Geosintéticos en carreteras: Acercamiento general a su utilización y planteamientos para su aplicación en las capas de firme.
Antonio Baamonde Roca Ingeniero de Caminos,Canales y Puertos
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Índice de contenidos
0. Resumen 1. Introducción 2. Acercamiento general a los geosintéticos 3. Utilización de geosintéticos en carreteras. 3.1. Tipos y funciones tecnológicas de los geosintéticos utilizados en carreteras. 3.2. Usos de geosintéticos más frecuentes en carreteras 3.3. Repaso a la normativa y especificaciones españolas referentes a utilización de geosintéticos en carreteras 4. Aplicación de geosintéticos en capas de firme 4.1. Planteamiento general de aplicación de geosintéticos como refuerzo de firmes 4.2. Estudio de implantación y diseño de geosintéticos en capas de firme 4.3. Principales inconvenientes a tener en cuenta para la implantación de geosintéticos en en capas de firme 5. Conclusiones y futuras investigaciones 6. Referencias 7. Bibliografía
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0. Resumen El estudio realiza un acercamiento general a la utilización actual de los geosintéticos en el diseño y construcción de carreteras. Una vez hecho ese acercamiento general se presentan planteamientos para la aplicación de este tipo de materiales en el diseño del firme de las carreteras en nuestro país. Finalmente se presentan las conclusiones y futuros desarrollos que se consideran interesantes para avanzar en la utilización de esta tecnología en las capas de firme a nivel nacional. Palabras clave: Geosintéticos, geotextiles, geomallas, carreteras, refuerzo de capas de firme.
1. Introducción Durante los últimos treinta años ha proliferado el empleo de geosintéticos en numerosos campos de la construcción que se ha venido extendiendo alrededor del globo de forma exponencial. Su uso ha brindado a la ingeniería un amplio rango de posibilidades para construir de forma más simple y económica, cuidando mejor los recursos medioambientales y utilizando los materiales naturales de manera óptima. Dentro de este contexto, este estudio tiene por objeto establecer por un lado un breve acercamiento a la utilización de geosintéticos en la construcción carreteras y por otro lado, más concretamente, en su aplicación como refuerzo de capas de firme. La aplicación de los geosintéticos en capas de firme de carreteras, si bien no es absolutamente novedosa ya que se tiene conocimiento de experiencias en este sentido desde hace años años en nuestro país, no goza a día de hoy de un soporte científico – técnico equiparable al de otras de las aplicaciones en carreteras tales como la funciones de separación, filtro o drenaje recogidas en la normativa española desde hace años por lo que parece interesante avanzar en su estudio. 2. Acercamiento general a los geosintéticos La denominación genérica de “geosintético” se utiliza para referirse a aquellos materiales de deformabilidad apreciable, fabricados a base de materiales sintéticos, que poseen cualidades suficientes para proporcionar una mejora sustancial en alguna de las propiedades de los terrenos utilizados en obras de ingeniería.
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Los materiales sintéticos utilizados para su fabricación, a los que se hace referencia en la definición anterior, son polímeros de síntesis de las siguientes las familias: poliamidas, poliolefinas y poliésteres. En la Figura 1 se presenta esquemáticamente las propiedades de cada una de estas familias de polímeros. FIGURA 1: Propiedades de la familias de polímeros (Ref.:01) PROPIEDAD
POLIÉSTER
POLIAMIDA
POLIOLEFINAS
Resistencia a la luz U.V.
Resistencia a microorganismos
Resistencia a los agentes oxidantes
Resistencia a los ácidos
Resistencia a las bases
Resistencia a la fluencia
Resistencia a la tracción Alargamiento en rotura
(2)
(1)
LEYENDA: :
Comportamiento ante esa propiedad BUENO : Comportamiento ante esa propiedad ACEPTABLE
NOTAS: (1) (2)
: Degradación de la poliamida a pH < 3 : Degradación del poliéster a pH > 12
En la mayoría de los casos a estos polímeros se les añaden aditivos para mejorar sus propiedades tales como: estabilizadores de viscosidad, antioxidantes, protectores de radiación ultravioleta, compuestos fosfatados (para reducir la degradación térmica durante el proceso de fabricación del poliéster o del polipropileno), catalizadores (para incrementar la velocidad de polimerización en el poliéster) o pigmentos (para la coloración y protección a radiación ultravioleta). En la Figura 2 se muestra de forma esquemática la variedad de materiales que abarcan los geosintéticos.
