEI. En Países Bajos se trabaja con metodologías de alta incertidumbre que presentan una reducción de la huella del carbono de entre 55 a 64% por tonelada de mezcla asfáltica manufacturada a 105 °C, hasta con un 93% de RAP, comparada con otra mezcla asfáltica con un 0% de RAP y producida a 175 °C [9]. Con el cambio de la matriz energética, para el año 2030 se puede reducir la huella aún más, en un 10% [9]. Al emplearse altos contenidos de RAP en nuevas mezclas asfálticas, es importante poner atención a su contenido de humedad, que puede afectar al desempeño de la mezcla, vida útil y consumo de energía durante su producción [9].

En la producción de mezcla asfáltica y construcción de pavimentos flexibles, es importante dividir las fuentes de emisión de GEI considerando las emisiones por consumo de energía y por volatilización o envejecimiento. Muchos investigadores han realizado trabajos relacionadas con los métodos de cálculo de emisión de CO2, durante la construcción de pavimentos asfálticos. Algunos han empleado el método convencional de análisis en el ciclo de vida (LCA, por las siglas en inglés de Life-Cycle Assessment) para realizar la división y definición de etapas, así como para calcular las emisiones de CO2 en cada una de ellas [10].

OBJETIVO DEL ESTUDIO Considerando las experiencias en México del uso de altas tasas de RAP (hasta del 100%), el objetivo de este escrito es presentar resultados del ahorro en emisiones de GEI al medioambiente que esta nueva tecnología ofrece, mediante un análisis cuantitativo y comparativo de la producción de CO2 con tecnologías convencionales, que se obtuvo de un tramo carretero construido entre los estados de Veracruz y Oaxaca, México.

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METODOLOGÍA EMPLEADA EN EL ESTUDIO REALIZADO En el análisis realizado para evaluar la diferencia de emisión de GEI entre un proceso de construcción convencional (la construcción de una capa de carpeta asfáltica en un pavimento asfáltico con mezcla asfáltica manufacturada con material 100% nuevo) y el proceso de construir la misma carpeta asfáltica con una mezcla manufacturada con 100% de RAP y rejuvenecedores elastómericos, se empleó el modelo descrito por Peng, B. et al. (2020 [10], 2017 [11] y 2015 [12]), donde se da peso a cada una de las etapas de producción de la mezcla y a cada una de las etapas de construcción de la capa del pavimento donde se empleará, y se utilizó un proceso analítico jerárquico definido por Huang et al. en 2010 [14].

La metodología desarrollada establece, en un primer paso, un sistema de estructura jerárquica que se divide en ocho etapas (2020 [10], 2017 [11] y 2015 [12]), en las cuales se evalúan las emisiones de los GEI. Estas etapas son: Acopio del agregado pétreo (etapa 1) El agregado pétreo se produce (trituración total o parcial), se transporta y se acopia por un cargador en el sitio específico en la planta de mezcla asfáltica. La principal fuente de energía consumida durante este proceso es el diésel.

Abastecimiento del agregado pétreo (etapa 2) En el proceso de abastecimiento del agregado pétreo para la planta de mezcla asfáltica, éste se transfiere con un cargador frontal desde el acopio a las tolvas. La energía primaria consumida es el diésel del cargador, por lo tanto, es necesario conocer el consumo de combustible y la capacidad de producción de la planta de mezcla asfáltica.

Calentamiento del agregado pétreo (etapa 3)

Por lo general, en la producción de una mezcla asfáltica en caliente, el agregado pétreo y el cemento asfáltico se mezclan a una alta temperatura, usualmente entre 160 °C y 190 °C. El secado y calentamiento de los agregados se logra mediante el uso de un tambor de secado. Los principales consumos son de energía mediante gasóleo, carbón natural o gas natural.

Calentamiento del cemento asfáltico (etapa 4) Para bombear el cemento asfáltico a la planta de fabricación de la mezcla asfáltica, se debe calentar en un tanque de almacenamiento para llegar a la temperatura correcta mientras se mantiene una viscosidad suficientemente baja. El calentamiento del cemento asfáltico se consigue principalmente a través de un fluido de calentamiento térmico con temperatura de calentamiento generalmente entre 150 °C y 170 °C. Manufactura de la mezcla asfáltica (etapa 5) La planta de mezcla asfáltica incluye los elevadores y transportadores de material pétreo, criba vibratoria, pesado del agregado y cemento asfáltico, mezclador y otros procesos, en

ASFÁLTICA 71

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los cuales la energía eléctrica es el mayor consumo. Por lo tanto, el parámetro principal en esta etapa es el consumo de energía eléctrica por unidad de tiempo correspondiente a la capacidad de producción.

Transporte de la mezcla asfáltica (etapa 6) La mezcla asfáltica manufacturada debe transportarse desde el sitio de mezclado al de pavimentación por el vehículo de transporte, que implica el consumo de diésel. Por lo tanto, es necesario conocer el consumo de combustible correspondiente a esta etapa.

Extendido de mezcla asfáltica (etapa 7) El tipo de extendedora de mezcla asfáltica depende del ancho, grosor, pendiente transversal y longitudinal de la capa a tenderse.

Este tipo de maquinaria consume grandes cantidades de combustible, por lo tanto, es importante conocer el consumo por unidad de tiempo y la capacidad de la extendedora en esta etapa.

Compactación de mezcla asfáltica (etapa 8) Tender la mezcla asfáltica por capas es la forma más eficiente de lograr una capa final. En este proceso, el aceite diésel es la fuente de energía principal. Se requiere el consumo de combustible de rodillos por unidad de tiempo y la capacidad de trabajo de dicha unidad.

Todas las etapas de producción y construcción de mezcla de asfalto son parte de un proceso interrelacionado, son un sistema.

Las producciones de cada una de las etapas deben vincularse con la capacidad de producción de la planta de mezcla asfáltica, lo que sirve como punto de partida para investigar el consumo de energía a través de un método directo o indirecto. Con estos valores se evalúan las emisiones de GEI que genera la producción de la mezcla asfáltica. Ver Figura 2.

Los consumos de energía en cada una de estas etapas son de diferentes tipos y cantidad, y la emisión de los GEI es en función de ambos parámetros. En este estudio, los factores de emisión según los consumos de energía se obtuvieron de fuentes de información proporcionadas por el Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático (IPCC), de diversos investigadores, de Greenpeace, etc. [4, 5, 6, 7, 12, 14, 15].

La Tabla 1 muestra los valores de factores de emisión de dióxido de carbono, Metano y óxido nitroso que, como GEI, se emiten según la fuente de energía empleada en cualquier proceso.

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Figura 2. Etapas de producción de la mezcla asfáltica y de construcción de una capa en el pavimento [10, 11, 12].

Tabla 1. Factores de emisión de GEI según la fuente de energía [10, 11, 12].

Tipo de energía

Valores de factores de emisión (mg/MJ)

Carbón

Gasolina

Diésel

Cemento asfáltico

Gas natural

CO2

94 600

77 400

74 100

80 700

56 100

CH4

1

3

3

3

1

N2O

1.5

0.6

0.6

0.6

0.1

Y la equivalencia entre el CO2 y los restantes GEI se pueden mostrar en la Tabla 2.

Tabla 2. Equivalencias en los GEI y el CO2 [10, 11, 12].

Equivalencia de GEI con el CO2

CO2

CH4

N2O

1

21

310

ASFÁLTICA 71

37

En la Tabla 3 se proporcionan valores de consumos de energía para cada una de las etapas consideradas en el modelo.

Tabla 3. Consumos de energía en proyectos chinos [10, 11, 12].

Investigación de consumos de energía en la producción y construcción de mezclas asfálticas

Expressway

Acopio de agregados (diésel) (L/t)

Calentamiento del cemento asfáltico

Abastecimiento agregado (diésel) (L/t)

Calentamiento del agregado pétreo

Transporte (diésel) (L/km•t)

Manufactura de la mezcla asfáltica (Electricidad) (kWh/t)

Extendido de la mezcla asfáltica (diésel) (L/t)

Compactación de mezcla asfáltica (diésel) (L/t)

Shaanxi Province A

0.149

64.502 (A) (kg/t)

0.086

7.614 (B) (kg/t)

0.03

2.33

0.133

0.267

Yunnan Province B

0.158

68.423 (A) (kg/t)

0.122

6.680 (B) (kg/t)

0.06

5.36

0.257

0.407

Gansu Province C

0.164

35.124 (B) (kg/t)

0.068

7.054 (B) (kg/t)

0.012

3.95

0.221

0.321

Shaanxi Province D

0.177

34.928 (B) (kg/t)

0.128

7.084 (B) (kg/t)

0.009

2.83

0.21

0.287

Shaanxi Province E

0.134

34.207 (B) (kg/t)

0.09

6.729 (B) (kg/t)

0.008

2.21

0.128

0.226

Shaanxi Province F

0.145

34.961 (B) (kg/t)

0.08

7.301 (B) (kg/t)

0.008

2.50

0.136

0.221

Shaanxi Province G

0.139

33.542 (C) (m3/t)

0.156

7.113 (C) (m3/t)

0.011

2.63

0.107

0.187

Shaanxi Province H

0.166

34.525 (C) (m3/t)

0.112

7.359 (C) (m3/t)

0.013

3.15

0.144

0.337

Shaanxi Province I

0.15

36.521 (C) (m3/t)

0.121

7.599 (C) (m3/t)

0.01

3.00

0.213

0.28

Shaanxi Province J

0.162

32.530 (C) (m3/t)

0.112

8.135 (C) (m3/t)

0.01

2.81

0.19

0.3

A Calentamiento del cemento asfáltico con carbón B Calentamiento del cemento asfáltico con crudo pesado C Calentamiento del cemento asfáltico con gas natural

Conociendo el tipo de energía a emplear para cada etapa, es posible evaluar el consumo y los factores de emisión, la emisión total por cada etapa y la suma de todas mediante la sumatoria expresada en la ecuación 1 [10, 11, 12].

G = Σi Σj Σk mij Qj Pj Gwpk

(1)

Donde: G = Emisión total de carbón mij = Tipo de energía j consumida en la etapa i Qj = Unidad calorífica de la energía j Pj = Factor de emisión de la energía j Gwpk = Equivalencia de GEI a CO2, Tabla 2 Aplicando los consumos de energía de las diez autopistas (Peng, B. et al., 2015), y de las doce autopistas (Peng, B. et al., 2020) en China, los consumos en ellas variaron de acuerdo con el tipo de energía en las ocho etapas.

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Para los procesos de calentamiento de cemento asfáltico, del agregado pétreo y de todo el proceso de producción de la mezcla asfáltica, se consideraron tres escenarios. En el escenario A, el calentamiento del cemento asfáltico fue con carbón mineral y el del agregado pétreo, gasóleo. En el B, el calentamiento del cemento asfáltico y del agregado pétreo se realizó con gasóleo, mientras que en el C, el calentamiento del cemento asfáltico y del agregado pétreo se realizó con gas natural. La Tabla 4 muestra las aportaciones de cada una de las etapas de esta investigación, y en ella es posible observar que para los tres escenarios, más del 92.0% de las emisiones de CO2 se deben a tres de las etapas consideradas, que son: calentamiento del agregado pétreo, calentamiento del cemento asfáltico y manufactura de la mezcla asfáltica.

