¿Qué es una capa de rodadura (capa superficial)?

La capa de rodadura es la capa superior de la estructura del pavimento que soporta directamente el tránsito de aeronaves. También se llama capa superficial.

Dónde se sitúa la capa de rodadura

La AC 150/5320-6G nombra cuatro partes de la estructura de un pavimento: la capa superficial, la capa de base, la subbase y la subrasante (1.6). En un pavimento flexible, cada capa protege la capa que tiene debajo (3.15.1).

Pavement Interactive dice que la capa superficial es la capa en contacto con el tránsito. Normalmente tiene los materiales de mayor calidad. La capa superficial puede ser una capa o varias subcapas asfálticas:

• Capa de rodadura. La subcapa superior. Soporta el desgaste del tránsito y puede retirarse y reemplazarse cuando está gastada.
• Capa de ligazón. La subcapa bajo la capa de rodadura. También se llama capa intermedia. Aporta la mayor parte del espesor asfáltico, y su función principal es repartir la carga.

La AC 150/5370-10H dice que puede usarse el ítem P-403 para capas intermedias asfálticas. La capa de base bajo la capa intermedia es una capa aparte. Véase la entrada del glosario sobre la capa de base.

Tipos de capa de rodadura

• Mezcla asfáltica en caliente de granulometría densa (HMA). Pavement Interactive la llama una mezcla bien graduada de uso general, apta para todas las capas. En un aeródromo, es el ítem P-401 de la FAA. Las granulometrías de P-401 están bien graduadas de grueso a fino.
• Asfalto de matriz de piedra (SMA). Una HMA de granulometría discontinua que da contacto piedra contra piedra en la mezcla. Pavement Interactive dice que casi exclusivamente es una mezcla de capa superficial en carreteras de alto tránsito de Estados Unidos.
• Capa de fricción de granulometría abierta. Una capa asfáltica delgada y permeable. La FHWA dice que su macrotextura ayuda al drenaje en el contacto neumático-pavimento, y reduce el hidroplaneo y la pulverización. La FHWA informa de una vida útil de 7 a 10 años, y dice que puede desprenderse y desplazarse por empuje en las intersecciones. En un aeródromo, la FAA llama a su equivalente capa porosa de fricción (PFC).
• Hormigón de cemento Portland (PCC). En un pavimento rígido, la losa forma la capa superficial. Es el ítem P-501 de la FAA.
• Grava. En una carretera sin pavimentar, la capa de rodadura es grava superficial. El Gravel Roads Maintenance and Design Manual describe la mezcla. La grava superficial necesita piedra para la resistencia, arena para llenar los huecos y finos plásticos para ligar la superficie. La grava de base necesita más piedra gruesa y pocos finos. El manual da como ejemplo una especificación estatal. En ella, la grava superficial tiene de 4 a 15 % de finos y un índice de plasticidad de 4 a 12. La grava de base tiene de 3 a 12 % de finos y un índice de plasticidad de 0 a 6. El manual dice que hay que seguir la especificación de su propio estado.

Material y espesor

En un pavimento flexible, la capa superficial es mezcla asfáltica, ítem P-401 de la FAA. En un pavimento rígido es la losa de hormigón, ítem P-501. La losa soporta la carga y forma la superficie. La FAA indica usar P-401 en pavimentos que dan servicio a aeronaves de más de 60 000 lb (27 215 kg). Puede usarse el ítem P-403 para 60 000 lb o menos.

La AC 150/5320-6G, Tabla 3-3, da el espesor mínimo de la superficie asfáltica. Es 3 in (75 mm) para pavimentos que dan servicio a aeronaves de menos de 60 000 lb, y 4 in (100 mm) para aeronaves más pesadas. La Tabla 3-4 da un mínimo de 6 in (150 mm) para la superficie de hormigón. El diseño estructural fija el espesor real.

Cada tongada asfáltica también tiene un mínimo. La tabla 2 de P-401 recomienda un espesor mínimo de tongada de construcción para cada granulometría. Es de 3 in (75 mm) para la granulometría 1, de 2 in (50 mm) para la granulometría 2 y de 1-1/2 in (38 mm) para la granulometría 3. La granulometría 3 está pensada para capas de nivelación. Pavement Interactive da una regla práctica para evitar el desgarro de la carpeta. La tongada compactada debe tener al menos el doble del tamaño máximo del árido, o el triple del tamaño máximo nominal del árido.

Algunas zonas reciben derrames de combustible, de fluido hidráulico u otros disolventes. Las posiciones de repostaje de aeronaves y las zonas de mantenimiento son ejemplos. La FAA indica usar allí una superficie resistente a disolventes, como P-501, P-404 o P-629 (AC 150/5320-6G, 3.15.3.4).

Qué hace la capa

La capa de rodadura asfáltica cumple tres funciones:

• Limita la penetración del agua superficial en la base.
• Da una superficie lisa y antideslizante, libre de partículas sueltas que podrían convertirse en objetos extraños (FOD).
• Resiste los esfuerzos cortantes de las cargas de las ruedas de las aeronaves.