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FIGURA 2: Tipos de geosintéticos (Ref.:01)
GEOSINTÉTICOS
GEOTEXTILES
GEOCOMPUESTO
PRODUCTOS RELACIONADOS
GEOMEMBRANA
GEOMALLA
ENTRELAZADA (TEJIDA)
GEOESTERA
(GEOTEXTIL + PRODUCTO L I
GEOCELULA
GEORED
ESTRUCTURA ESTRUIDA Y ESTIRADA
GEOTEXTIL + GEOMALLA TEJIDA
GEOTEXTIL + GEORED
REFUERZO ESTRUCTURAS, MUROS TALUDES
DRENAJE
El comportamiento general de este tipo de materiales permite proveer soluciones eficientes a la ingeniería en diversas escalas lo que ha hecho que el crecimiento de su utilización en el sector de la construcción para múltiples y variadas funciones haya venido siendo hasta el momento continuado y exponencial. En la Figura 3 podemos observar la evolución del mercado de los geosintéticos en el mundo a lo largo de los últimos años del siglo pasado.
FIGURA 3: Crecimiento del mercado de geosintéticos en el mundo (Ref.: 02)
800 Geotextiles
700 600
Geomembranas
500 Geocompuestos 400 300 200 100 0 1970
1972
1974
1976
1978
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
Año
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A la vista de estos datos, se constata la importante incursión de los geosintéticos en el mercado. El motivo fundamental de su éxito radica en las ventajas comparativas que su uso presenta frente a otros métodos de mejora de condiciones “in situ”, tales como: lograr con mayor eficacia la función específica para la que se utilizan en cada caso (por su estricto control de calidad y desarrollo tecnológico) y garantizar una solución más económica (teniendo en cuenta no sólo el coste inicial sino también la mayor duración de su eficacia a lo largo de la vida útil de la construcción). 3. Utilización de geosintéticos en carreteras Este contexto general de creciente empleo de soluciones de ingeniería que contemplan el uso de geosintéticos se hace todavía más patente si nos centramos en la construcción de carreteras pues aproximadamente el 80% de los geosintéticos utilizados en todo el mundo están relacionados con aplicaciones en este campo. Es tanto el grado de la penetración de estos materiales en la construcción de obras lineales en general y de carreteras en particular que hoy en día se puede afirmar que en los países desarrollados o en vías de desarrollo se encuentra totalmente difundido su uso hasta el punto de que prácticamente en el 100% de los proyectos se emplea algún tipo de geosintético para mejorar las condiciones de la obra. (Ref.: 02) 3.1. Tipos y funciones tecnológicas de los l os geosintéticos utilizados en carreteras La elección de entre los distintos tipos de geosintéticos depende de la función que deben desempeñar en cada caso y que es el motivo de su instalación. Las funciones tecnológicas de los geosintéticos utilizados en carreteras comúnmente aceptadas son: Filtro: el material permite el paso de fluidos a través suyo pero al mismo
tiempo retiene el suelo y otras partículas sujetas a fuerzas hidrodinámicas, esta función es característica de los geotextiles. Separación: consiste en la separación de dos capas de suelo de diferentes propiedades físicas (granulometría, consistencia, densidad, etc.) evitando permanentemente la mezcla de material, esta función también es desempeñada por los geotextiles. Refuerzo: en esta función se aprovecha el comportamiento a tracción del geosintético para mejorar las propiedades mecánicas de una capa del suelo,
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con el fin de controlar los esfuerzos tangenciales tanto en la fase de construcción como en la de servicio. Drenaje: esta función, propia de los geotextiles, aprovecha la aptitud de los mismos para la conducción de líquidos y gases a través de su plano lo que permite la evacuación del aire y el agua del suelo en el que se emplea. Protección: consiste en la protección permanente de sistemas de impermeabilización con geomembranas contra daños mecánicos (perforaciones y desgaste) en la etapa de construcción y posteriormente. Impermeabilización: esta función se consigue desarrollar mediante la impregnación de un geotextil con asfalto u otro material impermeabilizante sintético. En la mayoría de los casos en que se utilizan geosintéticos éstos cumplen simultáneamente varias funciones, aunque siempre habrá una principal que determine el tipo a emplear. En la Figura 4 se presenta una tabla con los distintos tipos de geosintéticos y sus aplicaciones principales en la construcción o rehabilitación de carreteras. FIGURA 4: TIPOS Y FUNCIONES DE GEOSINTÉTICOS EN CARRETERAS CARRETERAS TIPO DE GEOSINTÉTICO
FUNCIONES · Impedir contaminación contaminación entre capas de la estructura por el efecto de de las cargas dinámicas dinámicas y el arrastre del agua.