Tabla 4. Contribución de cada etapa en la emisión de CO2 [10, 11, 12].

Porcentajes de contribución en emisión de CO2 en cada etapa ETAPA

A (%)

B (%)

C (%)

1. Acopio de agregados pétreos

1.14

1.23

1.63

2. Abastecimiento Agregados pétreos

0.84

0.77

1.37

3. Calentamiento del agregado Pétreos

65.62

68.29

65.37

4. Calentamiento del cemento asfáltico

15.24

14.93

13.00

5. Manufactura de la mezcla asfáltica

12.87

10.33

13.67

6. Transporte de la mezcla asfáltica

0.14

0.78

0.12

7. Extendido de mezcla asfáltica

1.52

1.46

1.80

8. Compactación de mezcla asfáltica

2.63

2.21

3.04

100

100

100

93.73

93.55

92.04

TOTAL SUMA 3+4+5

A Calentamiento del cemento asfáltico con gasóleo B Calentamiento del cemento asfáltico con carbón C Calentamiento del cemento asfáltico con gas natural

METODOLOGÍA DE TRABAJO Tras la recopilación de todos los resultados de la investigación y desarrollo tecnológico generados hasta el año 2020 en el Laboratorio de Materiales Asfálticos del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey, relacionados con el reúso de RAP en las mezclas asfálticas para pavimentos asfálticos, se puede, de manera rápida, describir los avances, y a partir de éstos generar este programa de análisis de las experiencias de reciclado en caliente con altas tasas de RAP en mezclas asfálticas.

ASFÁLTICA 71

39

Extraer del RAP los componentes que lo integran (como la granulometría del RAP y del agregado pétreo sin cemento asfáltico, el contenido y características mecánicas de cemento asfáltico envejecido), condujo a los trabajos que Fonseca Rodríguez, et al. [16] han realizado para contribuir al aprendizaje de este importante producto.

Con sustento en las metodologías existentes, se desarrolló un protocolo de diseño de mezclas asfálticas considerando 60, 80, 100% de RAP en la dosificación de la misma. Se trabajó en el diseño de una planta que manufacturará la mezcla asfáltica con 100% de RAP, con un equipo que elevará la temperatura sin envejecer más el cemento asfáltico [17].

En los trabajos de Del Castillo Castillo et al. (2013) [18] se puede apreciar el estudio de diferentes tipos de rejuvenecedores con elastómeros y mejoradores de adherencia, propiedades volumétricas de la mezcla asfáltica con altos contenidos de RAP, como vacíos en la mezcla asfáltica, vacíos en el agregado pétreo, densidades de la mezcla compacta, densidad máxima, etc. De igual forma, Sánchez Rodríguez et al. (2013) [20] estudió propiedades mecánicas, como el módulo resiliente de mezclas asfálticas con diferentes contenidos de RAP. Ejemplo de análisis de emisión de CO2 En este apartado se presenta el análisis de un caso de manufactura y construcción de una mezcla asfáltica realizados con diferentes contenidos de RAP, 30%, 40%, 50% y 60%, empleando rejuvenecedores con elastómeros y mejorador de adherencia. En el tramo SayulaMatías Romero se presenta un análisis comparativo de estos cuatro escenarios, su emisión de CO2 y comparación también con la construcción tradicional, 0% RAP. La Tabla 5 muestra los datos generales del proyecto empleados en el análisis.

Tabla 5. Conceptos generales considerados en el análisis.

Datos generales del proyecto Sayula, Veracruz-Matías Romero, Oaxaca Conceptos considerados km 130+000 al 154+000

Unidad

24

km

7

m

0.05

m

Contenido de cemento asfáltico en RAP

4.0

%

Contenido de cemento asfáltico en MA más RAP

6.2

%

% Rejuvenecedor adicionado

2.2

%

8 400

m3

Ancho de corona Espesor de la carpeta asfáltica

Volumen carpeta asfáltica compacta Factor de abundamiento Volumen carpeta asfáltica suelta Densidad de carpeta asfáltica suelta

40

Cantidad

1.22

Adim.

10 248

m3

1 900

kg/m3

Peso de la carpeta asfáltica suelto

19 471 200

kg

Peso de la carpeta asfáltica suelto

19 471

ton

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Tabla 5. Continuación...

Datos generales del proyecto Sayula, Veracruz-Matías Romero, Oaxaca Conceptos considerados

Cantidad

Unidad

18 264

ton

Peso del Cemento Asfáltico

1 207

ton

Despalme

3 653

ton

Peso CA en el RAP

779

ton

Peso rejuvenecedor en RAP

428

ton

Peso de agregado pétreo

ANÁLISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN Dado que se aplicó la metodología que describe el modelo de Peng, B. et al. (2015, 2017 y 2020) [10, 11, 12], y se adaptó a las condiciones mexicanas y de la zona de trabajo en el tramo Sayula-Matías Romero, el análisis consistió en evaluar las emisiones de CO2 para las dos siguientes alternativas: • Alternativa 1: Manufactura de la mezcla asfáltica con material pétreo y cemento asfáltico nuevos, de acuerdo con un diseño convencional de la misma, y empleando los procedimientos constructivos convencionales. Mezcla asfáltica sin RAP. • Alternativa 2: Manufactura de la mezcla asfáltica con material pétreo procedente del RAP obtenido del mismo tramo, con rejuvenecedor elastomérico y mejorador de adherencia, según un diseño adecuado para este producto, y empleando los procedimientos constructivos convencionales. Mezcla asfáltica con RAP. Adicional a la información proporcionada en las Tablas 1, 2 y 3 [12], en el análisis se consideraron factores de emisión de procesos constructivos en carreteras adquiridos de lo publicado por Aguayo (2014) [8], y puede apreciarse en la Tabla 6 a continuación.

Tabla 6. Factores de emisión [8].

Concepto de obra

Emisión específica (kg CO2 / ton)

Movimiento de terracerías

4.4

Excavación en roca y su disposición

1.9

Trituración de rocas

2.7

Base y subbase granular hidráulica

11.4

Mezcla asfáltica en frío

13.6

Mezcla asfáltica en caliente

90.1

Base tratada con cemento Portland

128.5

Losas de concreto hidráulico

223.8

ASFÁLTICA 71

41

A manera de ejemplo, en las Tablas 7, 8 y 9 se presentan los resultados de las emisiones de CO2, donde se comparan resultados en mezclas asfálticas con 0% y 40% de RAP. En cada caso, se emplea en las etapas de calentamiento de agregado pétreo y de calentamiento de cemento asfáltico con diferentes combustibles, que son: gasóleo, carbón y gas natural. Al ser opciones de energía, se conoce que la emisión de CO2 de cada una de ellas es de 7 7400 mg/ MJ; 94 600 mg/MJ y 56 100 mg/MJ, respectivamente [11].

Tabla 7. Emisiones de CO2 empleando combustible tipo gasóleo y un 40 % de RAP. Mezcla asfáltica sin RAP y mezcla asfáltica con el 40% de RAP

Emisión total (kg CO2)

Tipo

Unidad

Alternativa 1 MA sin RAP

Alternativa 2 MA con RAP

Emisión específica (kg CO2/kg)

Emisión específica (kg CO2/KWh)

Acopio de agregrados pétreos (M1)

diésel

kg

4 511

4 062

3.20

---

14 435

12 999

Abastecimiento de agregado pétreo (M2)

diésel

kg

2 817

2 817

3.20

---

9 013

9 013

Calentamiento de agregado pétreo (M3)

combustible gasóleo

kg

121 273

72 764

3.00

---

363 819

218 291

Calentamiento de cemento asfáltico (M4)

combustible gasóleo

kg

42 166

25 299

3.00

---

126 497

75 898

Manufactura de la mezcla asfáltica (M5)

electricidad

kWh

55 103

33 062

---

0.264

14 547

8 728

Transporte de la mezcla asfáltica (M6)

diésel

kg

211

211

3.20

---

676

676

Extendido de la mezcla asfáltica (M7)

diésel

kg

4 926

4 926

3.20

---

15 765

15 765

Compactación de la mezcla asfáltica (M8)

diésel

kg

6 733

6 733

3.20

---

21 545

21 545

566 296

362 915

Etapa

Densidad de diésel (kg/lt)=0.83

TOTAL

Alternativa 1 MA sin RAP

Alternativa 2 MA con RAP

Tabla 8. Emisiones de CO2 empleando combustible tipo carbón y un 40% de RAP. Mezcla asfáltica sin RAP y mezcla asfáltica con el 40% de RAP Tipo

Unidad

Alternativa 1 MA sin RAP

Alternativa 2 MA con RAP

Emisión específica (kg CO2/kg)

Emisión específica (kg CO2/KWh)

Acopio de agregrados pétreos (M1)

diésel

kg

4 511

4 062

3.20

---

14 435

12 999

Abastecimiento de agregado pétreo (M2)

diésel

kg

2 817

2 817

3.20

---

9 013

9 013

Calentamiento de agregado pétreo (M3)

carbón natural

kg

148 304

88 982

3.00

---

444 911

266 946

Calentamiento de cemento asfáltico (M4)

carbón natural

kg

42 166

25 299

3.00

---

126 497

75 898

Manufactura de la mezcla asfáltica (M5)

electricidad

kWh

55 103

33 062

---

0.264

14 547

8 728

Transporte de la mezcla asfáltica (M6)

diésel

kg

211

211

3.20

---

676

676

Extendido de la mezcla asfáltica (M7)

diésel

kg

4 926

4 926

3.20

---

15 765

15 765

Compactación de la mezcla asfáltica (M8)

diésel

kg

6 733

6 733

3.20

---

21 545

21 545

TOTAL

647 388

411 570

Etapa

Densidad de diésel (kg/lt)=0.83

44

Emisión total (kg CO2)

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Alternativa 1 MA sin RAP

Alternativa 2 MA con RAP

Tabla 9. Emisiones de CO2 empleando combustible tipo gas natural y un 40% de RAP. Mezcla asfáltica sin RAP y mezcla asfáltica con el 40% de RAP

Emisión total (kg CO2)

Tipo

Unidad

Alternativa 1 MA sin RAP

Alternativa 2 MA con RAP

Emisión específica (kg CO2/kg)

Emisión específica (kg CO2/KWh)

Acopio de agregrados pétreos (M1)

diésel

kg

4 511

4 062

3.20

---

14 435

12 999

Abastecimiento de agregado pétreo (M2)

diésel

kg

2 817

2 817

3.20

---

9 013

9 013

Calentamiento de agregado pétreo (M3)

gas natural

kg

87 850

52 710

3.00

---

263 549

158 130

Calentamiento de cemento asfáltico (M4)

gas natural

kg

42 166

25 299

3.00

---

126 497

75 898

Manufactura de la mezcla asfáltica (M5)

electricidad

kWh

55 103

33 062

---

0.264

14 547

8 728

Transporte de la mezcla asfáltica (M6)

diésel

kg

211

211

3.20

---

676

676

diésel

kg

4 926

4 926

3.20

---

15 765

15 765

diésel

kg

6 733

6 733

3.20

---

21 545

21 545

TOTAL

466 027

302 753

Etapa

Extendido de la mezcla asfáltica (M7) Compactación de la mezcla asfáltica (M8)

Densidad de diésel (kg/lt)=0.83

Alternativa 1 MA sin RAP

Alternativa 2 MA con RAP

Para estos tres casos con un 40% de RAP, para los tres tipos de combustibles a emplearse, gasóleo, carbón y gas natural, se obtuvo un ahorro en las emisiones de CO2 de 35.9%, 36.4% y 35.0%, respectivamente.

