Superficie de la carretera - Road surface

Una carretera se repavimenta con un rodillo compactador.
Superficie roja para el carril bici en los Países Bajos
Equipo de construcción colocando asfalto sobre una zanja de fibra óptica, en la Ciudad de Nueva York

La superficie de una carretera ( inglés británico ) o pavimento ( inglés americano ) es el material de superficie duradero que se coloca en un área destinada a soportar el tráfico de vehículos o peatones , como una carretera o una pasarela . En el pasado, las superficies de los caminos de grava , los adoquines y los asentamientos de granito se usaban ampliamente, pero estos en su mayoría han sido reemplazados por asfalto u hormigón colocados sobre una capa base compactada . Las mezclas asfálticas se han utilizado en la construcción de pavimentos desde principios del siglo XX y son de dos tipos: carreteras asfaltadas y carreteras sin asfaltar. Las carreteras asfaltadas están diseñadas para soportar la carga vehicular y, por lo tanto, generalmente se hacen en carreteras de uso frecuente. Los caminos sin asfaltar, también conocidos como caminos de grava, son accidentados y pueden soportar menos peso. Las superficies de las carreteras se marcan con frecuencia para guiar el tráfico .

Hoy en día, los métodos de pavimentación permeable están comenzando a usarse para carreteras y pasillos de bajo impacto. Las aceras son cruciales para países como Estados Unidos y Canadá , que dependen en gran medida del transporte por carretera. Por ello, se han puesto en marcha proyectos de investigación como Long-Term Pavement Performance para optimizar el ciclo de vida de diferentes superficies de carreteras.

Desarrollo de superficies de carreteras

Antigua calzada romana, que va de Jerusalén a Beit Gubrin , adyacente a la autopista regional 375 en Israel
Diferentes capas de carretera, incluida la capa de asfalto. El espesor total de un pavimento se puede medir utilizando la equivalencia de base granular

El transporte sobre ruedas creó la necesidad de mejores carreteras. Generalmente, los materiales naturales no pueden ser lo suficientemente suaves para formar superficies bien niveladas y lo suficientemente fuertes para soportar vehículos con ruedas, especialmente cuando están mojados, y permanecer intactos. En las zonas urbanas empezó a merecer la pena construir calles empedradas y, de hecho, las primeras calles empedradas parecen haber sido construidas en Ur en el 4000 a. C. Las carreteras de pana se construyeron en Glastonbury , Inglaterra en el 3300 a. C. y las carreteras pavimentadas con ladrillos se construyeron en la civilización del valle del Indo en el subcontinente indio aproximadamente al mismo tiempo. Las mejoras en la metalurgia significaron que para el año 2000 a. C. las herramientas de corte de piedra estaban generalmente disponibles en el Medio Oriente y Grecia, lo que permitía pavimentar las calles locales. Cabe destacar que en el año 2000 aC, los minoicos construyeron 50 kilómetros de carretera pavimentada de Cnosos en el norte de Creta a través de las montañas a Gortina y Lebena , un puerto en la costa sur de la isla, la cual tenía desagües laterales, una gruesa pavimento de 200 mm de piedra arenisca bloques encuadernados con mortero de arcilla - yeso , cubiertos por una capa de losas basálticas y con hombros separados . Esta vía podría considerarse superior a cualquier calzada romana . Los caminos romanos variaban desde simples caminos de pana hasta caminos pavimentados que usaban lechos de caminos profundos de escombros apisonados como capa subyacente para asegurar que se mantuvieran secos, ya que el agua fluiría entre las piedras y fragmentos de escombros, en lugar de convertirse en barro en suelos arcillosos.

Aunque hubo intentos de redescubrir los métodos romanos, hubo poca innovación útil en la construcción de carreteras antes del siglo XVIII. El primer constructor de carreteras profesional que surgió durante la Revolución Industrial fue John Metcalf , quien construyó unas 180 millas (290 km) de autopista de peaje , principalmente en el norte de Inglaterra, a partir de 1765, cuando el Parlamento aprobó una ley que autorizaba la creación de fideicomisos de peaje para construir nuevas carreteras financiadas con peaje en el área de Knaresborough.

A Pierre-Marie-Jérôme Trésaguet se le atribuye ampliamente el haber establecido el primer enfoque científico para la construcción de carreteras en Francia al mismo tiempo que Metcalf. Escribió un memorando sobre su método en 1775, que se convirtió en práctica generalizada en Francia. Se trataba de una capa de rocas grandes, cubierta por una capa de grava más pequeña.