Geotextiles
· Resistir los esfuerzos esfuerzos de tensión del material disminuyendo disminuyendo los espesores espesores de diseño y los volúmenes de movimiento de tierras. · Evitar el taponamiento taponamiento por colmatación colmatación de estructuras estructuras de drenaje. drenaje. · Evitar la aparición de griet grietas as por reflexión en la capa de rodadura rodadura al actuar como una una interfase de separación entre la capa de rodadura nueva y la capa antigua fisurada. · Reducir el espesor de las las capas estructurales del del firme o mejorar las especificaciones especificaciones de las mismas. · Reducir la formación de de huellas y fallas por esfuerzo esfuerzo cortante y asentamientos asentamientos diferenciales diferenciales en el firme en general y las c apas de pavimentación en particular.
Geomallas
· Conferir mayor mayor durabilidad durabilidad de la estructura estructura de firme. · Mejorar la capacidad capacidad portante, resistencia resistencia a movimientos y deformaciones deformaciones laterales laterales de la estructura de firme . · Evitar la aparición de griet grietas as por reflexión al absorber absorber esfuerzos cortantes cortantes y tensiones causadas causadas por efecto de las cargas actuantes sobre el área de influencia de las fisuras del pavimento anterior. · Facilitar métodos métodos constructivos por por medio de sus facilidades de instalación instalación y su versatilidad. versatilidad.
Geocélulas / Geoesteras
Geodrenes
· Reducir empuje sobre sobre estructuras de contención: contención: a) amortiguando amortiguando cargas y b) reduciend reduciendoo la densidad del relleno. · Absorber deformaciones deformaciones por efecto de las cargas cargas estáticas estáticas y dinámicas dinámicas en la estructura estructura de pavimento. · Captar y conducir agua intersticial de la estructura estructura dirigiéndola hacia hacia los elementos de conducción conducción superficiales. · Captar fluidos en profundidad.
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Estas funciones y aplicaciones de los distintos tipos de geosintéticos son hoy en día aceptadas convencionalmente en todo el mundo y quedan recogidas en la bibliografía específica tanto nacional, por ejemplo en el Manual de Geosintéticos de Arturo Vicente Fernández (Ref.: 03), 03), como internacional, dentro de la que nos remitimos principalmente a la publicación de Robert M. Koerner “Designing with Geosynthetics” (Ref.: 04). 04) . Sin embargo es cierto que no todas ellas están comúnmente extendidas en la práctica constructiva nacional y que, en particular las relativas al refuerzo de las capas de firme, prácticamente no son tenidas en cuenta ni en los manuales ni en la normativa o recomendaciones españolas tal y como veremos en los próximos apartados de ese estudio. 3.2. Usos de geosintéticos más frecuentes en carreteras Los usos más frecuentes de geosintéticos en la construcción de obras lineales en general y carreteras en particular a día de hoy en nuestro país están encaminados a resolver problemas constructivos asociados directa o indirectamente al tratamiento del terreno. Estas aplicaciones se presentan a continuación de forma resumida agrupadas en cuatro apartados generales:
Terraplenes sobre suelos blandos
Los terraplenes construidos sobre suelos blandos pueden presentar cierta tendencia a sufrir expansiones laterales producidas por las presiones horizontales que se generan en su interior. Estas presiones producen esfuerzos de corte horizontales en la base del terraplén, los cuales han de ser resistidos por el suelo subyacente. Estos problemas pueden solucionarse mediante la colocación de capas horizontales de refuerzo para que actúen en la mejora de la resistencia al deslizamiento de los taludes laterales, en la mejora de la capacidad portante del suelo blando y en la reducción de los asientos diferenciales. Para este tipo de aplicaciones se utilizan geotextiles o geomallas, si bien son los primeros los más adecuados por desarrollar además de la función refuerzo las funciones de separación y drenaje; por lo que, el empleo de geomallas, puede exigir además la colocación de un geotextil adicional.
