Mezclas SMA Sostenibles y Medioambientalmente Amigables

Transcripción

1 Mezclas SMA Sostenibles y Medioambientalmente Amigables Comportamiento mecánico de las mezclas bituminosas SMA y de las mezclas X-SMA Félix E. Pérez Jiménez Universitat Politècnica de Catalunya BarcelonaTech Departamento Infraestructura del Transporte y del Territorio

2 Objetivo Estudiar el comportamiento mecánico de las mezclas SMA convencionales Estudiar el comportamiento mecánico de mezclas diseñadas con un propósito específico siguiendo la filosofía de las mezclas SMA

3 Contenido ponencia Mostrar el mejor comportamiento mecánico de las mezclas SMA y XSMA Mejoras de los ensayos y procesos de medida Variación térmica de las propiedades de las mezclas SMA y XSMA

4 Características y comportamiento mecánico de las mezclas SMA y XSMA Características Mezclas con una granulometría con elevados huecos y alto rozamiento Mezclas con un alto contenido de betún Uso, a veces, de fibras y betunes modificados Comportamiento Presentan una mejor resistencia a la acción del agua Mezclas dúctiles y tenaces. Resistentes a la fisuración Mezclas resistentes a las deformaciones plásticas

5 Ensayos de caracterización Resistencia a Tracción Indirecta (sensibilidad al agua) Ensayo Fénix (ductilidad y resistencia a la fisuración) Método CEDEX (resist. a la propagación de fisuras) Ensayo de fatiga en 4 puntos (fisuración por fatiga) Ensayo de rodadura (resistencia a la deformaciones plásticas)

6 Mezclas Mezcla SMA11 BM3c SMA 16 BC XSMA16 Alto % XSMA11 Alto % AC16S B50/70 XSMA11 NFU 35/50 Betún Huecos Granulometría SMA 11 SMA 16 AC16 S SMA 11 SMA 16 SMA 11 Ligante BM3c BC 35/50 B 50/60 B35/50 BM3c BM3c Árido Grueso Ofita Calizo Silíceo Ofita Milonita Ofita Huecos en mezcla (%) 4, ,0 2,9 3,0 12,8 Contenido betún/mezcla (%) 5, ,8 5,7 8,3 5,7 Fibras de celulosa 0,3 0,8 0,5 /mezcla(%) Contenido NFU vía seca/mezcla 0.5 (%)

7 Resistencia a tracción indirecta y sensibilidad al agua Resistencia a tracción indirecta a 15ºC Resistencia conservada (%) SMA11 BM3c SMA 16 BC 35/ XSMA11 NFU XSMA16 Alto % Betún XSMA11 Alto % Huecos

8 Ensayo Fénix. Ductilidad y resistencia a la fisuración. 20ºC y 1 mm/min W G F = A F F IRT = 1 2 F m max

9 Ensayo Fénix. Ductilidad y resistencia a la fisuración.

10 Ensayo Fénix. Ductilidad y resistencia a la fisuración.

11 Método CEDEX. Resistencia a la propagación de fisuras. Fisuración ensayo CEDEX 3 2,5 Fuerza, kn 2 1,5 1 SMA 11 2A+B SMA11 3A+B SMA 16 4A+B SMA 16 5A+B 0, desplazamiento, mm

12 Ensayo de fatiga a flexotracción en 4 puntos (UNE EN ) 24) 20ºC y 30 Hz

13 Ensayo de fatiga a flexotracción en 4 puntos (UNE EN ) 24) Mezcla Módulo inicial promedio (MPa) a b r 2 ε 6 (10-6) SMA11 BM3c AC16S B50/ XSMA11 NFU XSMA16 Alto % Betún XSMA11 Alto % Huecos

14 Resistencia a las deformaciones plásticas UNE EN SMA 16 BC 35/50 XSMA 16 BM3c Alto % Huecos 4 RD (mm) - Ciclos Muestra Nº1 Muestra Nº2 Media 3 RD (m mm) Ciclos

15 Resistencia a las deformaciones plásticas UNE EN RD (mm) PRD (%) WTS AIRE SMA11 BM3c SMA 16 BC 35/ XSMA11 NFU XSMA16 Alto % Betún XSMA11 Alto % Huecos

16 Mejora de los procesos de medida Falso fallo del ensayo de fatiga (criterio 50%) Leyes de fatiga (criterio 50% / criterio 30%) Ensayo EBADE

17 Ensayo de fatiga a flexotracción en 4 puntos (UNE EN ) 24)

18 Ensayo de fatiga a flexotracción en 4 puntos (UNE EN ) 24)

19 Ensayo de fatiga a flexotracción en 4 puntos (UNE EN ) 24) 1000 Leyes de fatiga con diferentes criterios de fallo Defo ormación (10-6 ) % 30% Ley 50% Ley 30% 1 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09 Ciclos hasta fallo (según criterio establecido)

20 Ensayo de Barrido de Deformaciones (EBADE) 20ºC y 10 Hz... x x x 5.000

21 Ensayo EBADE

22 Ensayo EBADE

23 EBADE vs Fatiga en 4 puntos Fatiga en 4 puntos EBADE Mezcla Módulo inicial ε (MPa) 6 (10-6 Módulo Inicial ) (MPa) ε F (10-6 ) SMA11 BM3c AC16S B50/ XSMA11 NFU XSMA16 Alto % Betún XSMA11 Alto % Huecos Ensayo más corto y práctico, que permite una caracterización más acorde con la respuesta de la mezcla

24 Variación térmica de las propiedades Ensayo Fénix y EBADE a 20, 5, -5 y -15ºC La diferencia de comportamiento de las mezclas SMA y convencionales es notable a temperaturas medias. A medida que baja la temperatura esta diferencia es menor, aunque se mantiene.

25 Ensayo Fénix

26 Ensayo EBADE

27 Conclusiones Las mezclas SMA presentan un excelente comportamiento mecánico, con: - Mejor resistencia a la acción del agua. - Mayor resistencia a la fisuración respecto a mezclas convencionales, tanto bajo cargas cíclicas como monotónicas - Alta resistencia a las deformaciones plásticas Entre las mezclas XSMA estudiadas se han identificado mezclas muy dúctiles, ε 6,ε F y IT elevados. Las mezclas tipo SMA resultan más dúctiles a bajas temperaturas El ensayo de fatiga en 4 puntos y el ensayo EBADE proporcionan información equivalente sobre el comportamiento a fatiga de las mezclas.

28 Publicaciones F.E. Pérez Jiménez et al. El comportamiento a fisuración térmica y por fatiga de las mezclas SMA. Asfalto y Pavimentación 2013 Num. 8, Vol. 3, pp F.E. Pérez Jiménez et al. Resistencia a la fisuración de las mezclas SMA VIII Jornada Nacional ASEFMA: Soluciones Técnicas para Tiempos de Crisis, 2013 F.E. Pérez Jiménez et al. Effect of load application rate and temperature on the fracture energy of asphalt mixtures. Fénix and semi-circular bending tests Construction and Building Materials, 2013, Num. 48, pp F. E. Pérez-Jiménez et al. Analysis of the mechanical behaviour of bituminous mixtures at low temperatures. Construction and Building Materials, 2013, Num. 46, pp

29 Agradecimientos