A finales del siglo XVIII y principios del XIX, los nuevos métodos de construcción de carreteras habían sido iniciados por el trabajo de dos ingenieros británicos: Thomas Telford y John Loudon McAdam . El método de construcción de carreteras de Telford implicó la excavación de una gran zanja en la que se colocó una base de roca pesada. También diseñó sus carreteras para que se inclinaran hacia abajo desde el centro, permitiendo que se realizara el drenaje, una mejora importante en la obra de Trésaguet. La superficie de sus caminos estaba formada por piedra rota. McAdam desarrolló un material de pavimentación económico de tierra y agregado de piedra (conocido como macadán ). Su método de construcción de carreteras era más simple que el de Telford, pero más eficaz para proteger las carreteras: descubrió que los cimientos masivos de roca sobre roca eran innecesarios y afirmó que el suelo nativo por sí solo sostendría la carretera y el tráfico en ella, siempre que estuviera cubierto por una corteza de camino que protegería el suelo debajo del agua y el desgaste. El tamaño de las piedras fue fundamental para la teoría de la construcción de carreteras de McAdam. El grosor inferior de la carretera de 200 milímetros (7,9 pulgadas) se restringió a piedras de no más de 75 milímetros (3,0 pulgadas).

El asfalto moderno fue patentado por el ingeniero civil británico Edgar Purnell Hooley , quien notó que el alquitrán derramado en la calzada mantenía el polvo bajo y creaba una superficie lisa. Sacó una patente en 1901 para asfalto.

La patente de Hooley de 1901 para Tarmac implicaba mezclar mecánicamente el alquitrán y el agregado antes del asentamiento y luego compactar la mezcla con una apisonadora . El alquitrán se modificó agregando pequeñas cantidades de cemento Portland , resina y brea .

Asfalto

Primer plano de asfalto en un camino de entrada
Colocación de asfalto

El asfalto (específicamente, hormigón asfáltico ), a veces llamado pavimento flexible debido a la naturaleza en la que distribuye las cargas, se ha utilizado ampliamente desde la década de 1920. La naturaleza viscosa del aglutinante bituminoso permite que el hormigón asfáltico sufra una deformación plástica significativa , aunque la fatiga por cargas repetidas a lo largo del tiempo es el mecanismo de falla más común. La mayoría de las superficies de asfalto se colocan sobre una base de grava, que generalmente es al menos tan gruesa como la capa de asfalto, aunque algunas superficies de asfalto de "profundidad total" se colocan directamente sobre la subrasante nativa . En áreas con subrasantes muy blandas o expansivas, como arcilla o turba , es posible que se requieran bases de grava gruesa o estabilización de la subrasante con cemento Portland o cal . También se han utilizado geosintéticos de polipropileno y poliéster para este propósito y en algunos países del norte, se ha utilizado una capa de placas de poliestireno para retrasar y minimizar la penetración de escarcha en la subrasante.

Dependiendo de la temperatura a la que se aplique, el asfalto se clasifica como mezcla caliente, mezcla tibia, mezcla medio tibia o mezcla fría. El asfalto de mezcla caliente se aplica a temperaturas superiores a 300 ° F (150 ° C) con una regla flotante libre . La mezcla de asfalto caliente se aplica a temperaturas de 200 a 250 ° F (95 a 120 ° C), lo que reduce el uso de energía y las emisiones de compuestos orgánicos volátiles . El asfalto de mezcla fría se usa a menudo en caminos rurales de menor volumen, donde el asfalto de mezcla caliente se enfría demasiado en el largo viaje desde la planta de asfalto hasta el sitio de construcción. Por lo general, se construirá una superficie de concreto asfáltico para carreteras primarias de gran volumen que tengan una carga de tráfico diaria promedio anual superior a 1200 vehículos por día. Las ventajas de las carreteras de asfalto incluyen un ruido relativamente bajo, un costo relativamente bajo en comparación con otros métodos de pavimentación y la facilidad de reparación percibida. Las desventajas incluyen menos durabilidad que otros métodos de pavimentación, menos resistencia a la tracción que el hormigón, la tendencia a volverse resbaladizo y blando en climas cálidos y una cierta cantidad de contaminación por hidrocarburos en el suelo y las aguas subterráneas o las vías fluviales .