Estabilidad de taludes
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Uno de los problemas más extendidos en la construcción de obras lineales es el de la estabilidad de taludes. Este problema puede ser solucionado mediante el refuerzo con geosintéticos, principalmente geomallas y geotextiles. El diseño de este tipo de soluciones debe realizarse tanto desde la perspectiva de la función de separación como desde la perspectiva de la función de refuerzo, con el fin de aprovechar ambas funciones tecnológicas de los geosintéticos. Además hay que señalar que en caso de utilizar geotextiles, se consigue una mejora de las condiciones de drenaje, lo cual conlleva a una mayor estabilidad del conjunto. Estas soluciones también son frecuentes en refuerzos en la reconstrucción de taludes en zonas de deslizamientos, volviendo a colocar el material movido o incorporando nuevo material de aportación.
Muros de contención
La utilización de geosintéticos en muros de contención, considerando éstos como aquellas estructuras de contención de terrenos cuyo paramento exterior tiene una inclinación superior a los 70º, tiene por objeto aguantar las presiones laterales originadas por el empuje del terreno. Su empleo proporciona una serie de ventajas frente a los muros tradicionales que se traducen en reducciones de costes de la obra del orden de un 30 – 50%. Además los sistemas sist emas que incorporan geosintéticos son más flexibles que los tradicionales lo que les proporciona mejor adaptabilidad a suelos con baja capacidad portante y zonas con actividad sísmica.
Drenaje de paramentos y de plataforma
Otra función actualmente muy extendida en la práctica en la construcción de obras lineales es la instalación instalación de geosintéticos con fines fines drenantes. Para ello se utilizan fundamentalmente geocompuestos drenantes formados generalmente por un geotextil y una geored o una geoestera cuyo diseño debe analizarse no sólo desde el punto de vista de las exigencias hidráulicas sino también considerando las exigencias mecánicas y de durabilidad que su instalación en cada caso requiera. Es habitual colocar este tipo de geodrenes geodrenes para para facilitar el drenaje de de los paramentos de las estructuras de hormigón en su contacto con el material granular de su trasdós y también, cada vez más, para el drenaje profundo de la plataforma o, incluso, de las capas de firme.
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Las bases científico – técnicas de estas aplicaciones están recogidas y documentadas por la bibliografía específica sobre geosintéticos, tales como las publicaciones ya referenciadas de Arturo Vicente Fernández, Manual de Geosintéticos en la Construcción de Muros y Terraplenes, (Ref.: 03) y de Robert M. Koener, “Designing with Geosynthetics”, (Ref.: 04), 04), mientras que su empleo en el diseño de soluciones constructivas concretas es descrito en múltiples publicaciones técnicas de diversos campos como la geotecnia (mejora del terreno y estabilización de taludes), proyecto y construcción de carreteras, de muros, de explanaciones y drenajes, etc. Dentro de estas últimas señalamos, sin ánimo de ser exhaustivos, las siguientes de publicaciones nacionales con el objeto de ofrecer la posibilidad de su consulta para profundizar en estos temas:
Manual de técnicas de mejora del terreno, de Ana Bielza (Ref.: 05) y Manual de estabilización y revegetación de taludes, de Carlos López Jimeno (Ref.: 06); 06); desarrollados ambos en la Escuela de Ingeniería de Minas de la Universidad Politécnica de Madrid, al igual que el ya referenciado con anterioridad Manual de Geosintéticos (Ref.: 03). 03). Doce lecciones sobre geotecnia de infraestructuras lineales del transporte, de Carlos Oteo (Ref.: 07), 07), publicado en el marco de la Asociación Técnica de Carreteras. Ingeniería de carreteras, de Kraemer et al. (Ref.: 08), 08), texto de referencia habitual en las escuelas de ingeniería epañolas. Recomendaciones para el proyecto y construcción del drenaje subterráneo en obras de carretera, que forma parte de las Instrucciones de Construcción del Ministerio de Fomento (Ref.: 09)
Por otro lado estas aplicaciones también son recogidas habitualmente en los catálogos y manuales prácticos de múltiples fabricantes y suministradores este tipo de materiales, donde describen de forma específica sus productos y muestran los métodos generales para su puesta en obra. A título de ejemplo señalamos también de entre los revisados al realizar este estudio los que, a nuestro modo de ver, reflejan de forma más global la práctica actual de la utilización de los l os geosintéticos:
Dossier de Geosintéticos de GEOTEXAN (Ref.: 10). 10). Catálogo de Geotextiles y Geocompuestos de TMA Terratest Medioambiente (Ref.: 11). 11).
