Diseño de un indicador de apoyo a la gestíón de firmes basado en el Ground Penetrating Radar: análisis de la forma del espectro de onda de GPR como indicador de estado de firmes asfálticos

Abstract

The Ground Penetrating Radar test applied to road engineering is overall used to determine the geometric characteristics of the pavement structure by analyzing the wave in the time domain. On many cases, it is often used to assess the stiffness modulus of structural layers analysis using the method known as retro-calculation, as it is indicated by the main guide mechanistic-empirical design of asphaltic pavements.However, the geophysic principles on which the GPR test is based, allows obtaining the data associated with the pavement and its structural condition. It is possible thanks to the interpretation of the response of a material against an electromagnetic wave. Physical variables associated with the wave response can be related with structural pathologies, for example, the presence of moisture or low cohesion level between the pavement layers.This thesis discusses the possibilities of the GPR test in order to allow the design of future status indicators, associated with the structural deterioration of a pavement. This can be possible by analyzing the radar wave in its time and frequency dimensions. Status indicators based on the GPR response signal allows a significantly reduction of the number of destructive tests in a pavement, such as coring, or other non-destructive but expensive and high logistical complexity tests, such as deflection tests.

En términos generales, el ensayo del Ground Penetrating Radar (GPR) aplicado a la ingeniería de carreteras, suele circunscribirse a la determinación geométrica de la estructura del firme mediante el análisis de la onda en el dominio del tiempo.En muchas ocasiones, suele utilizarse para apoyar el cálculo del módulo de rigidez de las capas de la estructura mediante el método conocido como retro-cálculo, según indican las principales guías de diseño empírico-mecanicistas de firmes asfálticos. Sin embargo, los principios geofísicos que sustentan el ensayo permiten, de forma indirecta y mediante la interpretación de variables asociadas a la respuesta física de los materiales frente a una onda electromagnética, obtener datos relacionados con el estado estructural de un firme. Dichas variables pueden asociarse a patologías estructurales relacionadas, por ejemplo, con la presencia de humedad o la falta de adherencia entre las capas del firme.En este trabajo se aborda las posibilidades que tiene el ensayo de GPR mediante el análisis de la onda en sus dimensiones temporal y frecuencial, con el propósito de permitir el diseño de futuros indicadores de estado, asociados al deterioro estructural de un firme. Los indicadores de estado basados en la respuesta de la señal de GPR permitirán reducir considerablemente el número de ensayos destructivos practicados hoy día en los firmes tales como la extracción de testigos, u otros ensayos no destructivos pero igualmente caros y de elevada complejidad logística, como son los ensayos de deflexión.