Una superficie de carretera ( inglés británico ) o pavimento ( inglés norteamericano ) es el material de superficie duradero colocado sobre un área destinada a soportar el tráfico de vehículos o peatones , como una carretera o una acera . En el pasado, se utilizaban ampliamente superficies de grava , macadán , hoggin , adoquines y adoquines de granito , pero estos han sido reemplazados en su mayoría por asfalto u hormigón colocado 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 metalizadas (de superficie dura) y sin metal. Las carreteras asfaltadas están diseñadas para soportar la carga de vehículos y, por lo tanto, generalmente se construyen en caminos de uso frecuente. Los caminos sin asfaltar, también conocidos como caminos de grava o caminos de tierra, son accidentados y pueden soportar menos peso. Las superficies de las carreteras suelen estar marcadas para guiar el tráfico .
Hoy en día, se están empezando a utilizar métodos de pavimentación permeable en carreteras y senderos de bajo impacto para evitar inundaciones. Los pavimentos 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. [1] [2] [3] [4]
Pavimento , en construcción, es un suelo o revestimiento superficial superficial de exterior. Los materiales de pavimentación incluyen asfalto , hormigón , piedras como losas , adoquines y adoquines , piedra artificial , ladrillos , tejas y, a veces, madera. En arquitectura paisajística , los pavimentos forman parte del paisaje urbano y se utilizan en aceras , firmes de carreteras, patios , patios , etc.
El término pavimento proviene del latín pavimentum , que significa suelo golpeado o apisonado, en francés antiguo pavimento . [5] El significado de piso derribado estaba obsoleto antes de que la palabra ingresara al inglés. [6]
El pavimento, en forma de grava batida , se remonta a antes de la aparición del hombre anatómicamente moderno . Los romanos usaban comúnmente pavimento colocado en patrones como mosaicos . [7]
La capacidad de carga y la vida útil de un pavimento se pueden aumentar drásticamente disponiendo un buen drenaje mediante una zanja abierta o drenajes cubiertos para reducir el contenido de humedad en la subbase y subrasante del pavimento .
El transporte sobre ruedas creó la necesidad de mejores carreteras. Generalmente, los materiales naturales no pueden ser lo suficientemente blandos 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 pavimentadas parecen haber sido construidas en Ur en el año 4000 a.C. Se construyeron caminos de pana en Glastonbury , Inglaterra , en el 3300 a. C., [8] y se construyeron caminos pavimentados con ladrillos en la civilización del valle del Indo en el subcontinente indio aproximadamente al mismo tiempo. Las mejoras en la metalurgia significaron que hacia el año 2000 a. C. las herramientas para cortar piedra estaban generalmente disponibles en el Medio Oriente y Grecia , lo que permitió pavimentar las calles locales. [9] En particular, alrededor del año 2000 a. C., los minoicos construyeron una carretera pavimentada de 50 km desde Knossos en el norte de Creta a través de las montañas hasta Gortyn y Lebena , un puerto en la costa sur de la isla, que tenía desagües laterales, de 200 mm de espesor. Pavimento de bloques de arenisca ligados con mortero de arcilla y yeso , recubiertos por una capa de losas basálticas y con hombros separados . Esta vía podría considerarse superior a cualquier calzada romana . [10] Las calzadas romanas variaban desde simples caminos de pana hasta caminos pavimentados que utilizaban lechos profundos de escombros apisonados como capa subyacente para garantizar que se mantuvieran secos, ya que el agua fluiría entre las piedras y los fragmentos de escombros, en lugar de convertirse en barro. suelos arcillosos.
Aunque hubo intentos de redescubrir los métodos romanos, hubo pocas innovaciones útiles 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 unos 290 kilómetros (180 millas) de carreteras 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 autopistas de peaje para construir carreteras financiadas con peaje en el área de Knaresborough .
A Pierre-Marie-Jérôme Trésaguet se le atribuye ampliamente el mérito de 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 una práctica generalizada en Francia. Se trataba de una capa de rocas grandes, cubiertas por una capa de grava más pequeña.