A mediados de la década de 1960, asfalto cauchutado se utilizó para la primera vez, mezclando polvo de neumático de neumáticos usados con asfalto. Si bien es un uso potencial para llantas que de otro modo llenarían los vertederos y presentarían un peligro de incendio, el asfalto engomado ha mostrado una mayor incidencia de desgaste en los ciclos de congelación-descongelación en zonas templadas debido a la expansión y contracción no homogénea con componentes que no son de caucho. La aplicación de asfalto engomado es más sensible a la temperatura y, en muchos lugares, solo se puede aplicar en determinadas épocas del año.

Los resultados del estudio de los beneficios acústicos a largo plazo del asfalto engomado no son concluyentes. La aplicación inicial de asfalto engomado puede proporcionar una reducción de 3 a 5 decibeles (dB) en las emisiones de ruido de la fuente del pavimento de las llantas; sin embargo, esto se traduce en solo 1-3 decibeles (dB) en la reducción total del nivel de ruido del tráfico (debido a los otros componentes del ruido del tráfico). En comparación con las medidas tradicionales de atenuación pasiva (p. Ej., Muros de ruido y terraplenes de tierra), el asfalto recubierto de caucho proporciona beneficios acústicos de menor duración y menor duración a un costo generalmente mucho mayor.

Hormigón

Calzada de hormigón en San José , California
Una carretera de hormigón en Ewing , Nueva Jersey . El pavimento original se colocó en la década de 1950 y no se ha modificado significativamente desde entonces.

Las superficies de concreto (específicamente, concreto de cemento Portland ) se crean usando una mezcla de concreto de cemento Portland, agregado grueso , arena y agua. En prácticamente todas las mezclas modernas también se agregarán varios aditivos para aumentar la trabajabilidad, reducir la cantidad requerida de agua, mitigar las reacciones químicas nocivas y para otros fines beneficiosos. En muchos casos también se agregarán sustitutos del cemento Portland, como las cenizas volantes . Esto puede reducir el costo del hormigón y mejorar sus propiedades físicas. El material se aplica en una lechada recién mezclada y se trabaja mecánicamente para compactar el interior y forzar parte de la lechada de cemento a la superficie para producir una superficie más lisa y más densa libre de panales. El agua permite que la mezcla se combine molecularmente en una reacción química llamada hidratación .

Las superficies de hormigón se han clasificado en tres tipos comunes: plano articulado (JPCP), articulado reforzado (JRCP) y reforzado continuamente (CRCP). El único elemento que distingue a cada tipo es el sistema de unión utilizado para controlar el desarrollo de grietas.

Una de las principales ventajas de los pavimentos de hormigón es que suelen ser más resistentes y duraderos que las carreteras de asfalto. También se pueden ranurar para proporcionar una superficie duradera y antideslizante. Una desventaja anterior era que tenían un costo inicial más alto y su construcción podía llevar más tiempo. Este costo generalmente se puede compensar mediante el largo ciclo de vida del pavimento y el mayor costo del betún. El pavimento de hormigón se puede mantener a lo largo del tiempo utilizando una serie de métodos conocidos como restauración de pavimento de hormigón que incluyen pulido con diamante , reacondicionamiento de barras de clavija , sellado de juntas y grietas, costura en cruz, etc. El pulido con diamante también es útil para reducir el ruido y restaurar la resistencia al deslizamiento en pavimento de hormigón más antiguo.

La primera calle de los Estados Unidos en ser pavimentada con concreto fue Court Avenue en Bellefontaine, Ohio en 1893. La primera milla de pavimento de concreto en los Estados Unidos fue en Woodward Avenue en Detroit, Michigan en 1909. Después de estos usos pioneros, el Lincoln Highway Association , establecida en octubre de 1913 para supervisar la creación de una de las primeras carreteras transcontinentales este-oeste de los Estados Unidos para el entonces nuevo automóvil, comenzó a establecer "millas de semillero" de calzada pavimentada específicamente con concreto en varios lugares de los Estados Unidos. Medio oeste, comenzando en 1914 al oeste de Malta, Illinois , mientras se usaba concreto con la "sección ideal" de concreto especificada para la autopista Lincoln en el condado de Lake, Indiana durante 1922 y 1923.