Una losa de hormigón también da una superficie antideslizante e impide que el agua superficial llegue a la subbase.

Cómo se extiende y compacta

P-401 ya exige una extendedora autopropulsada con regla calefactada. La extendedora extiende la mezcla al espesor, la lisura y la rasante especificados. P-401 no permite extender el asfalto sobre una superficie mojada. También fija una temperatura mínima para la capa subyacente. El límite es de 40 °F (4 °C) para una carpeta de 3 in (75 mm) de espesor o más. Es de 45 °F (7 °C) para una carpeta de más de 2 in (50 mm) y menos de 3 in (75 mm). El representante residente del proyecto (RPR) puede eximir el límite de temperatura. Todos los demás requisitos, incluida la compactación, siguen aplicándose.

Los rodillos siguen a la extendedora. P-401 exige rodillos autopropulsados. Las cuadrillas compactan la carpeta hasta que tenga una textura uniforme, la rasante y la sección transversal correctas, y la densidad de campo requerida. Las ruedas de los rodillos se mantienen húmedas para evitar que el asfalto se pegue.

TxDOT describe el tren de rodillos habitual:

• Rodillo de compactación inicial. El primer rodillo detrás de la regla. Suele ser un rodillo vibratorio de ruedas de acero.
• Rodillo intermedio. Se usa si hace falta más compactación. Suele ser un rodillo de neumáticos.
• Rodillo de acabado. El último rodillo. Casi siempre es un rodillo estático de ruedas de acero, para la lisura.

La velocidad de compactación inicial de un rodillo estático de ruedas de acero o de neumáticos es de 2,0 a 3,5 mph. Para un rodillo vibratorio de ruedas de acero es de 2,0 a 3,0 mph. Las pasadas sucesivas se solapan al menos 6 in (15 cm).

La compactación decide cuánto dura la capa. Pavement Interactive dice que las mezclas de granulometría densa no deben superar el 8 % de vacíos de aire ni bajar del 3 %. Demasiados vacíos dejan entrar el agua y causan desprendimiento. Muy pocos hacen la mezcla inestable. P-401 acepta un lote según los vacíos de aire, la densidad de la carpeta de capa superficial y la densidad de la junta. La tabla 5 fija estos límites. Los vacíos de aire totales de la mezcla son de 2,0 a 5,0 %. La densidad de la carpeta de capa superficial es de 92,8 % como mínimo. La densidad de la junta es de 90,5 % como mínimo.

Las juntas y la lisura también importan. En P-401, la junta longitudinal de una capa se desplaza al menos 1 ft (30 cm) respecto a la junta de la capa inferior. La junta de la capa superior queda en el eje de un pavimento con bombeo. Las juntas transversales se desplazan al menos 10 ft (3 m). El contratista comprueba la lisura con una regla de 12 ft (3,7 m). El límite es una variación inferior a 1/4 in (6 mm) en 12 ft. El contratista debe corregir una desviación que retenga más de 1/4 in (6 mm) de agua en la capa superficial final. Los métodos son el rectificado con diamante o la sustitución de la capa superficial en todo su espesor.

Requisitos de superficie

La CS ADR-DSN.B.090 de la EASA dice que una superficie de pista no debe tener irregularidades que afecten la fricción o que influyan en el despegue o el aterrizaje. Una pista pavimentada debe construirse o repavimentarse para dar una fricción igual o superior al nivel mínimo de fricción. El Anexo 14 de la OACI, volumen I, 3.1.26, y la EASA dan ambos una profundidad de textura. Una superficie nueva debe tener una profundidad media de textura de al menos 1,0 mm.

La GM1 ADR-DSN.B.090 de la EASA da una norma de construcción para la regularidad. Ensayada con una regla de 3 m en cualquier dirección, la capa de rodadura terminada no tiene una desviación mayor de 3 mm. Tanto la EASA como la OACI indican cuidar la lisura cuando las luces de pista o las rejillas de drenaje se empotran en la superficie.

Importan dos escalas de textura. La microtextura es la textura de cada piedra, y es el componente principal de la resistencia al deslizamiento a baja velocidad. La macrotextura es la textura entre las piedras. La EASA dice que la macrotextura es el factor principal de la capacidad de drenaje a alta velocidad. La EASA indica también elegir un material triturado que resista el pulido, y nombra el valor de piedra pulida (PSV) como medida. Una superficie asfáltica nueva suele ser bastante lisa por el rodillado. La AC 150/5320-12C, párrafo 2-4, enumera formas de mejorarla: un buen diseño de mezcla, capas porosas de fricción, sellos de gravilla, sellos de lechada y ranuras cortadas con sierra.

La GM1 ADR-DSN.B.191 de la EASA da las medidas de la macrotextura. El método volumétrico da una profundidad media de textura (MTD) y es válido de 0,25 a 5 mm. El método de perfil da una profundidad media del perfil (MPD) y es válido de 0 a 5 mm. Los dos valores difieren, por lo que hace falta una ecuación de transformación para relacionar la MPD con la MTD. La EASA da también la escala ESDU, que clasifica la textura de pista de la A (0,10 a 0,14 mm) a la E (1,01 a 2,54 mm).