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Sin embargo, tal y como venimos poniendo de manifiesto, el caso concreto de la aplicación de geosintéticos como refuerzo de las capas del firme es tratado de una forma prácticamente testimonial en la bibliografía española: los textos científicos y manuales técnicos hacen, si acaso, acaso, alguna somera referencia referencia a la aplicación de geotextiles impregnados con ligante como sistema antirreflexión de fisuras o de geomallas de elevada resistencia a la tracción para ciertos tratamientos con aglomerados de poco espesor; e, incluso, en los catálogos de los suministradores se explica esta posibilidad de uso de forma mucho menos prolija que el de otras aplicaciones. Según nuestro punto de vista, este hecho, hace que su empleo con este fin, aunque sea una aplicación conocida por los expertos y, en algunas ocasiones, barajada como solución a problemas específicos, no esté en la práctica excesivamente excesivamente extendida a día de hoy en nuestro país. Por último y con el fin de contextualizar la realidad de la práctica española con la utilización de este tipo de materiales en el resto del mundo se presenta en la Figura 5 un gráfico donde se asignan los usos más frecuentes de los geosintéticos en carreteras en todo el mundo. Vemos que uno de los usos más significativo es el de recubrimiento de capas de firme con un porcentaje cercano al 20%.
FIGURA 5: Uso de geosintéticos en carreteras en el mundo (Ref.: 02)
Separación / Estabilización
Recubrimiento capas de firme
Drenaje
Refuerzo de macizos / Muros
Otros (no carreteras ni pavimentación)
0%
10%
20%
30%
40%
50%
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3.3. Repaso a la normativa y especificaciones españolas referentes a utilización de geosintéticos en carreteras Haciendo un repaso a las especificaciones españolas que podrían hacer referencia a la utilización de geosintéticos en carreteras confirmamos que, tal y como hemos señalado con anterioridad, éstas no proporcionan prácticamente base documental alguna para su utilización en las capas del firme. De todas formas este repaso nos sirve para constatar también que el tratamiento de los geosintéticos en el resto de sus aplicaciones tampoco está demasiado extendido. En el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para obras de carreteras y puentes, PG-3, del Ministerio de Fomento (Ref.: 12) se recogen las condiciones técnicas normalizadas de los Geotextiles a utilizar como materiales básicos en su Artículo 290. También se recogen, dentro de su parte dedicada al drenaje, en el Artículo 422, las condiciones para los geotextiles a utilizar como elemento de separación y filtro. Sin embargo no se hacen hacen más referencias de importancia importancia a ningún tipo de geosintético en el resto de capítulos incluyendo, lógicamente, los capítulos de la parte dedicada a los firmes. f irmes. Dentro de las instrucciones de drenaje, tal y como ya comentamos, encontramos menciones y diseños que incorporan geosintéticos como solución en las recomendaciones recomendaciones para el drenaje subterráneo en obras de carreteras del Ministerio de Fomento (Ref.: 09). 09). En cuanto a las instrucciones específicas para el proyecto y la construcción de firmes de carretera debemos señalar que en la Norma 6.1 IC del Ministerio de Fomento sobre Secciones de Firmes (Ref.: 13) de nuevo se hace mención, aunque aunque de soslayo, soslayo, a la utilización de geotextiles como elementos separadores y filtro que garanticen el correcto funcionamiento del drenaje profundo del firme. Por último, en la Norma 6.3 IC del Ministerio de Fomento sobre Rehabilitación de Firmes (Ref.: 14) se encuentran las únicas menciones al empleo de geosintéticos en las capas del firme de carretera y se refieren, por un lado, al uso de geotextiles como un posible sistema antirreflexión de fisuras en la rehabilitación de pavimentos de hormigón únicamente en el caso de refuerzos de los mismos con mezclas bituminosas de pequeño espesor y, por otro lado, a la utilización de láminas impermeables en ensanches de firmes existentes como aspecto constructivo a tener en cuenta para mejorar mej orar la zona de contacto entre la parte antigua y la parte ampliada de la plataforma.