Las carreteras de concreto pueden producir más ruido que el asfalto, debido al ruido de los neumáticos en las grietas y juntas de expansión. Un pavimento de hormigón compuesto por múltiples losas de tamaño uniforme producirá un sonido y vibración periódicos en cada vehículo cuando sus neumáticos pasen sobre cada junta de expansión. Estos monótonos sonidos y vibraciones repetidos pueden causar un efecto fatigante o hipnótico en el conductor durante el transcurso de un largo viaje.

Pavimento compuesto

Un ejemplo de pavimento compuesto: asfalto de mezcla en caliente superpuesto sobre pavimento de hormigón de cemento Portland

Los pavimentos compuestos combinan una subcapa de hormigón de cemento Portland con una capa de asfalto. Por lo general, se utilizan para rehabilitar carreteras existentes en lugar de en nuevas construcciones.

Los revestimientos de asfalto a veces se colocan sobre concreto desgastado para restaurar una superficie de desgaste suave. Una desventaja de este método es que el movimiento en las juntas entre las losas de concreto subyacentes, ya sea por expansión y contracción térmica, o por deflexión de las losas de concreto por cargas de ejes de camiones , generalmente causa grietas reflectantes en el asfalto. Para disminuir el agrietamiento reflectante, el pavimento de concreto se rompe a través de un proceso de rotura y asiento, grieta y asiento o escombros . Se pueden usar geosintéticos para el control de grietas reflectantes. Con los procesos de rotura y asentamiento y agrietamiento y asentamiento, se deja caer un gran peso sobre el hormigón para inducir el agrietamiento, luego se utiliza un rodillo pesado para asentar las piezas resultantes en la subbase.

La principal diferencia entre los dos procesos es el equipo utilizado para romper el pavimento de hormigón y el tamaño de las piezas resultantes. La teoría es que las pequeñas grietas frecuentes extenderán la tensión térmica sobre un área más amplia que las juntas grandes poco frecuentes, reduciendo la tensión en el pavimento de asfalto suprayacente. "Rubblization" es una fractura más completa del concreto viejo y desgastado, convirtiendo efectivamente el pavimento viejo en una base agregada para una nueva carretera de asfalto.

El proceso de recubrimiento blanco utiliza concreto de cemento Portland para revestir una carretera de asfalto deteriorada .

Reciclaje

Una fresadora de asfalto en Boise, Idaho

El pavimento deteriorado se puede reutilizar al rehabilitar una calzada. El pavimento existente se rompe y se puede moler en el sitio mediante un proceso llamado fresado . Este pavimento se conoce comúnmente como pavimento de asfalto recuperado (RAP). El RAP se puede transportar a una planta de asfalto, donde se almacenará para su uso en nuevas mezclas de pavimento, o se puede reciclar en el lugar utilizando las técnicas que se describen a continuación. Para obtener más información sobre mezclas asfálticas que contienen RAP y otros materiales reciclados, consulte Concreto asfáltico .

Métodos de reciclaje in situ

  • Rubblización del pavimento: El pavimento de hormigón existente se muele en partículas del tamaño de grava. Se quita cualquier refuerzo de acero y se compacta el pavimento del suelo para formar la base y / o las capas de sub-base para el nuevo pavimento de asfalto. El pavimento del suelo también puede compactarse para su uso en caminos de grava.  
  • Reciclaje en frío en el lugar: el pavimento bituminoso se muele o se muele en pequeñas partículas. Las trituraciones de asfalto se mezclan con emulsión asfáltica, betún espumado o betún blando para rejuvenecer el aglutinante de asfalto envejecido. También se pueden agregar nuevos agregados . La mezcla de asfalto resultante se pavimenta y compacta. Puede servir como la capa superior del pavimento o puede cubrirse con asfalto nuevo después del curado.
  • Reciclaje en caliente en el lugar: el pavimento bituminoso se calienta a 250 - 300 ° F (120 - 150 ° C), se muele, se combina con un agente rejuvenecedor y / o aglutinante de asfalto virgen y se compacta. A continuación, puede recubrirse con hormigón asfáltico nuevo. Este proceso normalmente recicla las dos pulgadas superiores (50 mm) o menos, y puede usarse para corregir defectos de la superficie, como surcos o pulido. Para preservar la condición del aglutinante de asfalto y evitar las emisiones excesivas de hidrocarburos, el calentamiento generalmente se logra gradualmente mediante el uso de calentadores de aire caliente o infrarrojos.
  • Recuperación de profundidad total : todo el espesor del pavimento de asfalto y el material subyacente se pulveriza para proporcionar una mezcla uniforme de material. Se puede mezclar un agente aglutinante o material estabilizador para formar una capa base para el nuevo pavimento, o se puede dejar sin unir para formar una capa base. Los agentes aglutinantes comunes incluyen emulsión asfáltica, cenizas volantes, cal hidratada, cemento Portland y cloruro de calcio. También se puede agregar agregado virgen, RAP o cemento Portland triturado para mejorar la gradación y las propiedades mecánicas de la mezcla. Esta técnica se usa típicamente para abordar fallas estructurales en el pavimento, como grietas de cocodrilo, surcos profundos y desniveles.