Considerando el contenido de RAP en la manufactura de la mezcla asfáltica, al incrementar su porcentaje, el modelo pone en evidencia el incremento en la reducción de emisiones de CO2, lo cual se observa en la Tabla 10 a continuación. El porcentaje de reducción es del 26.9%, 35.9%, 44.9% y 53.9% para contenidos de RAP del 30%, 40%, 50% y 60%, respectivamente. Es importante mencionar que los porcentajes referidos anteriormente corresponden al caso donde el combustible empleado en las etapas de calentamiento del agregado pétreo y cemento asfáltico es el gasóleo.

Tabla 10. Porcentajes de reducción de emisiones de CO2 con diferentes porcentajes de RAP. Emisión total (kg CO2) % RAP

MA sin RAP

MA con RAP

% Reducción

30

566 296

413 760

26.9

40

566 296

362 915

35.9

50

566 296

312 069

44.9

566 296

261 224

53.9

ASFÁLTICA 71

45

Para los tres tipos de combustibles considerados en el análisis de emisiones de CO2, la Figura 3 contiene las emisiones totales de CO2 con los diferentes porcentajes de RAP. Tanto el valor calorífico como la emisión de CO2 de cada combustible son variables que impactan de manera importante en las emisiones de gases efecto invernadero.

Figura 3. Emisiones de CO2 con diferentes combustibles y porcentajes de RAP.

En la Tabla 11 se pueden observar los porcentajes con los que contribuye cada etapa para los escenarios A, B y C, los cuales siguen un patrón definido por el modelo descrito para las dos alternativas en análisis. Es importante apuntar que tanto los factores de consumo como los de emisión en las diferentes etapas se tomaron del modelo, no así las condiciones o procedimientos de construcción de cada etapa, que son de autoría propia.

Tabla 11. Contribución de cada etapa en la emisión de CO2 de acuerdo con el modelo.

Porcentajes de contribución en emisión de CO2 en cada etapa ETAPA

A (%)

B (%)

C (%)

M1. Acopio de agregados pétreos

2.55

2.23

3.10

M2. Abastecimiento agregados pétreos

1.59

1.39

1.93

M3. Calentamiento de agregados pétreos

64.25

68.72

56.55

M4. Calentamiento del cemento asfáltico

22.34

19.54

27.14

M5. Manufactura de la mezcla asfáltica

2.57

2.25

3.12

M6. Transporte de la mezcla asfáltica

0.12

0.10

0.14

M7. Extendido de mezcla asfáltica

2.78

2.44

3.38

M8. Compactación de mezcla asfáltica

2.63

3.33

4.62

100

100

100

89.15

90.51

86.82

TOTAL SUMA 3+4+5

A Calentamiento del cemento asfáltico con gasóleo B Calentamiento del cemento asfáltico con carbón C Calentamiento del cemento asfáltico con gas natural

46

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

CONCLUSIONES De acuerdo con diversos investigadores y con lo publicado en revistas científicas indexadas, a manera de conclusión se puede decir que en Países Bajos se trabaja con metodologías con alta incertidumbre que presentan una reducción de la huella del carbono de entre 55 a 64% por tonelada de mezcla asfáltica manufacturada a 105 °C, hasta con un 93% de RAP, comparada con otra mezcla asfáltica con un 0% de RAP y producida a 175 °C, y tratan de contribuir con el cambio de la matriz energética. Estos datos apuntan a que, para el año 2030, se puede reducir la huella aún más, en un 10%.

Muchos investigadores han realizado trabajos relacionados con los métodos de cálculo de emisiones de CO2 durante la construcción de pavimentos asfálticos. Algunos han empleado el método convencional del análisis en el ciclo de vida (LCA, por sus siglas en inglés). Resultados de investigaciones reportan que el uso del RAP y WMA proporciona importantes ventajas compatibles con los conceptos de sostenibilidad en pavimentos flexibles, y han demostrado que el uso de WMA disminuye las emisiones de CO2 relacionadas con el uso de las mezclas asfálticas en caliente, HMA, de un 15 a un 40%.

De los resultados obtenidos en el análisis de las dos alternativas se pueden concluir varios aspectos importantes que ofrece el modelo. Uno es que da pauta para establecer bases teóricas que permitan desarrollar tecnologías de bajo consumo de energía y reducción de emisión de CO2, en la manufactura y construcción de mezclas asfálticas en el sector carretero. Sin embargo, se requiere investigar factores de consumo de las actividades, en el entorno estatal y nacional.

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JULIO-SEPTIEMBRE 2022

EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE MACROCALAFATEO INDUCIDO Y CAPA FRICCIONANTE DE RODADURA (MCI-F) COMO ALTERNATIVA DE CONSERVACIÓN EN LOS PAVIMENTOS FLEXIBLES EN MÉXICO Carlos Coria, Jonathan Hernández, Rosita Martínez, Jorge Mejía, Luis Bernal y Eymard Ávila Ergon Asfaltos México, Puebla, México, carlos.coria@ergon.com, jonathanarturo.hernandez@ergon.com, rosita.martinez@ergon.com, jorge.mejia@ergon.com, luis.bernal@ergon.com, eymard.avila@ergon.com COMITÉ CONSTRUCCIÓN Y MAQUINARIA José Ricardo Galvis Contreras Alejandro Alfonso Jiménez Cabrera Jesús Bretado Alejandro Padilla Francisco Javier Castañeda Garay

INTRODUCCIÓN En los pavimentos flexibles, los tipos de fallas se categorizan en agrietamiento, deformación de la superficie, baches, defectos en la superficie, entre otros. El agrietamiento puede clasificarse de acuerdo con el fenómeno que lo genera: agrietamiento por fatiga, de bloque, de borde, longitudinal, transversal y reflectivo. Cada una de las fallas descritas se identifican a partir de un patrón de características específicas, y su nivel de severidad se determina en función de su volumen de existencia en un área del pavimento [1]. Una de las tareas más difíciles para ejecutar el plan de mantenimiento de un pavimento es la selección de la técnica correcta de reparación de la falla, así como establecer el momento oportuno de la intervención de la técnica. La alternativa adecuada es aquella que permita obtener la mejor relación costo-beneficio en el programa de conservación del pavimento.

Diversos estudios han mostrado la importancia de realizar el diagnóstico apropiado en el camino en estudio para obtener los mejores resultados posibles y definir el plan de mantenimiento de las medidas de mitigación o corrección de las fallas [2,3,4,5].

En México, las técnicas más comunes de mantenimiento de un pavimento son el riego de protección de la superficie, riego de sello, microaglomerado, capas de rodaduras en caliente y el fresado y reposición de carpeta nueva. Este último se utiliza principalmente cuando se encuentran patrones de falla de agrietamiento por fatiga en el

ASFÁLTICA 71

49

pavimento. En este caso, la falla es tan severa que la reposición de la carpeta asfáltica es inevitable. El costo asociado con esta técnica de conservación es alto en comparación con las otras.

Otra de las técnicas para rehabilitar pavimentos con agrietamiento, y que se emplea en otros países, es el sistema denominado scrub seal, que consiste en la aplicación de una emulsión asfáltica híbrida modificada con polímero y un riego de gravilla sobre la superficie del camino. La emulsión es distribuida y forzada hacia el interior de las grietas mediante un dispositivo de escobillas. La aplicación tiene la finalidad de rejuvenecer una superficie oxidada y agrietada. El scrub seal puede combinarse con riego de protección, riego de sello, mortero asfáltico (cape seal), carpeta asfáltica o intercapa de absorción de esfuerzos.

El scrub seal es similar al riego de sello en su aplicación, pero la diferencia principal es que el distribuidor de emulsión asfáltica jala una serie de cepillos o escobillas colocados en diferentes ángulos. Los cepillos empujan y distribuyen la emulsión asfáltica dentro de las grietas para sellar la superficie del pavimento.

Este sistema tiene distintos beneficios, como la reducción de los costos del ciclo de vida en 48%, el consumo energético por más del 60%, la emisión de gases en 51% y el uso de materiales en 49%, y también extiende la vida útil de un camino [6].

El scrub seal se aplica en pavimentos con agrietamiento moderado a severo para mejorar la macrotextura, fricción del pavimento y para sellar las grietas; también se utiliza como una herramienta entre el mantenimiento rutinario y rehabilitaciones, que puede ayudar a extender la vida del pavimento de uno a siete años. En pavimentos con una condición del pavimento (PCI) bueno (PCI >70), puede extender la vida útil hasta siete años. En aquellos con una condición de pavimento regular (PCI>55), su durabilidad puede ser de tres a cinco años, y en pavimentos muy deteriorados (PCI<40), en un rango de uno a tres años. De acuerdo con los reportes, el empleo del scrub seal puede reducir los costos hasta en un 60% en comparación con un método tradicional de fresado y colocación de carpeta nueva [6,7]. Mediante la relación costo-beneficio, Shafer & Gift [8] mostraron las ventajas de emplear scrub seal en contraste con sistemas de riego de sello, mortero asfáltico y colocación de sobrecarpeta.

El scrub seal es diseñado para aplicaciones en pavimentos con agrietamiento moderado a alto con adecuado soporte estructural. Si el pavimento presenta fallas de tipo estructural, se deben elegir otras técnicas de solución. El componente principal de este sistema es la emulsión asfáltica híbrida modificada con polímero; una porción de la emulsión penetra en las grietas y otra permanece en la superficie como riego de adherencia para sujetar la gravilla.

En México, el scrub seal se empleó por primera vez en 2019, y se le denominó sistema de macrocalafateo inducido y capa friccionante de rodadura (MCI-F). En este estudio se abordarán los resultados obtenidos en dos secciones de prueba de MCI-F aplicadas en México.

OBJETIVO El objetivo principal de este estudio fue evaluar la implementación del sistema MCI-F en dos tramos carreteros del país. Los objetivos específicos fueron: • Seleccionar los materiales apropiados para el sistema • Documentar el proceso constructivo

50

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

• Monitorear los indicadores de desempeño del pavimento • Evaluar la durabilidad de la técnica de mantenimiento CASOS DE ESTUDIO Los sitios de estudio se localizan en la carretera federal Puebla–Huajuapan de León, en el estado de Puebla, y en la carretera estatal Paso Tlalpan–San Simeón, en el estado de Tlaxcala.

Los datos particulares de cada caso se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Casos de estudio.