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4. Aplicación de geosintéticos en capas de firme El concepto de reforzar pavimentos es relativamente antiguo si pensamos en lo que hoy conocemos como las últimas capas del firme de una carretera, y mantenemos al margen el refuerzo de suelos en general general que tiene un origen ciertamente ciertamente lejano, así encontramos, realizado en 1926 por el Departamento de Vías de Carolina del Sur en Estados Unidos, un primer intento de uso de fibras sintéticas sintéticas en el refuerzo refuerzo de una estructura de pavimentación. El ensayo consistió en disponer una gruesa capa de algodón sobre la capa de base del pavimento flexible para luego verter asfalto caliente sobre la fibra y protegerlo con una delgada capa de arena. Los resultados del experimento fueron publicados en 1935, mostrando una reducción de las fallas localizadas y el agrietamiento en la estructura y buenas condiciones de servicio antes de que la fibra se deteriorara completamente. Este proyecto demostró la relevancia de usar cuerpos ajenos al material, que consigan mejorar el comportamiento del conjunto tal y como se utilizan hoy en día las fibras sintéticas. A continuación se presenta un planteamiento general para la aplicación de los geosintéticos en este campo señalando tanto las posibles ventajas que podrían aportar como las dudas técnicas e inconvenientes que, a día de hoy, todavía surgen en nuestro país con respecto a su utilización. 4.1. Planteamiento general de aplicación de geosintéticos como refuerzo de firmes El deterioro de los firmes de carretera derivado de la aparición de fisuras o grietas origina una serie de perturbaciones en su funcionalidad tales como la aparición de irregularidades en la capa de rodadura que suponen la disminución del nivel de confort de los ocupantes del vehículo, el desgaste acelerado de las suspensiones y los neumáticos del mismo, la reducción de la estabilidad en las curvas, etc.; además la penetración del agua de lluvia o nieve a través de estas fisuras supone una pérdida progresiva de las propiedades del firme que termina por perder su capacidad portante y sus condiciones para la circulación del tráfico. t ráfico. Este fenómeno esta producido en general por las sobrecargas repetitivas del tráfico y se puede ver favorecido, entre otras cosas, por asientos diferenciales de las capas subyacentes e incluso por diferencias térmicas superficiales del propio pavimento. Los mayores problemas de conservación asociados al mismo comienzan a ponerse de manifiesto cuando las fisuras que se inician en las capas inferiores aparecen en las capas superiores. 13
Por otro lado, en el caso de firmes rígidos o incluso semi-rígidos con capas de mezclas bituminosas sobre capas, base o sub-base, con conglomerante hidráulico este hecho se hace todavía más patente ya que se producen movimientos horizontales de esas losas inferiores debidos cambios térmicos diarios o estacionales e incluso a la retracción. Estos movimientos causan altas deformaciones en las capas de aglomerado superiores en los lugares donde se sitúan las juntas de las losas inferiores que se traducen indefectiblemente en la aparición de grietas de reflexión. Por lo tanto las dos funciones básicas para las que se puede pensar en aplicar los geosintéticos en las capas de de firme son, son, por un lado, la de refuerzo, refuerzo, utilizando geotextiles o geomallas como elementos que aseguren un reparto reparto de cargas más homogéneo y, por otro lado, la de impermeabilización, utilizando para ello geotextiles impermeables o impregnados con ligante. A priori la función de refuerzo parece razonable asociarla más bien a las capas base del firme mientras que la de impermeabilización pudiera ser más interesante en las capas intermedias, bajo la rodadura y, en cualquier caso, parece de forma intuitiva especialmente adecuado para las capas subyacentes a capas drenantes. También se podría pensar en utilizar un material que pudiese combinar ambas funciones y ubicar en cada caso de diseño su ubicación óptima. 4.2. Estudio de implantación y diseño de geosintéticos en capas de firme Las funciones de los geosintéticos planteadas de forma general en el apartado anterior se vienen aplicando en capas de firme en todo el mundo desde hace más de veinticinco años mejorando el rendimiento global del pavimento y consiguiendo incrementar su vida útil. Tradicionalmente está muy extendida su aplicación como elementos de sistemas antiremonte de fisuras e impermeabilizantes en rehabilitaciones de firmes. El sistema consiste básicamente en colocar sobre la capa de rodadura fisurada del pavimento existente un geosintético geosintético sobre el que a continuación continuación se extienden extienden nuevas capas de mezclas bituminosas, de esta forma se puede conseguir, por un lado, que las grietas y fisuras del firme preexistente no remonten sobre las nuevas capas de aglomerado y, por otro lado, que el agua procedente de la infiltración penetre por las grietas y fisuras del firme antiguo deteriorando las capas subyacentes. Este tipo de soluciones se pueden utilizar tanto de forma sistemática para la rehabilitación de tramos de carretera dañados como en la reparación de zonas más localizadas o incluso puntuales como blandones o baches.
