Diapositiva 1 - XVII Congreso Argentino de Vialidad y Tránsito

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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
Introducción
Los pavimentos hoy en día son sometidos a:
I. Volúmenes de tránsito importantes
II. Mayores cargas y
III. Condiciones climáticas extremas
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
Factores de diseño en el ahuellamiento
Históricamente
La selección del asfalto se hace considerando el clima
Asfalto “duro”
Consistencia del
asfalto
Penetración
Asfalto “blando”
Punto de
ablandamiento
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
Control del ahuellamiento
Programa SHRP, especificación de asfaltos (ASTM D 6373)
Ahuellamiento
Fatiga y Fisuración
térmica
46
52
58
64
70
76
82
-4
-10
-16
-22
-28
-34
-40
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
La reología y el ahuellamiento
Programa SHRP, parámetro G*/send
Se relaciona con el trabajo disipado en el proceso de
deformación
2
Wdisipado   .
G* representa la resistencia a la
deformación
d representa la distribución relativa entre
deformación elástica y viscosa

0
G * / send
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.
Ahuellamientos (Vd) vs. G*/send
Ahuellamientos (Vd) vs. G*/send
Deformaciones permanentes
Ensayo en el DSR

max
d
g
Bajo tránsito
gmax
t

G* = gmax
max
d  defasaje
t
Deformaciones permanentes
Ensayo de CREEP en el DSR
Deformaciones permanentes
Multiple Stress Creep Recovery (MSCR)
Temperatura de ensayo Talta 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
Multiple Stress Creep Recovery (MSCR)
Porcentaje de deformaciones recuperadas
Ciclo i cualquiera
10
 r (0,1 kPa)  
i 1
20
 r (3,2 kPa)  
i 10
( 10 s   1s )
 1s
i x 100 [%]
( 20 s   2 s )
 2s
r
i x 100 [%]
1 s
10s
 r   r (3.2 kPa)   r (0.1kPa)
Multiple Stress Creep Recovery (MSCR)
Creep Compliance al
final del ensayo
Jnr 
 r acumulada
3,2
[kPa 1 ]
r
Jnr 
 r acumulada
3,2
[kPa 1 ]
r
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
La reología y el ahuellamiento
Visión Europea, Concepto de Zero Shear Viscosity
Las propiedades cambian
con la temperatura
Viscosidad
Viscosidad
El asfalto es un material
termoplástico
Esfuerzo de corte
Newtoniano
Esfuerzo de corte
No Newtoniano
La reología y el ahuellamiento
Visión Europea, Concepto de Zero Shear Viscosity
Viscosidad
Viscosidad
de corte cero (h0)
Viscosidad límite(h00)
Velocidad de corte
Mediciones reológicas – Viscosidad de corte cero (ZSV)
Barrido de frecuencias
Viscosidad Compleja
h'
G*

Modelo de Cross
h '0 h '
h '  h ' 
1  (k . ) n
Se obtiene del ajuste la ZSV
Ahuellamientos (Vd) vs. Low Shear Viscosity (LSV)
Vd [ m / min]  a 
b
LSV
Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura
Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura
Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura
Ahuellamientos (Vd) vs. LSV
Ahuellamientos (Vd) vs. LSV
Ahuellamientos (Vd) vs. LSV
500
Ahuellamientos (Vd) y la LSV
Criterio
T500 (original) [ºC]
C3
Asfalto
M
MP3
54,8
65,5
76,8
Ahuellamientos (Vd) vs. Temperatura
Criterio
T500 (original) [ºC]
C3
Asfalto
M
MP3
54,8
65,5
76,8
Ahuellamientos (Vd) vs. LSV
500
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
Pavimentos
Ahuellados
Velocidad de Deformación [mm/min]
0,03
0,025
0,02
Pavimentos sin
Ahuellar
0,015
0,01
0,005
0
1
2
3
4*
5
6
7
8*
9
Mezcla Nº
* Presentado en XXXIV Reunión del Asfalto
10*
11
12
13*
14*
15*
16*
17
18*
LIMITES DE DEFORMACIÓN
Límite propuesto por Agnusdei para el ensayo BS 598-110
Vd < 5,2 m/min
WTS [mm/103 ciclos]
1
(para 120 min y Tens = 60°C)
Vd = 5,2 m/min
0,1
WTS = 0,132 mm/103ciclos
Niveles de
ahuellamiento
aceptables
Datos
Ajuste
0,01
1
10
Vd [m/min]
100
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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