Están relacionados con el comportamiento de rocas y áridos volcánicos, el ciclo de vida de materiales ecoeficientes para pavimentación, la autorreparación de las fisuras de firmes asfálticos y la estabilización de taludes y protección contra desprendimientos en terrenos volcánicos
Los investigadores que trabajan en infraestructuras de transportes sostenibles y seguras del Departamento de Ingeniería Civil de la ULPGC han desarrollado varios proyectos relacionados con el comportamiento de rocas y áridos volcánicos, el ciclo de vida de materiales ecoeficientes para pavimentación, la autorreparación de las fisuras de firmes asfálticos y la estabilización de taludes y protección contra desprendimientos en terrenos volcánicos.
Este grupo de investigación está compuesto por tres investigadores del Departamento de Ingeniería Civil, que a su vez están integrados en el Grupo de Fabricación Integral y Avanzada (Dr. Miguel A. Franesqui y Cándida García-González) y en el Instituto de Oceanografía y Cambio Global-IOCAG (Dr. Jorge Yepes).
El primero de los proyectos, el comportamiento de rocas y áridos volcánicos en infraestructuras del transporte, promueve la diversificación de los materiales volcánicos utilizables en la construcción, incluso los de carácter marginal o residual, en regiones con recursos y territorios limitados y elevada protección medioambiental, en las cuales constituye una necesidad logística, económica y ambiental, como es el caso de Canarias.
Para ello se requiere un conocimiento profundo de sus propiedades geomecánicas e ingenieriles, que permitan establecer una clasificación sistemática y de fácil aplicación en estos usos constructivos, así como establecer en el futuro especificaciones normativas adaptadas a sus singularidades.
La investigación ha permitido generar la mayor base de datos sobre las propiedades de áridos volcánicos publicada hasta la fecha para aplicaciones constructivas, estableciendo relaciones entre diferentes características de los áridos y entre éstas y las de la roca volcánica de procedencia, demostrando la posibilidad de utilización, en determinadas aplicaciones, de ciertos áridos considerados hasta ahora como inadecuados. Además, propone una clasificación simplificada de los áridos volcánicos para su uso práctico basada en las anteriores propiedades.
Por lo que respecta al proyecto referido al ciclo de vida para materiales ecoeficientes para pavimentación, persigue la formulación de mezclas asfálticas ecoeficientes a baja temperatura de fabricación y menores emisiones, con aprovechamiento de residuos poliméricos (caucho de neumáticos fuera de uso y plásticos de envases) y áridos volcánicos marginales residuales de elevada porosidad.
En este campo, se han desarrollado formulaciones de mezclas asfálticas con betún-caucho (AR) (procedente de neumáticos usados) y áridos volcánicos marginales (procedentes de los rechazos de cantera) que incluso mejoran las propiedades mecánicas resultantes de estas mezclas en comparación con las convencionales, lo que permite aumentar su durabilidad y cumplir con las especificaciones técnicas normalizadas para los materiales de pavimentación. Además, se ha conseguido fabricar dichas mezclas con caucho, las cuales presentan viscosidades más elevadas por su naturaleza elastomérica, a temperaturas entre 20-25 ºC inferiores mediante la utilización de ciertos aditivos químicos, lo que supone una reducción de más del 20% del consumo energético y emisiones de gases de efecto invernadero.
El proyecto referido a la autorreparación de las fisuras de firmes asfálticos, implementa técnicas para la determinación del nivel de deterioro de un pavimento en servicio, así como de nuevas tecnologías que permitan la obtención de materiales inteligentes con capacidad de autorrepararse, reduciendo los costes de conservación y extendiendo indefinidamente su ciclo de vida (“pavimentos perpetuos”).
Se ha investigado en la formulación de estos materiales incorporando ciertas adiciones que permitan aumentar el rendimiento térmico del calentamiento bajo la acción de la radiación de microondas, lo que posibilita el reblandecimiento del ligante con el consiguiente autosellado de las fisuras.
Entre tales adiciones se ha investigado con residuos metálicos de acero y aluminio (procedentes de residuos industriales), con áridos volcánicos de diferente composición mineralógica y con nanopartículas de grafeno. Los resultados han demostrado la completa “autocuración” de las grietas en diferentes materiales asfálticos (hasta con profundidades superiores a los 7-8 cm, con reducidos tiempos de exposición a las microondas y, por tanto, con reducido consumo energético.
Finalmente, el proyecto referido a la estabilización de taludes y protección contra desprendimientos en terrenos volcánicos señala que, en los territorios volcánicos, debido a la abrupta orografía, a factores litológicos e incluso sísmicos, el riesgo de estos desprendimientos es muy elevado, lo que supone la necesidad de complejas soluciones e inversiones muy elevadas para reducir su peligrosidad sobre el tráfico.
La investigación profundiza especialmente en la implementación de medidas de protección pasivas, más económicas que las costosas actuaciones de tipo estructural, modelizando por ordenador la cinemática y dinámica del movimiento de los bloques desprendidos con el fin de optimizar el diseño de las soluciones a implementar.
Se propone el establecimiento de áreas de captación de los desprendimientos de taludes rocosos mediante áreas de captación al pie del talud con geometría optimizada con relación a soluciones existentes, lo que reduce las excavaciones necesarias y, por tanto, los costes e impacto ambiental. Además, incrementan la seguridad para el tráfico, reduciendo las necesidades de conservación de las mismas. Para ello se han formulado ábacos de diseño de dichas áreas de captación para su aplicación práctica.
La investigación mediante la simulación numérica del desprendimiento de las rocas y de la geometría del sistema talud-área de captación (más de 33700 desprendimientos simulados por ordenador) también ha permitido realizar un análisis de la influencia relativa de los diferentes factores que intervienen en el proceso (geométricos, características de los materiales, etc.) cuantificando los mismos y determinando la distribución estadística del alcance de los bloques rocosos en función de tales factores.
Source: ulpgc.es
