Fundamentos de pavimentos modernosImpreso

SOBRE LOS AUTORES

Fredy Alberto Reyes Lizcano

Hugo Alexander Rondón Quintana

Paola Andrea Beltrán Vásquez

TABLA DE CONTENIDOS

1. Propósito y alcance del libro — p. xix
2. Justificación técnica, social y ambiental — p. xxi
3. Audiencia objetivo — p. xxiii
4. Cómo usar el libro: estructura, recursos y ejemplos — p. xxv
5. Capítulo 1. Introducción a los pavimentos avanzados y la sostenibilidad — p. 1
   1. 1.1 Introducción — p. 1
   2. 1.2 Historia de los pavimentos convencionales — p. 2
      1. 1.2.1 Caso destacado en América Latina — p. 4
      2. 1.2.2 Estudio de caso: Pavimento con plástico reciclado en Bogotá — p. 4
   3. 1.3 Tipologías emergentes y criterios de clasificación — p. 4
   4. 1.4 Transición hacia la sostenibilidad — p. 6
      1. 1.4.1 Factores que motivan la transición — p. 6
      2. 1.4.2 Primeras respuestas: materiales reciclados — p. 6
      3. 1.4.3 Innovaciones funcionales: pavimentos permeables — p. 7
      4. 1.4.4 Nuevos materiales: biopolímeros, geopolímeros y nanomateriales — p. 7
      5. 1.4.5 Digitalización y pavimentos inteligentes — p. 9
      6. 1.4.6 Regulaciones y políticas públicas — p. 9
   5. 1.5 Fundamentos de pavimentos avanzados y sostenibles — p. 11
      1. 1.5.1 ¿Qué los hace “avanzados”? — p. 11
      2. 1.5.2 El componente sostenible — p. 11
      3. 1.5.3 Materiales transformadores — p. 12
      4. 1.5.4 Pavimentos inteligentes y funcionales — p. 12
      5. 1.5.5 Un enfoque sistémico e interdisciplinario — p. 13
   6. 1.6 Marco conceptual y definiciones clave — p. 14
      1. 1.6.1 Sostenibilidad en la ingeniería de pavimentos — p. 14
      2. 1.6.2 Enfoque del ciclo de vida — p. 15
      3. 1.6.3 Pavimentos avanzados: definición — p. 15
      4. 1.6.4 Materiales sostenibles en pavimentación — p. 16
      5. 1.6.5 Definiciones técnicas relevantes — p. 16
   7. 1.7 Pavimentos avanzados: concepto y características — p. 18
      1. 1.7.1 Características técnicas de los pavimentos avanzados — p. 18
      2. 1.7.2 Materiales sostenibles aplicados a pavimentos avanzados — p. 19
      3. 1.7.3 Pavimentos permeables y funcionalidad ambiental — p. 21
      4. 1.7.4 Definiciones técnicas y conceptos clave — p. 21
      5. 1.7.5 Análisis comparativo y gráficos de referencia — p. 21
   8. 1.8 Conclusiones — p. 23
   9. 1.9 Actividades de reflexión y aplicación — p. 24
      1. 1.9.1 Preguntas de reflexión crítica — p. 24
      2. 1.9.2 Caso aplicado: Selección y diseño de una mezcla ecológica para vía terciaria en región biodiversa — p. 24
6. Capítulo 2. Fundamentos del comportamiento mecánico — p. 25
   1. 2.1 Introducción — p. 25
   2. 2.2 Propiedades de mezclas asfálticas y ligantes — p. 25
   3. 2.3 Modelos de fatiga, deformación permanente y módulo resiliente aproximación americana — p. 30
   4. 2.4 Caracterización mecánica en laboratorio y en campo — p. 34
   5. 2.5 Influencia de temperatura, humedad y envejecimiento — p. 38
   6. 2.6 Aplicaciones en diseño mecanístico-empírico y el método mecanicista racional francés — p. 42
   7. 2.7 Relación con el desempeño funcional — p. 44
   8. 2.8 Caso de estudio: LCA de un tramo de pavimento asfáltico convencional vs. con 20% de RAS — p. 49
