determinación del grado de desempeño, pg en cementos asfálticos

DETERMINACIÓN DEL GRADO DE DESEMPEÑO, PG
EN CEMENTOS ASFÁLTICOS
JORGE SILVA FRIDERICHSEN
LABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD
SUPERPAVE
El Grado de Desempeño de un cemento asfáltico forma parte de un
sistema denominado SUPERPAVE (SUPERIOR PERFORMANCE
PAVEMENTS) que nace de las investigaciones desarrolladas en Estados
Unidos en 1987 (Programa Estratégico de Investigación de Carreteras,
SHRP). Éste sistema incluye nuevas especificaciones para el cemento
asfaltico, agregado y un nuevo método de diseño de mezclas asfálticas en
caliente y un modelo de predicción del comportamiento de pavimentos
asfálticos.
El Método está incorporado en los Especificaciones y Procedimientos de
Ensayes del Volumen 8 de Manual de Carreteras.
8.301.8 Asfaltos: Especificaciones Superpave para ligantes Asfálticos.
¿ Porqué motivo se creó esta nueva Especificación?
Principalmente porque las metodologías actuales de control se basan de
las características y propiedades de material y no necesariamente del
desempeño del mismo a las caracteristicas del terreno.
¿ Cuales son las ventajas de la nueva tecnología?
El sistema entrega una resultados reológicos que permiten clasificar* un
cemento asfáltico por Grado de Desempeño (PG). Esta clasificación
permite cumplir con dos objetivos principales:
-
Medir las propiedades reológicas que pueden ser relacionadas con
parámetros de desempeño de terreno para tres fallas críticas:
ahuellamiento, agrietamiento por fatiga y agrietamiento térmico.
-
Caracteriza propiedades reológicas de los cementos asfálticos según
las temperaturas y efectos del envejecimiento a los que estarán
sometidos durante la construcción y toda su vida útil.
*NOTA: ES UN PROTOCOLO DE ANÁLISIS
• PRINCIPALES MODOS DE FALLA DE PAVIMENTOS
ASOCIADOS A CEMENTOS ASFÁLTICOS.
– Ahuellamiento.
•
•
•
•
Primeros años en servicio
Altas Temperaturas.
Baja Velocidad.
Altas cargas
– Fatiga (Piel de Cocodrilo)
• Últimos años en servicio
• Temperaturas Intermedias.
• Altas cargas
– Agrietamiento Térmico.
• Últimos años en servicio
• Bajas Temperaturas.
• Cargas Rápidas.
SELECCIÓN POR GRADO DE DESEMPEÑO EN LABORATORIO
Se selecciona un cemento asfáltico apropiado a la zona en estudio de la siguiente manera:
• Para evitar ahuellamiento por alta temperatura, la temperatura de la muestra en laboratorio XX tiene
que ser igual o superior a la temperatura de diseño ITdis.
•
• Para retrasar la fatiga, la temperatura intermedia de la muestra en laboratorio IT debe ser igual o
menor que la temperatura de diseño ITdis, de manera de aplazar o tardar la aparición de fisuras en el
material.
•
• Para prevenir el agrietamiento, la baja temperatura de la muestra en laboratorio YY debe ser igual o
inferior a la temperatura de diseño BTdis, de manera que el material evitar o demorar la aparición de
agrietamiento térmico.
EXIGENCIAS
SECTOR GEOGRÁFICO
EN ESTUDIO
PG ATdis (ITdis) - BTdis
RESULTADOS
MUESTRA DE ASFALTO
PG XX (IT) - YY
RESULTADOS POR GRADO DE DESEMPEÑO EN LABORATORIO
Para la selección de un cemento asfáltico adecuado a través de éste método. Es necesario que cumplan
requisitos reológicos preestablecidos por el grado de desempeño.
•
Se toma una muestra de Cemento Asfáltico para saber
si es adecuado para la zona en estudio:
•
Se realiza los ensayes en los equipos reológicos de
laboratorio buscando la temperaturas en donde
cumplen los requisitos preestablecidos.
•
Con los resultados obtenidos, se determina la alta,
media y baja temperatura obtenidas en laboratorio
PG XX (IT) - YY
•
El PG de la muestra en laboratorio se compara con el
PG de diseño de la zona en estudio.
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LECTURA DE LA ESPECIFICACIÓN POR PG CON LOS
RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO
Uso del Método por Grado de Desempeño
Una de las principales diferencias con la especificación tradicional, se
encuentra en el protocolo por Grado de Desempeño:
Los parámetros reológicos se mantienen constantes variando sólo la
temperatura de ensayo.
La temperatura de ensayo se asocia a fallas del pavimento durante su vida
útil.
Distintos cementos asfálticos cumplen con las mismas propiedades
reológicas, pero a distintas temperaturas; dependiendo de las propiedades
intrínsecas del material.
Para el uso del Grado de Desempeño, es necesario tener conocimiento de las
condiciones de terreno en el sector donde se utilizará el cemento asfáltico.
EQUIPOS DE ENVEJECIMIENTO
PDR:
Envejecimiento Primario
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PAV: Envejecimiento Secundario
AHUELLAMIENTO EN REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO
Para resistir el ahuellamiento, un cemento asfáltico no debe ser tan
blando a las altas temperaturas de terreno, y evitar deformaciones
irrecuperables en etapas I y II.
Un G* alto indica que el cemento asfáltico es más rígido, (resiste
deformaciones).
Un angulo δ menor indica la presencia elástica (recupera deformaciones).
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FATIGA EN REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO
Para retardar la fatiga, un cemento asfáltico no debe ser tan duro ni fragil
en la etapa III.
Un G* alto indica que el cemento asfáltico es muy rígido.
Un angulo muy pequeño δ indica una mayor porción elástica
(donde no es capaz recuperar deformaciones).
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REOMETRO DE VIGA DE FLEXIÓN (BBR)
Se usa para establecer el comportamiento reológico del asfalto a bajas
temperaturas.
El agrietamiento térmico depende de condiciones climáticas adversas en
terreno, sin embargo el endurecimiento y su fragilidad aumenta con los años de
servicio y es más probable de encontrar ver este tipo de fallas.
Para evitar agrietamiento, el asfalto necesita tener el tiempo suficiente para
poder relajarse sin fisurarse de las tensiones acumuladas por la baja
temperatura.
En el ensayo se aplica con carga constante sobre una viga de asfalto en su luz
central, y se registra su deflexión durante 240 segundos a una Temperatura
constante.
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