Superficie bituminosa

El tratamiento superficial bituminoso (BST) o chipseal se utiliza principalmente en carreteras de poco tráfico, pero también como capa selladora para rejuvenecer un pavimento de hormigón asfáltico. Por lo general, consiste en agregado extendido sobre una emulsión asfáltica rociada o cemento asfáltico recortado. Luego, el agregado se incrusta en el asfalto al enrollarlo, generalmente con un rodillo con neumáticos de caucho . Este tipo de superficie se describe mediante una amplia variedad de términos regionales que incluyen "sello de viruta", "alquitrán y viruta", "aceite y piedra", "capa de sellado", "sello rociado", "revestimiento de superficie", "micro superficie" o simplemente como "betún".

BST se utiliza en cientos de millas de la autopista de Alaska y otras carreteras similares en Alaska , el territorio de Yukon y el norte de Columbia Británica . La facilidad de aplicación de BST es una de las razones de su popularidad, pero otra es su flexibilidad, que es importante cuando las carreteras se colocan sobre un terreno inestable que se derrite y se ablanda en la primavera.

Otros tipos de BST incluyen micropavimentación, sellos de lechada y Novachip. Estos se establecen utilizando equipos especializados y patentados. Se utilizan con mayor frecuencia en áreas urbanas donde la rugosidad y la piedra suelta asociadas con los sellos de viruta se consideran indeseables.

Superficie de membrana delgada

Una superficie de membrana delgada (TMS) es un agregado tratado con aceite que se deposita sobre el lecho de un camino de grava , produciendo un camino libre de polvo. Un camino TMS reduce los problemas de lodo y proporciona caminos libres de piedras para los residentes locales donde el tráfico de camiones cargados es insignificante. La capa TMS no agrega resistencia estructural significativa, por lo que se usa en carreteras secundarias con bajo volumen de tráfico y carga mínima de peso. La construcción implica una preparación mínima de la subrasante, seguida de un recubrimiento con un agregado asfáltico de mezcla fría de 50 a 100 milímetros (2.0 a 3.9 in) . La División de Operaciones del Ministerio de Carreteras e Infraestructura en Saskatchewan tiene la responsabilidad de mantener 6,102 kilómetros (3,792 millas) de carreteras de superficie de membrana delgada (TMS).

Sello de Otta

El sello Otta es una superficie de carretera de bajo costo que utiliza una mezcla de betún y roca triturada de 16 a 30 milímetros (0,63 a 1,18 pulgadas) de espesor .

Superficie de grava

Se sabe que la grava se utilizó ampliamente en la construcción de carreteras por los soldados del Imperio Romano (ver la calzada romana ), pero en 1998 se encontró una carretera con superficie de piedra caliza, que se cree que data de la Edad del Bronce , en Yarnton en Oxfordshire, Gran Bretaña. . La aplicación de grava, o " metalizado ", ha tenido dos usos distintos en el pavimento de carreteras. El término metal para carreteras se refiere a la piedra rota o cenizas que se utilizan en la construcción o reparación de carreteras o vías férreas , y se deriva del latín metallum , que significa tanto " mina " como " cantera ". El término originalmente se refería al proceso de creación de un camino de grava. La ruta de la calzada primero se excavaría varios pies y, dependiendo de las condiciones locales, es posible que se hayan agregado o no desagües franceses . A continuación, se colocaron y compactaron piedras grandes, seguidas de capas sucesivas de piedras más pequeñas, hasta que la superficie de la carretera se compuso de piedras pequeñas compactadas en una superficie dura y duradera. Más tarde, "Road metal" se convirtió en el nombre de las gravilla de piedra mezcladas con alquitrán para formar el asfalto de material de superficie de la carretera . Una carretera de ese material se denomina " carretera asfaltada " en Gran Bretaña, " carretera pavimentada " en Canadá y Estados Unidos, o " carretera sellada " en partes de Canadá, Australia y Nueva Zelanda.