   9. 2.9 Caso de estudio: inclusión de pavimento con RAS y mezclas geopoliméricas — p. 51
   10. 2.10 Conclusiones — p. 54
7. Capítulo 3. Criterios de sostenibilidad y ciclo de vida — p. 55
   1. 3.1 Introducción — p. 55
   2. 3.2 ¿Qué es un pavimento sostenible? — p. 56
   3. 3.3 Análisis de ciclo de vida (ACV/LCA) — p. 57
      1. 3.3.1 Definición de objetivo y alcance — p. 58
      2. 3.3.2 Inventario del ciclo de vida (LCI – life cycle inventory) — p. 58
      3. 3.3.3 Evaluación del impacto del ciclo de vida (LCIA – life cycle impact assessment) — p. 59
      4. 3.3.4 Interpretación — p. 59
      5. 3.3.5 Herramientas y software para ACV en pavimentos — p. 59
      6. 3.3.6 Limitaciones del ACV — p. 60
      7. 3.3.7 Definición y relevancia en la ingeniería vial — p. 62
      8. 3.3.8 Casos de estudio representativos de ACV en pavimentos — p. 66
      9. 3.3.9 Análisis de sensibilidad — p. 70
      10. 3.3.10 Metodología de análisis de ciclo de vida — p. 70
   4. 3.4 Huella de carbono y consumo energético — p. 72
      1. 3.4.1 Metodologías y factores de emisión — p. 72
      2. 3.4.2 Pavimentos asfálticos vs. de concreto (emisiones de CO₂eq) — p. 73
      3. 3.4.3 Consumo energético en el ciclo de vida — p. 74
      4. 3.4.4 Comparación cuantitativa de emisiones y energía — p. 75
      5. 3.4.5 Ejemplos y estudios de caso — p. 76
      6. 3.4.6 Herramientas de evaluación de huella de carbono — p. 77
      7. 3.4.7 Estrategias para reducir la huella de carbono — p. 78
      8. 3.4.8 Ejemplo numérico – Sección 3.3: huella de carbono y consumo energético — p. 80
   5. 3.5 Evaluación multicriterio técnico, económico y ambiental — p. 81
      1. 3.5.1 Introducción a la evaluación multicriterio en pavimentación sostenible — p. 81
      2. 3.5.2 Metodologías multicriterio reconocidas en pavimentos — p. 82
      3. 3.5.3 Criterios de evaluación técnico, económico y ambiental — p. 86
      4. 3.5.4 Aplicación de metodologías multicriterio: comparación de alternativas sostenibles — p. 89
      5. 3.5.5 Herramientas y recursos para la evaluación multicriterio — p. 93
   6. 3.6 Conclusiones y recomendaciones — p. 100
   7. 3.7 Sección de actividades — p. 101
      1. 3.7.1 Preguntas de reflexión crítica — p. 101
      2. 3.7.2 Caso aplicado: Comparación del impacto ambiental de dos alternativas de pavimento usando LCA — p. 102
8. Capítulo 4. Normas, políticas e iniciativas para pavimentos sostenibles — p. 103
   1. 4.1 Introducción — p. 103
   2. 4.2 Normas AASHTO, ASTM, EN, IRF (internacionales) — p. 103
      1. 4.2.1 AASHTO (Estados Unidos) — p. 103
      2. 4.2.2 ASTM International — p. 104
      3. 4.2.3 Normas EN (Europa) — p. 105
      4. 4.2.4 IRF (International Road Federation) — p. 106
   3. 4.3 Normas latinoamericanas aplicables (Colombia, Chile, México, Perú, etc.) — p. 107
      1. 4.3.1 Colombia (INVIAS e IDU) — p. 107
      2. 4.3.2 Chile (MOP y Minvu) — p. 108
      3. 4.3.3 México (SICT antes SCT, e IMT) — p. 110
      4. 4.3.4 Perú (MTC) — p. 111
      5. 4.3.5 Otros países — p. 111
   4. 4.4 Políticas públicas e incentivos para materiales verdes en pavimentación — p. 114
      1. 4.4.1 Contratación y regulación sostenible — p. 114
      2. 4.4.2 Lineamientos ambientales y requisitos regulatorios — p. 115
