Evaluación del comportamiento mecánico de un sistema modular compuesto por materiales reciclados para uso en pavimentos de vías terciarias

Abstract

About 70% of the roads in Colombia correspond to the tertiary network and most of them are unpaved and in bad conditions. Furthermore, it is necessary to reduce the environmental impact of the extractive industry of natural aggregates and to look after a better disposition of some materials considered as wastes. As an environmentally sustainable alternative to the improvement and construction for tertiary roads, this work explores the use of a cellular confinement system, consisting of used vehicle tires filled with mixtures of construction and demolition wastes (CDW). Initially, some laboratory tests were carried out in order to achieve a physical and mechanical characterization of the materials, establishing the optimal dosages and conditions to be used. Subsequently, a physical model was constructed in four sections using different materials. A series of non-destructive test such as dynamic cone penetration and impact deflectometry were done and the information derived from this phase was used as an input for the determination of the resilient modules of each section. For the backcalculation process a computational application based on the multilayer elastic theory, called SIMCApave 1.0, was developed. In addition, the system was modeled using the software Plaxis 3D, which is based on the finite element method. The results obtained allowed to evaluate the behavior of the proposed cell confinement system, as well as to conclude about the potential use in pavements for low traffic roads

Cerca del 70% de las vías en Colombia pertenecen a la red terciaria y la mayoría de ellas se encuentran en mal estado y sin pavimentar. A este panorama se suma la necesidad de reducir el impacto ambiental de la industria extractiva de agregados pétreos convencionales y de dar un mejor uso a algunos materiales considerados como desecho. Como una alternativa ambientalmente sostenible de mejoramiento o de construcción para vías terciarias, en este trabajo se explora el uso de un sistema de confinamiento celular conformado por llantas vehiculares usadas, rellenas de mezclas de residuos de construcción y demolición (RCD). Inicialmente, se realizó la caracterización física y mecánica de los materiales estudiados mediante pruebas de laboratorio, lo que permitió definir las dosificaciones óptimas a emplear. Posteriormente, se construyó un modelo físico con cuatro secciones de material diferente, en el cual se desarrollaron pruebas de penetración dinámica con cono y de deflectometría de impacto con el equipo FWD, la cual sirvió como insumo para la determinación de los módulos resilientes por medio de retrocalculo; para esos fines, también se desarrolló una aplicación computacional denominada SIMCApave 1.0, basada en la teoría multicapa elástica. Adicionalmente, se realizó una modelación numérica del sistema mediante el método de elementos finitos, haciendo uso del software Plaxis 3D. Los resultados obtenidos permitieron evaluar el comportamiento de los materiales empleados y del sistema de confinamiento celular propuesto y concluir acerca de su potencial uso en pavimentos para vías de bajo tránsito