A finales del siglo XVIII y principios del XIX, dos ingenieros británicos fueron pioneros en nuevos métodos de construcción de carreteras: Thomas Telford y John Loudon McAdam . El método de construcción de carreteras de Telford implicaba la excavación de una gran zanja en la que se colocaban unos cimientos de roca pesada. Diseñó sus caminos de modo que tuvieran una pendiente descendente desde el centro, permitiendo el drenaje, una mejora importante con respecto al trabajo de Trésaguet. La superficie de sus caminos estaba formada por piedras rotas. McAdam desarrolló un material de pavimentación económico a base de tierra y agregados 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 sustentaría la carretera y el tráfico sobre ella, siempre que estuviera cubierta por una costra de carretera que protegería el suelo debajo del agua y el desgaste. [11] El tamaño de las piedras fue fundamental para la teoría de la construcción de carreteras de McAdam. El espesor inferior de la carretera, de 200 milímetros (7,9 pulgadas), estaba restringido 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 carretera mantenía el polvo bajo y creaba una superficie lisa. [12] En 1901 obtuvo una patente para el asfalto. [13] La patente de Hooley de 1901 para asfalto implicaba mezclar mecánicamente alquitrán y agregado antes de su colocación y luego compactar la mezcla con una apisonadora . El alquitrán se modificó añadiendo pequeñas cantidades de cemento Portland , resina y brea . [14]
El asfalto (específicamente, hormigón asfáltico ), a veces llamado pavimento flexible ya que su viscosidad provoca pequeñas deformaciones a medida 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 utilizan geosintéticos de polipropileno y poliéster para este fin, [15] y en algunos países del norte se utiliza una capa de placas de poliestireno para retrasar y minimizar la penetración de escarcha en la subrasante. [dieciséis]
Dependiendo de la temperatura a la que se aplica, el asfalto se clasifica en mezcla caliente, mezcla tibia, mezcla medio tibia o mezcla fría. La mezcla asfáltica en caliente se aplica a temperaturas superiores a 150 °C (300 °F) con una regla flotante libre . La mezcla asfáltica tibia se aplica a temperaturas de 95 a 120 °C (200 a 250 °F), lo que reduce el uso de energía y las emisiones de compuestos orgánicos volátiles . [17] La mezcla asfáltica en frío se utiliza a menudo en caminos rurales de menor volumen, donde la mezcla asfáltica en caliente se enfriaría demasiado en el largo viaje desde la planta de asfalto hasta el sitio de construcción. [18]
Generalmente se construirá una superficie de concreto asfáltico para carreteras primarias de alto volumen que tengan una carga de tráfico diaria promedio anual superior a 1,200 vehículos por día. [19] Las ventajas de las carreteras asfaltadas incluyen un ruido relativamente bajo, un costo relativamente bajo en comparación con otros métodos de pavimentación y una aparente facilidad de reparación. Las desventajas incluyen menos durabilidad que otros métodos de pavimentación, menos resistencia a la tracción que el concreto, 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 cursos de agua .
.jpg/1280px-Road_resurfacing_(2).jpg)
A mediados de la década de 1960 se utilizó por primera vez el asfalto cauchutado , mezclando caucho granulado de neumáticos usados con asfalto. [20] Si bien es un uso potencial para neumáticos que de otro modo llenarían vertederos y presentarían un riesgo de incendio, el asfalto cauchutado ha mostrado una mayor incidencia de desgaste en los ciclos de congelación y descongelación en zonas templadas debido a la expansión y contracción no homogénea con componentes que no son de caucho. . La aplicación de asfalto cauchutado es más sensible a la temperatura y en muchos lugares sólo se puede aplicar en determinadas épocas del año. [21] Los resultados de los estudios sobre los beneficios acústicos a largo plazo del asfalto cauchutado no son concluyentes. La aplicación inicial de asfalto cauchutado puede proporcionar una reducción de 3 a 5 decibeles (dB) en las emisiones de ruido de la fuente del pavimento de los neumáticos; sin embargo, esto se traduce en sólo 1 a 3 dB de reducción total del ruido del tráfico cuando se combina con los otros componentes del ruido del tráfico. En comparación con las medidas de atenuación pasiva tradicionales (por ejemplo, muros de ruido y bermas de tierra), el asfalto cauchutado proporciona beneficios acústicos menores y de menor duración a un costo generalmente mucho mayor. [ cita necesaria ]