Segmento 1: Puebla–Huajuapan de León

Segmento 2: Paso Tlalpan–San Simeón

Andesítico

Basáltico

Condición del agregado pétreo

Virgen

Virgen

Dosificación de agregado L/m2

10.5–11.5

9.5–10.2

1.8–2.0

1.4–1.7

Verano, 2019 (julio)

Primavera, 2021 (abril)

Longitud del tramo, km

1.246

4.420

Tránsito diario promedio anual, (TDPA), vehículos

5 529

1 987

6

5

Vehículos pesados, %

15.3

6.0

Ejes equivalentes (10 años, método de ingeniería UNAM), millones

12.2

1.04

1

2

No

Sí

Origen del agregado pétreo

Dosificación de emulsión asfáltica L/m2 Fecha de aplicación

Tiempo de apertura al tránsito vehicular, h

Carriles (aplicación MCI-F) Riego de protección

Tipos de falla En los segmentos en estudio, previo a la aplicación del MCI-F, las fallas principales de los pavimentos fueron el agrietamiento por fatiga y calavereo en el segmento 1, y de agrietamiento en bloque para el segmento 2. Las Figura 1 y Figura 2 muestran algunas de las características del pavimento existente.

Figura 1. Agrietamiento por fatiga y calavereo. Segmento 1.

ASFÁLTICA 71

51

Figura 2. Agrietamiento en bloque. Segmento 2.

MATERIALES El agregado pétreo empleado en el MCI-F fue sello del tipo 3A, de acuerdo con la normativa N.CMT.4.04/17 de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). Por otro lado, las características de la emulsión asfáltica híbrida modificada con polímero se pueden observar en la Tabla 2.

Tabla 2. Características de la emulsión asfáltica híbrida.

Método de prueba (AASHTO)

Propiedad

Especificación del proyecto (min.)

Segmento 1

(máx.)

Segmento 2

Valor obtenido

Propiedades a la emulsión Residuo asfáltico, 204 °C, %

ASTM D244-95

60

---

66.3

65.66

Viscosidad, Saybolt Furol, 25 °C, SFS

T59

50

350

162

204

Estabilidad 24 horas, %

T59

1

0.9

0.9

Aceite destilado, %

T59

0.5

0

0

Retenido en malla No. 20, %

T59

0.1

0.01

0.02

---

46

52

Propiedad al residuo de la destilación (204 °C) Penetración,4 °C, 200 g, 60 seg, 1/10mm

T59

30

Propiedades al residuo de la emulsión a baja temperatura [ASTM D7497-09 (2016)]

52

MSCR @ 52 °C, Jnr @ 3.2KPa-1, %

ASTM D7405

MSCR @ 52 °C, % Respuesta elástica, RE @0.1 kPa

ASTM D7405

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

30

4

1.29

2.17

---

39.91

56.56

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN La metodología consistió en la determinación de la fórmula de trabajo teórica para las dosificaciones de material pétreo y emulsión asfáltica, la preparación de mosaicos de prueba y el ajuste de las cantidades de material en el sitio de los trabajos en función del pavimento existente. El método incluyó el registro de los datos de la aplicación, las temperaturas de trabajo y los tiempos de apertura al tránsito vehicular. Posterior a la aplicación del MCI-F, las evaluaciones con equipos de alto desempeño se realizaron en distintos periodos de tiempo. Los indicadores de desempeño que se obtuvieron de estas campañas de auscultación del pavimento fueron: coeficiente de fricción, macrotextura, profundidad de rodera, índice de regularidad internacional (IRI) y levantamiento de deterioros (agrietamiento y desprendimiento de material pétreo).

Fórmula de trabajo teórica Las cantidades de material pétreo y asfáltico se obtuvieron con el método McLeod, de forma similar al sistema de riego de sello.

Proceso constructivo El proceso de aplicación del MCI-F consistió en: a) barrido de la superficie, b) aplicación de la emulsión asfáltica híbrida modificada con polímero con un distribuidor; el distribuidor cuenta con un dispositivo de escobillado ensamblado (Figura 3), c) aplicación de gravilla con un esparcidor computarizado y d) acomodo del material pétreo por medio de compactadores neumáticos. Para

Figura 3. Sistema de escobillado del MCI-F.

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aplicar este sistema, en el segmento 2 se realizaron trabajos previos en el pavimento, que correspondieron al sellado de grietas con un ancho mayor a 5 mm y reparación de baches o depresiones antes de la aplicación del sistema de MCI-F. En el segmento 1 no se realizaron trabajos previos en el pavimento.

Auscultación de pavimentos En el segmento 1 se ejecutaron cuatro mediciones con el equipo automatizado Pathrunner XP y tres con Mu-Meter MK6. La aplicación del MCI-F se realizó sobre el carril de baja velocidad.

Las mediciones se efectuaron sin MCI-F sobre el carril de baja velocidad y sobre el carril de alta velocidad como referencia de comparación directa.

En el segmento 2 se ejecutaron tres mediciones con los mismos equipos del segmento 1: dos mediciones antes y una después de la aplicación del MCI-F. La aplicación y evaluación del MCI-F se hicieron sobre ambos carriles del camino (ascendente y descendente). Sobre el MCI-F se colocó un riego de protección con fines estéticos para proveer una superficie de color negro.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Macrotextura: segmento 1 El valor inicial de macrotextura después de colocar el MCI-F fue de 1.16 mm en promedio (Figura 4). Se observó un decremento hasta un valor de 0.89 mm (aproximadamente 30%) entre la condición inicial y la evaluación después de seis meses de operación (0.5 millones de ejes equivalentes); sin embargo, a partir de octubre 2020 hasta julio 2021, la diferencia en los valores ha sido mínima. El valor promedio actual de macrotextura es de 0.82 mm. Únicamente como referencia, el valor de 0.75 mm es graficado como umbral de aceptación, y se usa comúnmente en contratos de obra bajo el esquema de asociación público-privada (APP).

En el mismo gráfico se nota cómo este indicador tiene valores más bajos en el segmento adyacente sin MCI-F.

Figura 4. Macrotextura, segmento 1.

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IRI: segmento 1 En la Figura 5 se muestran los datos de IRI a lo largo de la longitud del tramo. Aquí puede notarse que el MCI-F no aportó beneficios mayores respecto al cambio o mejora de la rasante del camino, sin embargo, el valor de IRI se ha mantenido prácticamente constante hasta la fecha de este reporte, es decir, por debajo de 2.5 m/km en la mayor parte de la longitud de tramo en estudio. Lo anterior se explica debido al bajo espesor del tratamiento (menor a 25 mm), que no logra corregir fallas de mayor magnitud. Deficiencias de este tipo en el pavimento deberían corregirse mediante una técnica de mayor alcance.

Figura 5. IRI, segmento 1.

Profundidad de rodera: segmento 1 En la Figura 6 se muestran los resultados de profundidad de rodera (PR). De forma similar a los datos de IRI, la magnitud de datos de PR no tuvo una afectación significativa; no hubo diferencias resaltables con el paso del tiempo ni con el efecto del tránsito vehicular. Incluso, los valores fueron similares al segmento aledaño sin MCI-F. La PR exhibió un aumento entre las mediciones de hasta 2 mm en algunos subsegmentos. No obstante, los valores son menores al valor de referencia de aceptación de 12 mm (especificación de contratos APP).

Figura 6. Profundidad de rodera, segmento 1.

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Coeficiente de fricción: segmento 1 En la Figura 7 se registran los datos del coeficiente de fricción realizado en distintos tiempos y estaciones del año a partir de la aplicación del MCI-F. Más de un año después de la construcción (1.5 millones de ejes equivalentes), se realizó el primer monitoreo con equipo Mu-Meter.

Los resultados mostraron que la resistencia al deslizamiento era adecuada según los umbrales de aceptación de la norma N·CSV·CAR·1·03·007/17 de la SCT. En marzo de 2021, (después de 1.7 millones de ejes equivalentes), se observó el abatimiento de los valores numéricos, pasando de una condición de bueno a aceptable. Una tercera medición se realizó en agosto de 2021 (después de 2.1 millones de ejes equivalentes), en la que pudo observarse cómo los valores se determinaron, en una magnitud similar a la segunda evaluación, dentro de una condición aceptable. Se observó un ligero repunte en los datos; el momento estacional del año en que se efectuaron las mediciones con Mu-Meter pudo ser un factor que influyera en los resultados finales (primavera-verano). Este fenómeno se atribuyó a las condiciones de clima seco y acumulación de polvo en la superficie durante la medición de primavera. En la medición del mes de agosto, la temporada de lluvias pudo generar una limpieza de la superficie y reducción de la temperatura de medición. En la Publicación técnica no. 315 del Instituto Mexicano del Transporte, se describe este fenómeno para entender las diferencias de resultados en el coeficiente de fricción por variación estacional del año.

Figura 7. Coeficiente de fricción, segmento 1.

Levantamiento de deterioros: segmento 1 En la Figura 8 se muestran los resultados del inventario de deterioros del pavimento. Se puede apreciar la degradación del pavimento con y sin MCI-F. El daño por agrietamiento (longitudinal, transversal y por fatiga) incrementó por las condiciones de servicio del pavimento, sin embargo, el MCI-F permitió mitigar la reflexión de grietas. No se presentó un aumento significativo en el agrietamiento de la superficie con MCI-F fue más bajo en comparación con la superficie sin MCI-F; el desprendimiento de material fue casi nulo durante los dos años de servicio del MCI-F. El agrietamiento por fatiga es menor en el carril de alta velocidad, sin MCI-F, debido a la condición inicial del pavimento; el daño por fatiga estaba presente en el carril de baja velocidad, y es en este último carril donde el MCI-F redujo la velocidad del daño.

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Figura 8. Levantamiento de deterioros, segmento 1.

Macrotextura: segmento 2 En las Figuras 9a y 9b se observa que la macrotextura fue incrementado de valores iniciales de 0.93 a 1.48 mm, y de 1.09 a 1.62 mm en promedio, después de la aplicación del MCI-F, en los carriles ascendente y descendente, respectivamente. Las zonas con condición regular de macrotextura fueron mejoradas y llevadas a la condición de buena, al igual que en el resto de la longitud del tramo. El riego de protección sobre la capa de gravilla no produjo efectos negativos en los resultados finales de macrotextura.

Figura 9. a) Macrotextura, carril ascendente; b) Macrotextura, carril descendente.

IRI: segmento 2 En las Figuras 10a y 10b se muestran los datos de IRI a lo largo de los dos carriles. En este caso, la clasificación del pavimento es de aceptable a no satisfactorio, debido a las condiciones de regularidad inicial del pavimento. Con la aplicación del MCI-F no fue posible mejorar la condición del perfil geométrico.

Profundidad de rodera: segmento 2 En las Figura 11a y Figura 11b se muestran los resultados de PR. La condición del pavimento, en la mayoría de la longitud del tramo, es buena, con valores de PR menores a 12 mm. Con la aplicación del MCI-F, el mejoramiento fue marginal. Se necesitan evaluaciones en diferentes periodos de tiempo para validar un posible efecto en el desarrollo de este indicador del pavimento.

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Figura 10. a) IRI, carril ascendente; b) IRI carril, descendente.

Figura 11. a) Profundidad de rodera, carril ascendente; b) Profundidad de rodera, carril descendente.

