viernes, 1 de mayo de 2015

3ª Parte ¿Se ha quedado obsoleto el control de calidad de puesta en obra de mezclas asfálticas en caliente?. Parte 3: Compactación

Control avanzado de las densidades de compactación.

 
Un escenario de homogeneidad térmica de la capa es condición previa necesaria, pero no es suficiente para asegurar la homogeneidad de densidades en toda la capa que  depende, entonces, ya solo de la unifomidad y eficacia del proceso de compactación. Por ello, un control de calidad enfocado a obtener y comprobar la regularidad de densidad en toda la capa lleva a contemplar otros dos procedimientos:

  • Control y visualización en tiempo real del proceso de compactación (distribución de pasadas y respuesta de la capa) y registro de estado final
  • Control de estado de huecos (densidad) de toda la superficie de la capa terminada con ensayos no destructivos

Control avanzado del proceso de compactación (la Compactación Inteligente)

   Una mezcla extendida con una buena uniformidad de temperatura, sin segregaciones térmicas, necesita, finalmente, ser compactada con el procedimiento adecuado y de modo uniforme.
  Una vez seleccionado el plan de compactación adecuado en el tramo de prueba, es necesario que el trabajo de los compactadores siga fielmente dicho plan, en cuando a número de pasadas y rango de temperatura en que deben aplicarse.
   No obstante, es muy difícil que el plan se pueda mantener de modo perfecto, aún con gran atención de los operadores de los compactadores a pesar de lo monótono de su trabajo, pues no tienen referencias claras del número de pasadas dadas ni de la temperatura real que tiene la capa en las distintas zonas debido al enfriamiento.
   El resultado suele ser una distribución heterogénea del número de pasadas. Así lo confirmó, por ejemplo, un estudio holandés [RF 1], en el que se instrumentó con GPS a los compactadores para registrar la distribución de pasadas en la capa, resultando que uniformidad era muy deficiente, con zonas con zonas con exceso de pasadas respecto a las programadas, mientras que en otras se registraba un déficit acusado. (Fig 1).
Fig 1 [Rf.1]
  Ello origina ineficiencias en el empleo de los equipos, con sobrecostes y falta de uniformidad en los resultados de densidades, con generación de áreas por debajo del valor requerido.
  La solución llegó con la Compactación Inteligente, que concebida como sistema de ayuda al operador y de mejora y optimización del empleo de equipos y garantía de uniformidad de las densidades, es un control de calidad avanzado en el que el registro y referenciación GPS, de las pasadas del compactador, de la temperatura superficial de la capa y de la respuesta de ésta ante la acción del compactador (correlacionable con la densidad), permiten la monitorización, en tiempo real de todo el proceso. Fig 3

Fig 3 Equipo con Compactación Inteligente

   El resultado es una mejora en la uniformidad de las densidades de la capa y mejor ajuste de las mismas al valor requerido y de la eficiencia general del proceso y sus costes. En la Fig 4.
Fig 4 [RF 1]

   Su aplicación es el mejor complemento a una uniformidad previa de temperaturas lograda con la implantación del control térmico de la mezcla a salida de regla.
   Asimismo, el registro de los datos de pasadas o respuesta de la capa (última pasada) al estar georeferenciados pueden ser superpuestos con el de registro térmico descrito en el apartado anterior y constituyen en sí mismos, un registro de calidad del proceso de compactación que abarca toda la superficie de la capa  (Fig 5)
Fig 5

