Nuevas tendencias para caracterización y control del ahuellamiento considerado propiedades reológicas de los asfaltos

Transcripción

1 Nuevas tendencias para caracterización y control del ahuellamiento considerado propiedades reológicas de los asfaltos Dr. Ing. Francisco Morea Comisión Permanente del Asfalto Investigador Asistente CONICET - LEMIT

2 Introducción Los pavimentos hoy en día son sometidos a: I. Volúmenes de tránsito importantes II. Mayores cargas y III. Condiciones climáticas extremas

3 Introducción El diseño, caracterización y evaluación del pavimento en laboratorio se hace estudiando el desempeño relacionado a los diferentes modos de falla de una mezcla asfáltica: Fisuración (térmica o por fatiga) Deformaciones permanentes

4 Históricamente Factores de diseño en el ahuellamiento La selección del asfalto se hace considerando el clima Asfalto duro Consistencia del asfalto Asfalto blando Penetración Punto de ablandamiento

5 Control del ahuellamiento Consideraciones sobre el asfalto para combatir el problema Propiedades Físicas del Asfalto Estados Unidos SHRP (Superpave) Europa Zero Shear Viscosity Propiedades Reológicas del ASFALTO DESEMPEÑO DE LA MEZCLA

6 Control del ahuellamiento Programa SHRP, especificación de asfaltos (ASTM D 6373) Ahuellamiento Fatiga y Fisuración térmica

7 Control del ahuellamiento Programa SHRP, especificación de asfaltos (ASTM D 6373) Los límites de las propiedades reológicas son siempre los mismos, sólo que cada asfalto tendrá esa propiedad a diferentes temperaturas Para el ahuellamiento se utiliza el parámetro

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9 La reología y el ahuellamiento Programa SHRP, parámetro G*/send Se relaciona con el trabajo disipado en el proceso de deformación 2 0 W disipado. G */ send G* representa la resistencia a la deformación d representa la distribución relativa entre deformación elástica y viscosa

10 La reología y el ahuellamiento Programa SHRP, parámetro G*/send Se ha comprobado que el G*/send clasifica eficientemente el desempeño de asfaltos convencionales Sin embargo no define satisfactoriamente el comportamiento de asfaltos modificados con polímeros asfaltos modificados con bajos G*/send mostraron muy buenos resultados en mezclas aún mejores que otros con más altos G*/send.

11 Ahuellamientos (Vd) vs. G*/send

12 Ahuellamientos (Vd) vs. G*/send

13 Deformaciones permanentes Ensayo en el DSR Bajo tránsito max g d g max G* = t max g max d defasaje t

14 Ensayo de CREEP en el DSR Deformaciones permanentes

15 Deformaciones permanentes

16 Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Temperatura de ensayo T alta del asfalto platos paralelos: d = 25 mm; e = 1 mm 20 ciclos de carga y descarga: 1 s de carga con 10 s de descarga 10 ciclos a s = 0,1 kpa 10 ciclos a s = 3,2 kpa

17 Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Porcentaje de deformaciones recuperadas Ciclo i cualquiera (0,1 kpa) r 10 ( 10s i 1 1s 1s ) i x100 [%] r (3,2 kpa) r 20 ( 20s i 10 2s 2s ) i x100 [%] 1 s 10s r ( 3.2kPa) (0.1kPa) r r

18 Multiple Stress Creep Recovery (MSCR) Creep Compliance al final del ensayo Jnr r acumulada 3,2 [ kpa 1 ] r

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20 Jnr r acumulada 3,2 [ kpa 1 ] r

21 Visión Europea, Concepto de Zero Shear Viscosity El avance de la tecnología de los asfaltos ha sido propiciado y acompañado por un importante desarrollo en los ligantes disponibles y en particular de los asfaltos modificados. Es evidente que las propiedades seleccionadas deben caracterizar todos los asfaltos convencionales modificados

22 Viscosidad Viscosidad La reología y el ahuellamiento Visión Europea, Concepto de Zero Shear Viscosity El asfalto es un material termoplástico Las propiedades cambian con la temperatura Esfuerzo de corte Newtoniano Esfuerzo de corte No Newtoniano

23 Viscosidad La reología y el ahuellamiento Visión Europea, Concepto de Zero Shear Viscosity Viscosidad de corte cero (h 0 ) Velocidad de corte Viscosidad límite(h 00 )

24 Mediciones reológicas Viscosidad de corte cero (ZSV) Barrido de frecuencias Viscosidad Compleja G * h' Modelo de Cross h' 0 h ' h' h' 1 ( k. ) n Se obtiene del ajuste la ZSV

25 Ahuellamientos (Vd) vs. Low Shear Viscosity (LSV) Vd [ m / min] a b LSV

26 Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura

27 Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura

28 Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura

29 Ahuellamientos (Vd) vs. LSV

30 Ahuellamientos (Vd) vs. LSV

31 Ahuellamientos (Vd) vs. LSV 500

32 Ahuellamientos (Vd) y la LSV Criterio Asfalto C3 M MP3 T 500 (original) [ºC] 54,8 65,5 76,8

33 Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura Criterio Asfalto C3 M MP3 T 500 (original) [ºC] 54,8 65,5 76,8

34 Ahuellamientos (Vd) vs. LSV 500

35 Velocidad de Deformación [mm/min] LIMITES DE DEFORMACIÓN Agnusdei y otros: Estudios sobre testigos de mezclas de concreto asfáltico con asfaltos convencionales extraídas del pavimento.* 0,04 Velocidad de deformación a 120 minutos Velocidad de Deformación a 120 minutos 0,035 0,03 Pavimentos Ahuellados 0,025 0,02 0,015 Pavimentos sin Ahuellar 0,01 0, * * 9 10* * 14* 15* 16* 17 18* Mezcla Nº * Presentado en XXXIV Reunión del Asfalto

36 WTS [mm/10 3 ciclos] LIMITES DE DEFORMACIÓN Límite propuesto por Agnusdei para el ensayo BS Vd < 5,2 m/min 1 (para 120 min y T ens = 60 C) Vd = 5,2 m/min 0,1 0,01 Niveles de ahuellamiento aceptables Vd [ m/min] Datos Ajuste WTS = 0,132 mm/10 3 ciclos

37 Consideraciones Finales Las propiedades reológicas para la caracterización de los ligantes están relacionadas al desempeño en mezclas asfálticas Existe una buena relación entre estas propiedades y el desempeño en mezclas Se pueden utilizar para ver que condiciones climáticas y de transito usar un ligante Se pueden asociar limites de desempeño de mezclas

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