Coeficiente de fricción: segmento 2 En las Figura 12a y Figura 12b se observan los datos de coeficiente de fricción recolectados con equipo Mu-Meter. Previo a la aplicación del MCI-F, en este segmento existía un tratamiento de riego de sello en la superficie. Se realizaron dos mediciones de coeficiente de fricción antes y después del MCI-F. Los valores muestran que mejoró o se mantuvo la resistencia al deslizamiento dentro de las categorías aceptable o bueno, según la normativa de SCT.

Figura 12. a) Coeficiente de fricción, carril ascendente; b) Coeficiente de fricción, carril descendente.

Levantamiento de deterioros: segmento 2 En la Figura 13 se puede observar cómo, previo a la aplicación del sistema, el agrietamiento longitudinal y transversal en el pavimento se redujo a niveles despreciables después de un mes de la construcción del MCI-F. Los resultados preliminares son favorables y con similitud a los hallazgos del segmento 1.

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Figura 13. Levantamiento de deterioros, segmento 2.

CONCLUSIONES De los dos tramos de prueba y las evaluaciones realizadas, hasta la fecha de esta publicación, se obtuvieron las siguientes conclusiones: • El sistema MCI-F, en los dos tramos de prueba, logró los objetivos de mejorar la macrotextura, coeficiente de fricción, sellar las grietas y disminuir su propagación.

• El MCI-F permitió incrementar la textura superficial (macrotextura) hasta en 50% con respecto a la condición original del pavimento.

• Con la aplicación del MCI-F se logró abatir el agrietamiento longitudinal y transversal, extendiendo la vida útil y la condición del pavimento.

• La resistencia a la fricción mejoró con la construcción del MCI-F. • Los alcances del MCI-F se encuentran condicionados a fallas de tipo estructural o deficiencias en el perfil del camino.

• El MCI-F ha demostrado ser una alternativa viable en el sistema de mantenimiento de pavimentos asfálticos para este tipo de proyectos estudiados.

• El MCI-F representa una opción atractiva en comparación con sistemas tradicionales de fresado y reposición de carpeta asfáltica, debido a su efectividad para mejorar los indicadores de desempeño del pavimento.

• La evaluación permanente del pavimento con MCI-F y zonas aledañas sin MCI-F producirá información relevante acerca de la durabilidad y beneficios a mediano y largo plazo del sistema en estudio.

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TRABAJOS FUTUROS Se continuará monitoreando el comportamiento de estos tramos de prueba y otros similares de MCI-F en distintas regiones del país, con la finalidad de conocer su durabilidad como una herramienta de solución en pavimentos asfálticos. La campaña de auscultación de pavimentos se mantendrá en ejecución durante la vida útil del MCI-F. AGRADECIMIENTOS Los autores de este artículo agradecen a la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transporte (SICT) de Puebla y Tlaxcala, por los permisos otorgados para llevar a cabo las mediciones de indicadores de desempeño y la publicación de estos resultados en el presente documento técnico.

El presente artículo es continuación de la publicación denominada Generalidades del sistema de macrocalafateo de grietas y sellado de la superficie (MCI-F) que fue presentado en la revista Asfáltica No. 66 (abril-junio 2021). En este documento se

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muestran datos actualizados del monitoreo de indicadores de desempeño al sistema MCI-F. REFERENCIAS Federal Highway Administration (2014). Distress identification manual for the long-term pavement performance program. Publication No. FHWAHRT-13-092.

[2] Portions Nyein Nyein Thant1, Soe Soe War (2019). Study on Distress Patterns, Causes and Maintenance of Flexible Pavement for Selected. International Journal of Trend in Scientific Research and Development (IJTSRD), Volume 3 Issue 5, ISSN: 2456-6470 [3] Strategic Highway Research Program. Transportation Research Board (2011). Pavement Preservation Strategies and Techniques for High Traffic Volume Roadways.

[4] Neero Gumsar, Sorum, Thangmuansang Guite, Nungleppam Martina (2013). Pavement Distress: A Case Study.

National Conference on Recent Advances in Civil Engineering. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology.

[5] Vargas, Adriana (2019). Pavement Preservation Group Study Summary of Findings. National Center for Asphalt Technology (NCAT).

[6] https://roadresource.org/tretment_resources/scrub_seal [7] https://savemyroad.com [8] Shafer, Jason and Gift, Amy (1998). Initial report.

Product development 96-004 scrub-seal. Missouri department of transportation research, development, and technology division.

[1]

PROPUESTA DE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL EN PAVIMENTOS FLEXIBLES CON MÉTODOS EMPÍRICO-MECANICISTAS Luis Daniel Arciga Ramírez

VISE, León, México, larciga@vise.com.mx

Jorge Alarcón Ibarra

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México, jorge.alarcon.ibarra@hotmail.com

Carlos Adolfo Coria Gutierrez

ERGON, Puebla, México, carlos.coria@ergon.com

COMITÉ DE GESTIÓN Y EVALUACIÓN DE PAVIMENTOS Noé Hernández Fernández Carlos Salazar García Ricardo Solorio Murillo Luis Daniel Arciga Ramírez Carlos Adolfo Coria Gutiérrez José Luis Gutiérrez Baca Roberto Hernández Domínguez Diana Berenice López Valdés José Roberto Medina Campillo Francisco Cesáreo Mendoza León Benito García Jiménez Omar Serrano Ricardo Torres Velázquez José Manuel Osio Méndez Marcos Ariel Villanueva Guzmán

INTRODUCCIÓN Las vías terrestres son las más importantes, ya que generan desarrollo social y un fuerte crecimiento económico para el país. Por eso, es fundamental ofrecer seguridad, confort y un bajo costo de operación a los usuarios y, por lo tanto, se debe mantener la red carretera en buenas condiciones. Para esto, es necesario disponer de equipos que den una respuesta del pavimento más rápida y eficaz, pues el comportamiento de la estructura del pavimento debe acercarse a la realidad, y también es indispensable tener la capacidad de realizar la conservación que se requiera. De igual manera, cabe mencionar que las vías terrestres es una de las ramas de la ingeniería en cuya conservación más dinero se invierte, y por esa razón, se debe llevar una constante revisión durante la vida útil del pavimento, para que éste sea de bajo costo. De lo contrario, si el pavimento está deteriorado o ha llegado al final de su vida útil, será necesaria una intervención mayor para la rehabilitación de dicha carretera.

La implementación de los proyectos bajo esquemas de asociación público-privada son de suma importancia, ya que constantemente gestionan las variables del pavimento que nos ayudan a conocer las características tanto superficiales como de los materiales que conforman su estructura. Gracias a esto, se pueden determinar las mejores alternativas de conservación de acuerdo con los estándares de desempeño del proyecto.

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Anteriormente, para obtener el estado del pavimento se requería de la extracción de núcleos o procesos destructivos, lo que alteraba la estructura de éste, sin embargo, con el paso de los años y la evolución de la tecnología, se fueron implementando equipos de impacto o pruebas no destructivas (Non-Destructuve Test, NDT) para obtener un resultado más real de los parámetros característicos del pavimento, sin alterar su configuración y disminuyendo el tiempo y costo para su evaluación.

La evaluación estructural de pavimentos consiste en revisar o auscultar la capacidad resistente del pavimento para saber en qué condiciones se encuentra y determinar si requiere algún tipo de intervención para que su estructura tenga un buen comportamiento y resista las cargas vehiculares para las que fue diseñada. Para llevar a cabo el proceso de obtención de la respuesta del pavimento (deflexiones) se puede utilizar el HWD (Heavy Weight Deflectometer), que genera mediante impacto una carga sobre la superficie del pavimento que simula las cargas vehiculares a las que éste se somete al ser puesto en operación, y su sistema de medición es una serie de geófonos que permiten obtener los valores de la deflexión.

Existen metodologías que ayudan a procesar los datos que se obtienen de la medición con el deflectómetro de impacto para que sea más fácil representar la respuesta sobre el pavimento. Entre estas metodologías están las mecanicistas, que consisten en obtener una respuesta física de la superficie del pavimento, como las deflexiones o deformaciones, para determinar cómo se comportan los materiales que conforman su estructura; y también están las empíricas, que se basan en la experiencia de campo y vinculan variables de diseño e indicadores de comportamiento como el tráfico, materiales, configuración de las capas y condiciones ambientales.

OBJETIVO Llevar a cabo la revisión estructural de pavimentos flexibles de varios tramos carreteros del país utilizando cuencas de deflexión obtenidas con el deflectómetro de impacto, así como proponer una metodología de análisis y revisión mediante conceptos de tipo empíricomecanicistas, tales como retrocálculo, módulos de superficie, vidas remanentes, índices estructurales, áreas normalizadas, etc. A partir de esto es posible saber si las estructuras de pavimento se encuentran en buenas o malas condiciones, para posteriormente determinar si requieren algún tipo de intervención para cumplir con el diseño que permita soportar las cargas vehiculares.

METODOLOGÍA Evaluación estructural de pavimentos La evaluación estructural en carreteras es una forma de revisar o auscultar el pavimento existente para determinar su capacidad estructural, y asimismo, saber si es necesaria alguna intervención en su estructura para restaurar su condición y programar las intervenciones de un modo más racional y económico.

Los resultados que se obtienen de este tipo de análisis y que nos ayudan a la gestión o administración de los pavimentos, pueden ser la evaluación de la condición de soporte, de los

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módulos elásticos de las capas, propiedades de fatiga y deformación; la realización de predicciones realistas de la vida remanente de los pavimentos, diseño de mantenimiento, rehabilitación y conservación, así como el monitoreo de cambios de las propiedades de las capas con el tiempo. Estos datos ayudan a obtener parámetros característicos de la estructura.

Equipos para la evaluación estructural de pavimentos Para llevar a cabo la medición de las deflexiones de un pavimento existen diversos equipos, cuyo procedimiento general es el de aplicar una carga sobre el mismo, midiendo la deformación en la superficie en diversos puntos ubicados a distintas distancias de la carga. Dentro de la clasificación se encuentran los equipos estáticos o de movimiento lento, los equipos de carga vibratoria y los equipos de impacto.

Para este trabajo se utilizó el deflectómetro de impacto Heavy Weight Deflectometer (HWD) del tipo de masa en caída libre con un sistema de guía en donde la onda generada por el impacto es transmitida al pavimento, lo que genera la curva de deflexiones.

Esta duración del impulso de fuerza habrá de permanecer entre 20 y 60 minutos o un tiempo de incremento de la carga de 0 a 30 minutos, y el impulso de carga puede variar desde 20 hasta 320 kN. En este proyecto se aplicaron las de 40 kN, ya que equivale a un eje equivalente.

La placa de carga en la parte inferior del sistema debe ser capaz de distribuir uniformemente la carga sobre la superficie del pavimento, y el diámetro de la placa comúnmente es de 300 y 450 mm para mediciones en carreteras y aeropuertos respectivamente.

Se cuenta con geófonos que miden el desplazamiento vertical

Figura 1. Cuenca de deflexiones.

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máximo producido por la carga y la distribución típica. La que se utiliza en este proyecto es de: 0, 200, 300, 450, 600, 900 y 1200 mm de distancia respecto a la placa de aplicación de carga.

Deflexiones La deflexión es un desplazamiento vertical que experimenta el pavimento al paso de una carga vehicular sobre la superficie, y este parámetro se obtiene normalmente mediante métodos no destructivos.