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 de agua requerida, mitigar reacciones químicas dañinas y para otros fines beneficiosos. En muchos casos también se añadirán sustitutos del cemento Portland, como las cenizas volantes . Esto puede reducir el costo del concreto 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 hacia la superficie para producir una superficie más suave y densa sin formación 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: articuladas planas (JPCP), articuladas reforzadas (JRCP) y continuamente reforzadas (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. La superficie se puede ranurar para proporcionar una superficie duradera y antideslizante. Las carreteras de hormigón son más económicas de manejar en términos de consumo de combustible, reflejan mejor la luz y duran mucho más que otras superficies de pavimentación; pero tienen una cuota de mercado mucho menor que otras soluciones de pavimentación. [22] Los métodos de pavimentación y los métodos de diseño modernos han cambiado la economía de la pavimentación con concreto, de modo que un pavimento de concreto bien diseñado y colocado será más barato en costo inicial y significativamente más barato a lo largo del ciclo de vida. [23] Otra ventaja importante es que se puede utilizar hormigón impermeable, lo que elimina la necesidad de colocar drenajes pluviales junto a la carretera y reduce la necesidad de un camino de acceso ligeramente inclinado para drenar el agua de lluvia. Evitar la descarga de agua de lluvia mediante el uso de escorrentía también significa que se necesita menos electricidad (de lo contrario, se necesitarían más bombas en el sistema de distribución de agua) y el agua de lluvia no está contaminada porque ya no se mezcla con agua contaminada. Más bien, la tierra lo absorbe inmediatamente. [24] Una desventaja anterior era que tenían un costo inicial más alto y su construcción podía llevar más tiempo. Por lo general, este costo puede compensarse mediante el largo ciclo de vida del pavimento y el mayor costo del betún. El pavimento de concreto se puede mantener a lo largo del tiempo utilizando una serie de métodos conocidos como restauración de pavimento de concreto que incluyen pulido con diamante , modernización de pasadores , sellado de juntas y grietas, punto de 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. [25] [26]
La primera calle en los Estados Unidos pavimentada con concreto fue Court Avenue en Bellefontaine, Ohio en 1893. [27] [28] La primera milla de pavimento de concreto en los Estados Unidos fue en Woodward Avenue en Detroit, Michigan en 1909. [ 29] Siguiendo estos usos pioneros, la Asociación de Carreteras de Lincoln , establecida en octubre de 1913 para supervisar la creación de una de las primeras carreteras transcontinentales este-oeste para automóviles de los Estados Unidos, comenzó a establecer "millas de plántula" de calzadas específicamente pavimentadas con concreto. en varios lugares del Medio Oeste de Estados Unidos , 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. [30]
Las carreteras de hormigón 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 una vibración periódicos en cada vehículo cuando sus neumáticos pasen por cada junta de expansión. Estos sonidos y vibraciones monótonos y repetidos pueden provocar un efecto fatigante o hipnótico en el conductor durante un largo viaje.
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 construcciones nuevas. A veces se colocan capas de asfalto sobre concreto desgastado para restaurar una superficie de desgaste suave. [31] 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 la deflexión de las losas de concreto por las cargas por eje de los camiones , generalmente causa grietas reflectantes en el asfalto.
Para disminuir el agrietamiento reflectante, el pavimento de concreto se rompe mediante un proceso de rotura y asiento, grieta y asiento o rublización . Se pueden utilizar geosintéticos para el control de grietas reflectantes. [32] Con los procesos de rotura y asiento y de fisura y asiento, se deja caer un peso pesado sobre el concreto para inducir el agrietamiento, luego se usa un rodillo pesado para asentar las piezas resultantes en la subbase. La principal diferencia entre ambos procesos es el equipo utilizado para romper el pavimento de hormigón y el tamaño de las piezas resultantes. La teoría es que las grietas pequeñas y frecuentes propagarán la tensión térmica sobre un área más amplia que las juntas grandes poco frecuentes, reduciendo la tensión sobre el pavimento asfáltico suprayacente. La "rublización" es una fractura más completa del hormigón viejo y desgastado, convirtiendo efectivamente el viejo pavimento en una base de agregado para una nueva carretera asfaltada. [33]
El proceso de recubrimiento utiliza concreto de cemento Portland para repavimentar una carretera asfaltada en mal estado.
