Uno de los mayores retos que debe enfrentar la sociedad costarricense de cara al futuro, en medio de un mercado que exige con cada vez mas insistencia un sistema de transporte ágil, consiste en elevar la calidad de nuestra red vial, de modo que las elevadísimas inversiones que en esta materia realiza el país, año tras año, correspondan a una gestión de largo plazo adecuadamente planificada, que utilice los mejores materiales y técnicas constructivas, que garanticen este objetivo.
Pista a escala, de laboratorio, que simula la deformación permanente de la mezcla.
Por este motivo, el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LANAMME) de la Universidad de Costa Rica, tiene varios años de contar con un ambicioso y diverso programa de investigación en ingeniería de infraestructura del transporte.
En el caso particular de las mezclas bituminosas y los ligantes asfálticos, se han desarrollado varias líneas de investigación cuya meta es mejorar la calidad de dichos materiales para pavimentación, y a la vez implementar tecnologías desarrolladas en otros países a las condiciones de clima, tránsito y características específicas de los materiales en Costa Rica.
El programa de investigación cuenta con cinco laboratorios, equipados con la tecnología más avanzada para análisis de materiales de carreteras, así como 12 profesionales dedicados exclusivamente a trabajar en los diversos proyectos de investigación.
UN ENFOQUE TÉCNICO
El tema de la calidad de la infraestructura vial costarricense, principalmente después de la década de los 80, ha generado una indignación generalizada por los continuos fracasos en la gestión de proyectos y calidad de las capas colocadas.
Específicamente en el campo de los asfaltos y las mezclas bituminosas, se han presentado continuas fallas prematuras, debidas principalmente a que las mezclas no han sido diseñadas tomando en cuenta las crecientes cargas del tránsito y las condiciones de temperatura a que son expuestas, deformándose muy rápidamente. Este fenómeno indica que la mezcla (agregado pétreo, asfalto y aire) no tiene la resistencia suficiente ante la «deformación permanente».
Otro tipo de falla muy común que se presenta es el denominado «agrietamiento por fatiga», que ocurre en la carretera mediante fisuras de distinta severidad. Adicionalmente, debe indicarse que la resistencia de la «mezcla asfáltica al efecto del agua», es fundamental para asegurar su desempeño a largo plazo. El daño en capas de ruedo asfálticas por efecto del agua, se presenta en el país como uno de los principales factores de falla prematura.
Adicionalmente, un problema funcional que se da en muchos pavimentos, es su escasa «resistencia al deslizamiento», lo cual impide el frenado expedido de los vehículos en condiciones de lluvia.
DE ALTA CALIDAD
Dados los problemas mencionados anteriormente, es que el programa de investigación tiene como uno de sus principales objetivos realizar investigación científica y nuevas especificaciones para la construcción de capas asfálticas de alta calidad, que soporten la deformación permanente, el agrietamiento por fatiga, que tengan una adecuada resistencia al efecto del agua y que ofrezcan seguridad al conductor de que podrá maniobrar bajo condiciones de lluvia.
Como proyectos específicos, se cita el de «Capas de ruedo de alto desempeño». Se han desarrollado estudios a escala de laboratorio y propuestas de especificación nacional en dos tecnologías similares: los microaglomerados para capas de rodadura y las mezclas discontinuas.
Dichos proyectos iniciaron en el año 2002, y han presentado excelentes resultados, generando, con nuestros agregados pétreos y asfalto, mezclas con una alta resistencia a la deformación permanente y al efecto del agua, ideales para colocar muy rápidamente, en espesores de capa de entre 2 y 4 cm.
Una particularidad es que requieren del uso de asfaltos modificados y fibras de distinta índole para mejorar las propiedades físico-mecánicas de la mezcla.
Dentro de los buenos resultados obtenidos, cabe destacar que estas mezclas disminuyen de forma muy importante la contaminación sónica por efecto del paso de los vehículos y presentan una adecuada resistencia al deslizamiento.
Dentro de esta línea de investigación se incluyen las denominadas mezclas drenantes, las cuales son colocadas en espesores de entre 2 y 4 cm sobre capas subyacentes del tipo denso (mezcla asfáltica típica de Costa Rica).
Con este tipo de mezcla se busca «drenar» rápidamente el agua de lluvia de la superficie de ruedo para aminorar de forma muy importante el hidroplaneo de los vehículos en condiciones de lluvia y disminuir el reflejo luminoso de las superficies húmedas sobre la visibilidad de los conductores.
En esta misma área investigativa se ha iniciado un proyecto de mezclas asfálticas recicladas, con lo cual se buscará generar una especificación nacional adecuada para el empleo, en la producción de mezclas asfálticas, de material reciclado proveniente de nuestras capas de ruedo, lo cual, además de ser una opción económica, es también una opción amigable con la naturaleza.
También se está desarrollando un proyecto específico que busca determinar las leyes del comportamiento a fatiga, de mezclas bituminosas producidas en Costa Rica.
Dicho proyecto busca reproducir los esfuerzos a que es sometida una capa asfáltica en el sitio, debidos a las cargas de tránsito y la temperatura, para determinar el tiempo que tarda en producirse el agrietamiento. De esta manera, se pueden proponer alternativas de materiales que retarden la aparición de grietas.
Las últimas tendencias tecnológicas en la producción de mezclas bituminosas exigen el empleo de asfaltos modificados, que permitan un mejor comportamiento de la mezcla, particularmente ante condiciones de tránsito muy pesado y altas temperaturas en el sitio. Por esto, se generó un proyecto de investigación cuyo primer objetivo fue implementar la última tecnología de análisis de asfaltos modificados y no modificados en el país. Esto se logró a mediados del año 2003, y a partir de ese momento, se inició el análisis de tipo reológico de los ligantes asfálticos modificados.
Por lo tanto, asfalto de uso común en el país ha sido modificado y analizado con distintas sustancias, entre las cuales se incluyen: desechos reciclados de llantas, ocho clases de polímeros comerciales y desechos de la industria del plástico.
Con esto, se determinan cuáles son los modificadores que maximizarán la vida útil de las capas asfálticas del país.