Se puede utilizar una superficie granular con un volumen de tráfico en el que el tráfico diario promedio anual sea de 1.200 vehículos por día o menos. Existe cierta resistencia estructural si la superficie de la carretera combina una subbase y una base y está cubierta con un agregado de sellado de doble grado con emulsión. Además de los 4.929 kilómetros (3.063 millas) de pavimentos granulares mantenidos en Saskatchewan, alrededor del 40% de las carreteras de Nueva Zelanda son estructuras de pavimentos granulares sin unir.

La decisión de pavimentar un camino de grava o no suele depender del volumen de tráfico. Se ha descubierto que los costos de mantenimiento de los caminos de grava a menudo exceden los costos de mantenimiento de los caminos pavimentados o tratados en la superficie cuando los volúmenes de tráfico exceden los 200 vehículos por día.

Algunas comunidades están encontrando que tiene sentido convertir sus caminos pavimentados de bajo volumen en superficies agregadas.

Otras superficies

Los adoquines (o pavimentos ), generalmente en forma de bloques de hormigón prefabricados, se utilizan a menudo con fines estéticos o, a veces, en instalaciones portuarias que sufren cargas de pavimento de larga duración. Las pavimentadoras rara vez se utilizan en áreas que ven tráfico de vehículos de alta velocidad.

Ladrillos , adoquines , adoquín , tablón de madera y madera pavimentos de adoquines como Nicolson pavimento , eran comunes en zonas urbanas de todo el mundo, pero pasó de moda en la mayoría de los países, debido al alto costo de la mano de obra necesaria para establecer y mantener las y, por lo general, solo se conservan por razones históricas o estéticas. En algunos países, sin embargo, todavía son comunes en las calles locales. En los Países Bajos , la pavimentación con ladrillos ha vuelto desde la adopción de un importante programa nacional de seguridad vial en 1997. Desde 1998 hasta 2007, más de 41.000 km de calles de la ciudad se convirtieron en carreteras de acceso local con un límite de velocidad de 30 km. / h, con el propósito de calmar el tráfico . Una medida popular es utilizar adoquines de ladrillos: el ruido y la vibración ralentizan a los automovilistas. Al mismo tiempo, no es raro que los carriles bici junto a una carretera tengan una superficie más lisa que la propia carretera.

Del mismo modo, los pavimentos de macadán y asfalto todavía se pueden encontrar a veces enterrados debajo de pavimentos de hormigón asfáltico o de hormigón de cemento Portland, pero rara vez se construyen en la actualidad.

También existen otros métodos y materiales para crear pavimentos que tienen apariencia de pavimentos de ladrillo. El primer método para crear textura de ladrillo es calentar un pavimento de asfalto y usar alambres de metal para imprimir un patrón de ladrillos usando un compactador para crear asfalto estampado . Un método similar es usar herramientas de impresión de caucho para presionar sobre una capa delgada de cemento para crear concreto decorativo . Otro método es usar una plantilla de patrón de ladrillos y aplicar un material de superficie sobre la plantilla. Los materiales que se pueden aplicar para dar el color del ladrillo y la resistencia al deslizamiento pueden ser de muchas formas. Un ejemplo es el uso de lechada de hormigón modificada con polímeros coloreada que se puede aplicar mediante enrasado o pulverización. Otro material es el termoplástico reforzado con agregados que se puede aplicar con calor a la capa superior de la superficie del patrón de ladrillos. Otros materiales de recubrimiento sobre el asfalto estampado son las pinturas y el recubrimiento epoxi de dos componentes .

Implicaciones acústicas

Se sabe que las opciones de revestimiento de carreteras afectan la intensidad y el espectro del sonido que emana de la interacción llanta / superficie. Las aplicaciones iniciales de los estudios de ruido ocurrieron a principios de la década de 1970. Los fenómenos de ruido están muy influenciados por la velocidad del vehículo.

Los tipos de superficies de carreteras contribuyen con efectos diferenciales de ruido de hasta 4 dB , siendo el tipo de sello de viruta y las carreteras ranuradas las más ruidosas, y las superficies de hormigón sin espaciadores las más silenciosas. Las superficies asfálticas se comportan de forma intermedia en relación con el hormigón y el sellado de virutas . Se ha demostrado que el asfalto recubierto de caucho produce una reducción marginal de 3 a 5 dB en las emisiones de ruido del pavimento de neumáticos y una reducción marginalmente perceptible de 1 a 3 dB en las emisiones totales de ruido de la carretera en comparación con las aplicaciones de asfalto convencional.

