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Metodología SUPERPAVE para el
desarrollo de Pavimentos Asfálticos de Alto Desempeño

Los métodos y especificaciones utilizadas actualmente en nuestro país para el desarrollo de mezclas asfálticas en caliente, si bien son las que se están empleando en la mayoría de los países de Latinoamérica, y aun cuando en general cumplen su función adecuadamente, tienen una serie de limitaciones las cuales no nos permiten predecir con la precisión suficiente el comportamiento del pavimento durante su período de servicio.

Roberto Lazo Hinrichs, Química Latinoamericana S.A.

Es por esto que Estados Unidos, que antes utilizaba sistemas similares al nuestro, financió una investigación realizada a través del Programa Estratégico de Investigación en Carreteras SHRP (Strategic Highway Research Program), efectuada entre 1987 y 1993 con un costo aproximado de USD 50.000.000, la cual tuvo como principal fin establecer un nuevo sistema que ayudara a predecir mejor el desempeño de los pavimentos a lo largo de su vida útil.


Sistema SUPERPAVE


El resultado final del SHRP fue el desarrollo de SUPERPAVE (Superior Performing Asphalt Pavements), un sistema que incluye nuevas especificaciones para los materiales (asfaltos y agregados), como así también nuevos ensayes de laboratorio y un renovado método de diseño para las mezclas asfálticas en caliente.

Para el caso de los asfaltos, SUPERPAVE establece nuevos ensayes orientados a medir las propiedades reológicas de éstos y de relacionarlas con el desempeño que tienen frente a los tres tipos de fallas más clásicas que ocurren en los pavimentos durante su vida útil (ahuellamiento, agrietamiento por fatiga, y agrietamiento térmico). Además, SUPERPAVE define para los cementos asfálticos tradicionales una nueva clasificación por Grado de Desempeño, también denominada Clasificación PG (Performing Grading).

Los sistemas de clasificación más tradicionales de cementos asfálticos, como la clasificación por viscosidad utilizada hasta el día de hoy en Chile o la clasificación por penetración, que se usaba hasta hace algunos años, se basan en ensayes que se realizan a una temperatura fija predefinida, lo que dificulta relacionar los resultados con el desempeño futuro del asfalto en el pavimento.

Con las especificaciones SUPERPAVE, los ensayes a los ligantes se realizan a distintas temperaturas, lo que permite identificar la temperatura crítica en la que cada ensaye alcanza su valor límite especificado.

De esta manera se puede establecer un rango de temperaturas dentro del cual un asfalto en particular puede desempeñarse adecuadamente.

Es así como la clasificación de los Cementos Asfálticos por Grado de Desempeño (PG) establecida por SUPERPAVE se de la siguiente forma generalizada:

PG XX – YY
Donde
PG: Nomenclatura utilizada para la clasificación por Grado de Desempeño.
XX: Temperatura máxima de diseño del pavimento (°C)
YY: Temperatura mínima de diseño del pavimento (°C)

Por ejemplo, un asfalto PG 58–28 se puede utilizar en un proyecto donde la temperatura máxima de diseño del pavimento sea de 58°C y la mínima de -28°C. Las temperaturas de diseño del pavimento para un proyecto en particular (temperatura máxima y mínima) se calculan mediante un algoritmo definido por SUPERPAVE y que usa los datos climatológicos de la zona donde se ubica el proyecto.

Hoy, los grados PG utilizados son los siguientes:

 XX  YY
 46  34, 46, 52
 52  10, 16, 22, 28, 34, 40, 46
 58  16, 22, 28, 34, 40
 64  10, 16, 22, 28, 34, 40
 70  10, 16, 22, 28, 34, 40
 76  10, 16, 22, 28, 34
 82  10, 16, 22, 28, 34

SUPERPAVE determina que si el número de ejes equivalente totales (ESAL) del proyecto es elevado o si se estima que la velocidad del tránsito que circulará por las vías será relativamente baja, se debe emplear para este proyecto un asfalto con un grado XX uno o dos niveles superior al determinado originalmente por temperatura, evitando así el ahuellamiento prematuro del pavimento por deformaciones permanentes acumuladas.

Las especificaciones tradicionales y las establecidas por SUPERPAVE utilizan el Horno de Película Delgada Rotatoria (RTFO), el cual simula el envejecimiento que sufre el asfalto durante el transporte, almacenamiento, manipulación en planta, mezclado y construcción.

Sin embargo, SUPERPAVE utiliza además la Cámara de Envejecimiento a Presión (PAV), que simula el envejecimiento del asfalto después de varios años de servicio, permitiendo realizar análisis más precisos al ligante.

REÓMETRO: El Reómetro de Corte Dinámico DSR es un equipo utilizado en la metodología SUPERPAVE para estudiar las propiedades reológicas de los asfaltos. En particular sirve para medir la rigidez de los asfaltos a temperaturas altas (resistencia al ahuellamiento) e intermedias (resistencia al agrietamiento por fatiga).

