Development and evaluation of the model for the surface pavement temperature prediction

Desarrollo y evaluación del modelo de predicción de la temperatura superficial del pavimento

En este artículo se examinan los modelos existentes para predecir la temperatura del firme y se formula uno nuevo mediante una ecuación de regresión para predecir las temperaturas mínima y máxima de la superficie del firme en función de la temperatura del aire. Asimismo, se presenta un modelo de predicción de la temperatura del firme según la metodología Superpave y se lleva a cabo la validación del modelo con las temperaturas medidas.

INTRODUCCIÓN

Los hechos bien conocidos y la experiencia nos demuestran que, aparte de la carga de tráfico, la temperatura y la humedad del material en las capas de la estructura del pavimento y la subrasante tienen la mayor significación en comparación con todos los factores externos. Dado que el régimen de humedad en el pavimento y en la subrasante depende en gran medida del régimen de calentamiento, puede concluirse que la temperatura es un factor con una influencia muy amplia y significativa en el comportamiento de la estructura del pavimento.

La estructura del firme es un sistema multicapa compuesto por diversos materiales cuyo comportamiento depende en mayor o menor medida de la temperatura.

Por tanto, la tarea principal consiste en determinar las propiedades físicas y mecánicas de los materiales en condiciones equivalentes a las de la estructura real del firme. En este sentido, en el caso de los materiales ligados con betún, es importante determinar sus características en el intervalo de temperaturas de la estructura del firme, teniendo especialmente en cuenta el impacto de las temperaturas extremas, como se muestra en la Figura 1 [1].

El daño de la estructura del pavimento depende de las características funcionales exigidas al pavimento, que se definen principalmente en relación con lo siguiente: volumen de tráfico, participación y peso de los vehículos de carga, condiciones ambientales, velocidad válida del vehículo, costes de explotación y costes de mantenimiento. La Figura 2 presenta un esquema de transferencia de carga desde el eje del vehículo, a través de las capas de firme, la subbase y la subrasante.

En el caso de que los materiales seleccionados no satisfagan la capacidad portante adecuada en diversos tipos de carga y diferentes condiciones ambientales (temperatura y humedad), pueden producirse diversos daños y defectos en la estructura del pavimento, que pueden manifestarse en todas las capas (grietas longitudinales y transversales) o sólo en las capas superiores (daños en la superficie de las capas asfálticas).

La figura 3 ofrece una visión general de algunos casos característicos de daños en la estructura del firme.