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Debemos recordar también, tal y como señalábamos con anterioridad cuando hicimos el repaso a la normativa normativa española, que la utilización de una lámina impermeable está especialmente indicada en los ensanches de la sección transversal del firme con el fin de evitar que se produzcan filtraciones por la zona de contacto de la plataforma antigua y la ampliada (Ref.: 14). 14). Sin embargo si reflexionamos en los principios planteados respecto a sus posibles funciones y el éxito experimentado en su aplicación llegamos a la conclusión de que podría ser muy interesante estudiar la posibilidad de la implantación de geosintéticos como un elemento más a considerar desde la fase inicial del diseño del firme de carreteras. En cualquier caso es evidente que para la aplicación de los geosintéticos en capas de firme hay que avanzar más en el conocimiento y estudio de los tipos de material que sería más adecuado utilizar en cada caso de diseño y establecer unos criterios justificados técnicamente al respecto como ya sucede por ejemplo para la función separadora y filtro de los geotextiles que vimos en en apartados anteriores. anteriores. A día de hoy en nuestro país se dispone, como venimos señalando desde el principio de este estudio, de poca documentación técnica sobre este tema debiendo acudir para su justificación a bibliografía internacional, como el ya referenciado trabajo de Robert M. Koerner (Ref.: 04), 04), y a confiar para la elección concreta del geosintético y su puesta en obra de la información que proporcionan los catálogos de los fabricantes y suministradores, en este aspecto hemos encontrado como posible referencia a tener en cuenta por lo completo de la información proporcionada la guía de instalación desarrollada por la compañía americana US Fabrics, INC. (Ref.: 15). 15). Esta realidad limita en la práctica su aplicación sistemática. 4.3. Principales inconvenientes a tener en cuenta para la implantación de geosintéticos en capas de firme Los geosintéticos como elementos a instalar en capas de firme pueden presentar inconvenientes a tener en cuenta cuenta derivados, por un lado, de la propia naturaleza naturaleza del material, como pueden ser la durabilidad o la temperatura límite que pueden soportar sin perder sus propiedades, y, por otro lado, de su uso específico en firmes como son los posibles problemas de adherencia entre capas y su puesta en obra en general. Estos aspectos deben estudiarse cuidadosamente con el fin de que la utilización del geosintético sea realmente efectiva y satisfactoria y la falta de manuales o normativa a nivel nacional respecto a su instalación aumenta las incertidumbres y supone un inconveniente, tal vez el más relevante, para su implantación. 15
5. Conclusiones y futuras investigaciones La utilización de geosintéticos en soluciones de ingeniería en general es una práctica absolutamente extendida en todo el mundo, hecho que se hace todavía más patente si nos fijamos en la construcción de carreteras. Su empleo en nuestro país está también totalmente generalizado y extendido en aplicaciones asociadas directa o indirectamente al tratamiento del terreno pero no sucede lo mismo con su utilización en capas de firme. A nuestro juicio el principal condicionante que motiva este hecho es, como venimos reiterando, la falta de base científica suficientemente extendida en el día a día del mundo de la construcción nacional. Otra posible causa de esta escasa implantación de los geosintéticos como elementos del firme en nuestro país, tanto en la fase de diseño como en la práctica constructiva habitual, pudiera ser su tradicional asociación a soluciones de rehabilitación para firmes rígidos, con capas de firme compuestas por hormigón hidráulico, menos comunes en nuestros proyectos de carretera que los firmes flexibles, con todas sus capas a partir de mezclas bituminosas en caliente, o los semi-rígidos, que incorporan capas tratadas con cemento en su sub-base. Sin embargo no parece razonable que el hecho de su idoneidad para este tipo de soluciones invalide la posibilidad de su implantación para la construcción o rehabilitación de firmes flexibles o semi-rígidos. En este sentido nos parece oportuno destacar además que en los últimos años se percibe una tendencia al empleo de