El pavimento deteriorado se puede reutilizar al rehabilitar una carretera. El pavimento existente se desmenuza y puede ser rectificado en el sitio mediante un proceso llamado fresado . Este pavimento se conoce comúnmente como pavimento asfáltico recuperado (RAP). El RAP se puede transportar a una planta de asfalto, donde se almacenará para su uso en nuevas mezclas de pavimento, [34] o se puede reciclar in situ utilizando las técnicas que se describen a continuación.
El tratamiento de superficie bituminosa (BST) o chipseal se utiliza principalmente en carreteras con poco tráfico, pero también como capa selladora para rejuvenecer un pavimento de hormigón asfáltico. Generalmente consiste en agregado esparcido sobre una emulsión asfáltica pulverizada o cemento asfáltico reducido. Luego, el agregado se incrusta en el asfalto haciéndolo rodar, generalmente con un rodillo con neumáticos de goma . 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", [38] " revestimiento de superficie", [ 39] "micropavimento", [40] "sello", [41] 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 terrenos inestables que se descongelan y ablandan en la primavera.
Otros tipos de BST incluyen micropavimentación, sellos tipo lechada y Novachip. Estos se colocan utilizando equipos especializados y patentados. Se utilizan con mayor frecuencia en áreas urbanas donde la aspereza y la piedra suelta asociada con los sellos contra virutas se consideran indeseables.
Una superficie de membrana delgada (TMS) es un agregado tratado con aceite que se coloca sobre un lecho de grava , produciendo un camino libre de polvo. [42] 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 añade resistencia estructural significativa, por lo que se utiliza en carreteras secundarias con bajo volumen de tráfico y carga de peso mínima. La construcción implica una preparación mínima de la subrasante, seguida de una cobertura con una mezcla asfáltica en frío de 50 a 100 milímetros (2 a 4 pulgadas) . [19] 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). [43]
El sello Otta es una superficie de carretera de bajo costo que utiliza un espesor de 16 a 30 milímetros ( 5 ⁄ 8 – 1+1 ⁄ 8 pulg.) de mezcla de betún y roca triturada. [44]
Se sabe que la grava fue utilizada ampliamente en la construcción de carreteras por los soldados del Imperio Romano (ver Calzada romana ), pero en 1998 se encontró en Yarnton , en Oxfordshire, Gran Bretaña , una carretera con superficie de piedra caliza, que se cree que data de la Edad del Bronce . . [45] La aplicación de grava, o " metalizado ", ha tenido dos usos distintos en la pavimentación de carreteras. El término metal para carreteras se refiere a la piedra partida o cenizas utilizadas en la construcción o reparación de carreteras o vías férreas , [46] y se deriva del latín metalum , que significa tanto " mina " como " cantera ". [47] El término originalmente se refería al proceso de creación de un camino de grava. Primero se excavaría la ruta de la carretera varios metros y, dependiendo de las condiciones locales, es posible que se hayan agregado o no drenajes franceses . A continuación, se colocaron y compactaron piedras grandes, seguidas de capas sucesivas de piedras más pequeñas, hasta que la superficie del camino estuvo compuesta de piedras pequeñas compactadas hasta obtener una superficie dura y duradera. "Road metal" se convirtió más tarde en el nombre de los fragmentos de piedra mezclados con alquitrán para formar el asfalto como material para la 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 asfaltada " en algunas partes de Canadá, Australia y Nueva Zelanda. [48]
Se puede utilizar una superficie granular con un volumen de tráfico donde el tráfico diario promedio anual sea de 1200 vehículos por día o menos. [ cita necesaria ] Hay cierta resistencia estructural si la superficie de la carretera combina una subbase y una base y está cubierta con un agregado sellador de doble graduación con emulsión. [19] [49] 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 pavimento granular no ligadas. [43] [50]
La decisión de pavimentar o no un camino de grava depende a menudo 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 con superficies tratadas cuando el volumen de tráfico excede los 200 vehículos por día. [51]
Algunas comunidades están encontrando que tiene sentido convertir sus caminos pavimentados de bajo volumen a superficies agregadas. [52]
Los adoquines (o adoquines ), generalmente en forma de bloques de hormigón prefabricados, se utilizan a menudo con fines estéticos o, a veces, en instalaciones portuarias que soportan cargas de pavimento de larga duración. Los adoquines rara vez se utilizan en áreas con tráfico de vehículos de alta velocidad.