Cuando se aplica una carga en la superficie no sólo se desplaza el punto bajo ella, produciendo una deflexión máxima, sino también una zona alrededor del eje de aplicación de carga, que se denomina cuenco de deflexión. [4] La deflexión guarda una correlación con la capacidad estructural de un pavimento, de manera que si la deflexión es alta, la capacidad estructural del pavimento es débil o deficiente, y si la deflexión es baja, quiere decir que el pavimento tiene buena capacidad estructural.

Con una dirección hacia un análisis y diseño mecanicista de los pavimentos, basado en los principios fundamentales de la física, el uso de la información de deflexión ha empezado a ser más sofisticado. En la actualidad, las mediciones de deflexiones tienen diversos usos, como la identificación de las secciones de los pavimentos que son estructuralmente uniformes, la identificación de las zonas débiles y deterioradas, el cálculo de la capacidad estructural, diseño de recarpeteos o de rehabilitación, restricciones de carga (estacionales y permanentes), procedimientos para permitir sobrecarga, aplicación en la gestión de pavimentos y la evaluación de anomalías. [6]

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Una manera teórica de obtener las deflexiones en sistemas estructurales de pavimentos es a través de programas de respuesta estructural multicapa utilizados en el medio. Entre los más conocidos tenemos el WESLEA (WES), KENPAVE (Universidad de Kentucky), BISAR (Shell), EVERSTRESS (DOT Washington), DAMA (Instituto del Asfalto), WinJULEA (MEPDEG), 3D-MOVE Analysis (Universidad de Nevada, EE. UU.), me-PADS (Sudáfrica), WINDEPAV (Universidad del Cauca, Colombia), ALIZÉ III (LCPC de Francia), AMADEUS (RRC, Bélgica), GAMES (Japón), Cedem-KENPAV (Escuela Colombiana de Ingeniería), CIRCLY (Mincad, Australia), ICAFIR (España), entre muchos otros. [7] Análisis de las deflexiones obtenidas Para relacionar la información obtenida por el Heavy Weight Deflectometer (HWD) y obtener la capacidad estructural del pavimento, es necesario procesar esta información mediante metodologías empíricas. La mayoría de los procedimientos de diseño utilizados son empíricos, en donde el criterio de falla se basa en un set determinado de condiciones, por ejemplo, tráfico, materiales, configuración de las capas y condiciones ambientales. Los otros tipos de método son los mecanicistas, que se basan en relaciones físicas para determinar la reacción de las estructuras cargadas. En la práctica, no existen métodos estrictamente mecanicistas, pues generalmente se combinan con la experiencia empírica. Éstos combinan ambos elementos se denominan empíricomecanicistas. La componente mecanicista está dada por la respuesta estructural del pavimento, como en el caso de tensiones, deformaciones y deflexiones dentro de las capas, y se determinan mediante el uso de

modelos matemáticos; la parte empírica se utiliza para relacionar estas respuestas con el comportamiento del pavimento in situ. [1] Tratamientos preliminares Inicialmente, los datos de las deflexiones obtenidas se normalizan por carga, teniendo en cuenta el valor de la carga con que fueron generados y considerando que la reacción al aplicarla no siempre es constante. Esta corrección se realiza proporcionalmente, es decir, aplicando la ecuación: 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 � � 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑖𝑖𝑖𝑖

(1)

Donde di es la deflexión del sensor i corregida a la carga Pr, dio es la deflexión del sensor i, medida en campo con la carga de aplicación, Po y Pr es la carga a la cual se normalizarán las mediciones.

Corrección de deflexiones por temperatura Para llevar a cabo este ajuste se utilizaron las fórmulas descritas en la publicación FHWA-RD-98-085 de la Federal Higway Administration, y corresponden a las correcciones propuestas por BELLS. Cabe subrayar que el módulo de la carpeta asfáltica varía con la temperatura, por lo que es necesario convertir los módulos calculados a una temperatura de referencia.

Metodologías empírico-mecanicistas Metodología del Ing. Manuel Zárate Aquino Esta metodología nos permite obtener una respuesta de la estructura del pavimento y su apoyo (subrasante), así como determinar si se encuentran en buenas o malas condiciones.

Para ello, se requiere calcular los siguientes parámetros: • Área normalizada del cuenco de deflexiones, que representa la mitad de una sección de la cuenca de deflexiones, y se divide entre la máxima deflexión (D0), ver fórmulas (2) y (3).

• La máxima deflexión que ocurre bajo el punto de impacto (D0).

• El factor de forma que refleja la rigidez relativa de las capas superiores del pavimento, ver ecuación (4).

• El índice de curvatura superficial que refleja la rigidez relativa de las capas superiores del pavimento, ver ecuación (5).

• La relación de deflexión QR que depende de las deflexiones que miden a 305 mm o 500 mm de distancia bajo el punto de impacto y de la deflexión medida bajo dicho punto, ver ecuación (6).

• El módulo de rigidez dinámica que manifiesta la rigidez del pavimento proporciona información sobre la resistencia integral del pavimento y nos ayuda a efectuar la zonificación de tramos, ver ecuación (7).

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𝑨𝑨𝑨𝑨(𝒊𝒊𝒊𝒊𝒊𝒊𝒊𝒊) = 6 �1 + 2

𝐷𝐷𝐷𝐷1 𝐷𝐷𝐷𝐷2 𝐷𝐷𝐷𝐷3 +2 + � 𝐷𝐷𝐷𝐷0 𝐷𝐷𝐷𝐷0 𝐷𝐷𝐷𝐷0

𝑨𝑨𝑨𝑨(𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎) = 150 �1 + 2

𝐷𝐷𝐷𝐷1 𝐷𝐷𝐷𝐷2 𝐷𝐷𝐷𝐷3 +2 + � 𝐷𝐷𝐷𝐷0 𝐷𝐷𝐷𝐷0 𝐷𝐷𝐷𝐷0

(2)

(3)

Donde A es el área normalizada, D0 la deflexión bajo la carga en micras, D1 la deflexión a 305 mm de distancia, D2 la deflexión a 610 mm de distancia y D3 la deflexión a 914 mm de distancia de la carga aplicada en micras. 𝑭𝑭𝑭𝑭𝟐𝟐𝟐𝟐 =

𝐷𝐷𝐷𝐷1 − 𝐷𝐷𝐷𝐷3 𝐷𝐷𝐷𝐷1

(4)

Donde F2 es el factor de forma, adimensional, D1 y D3 ya han sido definidos anteriormente.

(5)

𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺 = 𝐷𝐷𝐷𝐷0 − 𝐷𝐷𝐷𝐷1

Donde SCI es el índice de curvatura superficial, D0 y D1 ya han sido definidos anteriormente. 𝑸𝑸𝑸𝑸𝒓𝒓𝒓𝒓 =

𝐷𝐷𝐷𝐷𝑟𝑟𝑟𝑟 𝐷𝐷𝐷𝐷0

(6)

Donde Q es la relación de deflexión adimensional, Dr es la deflexión a 305 mm o 500 mm y D0 es la deflexión bajo el punto de impacto. 𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴 =

𝐿𝐿𝐿𝐿 𝐷𝐷𝐷𝐷0

(7)

Donde MRD es el módulo de rigidez dinámica, kg/cm2, L la fuerza dinámica en kg y D0 es la deflexión máxima.

Una vez obtenidos los valores para los indicadores anteriores, la metodología propone ciertos valores frontera para diferenciar pavimentos en buen y mal estado, ver Tabla 3. Al graficar dichos parámetros podemos obtener los resultados para determinar si la estructura y la subrasante son resistentes o débiles, ver Tabla 4.

Tabla 1. Valores típicos y rangos deseables de los indicadores de la metodología.

Indicador Área normalizada

600 - 800 mm

Deflexión máxima

75 - 300 micras (3 - 12 x 10 - 3 pulg)

Factor de forma Índice de curvatura superficial Relación de deflexión Módulo de rigidez dinámica

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Rango o valor típico

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0.0 - 0.50 0 - 150 0.70 - 1.00 > 200 000 kg/cm2

Tabla 2. Definición de condición estructural del pavimento por cuadrantes. Área normalizada vs deflexión máxima Cuadrante I

Estructura y subrasante resistente

Cuadrante II

Estructura resistente y subrasante débil

Cuadrante III

Estructura débil y subrasante resistente

Cuadrante IV

Estructura y subrasante débil

Metodología del Dr. Raúl Vicente Orozco La metodología del Dr. Raúl Vicente Orozco propone encontrar el índice estructural del pavimento y mediante este parámetro dar una calificación estructural para determinar qué tipo de intervenciones se le dará. Para esto, la metodología propone el cálculo de: • El área de la cuenca de deflexiones, ver ecuación (8).

• El índice estructural, ver ecuación (9). Área = �

(𝑑𝑑𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖 + 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖+1 ) ∗ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑖𝑖𝑖𝑖+1 2

(8)

Donde A es el área de la cuenca de deflexiones, di es la deflexión medida en el sensor i, di+1 es la deflexión medida en el sensor i+1 y Si+1 es la distancia entre el sensor y el i+1. 𝑰𝑰𝑰𝑰𝒆𝒆𝒆𝒆 =

𝛿𝛿𝛿𝛿1 ∗ 100 𝜌𝜌𝜌𝜌𝑖𝑖𝑖𝑖

(9)

Donde Ie es el índice estructural, D1 es la deflexión medida bajo el punto de aplicación de la carga, Pi es la distancia entre el eje vertical bajo la carga (S1) y el punto de inflexión en la curva ajustada de la cuenca de deflexiones en mm.

Esta calificación depende del índice estructural y va de un rango de 5 a 10. Según la calificación obtenida, se puede expresar en qué condiciones se encuentra el pavimento y establece soluciones por considerar, véase Tabla 6.

Tabla 3. Soluciones por considerar según la metodología del Dr. Raúl Vicente Orozco.

Calificación estructural (Ce)

Índice estructural (Ie)

10

Excelente

0 a 0.05

9

Muy buena

0.05 a 0.1

8

Buena

0.1 a 0.2

7

Regular

0.2 a 0.3

6

Mala

0.3 a 0.4

5

Pésima

> 0.4

Solución por considerar

Tratamiento superficial

Reforzamiento con carpeta

Recuperación in situ

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Retrocálculo La teoría de la elasticidad ha sido el método más utilizado para determinar las respuestas de las capas que constituyen la estructura de un pavimento, por ejemplo, esfuerzos críticos, deformaciones o deflexiones causadas por las cargas del tráfico en combinación con los efectos del medioambiente.

El procedimiento para determinar el módulo de elasticidad en los materiales de pavimentación utilizando las deflexiones de superficie, y derivado de su comportamiento elástico, es conocido como retrocálculo o cálculo inverso. En simples palabras, el retrocálculo es el proceso de convertir las deflexiones medidas en un pavimento a módulos elásticos de capas en el lugar.

La técnica de retrocálculo es una solución inversa del problema del cálculo de las deflexiones de superficie en una estructura de pavimento para la cual la carga, las propiedades elásticas de los materiales y el espesor de las capas se conocen. Ver Figura 2.

Figura 2. Respuestas mecánicas obtenidas en el cálculo directo y en el cálculo inverso (retrocálculo).