      3. 4.4.3 Certificaciones sostenibles (LEED, EDGE, etc.) — p. 116
      4. 4.4.4 Incentivos financieros y fiscales — p. 116
      5. 4.4.5 Programas gubernamentales y ejemplos — p. 117
      6. 4.4.6 Caso de estudio: Uso de plástico reciclado en pavimentos (Colombia) — p. 118
   5. 4.5 Contribuciones normativas desde la investigación aplicada en Colombia — p. 120
      1. 4.5.1 Modificación de asfaltos con polímeros y residuos — p. 120
      2. 4.5.2 Normas técnicas para mezclas recicladas y tecnologías tibias — p. 122
      3. 4.5.3 Adaptación del enfoque superpave — p. 123
      4. 4.5.4 Influencia en manuales y guías técnicas — p. 123
   6. 4.6 Conclusiones — p. 124
   7. 4.7 Actividades de reflexión y aplicación — p. 125
      1. 4.7.1 Preguntas de reflexión crítica — p. 125
      2. 4.7.2 Caso aplicado: Implementación de una política de pavimentos sostenibles en una ciudad intermedia — p. 125
9. Capítulo 5. Modificación de asfaltos con polímeros SBS, EVA y NFU — p. 127
   1. 5.1 Introducción — p. 127
      1. 5.1.1 Propiedades fisicoquímicas y efectos en el ligante asfáltico — p. 128
      2. 5.1.2 Comparación entre SBS y EVA: estructura, reología y estabilidad — p. 132
      3. 5.1.3 Ventajas en el desempeño mecánico (fatiga, deformación permanente y agrietamiento) — p. 136
      4. 5.1.4 Resultados de desempeño de laboratorio para polímeros SBS y EVA: PG, DSR y MSCR — p. 139
      5. 5.1.5 EVA reciclado y economía circular — p. 140
      6. 5.1.6 Métodos de modificación y compatibilidad con asfaltos convencionales — p. 142
      7. 5.1.7 Aplicaciones en América Latina (especialmente Colombia) — p. 143
      8. 5.1.8 Resultados de investigaciones académicas relevantes — p. 146
   2. 5.2 Caucho reciclado (GTR) en asfaltos — p. 151
      1. 5.2.1 Métodos de incorporación del GTR — p. 152
      2. 5.2.2 Compatibilidad y estabilización — p. 154
      3. 5.2.3 Desempeño y ventajas del asfalto con caucho — p. 154
   3. 5.3 Contexto normativo — p. 156
   4. 5.4 Actividades de reflexión y caso aplicado — p. 159
      1. 5.4.1 Preguntas de análisis crítico — p. 159
      2. 5.4.2 Caso aplicado: Comparación de desempeño de asfaltos modificados con SBS y NFU en clima cálido — p. 159
   5. 5.5 Conclusiones — p. 160
10. Capítulo 6. Reciclaje de materiales en pavimentación: tecnologías, normativas y experiencias en RAP, RAS y RCD — p. 161
    1. 6.1 Introducción — p. 161
    2. 6.2 Teoría y diseño con RAP — p. 162
       1. 6.2.1 Fundamentos técnicos del RAP — p. 162
       2. 6.2.2 Desafíos de la variabilidad y envejecimiento del RAP — p. 163
       3. 6.2.3 Métodos de diseño de mezcla con RAP — p. 164
       4. 6.2.4 Proceso seco vs. húmedo en la incorporación de RAP — p. 166
       5. 6.2.5 Rejuvenecedores en mezclas con RAP — p. 166
       6. 6.2.6 Mezclas tibias con RAP — p. 168
       7. 6.2.7 Porcentajes de inclusión de RAP y sus efectos — p. 168
       8. 6.2.8 Clasificación, extracción y caracterización del RAP — p. 170
       9. 6.2.9 Normativas relevantes — p. 171
       10. 6.2.10 Barreras normativas y técnicas en la implementación masiva en países en desarrollo — p. 172
       11. 6.2.11 Ejemplo numérico: Cálculo del contenido óptimo de ligante en una mezcla con 30% de RAP — p. 173