Los pavimentos de ladrillo , adoquín , adoquín , tablones de madera y bloques de madera, como el pavimento Nicolson , alguna vez fueron comunes en las áreas urbanas de todo el mundo, pero pasaron de moda en la mayoría de los países debido al alto costo de la mano de obra requerida para colocarlos y mantenerlos. y, por lo general, solo se conservan por razones históricas o estéticas. [ cita necesaria ] En algunos países, sin embargo, todavía son comunes en las calles locales. En los Países Bajos , el pavimento de ladrillos ha regresado en cierta medida desde la adopción de un importante programa nacional de seguridad vial en 1997. Desde 1998 hasta 2007, más de 41.000 kilómetros de calles de la ciudad se convirtieron en vías de acceso locales con un límite de velocidad de 30 kilómetros. /h, con el fin de calmar el tráfico . [53] Una medida popular es utilizar adoquines de ladrillo: el ruido y la vibración ralentizan a los automovilistas. Al mismo tiempo, no es raro que los carriles bici a lo largo de una carretera tengan una superficie más lisa que la propia carretera. [54] [55]
Aunque rara vez se construyen hoy en día, los pavimentos de macadán y asfalto de estilo antiguo a veces se encuentran debajo de pavimentos modernos de hormigón asfáltico o de cemento Portland, porque el costo de su eliminación en el momento de la renovación no beneficiaría significativamente la durabilidad y longevidad de la superficie más nueva.
Hay formas de crear la apariencia de pavimento de ladrillos, sin el gasto de los ladrillos reales. El primer método para crear una textura de ladrillo es calentar un pavimento de asfalto y usar alambres metálicos para imprimir un patrón de ladrillo usando un compactador para crear asfalto estampado . Un método similar consiste en utilizar herramientas de impresión de caucho para presionar sobre una fina capa de cemento para crear hormigón decorativo . Otro método consiste en utilizar una plantilla con diseño 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 una lechada de hormigón modificado con polímeros coloreados que se puede aplicar mediante enrasado o pulverización. [56] Otro material es el termoplástico reforzado con agregados que se puede aplicar con calor a la capa superior de la superficie del patrón de ladrillo. [57] Otros materiales de revestimiento sobre asfalto estampado son pinturas y revestimientos epoxi de dos componentes . [58]
Se sabe que la elección de la superficie de la carretera afecta la intensidad y el espectro del sonido que emana de la interacción neumático/superficie. [59] Las aplicaciones iniciales de los estudios de ruido se produjeron a principios de la década de 1970. Los fenómenos acústicos están muy influenciados por la velocidad del vehículo.
Los tipos de superficie de las carreteras contribuyen a efectos de ruido diferenciales de hasta 4 dB , siendo las carreteras tipo sello de viruta y ranuradas las más ruidosas, y las superficies de hormigón sin espaciadores las más silenciosas. Las superficies asfálticas tienen un rendimiento intermedio en relación con el hormigón y el sellado de virutas . Se ha demostrado que el asfalto cauchutado ofrece una reducción de 3 a 5 dB en las emisiones de ruido de los neumáticos del pavimento 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.
Como los sistemas de pavimento fallan principalmente debido a la fatiga (de 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 en carretera de AASHO , los camiones muy cargados pueden causar más de 10.000 veces más daño que un turismo normal. Por esta razón, los tipos impositivos para los camiones son más altos que los de los automóviles en la mayoría de los países, aunque no se aplican en proporción al daño causado. [60] Se considera que los turismos 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 el envejecimiento y la abrasión de la superficie. Con el paso de los años, el aglutinante de una capa de rodadura bituminosa se vuelve más rígido y menos flexible. Cuando envejece lo suficiente, la superficie comenzará a perder agregados y la profundidad de la macrotextura aumentará dramáticamente. Si no se realizan rápidamente acciones de mantenimiento en la capa de rodadura, se formarán baches . El ciclo de congelación y descongelación en climas fríos acelerará drásticamente el deterioro del pavimento una vez que el agua pueda penetrar la superficie. Las nanopartículas de arcilla y sílice pirógena pueden usarse potencialmente como recubrimientos antienvejecimiento UV eficientes en pavimentos asfálticos.