El cálculo inverso o retrocálculo consiste en partir de las respuestas del pavimento (para este caso especial, el cuenco de deflexiones), que junto con los espesores de las capas del mismo, nos dan los módulos elásticos mediante la secuencia de cálculo numérica de Odemark-Boussinesq para estructuras equivalentes, que incorpora soluciones para materiales con propiedades no lineales (comúnmente exhibidos en subrasantes compuestas de materiales cohesivos). Ver Figura 3.

ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝑓𝑓𝑓𝑓 ∙ ℎ2 �

𝐸𝐸𝐸𝐸𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐸𝐸𝐸𝐸𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒

Figura 3. Teoría de espesores equivalentes de Odemark utilizadas en el análisis de retrocálculo. [5]

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El principio de la técnica de retrocálculo es que un conjunto inicial de valores característicos del módulo de elasticidad de las capas se ajusta continuamente hasta la cuenca de deflexión estimada, para que se aproxime lo suficiente a la cuenca de deflexión medida. Para ello, se requiere determinar la media cuadrática que relaciona las deflexiones mencionadas con anterioridad. Ver ecuación (10). 𝑛𝑛𝑛𝑛

1 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 − 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐 2 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 (%) = 100 � � � � 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑑𝑑𝑑𝑑

(10)

𝑐𝑐𝑐𝑐=1

Donde RMS (Root Mean Square es la media cuadrática, nd el número de mediciones sobre la cuenca de deflexiones, dci la deflexión calculada y dmi la deflexión medida.

Para llevar a cabo el análisis del retrocálculo, se requieren los espesores de las capas del pavimento de la carretera analizada. Estos espesores pueden obtenerse mediante pozos a cielo abierto o con equipos más sofisticados como el Ground Penetrating Radar (GPR) a distancias predeterminadas (a cada 50 o 500 m) dependiendo de la importancia del proyecto.

El retrocálculo se realiza de forma iterativa tal y como se describe a continuación: a. Se parte de una estimación inicial de los módulos elásticos de las capas. b. Con estos módulos se calculan las deflexiones mediante un programa de cálculo estructural. c. Se comparan las deflexiones calculadas con las medidas y si son suficientemente parecidas se aceptan como válidos esos módulos. d. En caso de que el ajuste no sea satisfactorio, se reajustan los módulos y se repite el proceso.

Existen diversos programas con los cuales se puede realizar el proceso de retrocálculo o cálculo inverso, y en esta investigación se utilizó el ELMOD6 (Evaluation of Layer Moduli and Overall Design), que sigue el análisis mencionado anteriormente, y de manera paralela, el FHWA recomienda valores máximos y mínimos de módulos retrocalculados para distintos materiales y condiciones particulares de las carpetas asfálticas. Ver Tabla 4.

Tabla 4. Módulos elásticos retrocalculados recomendados por FHWA. [3] Material

Valor mínimo MPa

Valor máximo

kg/cm2

MPa

kg/cm2

Carpeta asfáltica/base tratada con asfalto

700

7 138

25 000

254 929

Grava sin triturar

50

510

750

7 648

Grava triturada

75

765

1 000

10 197

Piedra triturada

100

1 020

1 500

15 296

Arena

40

408

500

5 099

Mezclas de suelo (predomina suelo fino)

50

510

700

7 138

ASFÁLTICA 71

71

Tabla 4. Continuación...

Material

Valor mínimo MPa

Valor máximo

kg/cm2

kg/cm2

Mezclas de suelo (predomina suelo grueso)

60

612

800

8 158

Base hidráulica

35

357

450

4 589

Mezcla asfáltica en caliente

700

7 138

25 000

254 929

Mezcla asfáltica rica en asfalto (arena-asfalto)

700

7 138

25 000

254 929

Base estabilizada con cemento

2 000

20 394

20 000

203 943

Base estabilizada con cemento (alto porcentaje de cemento)

4 500

45 887

45 000

458 872

Suelo-cemento

1 000

10 197

7 000

71 380

150

1 530

1 500

15 296

10 000

101 972

70 000

713 801

Caliza Carpeta asfáltica en buen estado (sin agrietamientos)

Vida remanente La vida remanente es el periodo de años que le queda a la estructura de pavimento para satisfacer el nivel del tránsito vehicular para el que fue diseñado inicialmente, después de haber sido expuesto a cierto nivel de tránsito y a condiciones meteorológicas como la temperatura y la humedad.

Dicha vida remanente debe cumplir con ciertos indicadores de deterioro: la fatiga en las capas estabilizadas por asfalto y la deformación permanente en las capas no ligadas o granulares. Estos indicadores se obtienen cuantitativamente a través de modelos de deterioro por fatiga y por deformación permanente, mismos que forman parte de las metodologías de diseño de pavimentos empírico-mecanicistas. El programa ELMOD utiliza distintos y muy variados modelos de deterioro, provenientes de agencias y laboratorios de transporte alrededor del mundo. Los más recomendados, y por lo tanto, los empleados en este informe, son los modelos de deterioro del Instituto del Asfalto (Asphalt Institute).

Con los módulos retrocalculados se obtienen respuestas críticas en el pavimento, como es la deformación a tensión debajo de las capas estabilizadas, que está asociada a la fatiga o “agrietamiento piel de cocodrilo”, y la deformación a compresión arriba de la capa subrasante, asociada al fenómeno de deformación permanente o rodera plástica en la superficie del pavimento. Una vez que se cuenta con estas respuestas, se introducen a los modelos de deterioro anteriormente señalados, con lo cual se obtienen las

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MPa

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repeticiones máximas a la falla que son capaces de resistir estos materiales (capas asfálticas y materiales granulares). Estas repeticiones se comparan mediante daño acumulado (ley de Miner) con las repeticiones de tránsito esperadas. El recíproco de este valor obtenido nos da la vida remanente de la estructura del pavimento. Ver ecuación (11). 𝑛𝑛𝑛𝑛

𝑛𝑛𝑛𝑛𝑖𝑖𝑖𝑖 �� � = 1 𝑁𝑁𝑁𝑁𝑖𝑖𝑖𝑖

(11)

𝑖𝑖𝑖𝑖=1

Donde ni es el número de aplicaciones de carga para el eje considerado en el periodo de vida útil esperada, Ni el número de aplicaciones de carga para que resistan los materiales a la falla y n, que es el número total de tipo de ejes considerados Tramos homogéneos Cuando se desea llevar a cabo un programa de conservación y reconstrucción de pavimentos en corredores carreteros, es necesario tener plenamente identificados los tramos o segmentos donde se van a llevar a cabo dichas acciones. Dado que existen marcados cambios en cuanto a geometría, tránsito y características de materiales a lo largo de un tramo carretero, es necesario realizar una homogenización de los mismos. Un tramo homogéneo es un segmento de carretera que tiene características semejantes en cuanto a tipo de pavimento, deterioros, deflexiones, topografía, tránsito, etc.

Figura 4. Delimitación de tramos homogéneos. [4]

La metodología empleada en proyectos carreteros para delimitar los tramos homogéneos es la propuesta por la guía de diseño de pavimentos AASHTO 93 en su apéndice J, donde describe el “Método de Diferencias Acumuladas”. Este método es una herramienta que permite delimitar estadísticamente tramos homogéneos utilizando mediciones de respuesta del pavimento, como las deflexiones, la serviciabilidad, la fricción, el tránsito, el IRI, el número estructural SN, entre los más empleados.

ASFÁLTICA 71

73

Es importante considerar que las soluciones que se planteen para cada tramo delimitado no deben ser divergentes entre cada uno de ellos, y tampoco es conveniente que se apliquen a longitudes de carretera muy pequeñas. Se recomienda que se utilice un criterio para definir una longitud mínima en la delimitación de tramos homogéneos del orden de 5 km, longitud que se estima de tamaño adecuado para definir soluciones específicas de conservación. [2] RESULTADOS Y ANÁLISIS Una vez obtenida la información en campo del tramo en estudio, se ejecuta la normalización por carga, la corrección por temperatura de las deflexiones evaluadas por el deflectómetro de impacto (HWD), y se lleva a cabo el análisis mediante las metodologías antes descritas; asimismo, se obtiene la respuesta de la estructura del pavimento y su apoyo (subrasante) con retrocálculo; como también se obtiene un índice estructural para saber qué tipo de intervención se propondrá en dicho pavimento, y por último, se delimitan los tramos donde se hará la conservación.

De acuerdo con el análisis en la Tabla 5, podemos observar los resultados del tramo, en donde en este primer análisis se inicia con la delimitación de los tramos homogéneos (con la metodología del Ing. Manuel Zarate Aquino, la estratigrafía de campo y el TDPA), y los módulos de elasticidad y vida remanente que el programa ELMOD6 arroja del retrocálculo. De igual manera, el programa ELMOD6 nos propone un espesor requerido para que la estructura del pavimento soporte las cargas vehiculares.

Todos estos parámetros ayudan a determinar las intervenciones adecuadas para el tramo, ya que dan a conocer los módulos de elasticidad relacionados con la calidad de las capas que conforman el pavimento, y, asimismo, podemos deducir que tenemos un deterioro en capa.

Tabla 5. Resultados de análisis de las deflexiones medidas en campo (tramos homogéneos, retrocálculo y vida remanente).

Tramos homogéneos km inicial

km final

Módulos de elasticidad, MPa Capa 1

Capa 2

Capa 3

Capa 4

Vida remanente, año

Cuerpo A 0+400

21+800

1148

2324

585|

154

27

21+800

38+601

696

1372

163

92

1

38+601

70+602

754

1767

215

98

1

70+602

81+000

776

2017

176

65

0

81+000

85+800

943

2620

313

105

110

85+800

102+600

604

1551

162

71

0

Cuerpo B

74

0+600

21+399

779

1777

408

140

11

21+399

39+800

616

1650

192

68

3

39+800

71+000

791

1809

242

104

3

71+000

103+000

744

1723

179

70

0

JULIO-SEPTIEMBRE 2022

Para el complemento de la información de la Tabla 5, se acota aún más el análisis de los tramos en donde la vida remanente es baja o nula, para poder determinar el índice estructural por medio de la metodología del Dr. Raúl Vicente Orozco, y obtener la intervención adecuada.

La metodología indica un reforzamiento con carpeta debido a los índices estructurales que están entre el rango bueno y regular.

Tabla 6. Resultados de la metodología del Dr. Raúl Vicente Orozco.

