https://doi.org/10.22463/2011642X.2334
Recibido: 03 de julio de 2018 - Aprobado: 26 de octubre de 2018
Como citar:
M. Gómez, R.J. Gallardo & A. A. Macgregor, “Pavimentación con asfalto natural “MAPIA”. Estudio de caso:Proyecto mejoramiento de la vía El Diviso-Torcoroma del municipio de San Martín, Cesar”, Revista Ingenio, 16(1), pp. 10-15,2019.
El “MAPIA” es una mezcla asfáltica compuesta principalmente de arenas finas y asfalto natural que puede usarse en vías con diferentes niveles de tránsito en cualquiera de las capas de la estructura del pavimento. El propósito de esta investigación se enfocó en la caracterización de este material y su proceso de instalación para el mejoramiento de un tramo de vía del municipio de San Martin, Cesar. Inicialmente se realizó la identificación de las propiedades del MAPIA tales como: composición porcentual de los materiales, índice de penetración, ductilidad del asfalto, punto de ablandamiento y viscosidad absoluta. Posteriormente, una vez adecuado el MAPIA con la incorporación de triturado ¾”, se procedió a la instalación de la mezcla con equipo tradicional. Como resultado de este estudio, se encontró que el material MAPIA, posee características semejantes a un asfalto 80/100, con una composición de material granular fino entre el 87% y 90% y asfalto natural entre 9% y 12%. Sin embargo, los resultados sugieren que este tipo de material presenta alta susceptibilidad a cambiar su penetración ante cambios de temperatura. Así mismo no requiere de maquinaria especializada, lo cual reduce el consumo energético en la aplicación y también permite una rápida apertura del tráfico.
Palabras clave:Asfalto natural, Estructura del pavimento, MAPIA, Mezcla asfáltica, Mezcla en frío.
“MAPIA” is an asphalt mixture composed mainly of fine sand and natural asphalt that can be used on roads with different levels of traffic in any of the layers of the pavement structure. The purpose of this research was focused on the characterization of this material and its installation process for the improvement of a road section in the municipality of San Martin, Cesar. Initially, the identification of MAPIA properties such as: percentage composition of materials, penetration rate, ductility of bitumen, softening point, and absolute viscosity was carried out. Subsequently, once the MAPIA was adequate with the incorporation of ¾” crushed gravel, the mixture was installed with traditional equipment. As a result of this study, it was found that MAPIA material has characteristics similar to 80/100 asphalt, with a composition of fine granular material between 87% and 90%, and natural asphalt between 9% and 12%. However, the results suggest that this type of material presents high susceptibility to change its penetration with temperature changes. Likewise, it does not require specialized machinery, which reduces energy consumption in the application and also allows a rapid opening to traffic.
Keywords:Natural asphalt, Pavement structure, MAPIA, Asphalt mixture, Cold mix.
En Colombia, el estado de la infraestructura vial es muy deficiente, puesto que la mayoría de los departa-mentos no cuenta con la pavimentación total de sus vías y las carreteras existentes no se encuentran en buen es-tado, dificultando los procesos de desarrollo económi-co, debido a la falta de inversión en este tema. Lo ante-rior implica que, al no poseer una infraestructura vial de calidad, se conlleva a la ineficiencia en los procesos de transporte de personas y carga, lo que redunda en el no cumplimiento de indicadores satisfactorios con relación al desarrollo económico y social del país [4], [5].
La eficiencia de una red vial depende de los parámet-ros de diseño, condiciones físicas del lugar y las técnicas constructivas utilizadas, lo que conlleva a un funcion-amiento eficaz de la vía bajo condiciones de seguridad y durabilidad. Es por ello, que las diferentes investiga-ciones enfocadas a este tipo de infraestructuras buscan que estas se adapten a las realidades locales, tanto en costos, como en el acceso a los materiales [6].
Actualmente en el país se están implementando nue-vas técnicas de construcción de pavimentos flexibles, un claro ejemplo es la “MAPIA” o Mortero Asfáltico Natural (MOAN) que es una mezcla asfáltica, com-puesta de un 90% de arena fina, crudo de petróleo ex-presado en un asfalto con solventes livianos y pesados, agua y algunos materiales entre los que se destaca el azufre [7], [8]. Esta mezcla es utilizada típicamente como pavimento flexible para la pavimentación de vías ter-ciarias de bajo tránsito vehicular.
El proceso de instalación del pavimento se puede hacer con mezcla asfáltica en frio o en caliente. Para este caso, el uso de MAPIA, es una mezcla asfáltica en frio, debido a que está compuesta de agregado mineral y su proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente, permitiendo la conservación del medio ambiente, pues-to que su producción implica ahorro en el consumo de energía y minimización de la generación de vapores tóxicos y polvo [9], [10]. Esto indica que su utilización es óptima, puesto que es un material muy rentable por tener una explotación natural y amigable con el medio ambiente. Además, de tener una rápida aplicación lo que lo convierte en una de las principales alternativas de mantenimiento y mejoramiento de vías [11]
La MAPIA, es abundante en muchas partes de Co-lombia, encontrándose en los departamentos de Tolima, Caldas, Cesar, Santander, entre otros, convirtiéndose en una alternativa sostenible para el mantenimiento de la malla vial urbana y rural [12]. Su uso en Colombia se dio por primera vez hacia 1995 en la vía la Dora-da - Norcasia y vías de acceso para la construcción de la hidroeléctrica Hidro Miel, debido a sus ventajas económicas y ecológicas [11].