Si la carretera aún está estructuralmente en buen estado, un tratamiento superficial bituminoso, como un chipseal o un revestimiento superficial, puede prolongar la vida útil de la carretera a bajo costo. En zonas con clima frío, se pueden permitir neumáticos con clavos en los turismos. En Suecia y Finlandia, los neumáticos con clavos para turismos representan una proporción muy importante de las rodaduras del pavimento . [61]
Las propiedades físicas de un tramo de pavimento se pueden probar utilizando un deflectómetro de peso descendente .
Se han desarrollado varios métodos de diseño para determinar el espesor y la composición de las superficies de las carreteras necesarias para soportar las cargas de tráfico previstas durante un período de tiempo determinado. Los métodos de diseño de pavimentos están en continua evolución. Entre ellos se encuentran el método de diseño Shell Pavement y la "Guía para el diseño de estructuras de pavimento" de la Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte (AASHTO) 1993/98. Se desarrolló una guía de diseño mecanicista-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 de MEPDG por parte de los departamentos de transporte estatales ha sido lenta. [62]
Investigaciones adicionales realizadas por el University College London sobre pavimentos han llevado al desarrollo de un pavimento artificial interior de 80 metros cuadrados en un centro de investigación llamado Laboratorio de Entorno de Movimiento y Accesibilidad de los Peatones (PAMELA). Se utiliza para simular escenarios cotidianos, desde diferentes usuarios del pavimento hasta diferentes condiciones del pavimento. [63] También existe un centro de investigación cerca de la Universidad de Auburn , el NCAT Pavement Test Track , que se utiliza para probar la durabilidad de pavimentos asfálticos experimentales.
Además de los costes de reparación, el estado de la superficie de la carretera tiene efectos económicos para los usuarios de la vía. La resistencia a la rodadura aumenta en pavimentos rugosos, al igual que el desgaste de los componentes del vehículo. Se ha estimado que las malas superficies de las carreteras le cuestan al conductor estadounidense promedio 324 dólares al año en reparaciones de vehículos, o un total de 67 mil millones de dólares. 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%. [64]
Las marcas en la superficie de la carretera se utilizan en carreteras pavimentadas para proporcionar orientación e información a conductores y peatones. Puede ser en forma de marcadores mecánicos como ojos de gato , puntos de botts y tiras sonoras , o marcadores no mecánicos como pinturas, termoplásticos , plásticos y epoxi .
La LHA también patrocinó caminos cortos de concreto "Seedling Mile" en muchos lugares (el primero, construido en el otoño de 1914, estaba justo al oeste de Malta, Illinois).
Las "Millas Seedling", según la guía de 1924 de la LHA, tenían como objetivo "demostrar la conveniencia de este tipo permanente de construcción de carreteras" y "cristalizar el sentimiento público" para "nuevas construcciones del mismo carácter".
En general, la LHA trabajó con la Asociación de Cemento Portland para organizar donaciones de cemento para el kilometraje de siembra... La "plántula" más famosa y una de las partes de la autopista Lincoln de las que más se habló fue la "Sección Ideal" de 1.3 millas entre Dyer y Schererville en el condado de Lake, Indiana.
En 1920, la LHA decidió desarrollar un tramo modelo de carretera que fuera adecuado no sólo para el tráfico actual sino también para el transporte por carretera durante las siguientes dos décadas.
La LHA reunió a 17 de los expertos en carreteras más importantes del país en reuniones en diciembre de 1920 y febrero de 1921 para decidir los detalles del diseño de la Sección Ideal.
Estuvieron de acuerdo en características tales como: Un derecho de paso de 110 pies;
Un pavimento de concreto de 40 pies de ancho y 10 pulgadas de espesor (cargas máximas de 8,000 libras por rueda fueron la base para el diseño del pavimento);
Radio mínimo para curvas de 1,000 pies, con barandilla en todos los terraplenes;
Curvas peraltadas (es decir, peraltadas) a una velocidad de 35 millas por hora;
No hay pasos a nivel ni carteles publicitarios;
y Un sendero para peatones.
... la pista para bicicletas es de asfalto (...) y el carril para coches es de ladrillo...
Medios relacionados con pavimentos en Wikimedia Commons