El método de diseño de mezclas asfálticas establecido por SUPERPAVE es un diseño del tipo volumétrico basado en buscar el contenido de asfalto adecuado tal que la mezcla alcance un 96% de la densidad teórica máxima de la mezcla del pavimento (sin vacíos de aire), después de la compactación y la apertura al tráfico. La mezcla con el contenido óptimo de asfalto debe cumplir con todos los parámetros volumétricos y con las especificaciones relacionadas con la susceptibilidad a la humedad, concepto no estudiado bajo el método de diseño Marshall que se emplea hoy en Chile.
Además SUPERPAVE ha ajustado los ensayos y análisis de los agregados que componen las mezclas con el fin de mejorar el desempeño de éstas en terreno.

Otra diferencia importante del método diseño SUPERPAVE con respecto al método de diseño Marshall, es que para la confección de probetas de mezclas asfálticas se consideran los siguientes puntos:

Acondicionamiento de la mezcla para ensaye: Las mezclas asfálticas utilizadas para realizar los ensayos son puestas durante 2 horas en un horno a temperatura de compactación para simular el envejecimiento de corto plazo que sufren las mezclas durante su elaboración en planta y transporte hasta la obra. Este procedimiento permite además que el agregado tenga más tiempo para absorber el asfalto evitando así distorsiones en los cálculos finales de dosis de asfalto en la mezcla.

Método de Compactación mediante Compactador Giratorio o SGC: La compactación de las probetas se realiza mediante un equipo especializado que efectúa una rotación con un ángulo de inclinación de 1.25 grados y ejerciendo una presión de confinamiento a la misma.

COMPACTADOR GIRATORIO SGC
Este equipo compacta las probetas de mezclas asfálticas mediante el principio de amasado, rotando las probetas y ejerciendo además un ángulo de inclinación y una presión de confinamiento que permiten simular de forma mucho más real lo que ocurre en terreno cuando se efectúa la compactación mediante rodillos. Este equipo reemplaza al equipo Marshall que compacta las probetas con golpes de martillo.

Ambos efectos simulan mejor el efecto producido por los rodillos compactadores sobre el pavimento que el método de compactación por golpes utilizado en el método de diseño Marshall. El número de giros de la compactación depende del nivel de tránsito (ESAL).

Dadas las ventajas que tiene en teoría la metodología SUPERPAVE para la predicción del comportamiento de un pavimento en terreno en comparación con el sistema actualmente empleado en Chile, es que se hace necesario evaluar un cambio definitivo a este sistema, el cual es ampliamente utilizado en Estados Unidos y Canadá con resultados satisfactorios.

Si podemos predecir de mejor forma el desempeño futuro de nuestros pavimentos de asfalto, entonces podremos también disminuir considerablemente la posibilidad de ejecutar proyectos en los cuales el pavimento falle prematuramente.

Para cambiar al sistema SUPERPAVE es necesario, entre otras cosas, trabajar en una zonificación climática de Chile, la cual indique las temperaturas máximas y mínimas de diseño de pavimentos para cada zona característica. Esto permitirá especificar el Grado PG que debe cumplir el asfalto para un futuro proyecto dependiendo de la zona donde éste se ubique.

Para realizar esto basta trabajar con las bases de datos proporcionadas por las estaciones meteorológicas correspondientes a cada zona definida y aplicar los datos recopilados en el algoritmo definido por SUPERPAVE. Cabe destacar que la clasificación por Grado de Desempeño PG sería especialmente útil en nuestro país dadas la gran cantidad de climas diferentes y extremos que disponemos en nuestro territorio.

El mayor desafío para masificar el uso de SUPERPAVE en Chile está probablemente en equipar los laboratorios con los nuevos equipos exigidos por esta metodología, los cuales tienen costo considerablemente mayor a los equipos que se utilizan tradicionalmente en Chile, además de la necesidad de capacitar a los laboratoristas y profesionales del área para trabajar con este sistema y para entender los nuevos conceptos que éste envuelve.

Sin embargo, la teoría y la experiencia en otros países indican que el esfuerzo requerido para llevar a cabo este cambio trae consigo una buena recompensa.

Septiembre 2012
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Comentarios acerca de este artículo
JACINTO SOLIS GONZALEZ EZCO. SERVICIOS DE INGNERIA (13/04/2019)
BUENAS NOCHES.LOS SALUDO DE LA CIUDAD DE MEXICO,ME INTERESA CONTINUAR RECIBIENDO INFORMACION DE METODOLOGIA DE SUPER PAVE GRACIAS
denysse davila Geometrica (26/06/2016)
Necesito conocer las nuevas tendencias del Superpave -sharp
Rodrigo Barrios Contreras Instituto Politécnico Nacional (México) (14/04/2016)
Excelente artículo muy completo.
luiz luna ingeocontrol (27/03/2016)
necesito comprar equipo para superpave tengo prensa Marshall
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