       12. 6.2.12 Comparación de métodos de diseño aplicados a mezclas recicladas — p. 174
       13. 6.2.13 Diferencias prácticas en el diseño entre mezclas templadas con RAP y mezclas convencionales — p. 175
       14. 6.2.14 Lecciones aprendidas sobre RAP — p. 177
       15. 6.2.15 Retos futuros — p. 177
    3. 6.3 Tejados asfálticos recuperados (RAS) — p. 178
       1. 6.3.1 Definición y diferencia con RAP — p. 178
       2. 6.3.2 Origen en tejas de asfalto y residuos industriales — p. 178
       3. 6.3.3 Incorporación en mezclas en frío y en caliente — p. 180
       4. 6.3.4 Métodos de rejuvenecimiento, proporciones típicas y pretratamiento — p. 181
       5. 6.3.5 Normas aplicables — p. 182
       6. 6.3.6 Experiencias en México, EEUU, Chile y Colombia — p. 182
       7. 6.3.7 Lecciones aprendidas sobre RAS — p. 184
       8. 6.3.8 Retos futuros — p. 184
    4. 6.4 Residuos de construcción y demolición (RCD) en pavimentos — p. 184
       1. 6.4.1 Tipos comunes utilizados — p. 184
       2. 6.4.2 Aplicación en bases y subbases — p. 187
       3. 6.4.3 Requisitos normativos y pruebas de caracterización — p. 188
       4. 6.4.4 Casos de estudio en Bogotá, Medellín, México y Argentina — p. 190
       5. 6.4.5 Lecciones aprendidas sobre RCD — p. 193
       6. 6.4.6 Retos futuros — p. 193
    5. 6.5 Desempeño, compatibilidad y costos de mezclas recicladas vs. vírgenes — p. 193
       1. 6.5.1 Comparación de comportamiento mecánico — p. 193
       2. 6.5.2 Resultados de laboratorio vs. campo — p. 197
       3. 6.5.3 Compatibilidad con betunes vírgenes, polímeros y nanomateriales — p. 198
       4. 6.5.4 Evaluación económica y ambiental comparativa — p. 200
    6. 6.6 Resumen comparativo: RAP, RAS y RCD — p. 204
    7. 6.7 Validación experimental del diseño con materiales modificados y reciclados de los autores colombianos — p. 206
       1. 6.7.1 Aportes experimentales del profesor Hugo Rondón — p. 206
       2. 6.7.2 Aportes experimentales del profesor Fredy Reyes — p. 206
       3. 6.7.3 Evaluación comparativa — p. 207
       4. 6.7.4 Implicaciones para el diseño sostenible — p. 207
    8. 6.8 Estudio de caso: Aplicación de RAP y RCD en proyectos viales latinoamericanos — p. 208
       1. 6.8.1 Caso 1. Aplicación de RAP en vías urbanas – Bogotá, Colombia — p. 208
       2. 6.8.2 Caso 2. Uso combinado de RAP y RCD en capas base – São Paulo, Brasil — p. 208
    9. 6.9 Conclusiones — p. 209
    10. 6.10 Actividades de reflexión crítica y el caso aplicado — p. 209
        1. 6.10.1 Preguntas de análisis crítico — p. 209
        2. 6.10.2 Caso aplicado: Comparación del desempeño técnico y ambiental de una mezcla asfáltica con 30% RAP frente a una mezcla convencional en una vía secundaria del departamento del Meta — p. 210
11. Capítulo 7. Plásticos reciclados en pavimentos — p. 211
    1. 7.1 Introducción — p. 211
    2. 7.2 Tipos de plásticos utilizados — p. 212
       1. 7.2.1 Polietileno (PE) — p. 214
       2. 7.2.2 Polipropileno (PP) — p. 215
       3. 7.2.3 Polietileno tereftalato (PET) — p. 215
       4. 7.2.4 Poliestireno (PS) — p. 215
    3. 7.3 Marco normativo para el uso de plásticos reciclados en pavimentación — p. 218
       1. 7.3.1 Normas internacionales — p. 218