En Colombia, se ha definido un marco legal para el diseño y uso de pavimento asfaltico en vías, además de los ensayos de laboratorio para su caracterización, (Tabla 1-Tabla 2.)
En el caso del proyecto de mejoramiento del tramo de la vía terciaria del municipio de San Martín, Cesar, comprendido entre la bifurcación del corregimiento de San Roque y Torcoroma, este se ha realizado con la uti-lización de un pavimento flexible conformado por una base estabilizada con emulsión asfáltica y una capa de rodadura con mezcla asfáltica natural a base de Mapia.
2. MetodologíaPara el mejoramiento de la vía es necesario realizar una caracterización del material asfaltico a utilizar, para posteriormente especificar el procedimiento de insta-lación en campo de la mezcla asfáltica. En la presente investigación, se utilizó material pétreo impregnado con asfalto – MAPIA, el cual es un material compuesto por arenas y asfalto natural, para determinar la composición de cada uno de estos componentes en la mezcla asfáltica natural se realizó una extracción cuantitativa del asfalto. Una vez obtenido el porcentaje de asfalto, se procedió a realizar una caracterización del material, para lo cual se realizaron pruebas de caracterización convencionales como lo son penetración asfáltica (norma INV- E 706), índice de penetración de cementos asfalticos (norma INV- E 724), punto de ablandamiento (norma INV- E 712), ductilidad de materiales asfalticos (norma INV- E702), y viscosidad del asfalto (norma INV-E 716), los resultados de dichos ensayos se compararon con las es-pecificaciones del INVIAS, seleccionadas de acuerdo al resultado obtenido en la prueba de penetración.
Por otra parte, en cuanto a la metodología utilizada para la instalación de asfalto natural en vías de tránsito continuo o áreas de trabajo grandes, esta se puede re-alizar de acuerdo a las etapas que se indican en la figura 3.
La primera etapa se refiere a la estabilización de las capas granulares, de modo que puedan cumplir la función para la cual se diseñaron de soportar, transmitir y distribuir las cargas que actuarán sobre la estructura de pavimento.
En la segunda etapa del proceso se realiza la im-primación de la superficie de las capas granulares es-tabilizadas, esto con el fin de ayudar a proteger y ser-vir de transición para la capa de mezcla asfáltica [14], permitiendo además evitar que se puedan producir, a futuro, deslizamientos entre la capa de base y la capa superficial, generalmente se utiliza emulsión asfáltica catiónica de rompimiento lento para este riego. Una vez se haya realizado el riego de la imprimación, se procede con extensión de la mezcla asfáltica la cual se hace con máquinas autopropulsadas que puedan cubrir la sección transversal de la vía. Este procedimiento se realizó de manera similar al de la instalación de una mezcla asfál-tica en frío. En esta etapa es importante que la mezcla quede bien extendida para obtener un comportamiento adecuado de la carpeta asfáltica asegurando una durab-ilidad del pavimento. Para finalizar, se efectúa la com-pactación del material asfáltico, con lo que se permite el desarrollo de la resistencia requerida por la mezcla asfáltica, en términos de características de estabilidad, cohesión e impermeabilidad, esta última dada por la disminución de los vacíos de la mezcla instalada. Todo lo anterior se traduce en una capa de rodadura resistente y durable [15], [17].
3. Resultados y discusiónUna vez obtenido el porcentaje de asfalto, se re-alizaron las pruebas de caracterización convencional. En la tabla 4, se observan los resultados obtenidos a partir de dichas. Los resultados encontrados reportan que la MAPIA, es un material que se puede asemejar a un asfalto 80/100, por lo tanto, con el fin de obtener una referencia parámetro del material se eligen espe-cificaciones INVIAS para un asfalto de este tipo. Los resultados encontrados reportan que, para la prueba de penetración de asfalto, ductilidad del material asfaltico y viscosidad del asfalto, la MAPIA cumple con las especificaciones INVIAS para un asfalto 80/100. Sin embargo, el índice de penetración de un asfalto 80/100 debe encontrarse entre -1 y +1; valores alejados de este rango indican que el asfalto presenta alta susceptibilidad a cambiar su penetración ante cambios de temperatura [18], [19]. Para el caso del MAPIA analizado se encontró que este no cumple para el rango indicado del índice de penetración, pues se obtuvo un valor de -1.4, el cual se encuentra por debajo de -1.
El MAPIA es una solución práctica para su imple-mentación en vías terciarias de los diferentes municipi-os del país, esto debido que para su instalación se puede utilizar maquinaria común.
El comportamiento del MAPIA es susceptible a los cambios de temperatura, esto debido a que su índice de penetración es menor de -1, razón por la cual se debe estudiar el contenido de asfalto que tiene la mezcla de asfalto natural antes de implementar su uso, para evitar que se presenten deformaciones en el pavimento. En estos casos se deberá pensar en la incorporación de adi-tivos modificadores a la mezcla asfáltica para que esta pueda tener un mejor comportamiento ante las varia-ciones de temperatura.
A partir de este trabajo, se pudo encontrar que el proceso de compactación de esta mezcla asfáltica, es recomendable realizarlo una vez extendida la franja, desde el centro de esta a los extremos, lo anterior para evitar que se presenten deformaciones en la capa.
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* Ingeniera Civil. Correo: mgomezg@ufpso.edu.co
** Magister en Geotecnia. Correo: rjgallardoa@ufpso.edu.co
*** Especialista Geotecnia Ambiental. Correo: amacgregort@ufpso.edu.co