Ingeniería de pavimentos

La ingeniería de pavimentos es una rama de la ingeniería civil que utiliza técnicas de ingeniería para diseñar y mantener pavimentos flexibles ( asfalto ) y rígidos ( hormigón ). Esto incluye calles y carreteras, e implica conocimientos de suelos , hidráulica y propiedades de los materiales. La ingeniería de pavimentos abarca tanto la construcción de pavimentos nuevos como la rehabilitación y el mantenimiento de los existentes. ^{[ 1 ]}

El mantenimiento a menudo implica el uso del criterio de ingeniería para realizar reparaciones que ofrezcan el mayor beneficio a largo plazo y el menor costo. El Índice de Condición del Pavimento (PCI) es un ejemplo de un enfoque de ingeniería aplicado a pavimentos existentes. Otro ejemplo es el uso de un deflectómetro de impacto (FWD) para realizar pruebas no destructivas en pavimentos existentes. A partir de los datos de deflexión resultantes, se puede calcular la resistencia de las capas del pavimento. Para determinar los espesores de las capas del pavimento se utilizan dos métodos: empírico o mecanicista. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El diseño y el análisis de pavimentos dependen en gran medida de la comprensión del comportamiento mecánico de los materiales del pavimento mediante diversos métodos de ensayo.

La ingeniería moderna de pavimentos integra cada vez más datos de campo y modelos mecanicistas para mejorar la precisión del diseño y las predicciones de rendimiento. Las mediciones con deflectómetros ligeros (LWD) se han utilizado para optimizar los parámetros geotécnicos de entrada para el diseño de pavimentos, lo que permite una mejor representación de las condiciones del material in situ en comparación con las suposiciones tradicionales basadas en laboratorio. ^{[ 4 ]}

Además, se han desarrollado modelos basados ​​en datos de carga repetida para predecir el comportamiento de la deformación permanente en suelos de subrasante y capas no ligadas. Estos modelos contribuyen a mejorar el diseño mecanicista-empírico de pavimentos al vincular las mediciones de campo con el comportamiento de deformación a largo plazo bajo carga de tráfico. ^{[ 5 ]}

En ingeniería de pavimentos, el comportamiento mecánico de los materiales se evalúa mediante una combinación de ensayos de laboratorio, ensayos de campo y métodos experimentales a escala real. Los ensayos de laboratorio, como el ensayo triaxial de carga repetida (RLT), se utilizan comúnmente para determinar el módulo resiliente y las características de deformación permanente de suelos y materiales no ligados en condiciones controladas. Los ensayos empíricos, como el índice de soporte de California (CBR), también se han utilizado ampliamente para la caracterización de la subrasante.

Además de los métodos de laboratorio y empíricos, se utilizan métodos de ensayo acelerado de pavimentos a escala real, como los simuladores de vehículos pesados ​​(HVS), para estudiar el comportamiento del pavimento bajo condiciones de carga controladas pero realistas. Estos sistemas simulan cargas repetidas de ruedas en secciones de pavimento a escala real, lo que permite a los investigadores evaluar el comportamiento estructural, incluyendo la formación de roderas, el agrietamiento y el rendimiento a largo plazo, en un período de tiempo reducido. ^{[ 6 ]}

Los métodos de ensayos no destructivos (END) de campo ofrecen una alternativa eficaz para la evaluación in situ de las capas del pavimento. Dispositivos como el deflectómetro de impacto (FWD) y el deflectómetro ligero (LWD) se utilizan habitualmente para estimar la rigidez del material y la capacidad estructural sin alterar la estructura del pavimento.

Entre estos métodos, el deflectómetro ligero (LWD) ha ganado cada vez más atención debido a su portabilidad y capacidad para proporcionar una evaluación rápida de las capas no ligadas. Se ha demostrado que las mediciones del LWD se correlacionan con parámetros derivados del laboratorio, como el módulo resiliente, lo que permite estimar la rigidez del material directamente en el campo. ^{[ 7 ]}

La evaluación de los pavimentos de carreteras existentes se realiza en base a 3 factores.

• Estado funcional de la superficie: donde se analizan todos los deterioros, como grietas, baches, surcos y otros.
• Condición estructural: que analiza la resistencia estructural del pavimento para soportar la carga de los camiones.
• Rugosidad: uso de parámetros como el Índice Internacional de Rugosidad para evaluar la comodidad de los conductores.

La innovación en materiales desempeña un papel fundamental en la ingeniería de pavimentos, especialmente en la mejora de la sostenibilidad y el rendimiento a largo plazo. Se ha investigado el uso de residuos industriales y de construcción en las capas de pavimento como medio para reducir el impacto ambiental manteniendo o mejorando las propiedades mecánicas. ^{[ 8 ]}

Estudios experimentales que utilizan métodos de ensayo acelerados y a escala real han demostrado que las mezclas asfálticas que incorporan agregados de subproductos pueden lograr un rendimiento satisfactorio bajo cargas de tráfico pesado repetidas. ^{[ 9 ]}

De manera similar, se han empleado estudios de laboratorio y basados ​​en simulaciones, incluido el uso de simuladores de carreteras circulares, para evaluar el comportamiento de mezclas asfálticas que contienen subproductos industriales bajo condiciones de carga controladas, lo que proporciona información sobre la durabilidad y la respuesta estructural. ^{[ 10 ]}

Investigaciones anteriores también han examinado la estabilidad dinámica de mezclas de hormigón asfáltico que incorporan residuos de placas de yeso, demostrando el potencial de utilizar materiales alternativos en la construcción de pavimentos sin comprometer el rendimiento. ^{[ 11 ]}

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• Caminando sobre el sol: Las aceras que generan energía solar . BBC News. Publicado el 11 de mayo de 2018.