       2. 7.3.2 Normativas en América Latina — p. 219
       3. 7.3.3 Retos regulatorios y oportunidades estratégicas — p. 220
    4. 7.4 Indicadores ambientales y evaluación del ciclo de vida en mezclas asfálticas con plásticos reciclados — p. 221
    5. 7.5 Métodos de incorporación: mezcla húmeda y mezcla seca — p. 223
       1. 7.5.1 Mezcla húmeda (vía húmeda) — p. 223
       2. 7.5.2 Mezcla seca (vía seca) — p. 225
       3. 7.5.3 Comparativo resumen – húmedo vs. seco — p. 227
    6. 7.6 Propiedades físicas, térmicas y reológicas de mezclas con plástico — p. 228
    7. 7.7 Análisis técnico del desempeño reológico y mecánico — p. 232
    8. 7.8 Análisis comparativo de desempeño mecánico y costos — p. 233
    9. 7.9 Casos reales en India, Colombia, México — p. 235
       1. 7.9.1 India: escala nacional bajo mandato gubernamental – Pioneros en carreteras de plástico — p. 235
       2. 7.9.2 Colombia: piloto en concesiones 4G — p. 237
       3. 7.9.3 México: primera carretera con plástico en pavimento (Guanajuato) — p. 240
    10. 7.10 Validación constructiva de mezclas sostenibles en Colombia aportes de la investigación colombiana — p. 245
    11. 7.11 Conclusiones y proyecciones — p. 246
    12. 7.12 Actividades de reflexión crítica — p. 247
        1. 7.12.1 Caso aplicado: Evaluación de desempeño técnico y ambiental de mezclas asfálticas con plásticos reciclados tipo polietileno de alta densidad (HDPE) — p. 248
12. Capítulo 8. Bioasfaltos y rejuvenecedores naturales — p. 249
    1. 8.1 Introducción — p. 249
    2. 8.2 Fuentes de bioasfaltos (residuos vegetales, lignina, aceites) — p. 250
       1. 8.2.1 Residuos lignocelulósicos (lignina de madera) — p. 250
       2. 8.2.2 Aceites vegetales (vírgenes o usados) — p. 251
       3. 8.2.3 Residuos agrícolas y biomasa (bioaceites por pirólisis o liquefacción) — p. 252
       4. 8.2.4 Otras fuentes innovadoras — p. 253
       5. 8.2.5 Rutas químicas de obtención de bioasfaltos — p. 254
    3. 8.3 Mecanismos de acción en asfalto envejecido — p. 258
    4. 8.4 Compatibilidad con RAP (reclaimed asphalt pavement) — p. 261
    5. 8.5 Envejecimiento simulado vs. desempeño real — p. 265
       1. 8.5.1 Investigaciones en Colombia: aceites vegetales, rejuvenecedores del petróleo, a base de maltenos y alternativas locales — p. 267
    6. 8.6 Comparación técnica y ambiental entre bioasfaltos y asfaltos convencionales — p. 272
       1. 8.6.1 Análisis comparativo y aplicaciones recomendadas — p. 274
    7. 8.7 Aplicaciones reales de bioasfaltos en el mundo — p. 276
       1. 8.7.1 Carreteras construidas con bioasfalto en el mundo — p. 277
    8. 8.8 Estudios de caso y experiencias piloto en América Latina — p. 279
       1. 8.8.1 Caso 1. Universidad de São Paulo (Brasil): Lignina como aditivo en ligante PG 58-22 — p. 279
       2. 8.8.2 Caso 2. Universidad del Cauca (Colombia): UVO como rejuvenecedor en mezcla reciclada — p. 280
    9. 8.9 Conclusiones — p. 280
    10. 8.10 Actividades de reflexión crítica — p. 281
        1. 8.10.1 Preguntas de análisis y discusión — p. 281
        2. 8.10.2 Caso aplicado: Evaluación de un bio-rejuvenecedor colombiano en vía terciaria con alto RAP — p. 282
13. Conclusiones generales — p. 283
14. Bibliografía — p. 285