Niveles de diseño de mezclas asfálticas

Los pavimentos flexibles de las carreteras de hoy día necesitan que las mezclas asfálticas que los componen sean de alto desempeño. Este adjetivo significa que estos materiales deben ser resistentes fundamentalmente a tres efectos, a saber: a) deformaciones plásticas, b) fatiga por carga repetida, y c) humedad. La clave de este concepto es el desempeño, es decir, la respuesta que tiene la mezcla a las diferentes acciones externas de carga, deformación y humedecimiento.


 

Una vez sabido esto toca revisar la forma en que los métodos de diseño que utilizamos cumplen o no con estos postulados. En general, para cumplir con los requerimientos conceptuales de una mezcla de alto desempeño, un método de diseño de mezclas debe tener tres partes básicas, que son: 1) Selección del ligante y el modificante, si aplica, y del agregado pétreo (estos procedimientos incluyen requisitos consensuales, en el caso del agregado pétreo, y pruebas de desempeño reológico, en el caso del ligante), 2) Análisis volumétrico (que incluye rangos basados en experiencias llamadas universales de comportamiento), y 3) Evaluación del desempeño (que incluye ensayos con carga monotónica y cíclica, bajo diversas condiciones externas de carga y ambiente).

Para ubicar los diferentes métodos de diseño según atiendan al concepto de mezcla de alto desempeño me gusta mucho utilizar la Pirámide Mexicana de Diseño de MMAACC que proponen en conjunto la Asociación Mexicana del Asfalto (AMAAC) y el Instituto Mexicano del Asfalto (IMT). Esta pirámide presenta una jerarquía de cuatro niveles de diseño desde lo más básico hasta lo más elaborado.

El primer nivel representa a los métodos o parte de estos que hacen diseño volumétrico y evalúan la susceptibilidad a la humedad (regularmente con prueba a la tracción indirecta comparando pastillas “en seco” y sometidas a inmersión en agua a temperatura de diseño).

El segundo nivel contiene lo del primero pero además se evalúa el desempeño o susceptibilidad a la deformación permanente (con ensayos de rueda española, rueda de Hamburgo, o APA).

El tercer nivel contiene a los dos primeros e incluye también el módulo dinámico de la mezcla asfáltica (evaluado ya sea como resiliente, con pruebas con la pastilla de canto, o dinámico, con el espécimen cargado axialmente en un equipo SPT).

Finalmente, el cuarto nivel engloba a todos los anteriores y le suma la evaluación de la fatiga por carga repetida (ya sea con la versión europea que usa la pastilla de canto, o la versión norteamericana que usa la viga apoyada en tres puntos).

Un aspecto notable de esta pirámide es que a medida que se asciende por los niveles va disminuyendo la incertidumbre sobre el comportamiento de la mezcla, y así mismo va disminuyendo el riesgo.

La gran mayoría de las especificaciones constructivas en nuestros países latinoamericanos, inclusive en obras de envergadura, nos conducen a hacer diseños basados en el ensayo Marshall. El método Marshall, así como el primer nivel de Superpave, recae en el primer nivel de la pirámide, es decir, en el más riesgoso de todos.

Es importante entonces primero tomar conciencia de esto, y luego promover en conjunto un plan de acciones que nos permitan, en un mediano plazo, subir el nivel de nuestros requerimientos. Destacamos además que independientemente si usamos equipos Marshall o Superpave para fabricar las pastillas o especímenes de laboratorio, se requieren ensayos de desempeño precisamente para producir mezclas de alto desempeño, y generar parámetros mecánicos (como módulos elásticos en carga monotónica o cíclica, deformaciones plásticas) que sirvan a los proyectistas para la implementación de métodos mecanicistas de diseño de pavimentos, y a los investigadores probar con más eficiencia nuevas tecnologías para tener pavimentos más duraderos, acordes con las modernas demandas de tránsito y ambiente, y con mejor relación precio/valor.

La labor de transformación de estos criterios no es sencilla, pero celebro mucho es esfuerzo y el ejemplo que está dando, por citar un caso que conozco, México a través de la implementación de su método de diseño de mezclas asfálticas de alto desempeño. Por cierto que este 6 y 7 de agosto de 2012 se estará llevando a cabo en México DF un seminario donde cuatro países latinoamericanos Argentina, Brasil, Colombia y México mostrarán la forma de cómo están llevando a cabo estas transformaciones; los que estén en la zona aprovechen esta oportunidad de lujo.

Saludos para todos,

Freddy J. Sánchez-Leal

@ramcodesCEO