Mejorando el Desempeño de las Geomallas en Capas Asfálticas
Mejorando el Desempeño de las Geomallas en Capas Asfálticas: Evaluación a Escala Real
En la primera parte de esta serie de blogs, exploramos la importancia de las geomallas para capas asfálticas en la mejora de la durabilidad y resistencia de las estructuras de pavimento mediante el refuerzo y control del reflejo de agrietamientos. Ahora, profundizaremos en los aspectos de la caracterización, centrándonos en dos conceptos fundamentales: la selección de la materia prima y la evaluación del desempeño real en condiciones de carga cíclica.
Caracterización de la Materia Prima: Poliéster vs. Fibra de Vidrio
Antes de discutir los parámetros mecánicos de las geomallas para capas asfálticas, es esencial comprender cómo la materia prima influye en su comportamiento. La selección del material adecuado es crucial para determinar su resistencia y durabilidad. En el caso del poliéster, se trata de una resina polimérica derivada de la industria petroquímica, inherentemente elástica, de alta resistencia a la carga cíclica y a las altas temperaturas, en donde propiedades como la viscosidad, el peso molecular y el coeficiente de grupo carboxílico, la clasifican como de alta tenacidad y alto módulo.
El proceso de hilatura transforma la materia prima en multifilamentos de poliéster, con los cuales se fabrican las geomallas. Estos multifilamentos poseen igualmente alta elasticidad, lo que les confiere una notable capacidad de recuperación elástica y baja susceptibilidad ante deformaciones plásticas. Estas propiedades son esenciales para resistir las tensiones cíclicas y la fatiga en las capas asfálticas.
En contraste, la fibra de vidrio se conforma de hebras delgadas hechas a base de sílice o de formulaciones especiales de vidrio, extruidas a modo de filamentos de diámetro diminuto y aptas para procesos de tejeduría [1], caracterizadas por una alta resistencia a la tensión y baja elongación, pero con baja resistencia a la compresión y al doblez, de hecho existe una relación de proporcionalidad entre el diámetro de doblez del filamento, al diámetro del filamento [2], que limita sus prestaciones durante la etapa de servicio por su alto daño durante la instalación y en su comportamiento frente a la carga cíclica en tensión
Evaluación del Desempeño Real: Factor de Eficiencia de las Geomallas
Dado que las capas asfálticas se someten a carga cíclica y cambios de esfuerzos en tensión/compresión, las geomallas para capas asfálticas deben ser evaluadas bajo este concepto. Para evaluar su desempeño, se realizaron pruebas de laboratorio a probetas reforzadas y no reforzadas con geomalla en su plano central, midiendo el número de ciclos hasta la falla en ambas condiciones. La condición de falla se define por la propagación de una grieta preexistente a través del espesor de las probetas.
El factor de eficiencia se calcula comparando el número de ciclos de carga que soportan las probetas reforzadas con el número de ciclos de carga de las probetas sin refuerzo. Este factor proporciona una medida realista del beneficio que ofrecen las geomallas en términos de resistencia a la fatiga de las capas asfálticas.
Los resultados revelan que todas las geomallas brindan algún nivel de beneficio en el desempeño de las capas asfálticas. Sin embargo, a pesar de tener resistencias últimas similares, las geomallas de fibra de vidrio y poliéster muestran diferencias significativas en su desempeño real bajo condiciones de carga cíclica, mostrando que el nivel de beneficio no puede evaluarse en función de la resistencia última de las geomallas que se hace bajo condiciones de carga monotónica.
Por ejemplo, una geomalla de fibra de vidrio con una resistencia última de 100 kN/m tiene un factor de eficiencia de 1.37, mientras que una geomalla de poliéster de la misma resistencia tiene un factor de eficiencia de 7.0. Esto demuestra que, bajo condiciones de carga cíclica, geomallas de poliéster de menor resistencia pueden superar o igualar el desempeño de las geomallas de fibra de vidrio con alta resistencia a la tensión.
Conclusiones y Consideraciones Finales
En resumen, la caracterización precisa de las geomallas va más allá de simplemente evaluar su resistencia última. Es esencial considerar su desempeño real bajo condiciones de carga cíclica, ya que esto refleja con mayor precisión su capacidad para resistir la fatiga en las capas asfálticas. Los ingenieros y profesionales de la construcción de carreteras deben tener en cuenta estos factores al seleccionar las geomallas más adecuadas para sus proyectos. En el próximo blog de esta serie, exploraremos casos de estudio específicos y aplicaciones prácticas de geomallas en proyectos de infraestructura vial.
Referencias
[1] Loewenstein, K.L. (1973). The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers (en inglés). Elsevier Scientific. pp. 2-94. ISBN 0-444-41109-7.
[2] Hillermeier KH, Melliand Textilberichte 1/1969, Dortmund-Mengede, pp. 26–28, "Glass fiber—its properties related to the filament fiber diameter".