Control de densidades de toda la capa terminada

   La auscultación térmica indicaría siempre zonas de riesgo potencial, pero faltando aún las operaciones de compactación el resultado final de la capa no tiene porque corresponderse, pudiendo producirse segregaciones en huecos o no. De ahí la utilidad del chequeo a capa terminada de la identificación de contenido de huecos, aunque buscando un sistema que sea capaz de analizar la totalidad de la capa de un modo viable, con ensayos no destructivos.
    En Suecia se trató de obtener un registro de densidades de toda la capa construida, mediante una auscultación continua con un dispositivo capaz de analizar el ancho de un carril con tres sensores rodantes de contacto basados en isótopos radioactivos. Este equipo, denominado DOR (Density One Run), ofrece una buena correlación con las densidades reales, aunque al trabajar a muy baja velocidad (0.9 km/h), en caso de vías abiertas a la circulación, obliga a un corte del carril en auscultación. Asimismo, es sensible a cambios de textura en la superficie y no es aplicable con el pavimento mojado o húmedo (Fig 6)
Fig 6- DOR
    Otro planteamiento, buscando una mínima interferencia con el tráfico, ha llevado a investigar la aplicación de equipos con alta velocidad de auscultación a la determinación del volumen de huecos de la capa.
    Se han realizado múltiples estudios de equipos de alto rendimiento capaces de auscultar la capa mediante ensayos no destructivos, reduciendo los testigos a solo pocas muestras para su calibración.
   Uno de los más interesantes es el Georadar (Ground Penetration Radar, GPR). En Finlandia se iniciaron los estudios de esta aplicación en 1993 (y en Texas en el 94), que finalizaron con aplicación sistemática del georadar por la administración de carreteras finlandesa, para la determinación de las densidades de las capas en las carreteras ya abiertas al tráfico, dónde priman la mínima interferencia con el tráfico, con  especificaciones de empleo desde 2004.
    El georadar emite con una antena ondas electromagnéticas, capturando la energía reflejada de esas emisiones. Al proyectarlas sobre un pavimento, la energía procedente de la superficie de la capa puede ser procesada con cierta facilidad para determinar la constante dieléctrica de la capa superficial.
    Se usa la técnica de reflexión superficial, y el espesor medido depende de la frecuencia, aunque la profundidad para la aplicación en determinación de huecos no supera los 3 cms. Su aplicación en determinación de los huecos de la capa, se basa en la gran sensibilidad del valor de la constante dieléctrica de la capa a variaciones en el contenido de huecos de aire. Con capas homogéneas, sin segregación de composición esa constante es muy uniforme y presenta muy buena correlación con el contenido de huecos y, por tanto, la densidad. Por ello, su rango de validez depende de la constancia de la formulación siendo distinta para cada tipo de mezcla y se precisa una calibración del equipo para cada una de ellas, lo que requiere unas determinaciones con testigos, como se muestra en la Fig. 7.

Fig. 7 Calibración de medidas de georadar
   Los resultados de la auscultación con georadar muestran de una forma muy clara la distribución de huecos en la capa del tramo chequeado y, por tanto, la homogeneidad de densidades en la misma, con las áreas que presentan un riesgo potencial elevado con densidades defectuosas. (Fig 8)
Fig 8- Resultados de auscultacion con georadar 

La publicación el SHRP2 [RF. 2], indica que en las zonas en que se detectan segregaciones térmicas y el georadar indica problemas, se puede anticipar que habrá fallo prematuro.

Integración de datos georeferenciados. GIS para explotación 

     La georeferenciación de los datos registrados en estos tres sistemas de control de calidad dela capa construída, permite relacionarlos con otros registros, también georeferenciados, de auscultación de la misma, como son los de regularidad superficial (IRI) o de macrotextura.
Asimismo, permiten una fácil integración en el sistema de gestión de firmes, de modo que se puede hacer el seguimiento del comportamiento en servicio siempre en relación con los parámetros de ejecución de las capas del mismo. Ello posibilita, el poder identificar, de un modo más inequívoco, las causas de un comportamiento deficiente respecto al previsto,  introducir en sucesivas actuaciones aspectos de mejora del mismo. (Fig 9)
Fig 9
    La tendencia creciente hacia estos sistemas de control de calidad, hace previsible su progresiva implantación e incorporación a las especificaciones de control, y recepción de las capas de mezclas bituminosas  


Bibliografía y referencias 


  1. AsphaltOpen–an interactive visualization tool for asphalt concrete paving operations- University of Twente- S.R. Miller  et alt.
  2. Using Infrared and High-Speed Ground-Penetrating Radar for Uniformity Measurements on New HMA Layers- SHRP2- 2013 [S2-R06C-RR-1]
La serie de artículos de este tema

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