Deterioro de la superficie

Deterioro del asfalto

Como los sistemas de pavimento fallan principalmente debido a la fatiga (de una manera similar a los metales ), el daño causado al pavimento aumenta con la cuarta potencia de la carga por eje de los vehículos que viajan sobre él. Según la prueba de carretera de AASHO , los camiones muy cargados pueden causar más de 10,000 veces el daño causado por un automóvil de pasajeros normal. Las tasas impositivas para los camiones son más altas que las de los automóviles en la mayoría de los países por este motivo, aunque no se cobran en proporción al daño causado. Se considera que los automóviles de pasajeros tienen poco efecto práctico en la vida útil de un pavimento, desde la perspectiva de la fatiga de los materiales.

Otros modos de falla incluyen envejecimiento y abrasión superficial. A medida que pasan los años, el ligante bituminoso en una capa de rodadura se pone rígido y menos flexible. Cuando envejece lo suficiente, la superficie comenzará a perder agregados y la profundidad de la macrotextura aumentará drásticamente. Si no se realiza ninguna acción de mantenimiento rápidamente en la capa de uso, se formarán baches . El ciclo de congelación-descongelación en climas fríos acelerará dramáticamente el deterioro del pavimento, una vez que el agua pueda penetrar la superficie. Las nanopartículas de arcilla y sílice pirógena se pueden usar potencialmente como revestimientos anti-envejecimiento UV eficientes en pavimentos de asfalto.

Si la carretera sigue siendo estructuralmente sólida, un tratamiento de superficie bituminosa, como un chipseal o un revestimiento de superficie, puede prolongar la vida útil de la carretera a bajo costo. En áreas con clima frío, se pueden permitir neumáticos con clavos en los automóviles de pasajeros. En Suecia y Finlandia, los neumáticos de turismos con clavos representan una gran parte de la formación de surcos en el pavimento .

Las propiedades físicas de un tramo de pavimento se pueden probar usando un deflectómetro de peso descendente .

Se han desarrollado varios métodos de diseño para determinar el grosor y la composición de las superficies de las carreteras necesarias para transportar las cargas de tráfico previstas durante un período de tiempo determinado. Los métodos de diseño de pavimentos evolucionan continuamente. Entre ellos se encuentran el método de diseño Shell Pavement y la "Guía para el diseño de estructuras de pavimento" 1993/98 de la Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO). Se desarrolló una guía de diseño mecánico-empírico a través del proceso NCHRP, que dio como resultado la Guía de diseño de pavimento empírico mecanicista (MEPDG), que fue adoptada por AASHTO en 2008, aunque la implementación del MEPDG por parte de los departamentos estatales de transporte ha sido lenta.

La investigación adicional realizada por el University College London sobre pavimentos ha llevado al desarrollo de un pavimento artificial interior de 80 metros cuadrados en un centro de investigación llamado Pedestrian Accessibility and Movement Environment Laboratory (PAMELA). Se utiliza para simular escenarios cotidianos, desde diferentes usuarios del pavimento hasta distintas condiciones del pavimento. También existe una instalación de investigación cerca de la Universidad de Auburn , la pista de prueba de pavimento NCAT , que se utiliza para probar la durabilidad de los pavimentos de asfalto experimentales.

Además de los costos de reparación, el estado de la superficie de la carretera tiene efectos económicos para los usuarios de la carretera. La resistencia a la rodadura aumenta en el pavimento rugoso, al igual que el desgaste de los componentes del vehículo. Se ha estimado que las carreteras en mal estado le cuestan al conductor estadounidense promedio $ 324 por año en reparaciones de vehículos, o un total de $ 67 mil millones. Además, se ha estimado que pequeñas mejoras en las condiciones de la superficie de la carretera pueden reducir el consumo de combustible entre un 1.8 y un 4.7%.

Marcas

Las marcas de la superficie de la carretera se utilizan en carreteras pavimentadas para proporcionar orientación e información a los conductores y peatones. Puede ser en forma de marcadores mecánicos como ojos de gato , puntos de botts y tiras retumbantes , o marcadores no mecánicos como pinturas, termoplásticos , plásticos y epoxi .

Ver también

Referencias

enlaces externos