Tramos homogéneos km inicial

km final

Módulos de elasticidad, MPa Capa 1

Capa 2

Capa 3

Capa 4

Vida remanente promedio, años

Espesor promedio, mm

Dr. Raúl Vicente Orozco

Cuerpo A 21+800

38+601

696

1372

163

92

1

297

Reforzamiento con carpeta

38+601

70+602

754

1767

215

98

1

222

Reforzamiento con carpeta

70+602

81+000

776

2017

176

65

0

258

Reforzamiento con carpeta

85+800

102+600

604

1551

162

71

0

282

Reforzamiento con carpeta

Cuerpo B 0+600

21+399

779

1777

408

140

11

141

Reforzamiento con carpeta

21+399

39+800

616

1650

192

68

3

276

Reforzamiento con carpeta

39+800

71+000

791

1809

242

104

3

205

Reforzamiento con carpeta

71+000

103+000

744

1723

179

70

0

318

Reforzamiento con carpeta

Estos resultados indican las intervenciones que hay que realizar a la estructura del pavimento de una forma rápida y eficaz, con metodologías empírico-mecanicistas. Aunado a esto, debemos obtener más parámetros característicos (como los deterioros superficiales, el índice de rugosidad internacional, profundidad de roderas, coeficiente de fricción, macrotextura, visitas en campo, etc.) para conocer la intervención de conservación o de rehabilitación adecuada y, de esta manera, tener un detalle más riguroso de cómo se comporta el tramo carretero a lo largo de la vida del proyecto. De igual manera, se necesita el criterio ingenieril para obtener los mejores resultados a la hora de tomar las decisiones de los trabajos a ejecutar.

CONCLUSIONES Mediante las metodologías empírico-mecanicistas se pueden determinar varios factores de la estructura del pavimento y obte-

ASFÁLTICA 71

75

ner las intervenciones requeridas para el soporte de las cargas vehiculares; sin embargo, es de suma importancia tomar en cuenta más variables, como el criterio ingenieril y las auscultaciones del pavimento (deterioros superficiales, índice de rugosidad internacional, profundidad de roderas, coeficiente de fricción, macrotextura, etc.) o una gestión del pavimento de una manera adecuada para poder correlacionar toda esta información y encontrar una solución perfecta.

Estos trabajos han tenido gran auge en los APP, ya que ayudan a determinar de una forma rápida y no destructiva el estado de la estructura del pavimento, y nos proporcionan un conocimiento mayor de cómo se comporta el pavimento en toda la vida del proyecto. Por ese motivo, es de suma importancia estar constantemente conociendo o haciendo las auscultaciones del pavimento, de acuerdo con los estándares de desempeño que el proyecto requiere.

La importancia de aplicar las metodologías empírico-mecanicistas en la auscultación o evaluación de carreteras se debe a que se puede obtener una respuesta del pavimento de una manera simple, sin alterar la configuración de la estructura. Por lo tanto, es importante implementar estos equipos en pavimentos, ya que mediante los procesos destructivos se lleva más tiempo y costo en extraer núcleos in situ. Cabe resaltar que, con la utilización de estos equipos, aún pueden existir errores es necesario comparar los resultados con los del laboratorio.

Esta tecnología permite evaluar cada una de nuestras redes carreteras de forma rápida, y si se logra implementar en gran masa, se podría analizar la red carretera existente en nuestro país y tener una base de datos para llevar a cabo el mantenimiento requerido sin llegar a un deterioro mayor del que ya existe, e ir evaluando constantemente cada una de ellas para mantenerlas en buen estado y trabajen adecuadamente de la manera en que fueron construidas.

RECOMENDACIONES Es necesaria la evaluación de las deflexiones que se obtienen mediante el deflectómetro de impacto para llevar a cabo el análisis mediante las metodologías empíricas con las respectivas correcciones de temperatura y por carga. Dichas correcciones se pueden llevar a cabo mediante el programa ELMOD6 y exportarse para la realización del análisis por cada una de las metodologías. Cabe resaltar que dichas deflexiones medidas pueden variar por varios

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JULIO-SEPTIEMBRE 2022

factores como la temperatura en las capas asfálticas, el proceso de construcción, los materiales y existencia de humedad en las capas granulares.

El retrocálculo o cálculo inverso es un proceso en el cual se determinan los módulos elásticos de las diferentes capas existentes en la estructura del pavimento para obtener una respuesta física de cómo se comportan los materiales que la constituyen. Debido a que las combinaciones de los módulos de referencia o iniciales existentes son demasiados, puede haber varios módulos elásticos retrocalculados para una sola estructura del pavimento. Por lo tanto, es de suma importancia encontrar la mínima variación entre cada una de las iteraciones que se realicen en el programa ELMOD6.

La estimación de la vida remanente y los espesores requeridos se realizan una vez que se hayan fijado los módulos iniciales para cada uno de los tramos, y así se sabe si las estructuras cumplen con los años de proyecto establecidos; si no es así, se determinan los espesores requeridos. Dichos valores pueden llegar a ser muy grandes, por lo tanto, el valor que corresponde se puede llegar a efectuar a lo largo de las rehabilitaciones que corresponden a los años de proyecto definidos en cada caso.

Se recomienda correr el programa ELMOD6 con diferentes módulos de referencia para comparar la variación que existe entre una y otra, y obtener la mínima variación para que represente de una manera más precisa lo que existe en campo.

BIBLIOGRAFÍA Coria, C. (2014). Análisis de daño por deformación permanente en pavimentos flexibles mediante metodología empírico mecanicista (MEM) utilizando modelos de deterioro para capas no estabilizadas. México, D.F.: Tercer Coloquio de Jóvenes Geotecnistas, Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica SMIG, UNAM. DGST. (2014). Guía de procedimientos y técnicas para la conservación de carreteras en México. CDMX. FHWA. (2002). Introduction to Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilited Pavements. (NHI Course No. 131064).

Higuera, C. (2007). Mecánica de pavimentos. Principios básicos. (U. P. (UPTC), Ed.) Boyacá, Colombia.

IMT. (2015). Taller de evaluación de características superficiales y estructurales de pavimentos. Curso de Actualización Postprofesional. Querétaro, México.

Orozco, R. (2005). Evaluación de pavimentos flexibles con métodos no destructivos. México, D.F.: Tesis Doctoral.

Solminihac, H. (2005). Gestión de Infraestructura Vial. Colombia: Alfaomega.

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DE LA A LA MERCA: CONSTRUYENDO UNA COMUNICACIÓN REAL ENTRE EMPRESAS Y CLIENTES MGIT Diana Gallardo Oliva dgallardo@vise.com.mx

APORTACIONES

¿HAS RELACIONADO UNA CANCIÓN, UNA TIPOGRAFÍA, UN SÍMBOLO, UN OLOR, UN COLOR O UN RECUERDO CON UNA MARCA? Vivimos en el juego de los sentidos sin darnos cuenta. Revivimos sensaciones, emociones y recuerdos que, en muchos casos, se han construido para que nuestra mente los relacione con algunas marcas con las que vivimos desde que nacimos, así como con otras que vamos conociendo a lo largo de nuestras vidas.

Está demostrado que la emoción que te provoca una marca determina la decisión de compra. Estas decisiones son 90% emocionales y 10% racionales, pero lo más interesante es que dicha emoción no discrimina industria ni género, por eso es tan importante saber y tener claro qué estamos comunicando como empresa, y sobre todo, qué se dice de nuestra marca y cómo es percibida.

Los seres humanos también construimos nuestra marca personal, intencionalmente o no. Nuestro círculo social, familiar y laboral tiene una percepción sobre nosotros, por lo tanto, podemos decir que la imagen que una persona se genera siempre está determinada o construida con base en su identidad.

Conceptos únicos, disrupciones, diferenciales y ventajas competitivas, son algunas de las palabras que constantemente escuchamos cuando trabajamos en cualquier área de mercadotecnia de una empresa, pero más allá de enfatizarlas, buscamos que los clientes nos vean como su mejor opción —con aspectos extra que van más allá de ofrecer productos y servicios de excelencia—,

ASFÁLTICA 71

79

y así, crear relaciones genuinas con ellos, procurar siempre su bienestar y tranquilidad. ¿CÓMO SE CONSTRUYE UNA CULTURA CREATIVA EN LOS MERCADOS INDUSTRIALES? Dejando de lado la idea de que la mercadotecnia sólo se usa para mercados masivos, es necesario darnos cuenta de que tenemos un tesoro en las manos que nos permite desde analizar nuestra posición en la industria hasta poner atención en los pequeños detalles; potenciar nuestros servicios y productos, así como aprender a observar a nuestro mercado, y ofrecer a clientes y prospectos mejores ofertas con un mayor valor.

Seamos creativos y hagamos las cosas de manera diferente, sobre todo en la atención al cliente, en la forma de presentar nuestros productos y en cómo nos comunicamos al interior, por mencionar algunos aspectos.

Recordemos que las marcas más valoradas y recordadas son aquellas que atrapan de inmediato, aquellas que se atreven al cambio, que inevitablemente implica riesgos, pero que deben entenderse como riesgos necesarios, y que eventualmente permitirán una interacción positiva entre el cliente y la marca.

DE LA A A LOS NÚMEROS: • México fue el mayor inversionista en publicidad digital durante 2021 en Latinoamérica.

• Este 2022, la publicidad tradicional crecerá un 4.6% [1].

• El 70% de las empresas B2B (en inglés business-to-business) de Latinoamérica están llevando a cabo algún tipo de proceso de digitalización en temas de mercadotecnia.

• El 95% de las empresas concuerda con que este segmento debe enfocarse, principalmente, en mejorar la experiencia del consumidor [2].

• El 72% afirma que satisfacer las expectativas de los clientes es más difícil que hace un año, ya que los hábitos, gustos y, sobre todo, las necesidades, han cambiado [3].

UN FUTURO NO ESCRITO Los mercados industriales están generando mayor interés por crear y desarrollar estrategias que los acerquen a otros mercados actuales y en tendencia, así como a los nuevos perfiles de clientes,

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por lo que es inevitable utilizar herramientas que nos pongan en el centro de la atención de nuestro mercado meta. Cada día se valora más la importancia de contar con buenos y efectivos planes de mercadotecnia, mismos que permiten alcanzar objetivos.

PERDER EL MIEDO La clave está en confiar en los nuevos métodos y procesos. La confianza es la clave para atreverse a hacer cosas distintas, que hablen de nuestra empresa de manera positiva y hablen bien de la marca.

Hay que perder el miedo a ser creativos y escuchar a nuestro mercado, porque tiene mucho que decir. Haz sentir a tu mercado lo importante que es para ti.

Si hoy te preguntaran ¿qué es lo que más valora tu cliente de tu marca? ¿Cuál sería la respuesta?

Mercadotecnia siempre y en todas partes FUENTES: [1]

[2]

[3]

Corona, L. (2021). “México será en 2021 el país que destina más presupuesto digital al canal móvil después de China, según eMarketer”. Consultado en mayo de 2022. https:// businessinsider.mx/mexico-sera-2021-pais-destina-mas-presupuesto-digital-canal-movil-emarketer/#:~:text=M%25C3%25A9xico%2520ser%25C3%25A1%2520el%2520mayor%2520inversionista,presupuesto%2520total%2520en%2520publicidad%2520digital Espinoza, MT. (2022). “Marketing B2B: qué es y qué estrategias lideran en 2022”. Consultado en mayo de 2022. https://www.merca20.com/marketing-b2b-que-es-y-que-estrategias-lideran-en-2022/#:~:text=De%2520acuerdo%2520a%2520Hub%2520Spot,mejorar%2520la%2520experiencia%2520del%2520consumidor The Food Tech. (2021). “Neuromarketing podría predecir las decisiones de compra del consumidor”. Consultado en mayo de 2022. https://thefoodtech.com/marketing/neuromarketing-podria-predecir-las-decisiones-de-compra-del-consumidor/1

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