Cuantificación del efecto de las geomallas en las capas de cimentación de pavimentos asfálticos

Feb 15, 2024

La geomalla insertada entre las capas de pavimento asfáltico durante la construcción puede aumentar la resistencia y durabilidad de la carretera terminada. Para ayudar a los ingenieros a decidir si utilizar geomallas en proyectos de construcción de carreteras, los investigadores calcularon cuánta resistencia y durabilidad el material de geomalla puede agregar a un pavimento de asfalto e integraron los hallazgos en el software de diseño de MnDOT.

Los suelos blandos pueden presentar una variedad de desafíos para los diseñadores y constructores de carreteras. Cuando las carreteras se construyen sin una base de subrasante suficientemente fuerte, las cargas de tráfico y otros factores estresantes pueden hacer que el asfalto o los pavimentos flexibles se agrieten y muestren deterioro prematuro. Sin embargo, crear esta base fuerte puede significar excavar más profundamente y reemplazar el suelo blando con agregados, lo que agrega tiempo y costo al proyecto.

“Los agregados son caros y escasean. Este proyecto demostró cómo se pueden utilizar geomallas para reducir la necesidad de agregados en la construcción de carreteras para ahorrar tiempo y dinero y al mismo tiempo aumentar el rendimiento a largo plazo de los pavimentos”, dijo Vernon Schaefer, profesor del Departamento de Civil, Construcción y Medio Ambiente de la Universidad Estatal de Iowa. Ingeniería.

Durante décadas, las geomallas han ofrecido una solución en Minnesota. Cuando se coloca entre capas de pavimento durante la construcción, este material sintético estabiliza la base de agregado y crea un efecto de raqueta de nieve en suelos blandos, distribuyendo la carga en un área más grande. El uso de geomallas agrega refuerzo estructural y extiende la vida útil de los pavimentos asfálticos.

En 2015, MnDOT emitió una guía sobre la capacidad estructural de las geomallas, indicando que una capa de geomalla ofrece el mismo poder de refuerzo que 2 pulgadas del material base agregado que normalmente se usa en el estado. Desde entonces, los avances tecnológicos sugieren que el material puede ser más resistente y capaz de desplazar más agregados de lo que se pensaba anteriormente.

A través de pruebas de campo y de laboratorio, la investigación buscó evaluar los beneficios a corto y largo plazo del uso de geomallas en pavimentos asfálticos, así como identificar en qué parte de las capas del pavimento se deben colocar las geomallas para lograr el máximo efecto. Un objetivo adicional era desarrollar un módulo para MnPAVE, el programa informático de diseño de pavimentos flexibles de MnDOT, que permitiría a los ingenieros de todo el estado incorporar fácilmente geomallas en pavimentos diseñados según las especificaciones de MnDOT. Con una comprensión más precisa de lo que pueden hacer las geomallas y dónde y cuándo ofrecen el mayor beneficio, los ingenieros de las agencias de transporte locales estarán mejor equipados para diseñar una solución de pavimento eficaz para las circunstancias y el presupuesto individuales de sus proyectos.

Los investigadores comenzaron revisando la literatura publicada que documenta las capacidades de refuerzo de las geomallas.

Luego, en asociación con una empresa de ingeniería geotécnica, los investigadores realizaron una serie de pruebas de laboratorio para investigar cómo las geomallas afectan el rendimiento del pavimento en un entorno controlado. Utilizando cuatro tipos de material de geomalla patentado: biaxial de servicio liviano y pesado (con patrón cuadrado) y triaxial de servicio liviano y pesado (con patrón triangular), las pruebas simularon cargas de vehículos con equipos personalizados de última generación. .

Luego, los equipos colaboraron para evaluar los mismos materiales de geomalla en condiciones realistas. Al construir 10 secciones de la carretera, los investigadores utilizaron maquinaria pesada para someter cada sitio a una variedad de pruebas de estrés mientras recopilaban datos y evaluaban el desempeño.

Finalmente, el equipo de investigación describió cómo MnDOT podría incorporar los hallazgos con su software de diseño MnPAVE.

La investigación demostró que debido a que una serie de variables afectan el desempeño de una geomalla en el pavimento terminado, es posible que se necesite menos agregado para algunos proyectos, dependiendo de las condiciones locales del sitio y otros factores. Como los pavimentos asfálticos son producto de la estratificación, el éxito del resultado final depende en última instancia del espesor y la calidad de cada capa componente. La profundidad de la subrasante, la cantidad y tamaño del agregado, el tipo de geomalla, su posición en la estructura y la mezcla asfáltica de la superficie contribuyen a un pavimento terminado exitoso.

"Gracias a este proyecto, los ingenieros y profesionales del diseño de todo el estado tendrán otra herramienta que podrán utilizar al tomar decisiones sobre el diseño de carreteras en su área", dijo Michael McCarty, ingeniero municipal asistente de la ciudad de Mankato.

Los investigadores ofrecieron algunas observaciones generales de diseño, incluidas las siguientes:

Esta investigación proporcionó una claridad muy necesaria sobre cuándo y dónde se pueden usar geomallas de manera efectiva en proyectos de construcción de pavimentos flexibles. Cada día en todo el estado, los diseñadores e ingenieros de carreteras locales consideran una variedad de factores al sopesar qué materiales y métodos elegir para los proyectos en su comunidad.

Con los datos objetivos de este estudio en la mano, estas partes interesadas podrán estimar con mayor precisión los verdaderos costos y beneficios de una geomalla, lo que conducirá a decisiones mejor informadas sobre si pueden ofrecer el mayor valor y dónde.