soluciones de firme semi-rígido con sub-bases de suelocemento o gravacemento para las cuales estaría incluso más justificado por este criterio tradicional el pensar en el estudio de la implantación de geosintéticos. Por lo tanto, desde nuestro punto de vista, parece muy interesante tener en consideración el estudio y desarrollo de este tipo de tecnología para su implantación en firmes de carretera y no descartar de entrada las múltiples ventajas, avaladas por la experiencia y documentación internacionales, que podría aportar en la calidad y en la durabilidad de nuestras carreteras. Con respecto futuras investigaciones debemos señalar que para la aplicación más normalizada de los geosintéticos como refuerzo de las capas de firme en nuestro país queda, tal y como venimos señalando, camino por recorrer. Un tema de desarrollo pendiente para tratar de incorporar en la práctica habitual de la construcción esta aplicación es el de dar a conocer su base científico – técnica para lo que sería fundamental analizar en profundidad y divulgar los planteamientos y formulaciones al respecto de la bibliografía internacional como la de Robert M. Koerner (Ref.: 04), 04), y otras de más reciente aparición como el trabajo de Delmas et al. (Ref.: 16). 16). También 16
podría ser interesante repasar la documentación desarrollada por el “Geosynthetic Resarch Institute” (Ref.: ( Ref.: 17) y estudiar los avances que en este sentido se han venido venido realizando en los últimos años en Estados Unidos de Norteamérica analizando la documentación científica desarrollada por los diferentes Departamentos de Transportes de los distintos Estados (“Department of Transportation”, conocidos simplemente como DOTs) y en algunos otros países como Bélgica, Canadá y Finlandia. En particular apuntamos apuntamos hacia varios informes al respecto de los que tenemos noticia realizados por los DOTs de California (Ref.: 18), 18), Texas (Ref.: 19) y Minnesota (Ref.: 20) en 2009, Nevada (Ref.: 21) en 2007 y Mississippi (Ref.: 22) en 2005. Una vez analizado en profundidad y difundido lo que podríamos denominar el estado del arte actual de la aplicación de geosintéticos para el refuerzo de las capas de firme en carreteras habría que trasponer a nuestra realidad nacional este conocimiento y contrastar con ensayos y experiencias de ejecución documentadas su validez y alcance en nuestras redes de carreteras. En este sentido debemos señalar que en los últimos años este tema está generando interesantes investigaciones investigaciones en nuestro país país como es, es, por ejemplo, ejemplo, el desarrollo realizado en el Laboratorio de Carreteras de la Universidad Politécnica de Madrid entre los años 2004 y 2006 de un aparato de laboratorio capaz de simular el fenómeno f enómeno de la reflexión de fisuras en firmes y con el que poder evaluar la efectividad de los geotextiles para evitarlo; explicación de este desarrollo se puede encontrar en el artículo publicado al respecto en Geosynthetics International en el año 2007 por parte de Prieto et al (Ref.: 23). 23). Otro ejemplo lo encontramos en el proyecto de desarrollo e innovación realizado en el año 2006 por el Grupo de Investigación de la Construcción de la Universidad de Cantabria (Ref.: 24). Esta experiencia consistió en evaluar el deterioro sufrido por un tramo de vía rehabilita con y sin la incorporación de un sistema anti-remonte de fisuras y se llevó a cabo aprovechando aprovechando la rehabilitación de un tramo de la carretera CA – 231 Corban – Liendres. 6. Referencias Ref. 01:
Leiro, A.; Blanco, M. (1990): Los geotextiles como nuevos materiales orgánicos en la obra pública. MOPU (CEDEX)
Ref. 02: Smith, R. (2000). The Potential Market for Sisal and Henequen Geotextiles. Alternative Applications for Sisal and Henequen, Henequen, Technical Paper Paper 14. Food and
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Oteo, C. (2009). Doce lecciones sobre geotecnia de infraestructuras lineales el transporte. Asociación Técnica de Carreteras. Madrid. Ref. 08: 08: Kraemer, C.; Pardillo, Pardillo, J.M.; J.M.; Rocci, S.; Romana, M.G.; Sánchez, Sánchez, V.; del Val, M.A. (2004). Ingeniería de Carreteras, Volumen 2. MCGRAW – HILL. Ref. 09:
Dirección General de Carreteras. (2003). Recomendaciones para el
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