El ranurado acorta la trayectoria del agua. La ranura estándar de la FAA mide 1/4 in por 1/4 in, con 1-1/2 in entre centros. Las ranuras se desgastan con el tránsito. Tome una longitud de pista de 1 500 ft (457 m). Si 40 % de sus ranuras tiene 1/8 in (3 mm) o menos de profundidad o de ancho, su efecto contra el hidroplaneo se reduce mucho. La FAA pide entonces una acción correctiva.

Una capa porosa de fricción (PFC) es una sobrecapa delgada de mezcla asfáltica en caliente (HMA) de granulometría abierta, de 3/4 a 1-1/2 in (25 a 40 mm) de espesor. La FAA recomienda no usarla en pistas con más de 91 aterrizajes de turborreactores por día y por cabecera. Los depósitos de caucho pueden tapar sus vacíos.

Niveles de fricción

La AC 150/5320-12C fija tres niveles de fricción: mínimo, de planificación de mantenimiento y de diseño o construcción nuevos. Los valores dependen del dispositivo de medición de fricción y de la velocidad de ensayo. Para un Mu Meter a 40 mph, los valores son 0,42, 0,52 y 0,72. El intervalo de estudio depende de los aterrizajes diarios de turborreactores por cabecera. Va desde 1 año para menos de 15 aterrizajes hasta 1 semana para más de 210.

Deterioros

El manual PAVER para aeródromos asfálticos enumera 17 tipos de deterioro. Estos son los que empiezan en la capa de rodadura:

• Exudación (42): una película brillante y pegajosa de material bituminoso en la superficie. La causan el exceso de asfalto o los vacíos de aire bajos. Se registra cuando es suficiente para reducir la resistencia al deslizamiento.
• Agregado pulido (51): el agregado sobre el asfalto es muy pequeño o no tiene partículas angulosas y rugosas. Lo causa el tránsito repetido.
• Desprendimiento (52): partículas de agregado grueso salen de la superficie.
• Intemperismo (57): el ligante asfáltico y la matriz de agregado fino se desgastan desde la superficie. PAVER no lo registra donde se registra desprendimiento de severidad media o alta.
• Agrietamiento por deslizamiento (55): fisuras en forma de media luna que causan las ruedas al frenar o girar. Las causan una mezcla superficial de baja resistencia o una mala adherencia con la capa inferior.
• Erosión por chorro (46): aglutinante quemado o carbonizado. Las áreas quemadas pueden tener hasta unas 1/2 in (13 mm) de profundidad.

Las roderas son un deterioro de toda la estructura, y la capa de rodadura puede ser la capa que presenta roderas. PAVER también la enumera (53). El descascarillado (70) es el deterioro equivalente de una capa de rodadura de hormigón. El manual PAVER de hormigón lo llama delaminación o desintegración de la superficie de la losa. Lo causan el acabado excesivo, la falta de curado, un contenido de aire incorporado insuficiente y la congelación antes de que el hormigón gane resistencia.

La textura y la fricción no se juzgan a simple vista. La AC 150/5320-12C dice que la investigación muestra que las evaluaciones visuales de la fricción no son fiables. También dice que las inspecciones visuales no pueden identificar una textura pobre, y que la profundidad de textura solo se obtiene por medición directa. Un estudio visual, incluido un estudio con dron, registra los deterioros superficiales anteriores. No sustituye a un ensayo de fricción ni a una medición de textura.

Reemplazo de la capa

La AC 150/5320-6G llama rehabilitación a la remoción y el reemplazo de parte o de toda una superficie de rodadura flexible. Un fresado y recapado a menudo da una vida útil funcional y estructural adicional significativa. Remover y reemplazar cualquier capa bajo la capa superficial es reconstrucción.

La AC usa el índice de condición del pavimento (PCI) como guía. Un PCI mayor que 70 marca un candidato a mantenimiento. Un PCI de 55 a 70 marca un candidato a rehabilitación. Un PCI menor que 55 marca un posible candidato a reconstrucción. La AC agrega que el tipo de deterioro puede justificar otra opción.

Una sobrecapa también puede corregir problemas no estructurales, como el bombeo, el perfil longitudinal o la resistencia al deslizamiento. Antes del fresado, extraiga testigos para conocer el espesor y el estado de la superficie. Si el fresado deja menos de 2 in (50 mm) de capa superficial, es probable que la capa delgada se delamine bajo el tránsito de obra (4.8). El fresado de perfil y una capa de nivelación corrigen irregularidades superficiales como el desplazamiento por empuje, las roderas y la exudación (4.10.1.2).

Mantenimiento

La FAA recomienda remover el caucho en intervalos de 2 años (menos de 15 aterrizajes) a 2 meses (más de 210). Un sello simple (chip seal) o un sello de lechada (slurry seal) es una forma temporal de restaurar la fricción. Un sello de lechada suele durar de 2 a 5 años y es una medida provisional hasta una sobrecapa. Un sello de neblina (fog seal) puede reducir mucho la fricción durante el primer año.