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Diseño de mezclas asfálticas AASHTO T-283

1. Introducción • La sensibilidad al agua de las mezclas asfálticas ha sido reconocida como uno de los mayores problemas que presentan los pavimentos.

• La forma de evaluar la sensibilidad al agua que se presenta en las mezclas ha sido dividido en dos categorías: la primera es inspección visual y la segunda son las pruebas mecánicas.

• Actualmente todavía el mecanismo de este fallo no ha sido identificado. Sin embargo se ha dicho que el daño que provoca la susceptibilidad al agua de las mezclas asfálticas es falta de adherencia y una caída en la cohesión de las mismas. • Dentro de los factores que existen en la falta de adhesividad, Hicks identificó cuatro teorías que han sido desarrolladas para explicar la

adhesión de asfalto y agregado. a) Teoría de la adhesión mecánica b) Reacción química c) El grado diferencial del secado de los agregados d) Orientación molecular

Ensayo de susceptibilidad a la humedad AASHTO T-283 • Medición de la variación de resistencia a la deformación por tensión, resultante de los efectos de saturación y acondicionamiento acelerado con agua, con un ciclo de congelamiento-descongelamiento para mezclas asfálticas compactadas

AASHTO T283 • Parámetros de ensayo – Envejecimiento por envejecimiento a corto plazo: – Vacíos de aire: – Grupo de muestras: – Saturación: – Determinación de la expansión: – Ciclo de congelamiento – Saturación en agua caliente: – Propiedad de resistencia: – Veloc. de aplicación de carga: – Inspección:

– Mezcla suelta 16h a 60°C – Vacíos de 6.5 a 7.5% – Dos juegos con condiciones iguales de vacíos – 70 a 80% – Ninguna – Opcional – 24h a 60°C – Tensión indirecta – 50.8 mm/m a 25°C – Visual

Alcanzar los 7.0% vacíos de aire • El SGC puede compactar hasta alcanzar la altura fijada (95 mm para 6” y 63 mm para 4”) • Manteniendo la altura (volumen) constante y ajustando la masa de la mezcla, la densidad de la muestra se cambia. Gmb=M/V • Calcule la masa de la mezcla necesaria para alcanzar 7.0% de vacíos

Determinar el volumen estimado • Volumen a 95mm y 63 mm:  D 2   * H * 0.001 Vest    4 

• Donde: V= volumen en cm3 D= diámetro en mm H= altura en mm   1502  950.001  1678.8cm 3 Vest     4 

  1002  630.001  494.8cm 3 Vest     4 

Determinar la corrección • Corrección basada en las muestras de diseño:   150 2  1150.001  2032.2cm 3 Vest    4   Vmed  SSS  Sumergido  Vmed  4750.5  2740.5  2010.0cm 3 Vmed 2010.0 C   0.9891 Vest 2032.2

Aplicar la corrección • Volumen a 95mm:

Vcorr  C *Vest  0.9891*1678.8 Vcorr  1660.5cm

3

Determinar Gmb para 7.0% • Como 7.0% de vacíos de aire es lo mismo que 93% de Gmm • Entonces, – Gmb= Gmm * 93% – Gmb= 2.500 * 0.93 = 2.325

Determinar la masa de la mezcla • Usando, M G V

• Entonces, – Masa=Gmb*Vcorr – Masa=2.325*1660.5 – Masa=3860.7g

Preparación de la muestra • Prepare un mínimo de 6 muestras • Use el contenido de asfalto óptimo seleccionado • Curado de la mezcla suelta • Seleccione la compactación giratoria para obtener la altura de (95mm) • Compacte

Agrupación de las muestras • Después de enfriarse las muestras, determine el Gmb y el % de vacíos de aire a cada una. • Verifique que los vacíos estén entre 7±0.5% • 72 – 96 horas a temperatura ambiente (2025°C) • Agrupe las muestras en 2 subconjuntos de 3 muestras con igual vacíos

Condición seca 3 especímenes secos

Acondicionamiento de la muestra • Sature al vacío sólo 3 muestras • 5-10 min@ 10 -26 in Hg, 13-67 KPa presión absoluta • Repetir el procedimiento a muestras con saturación menor a 70% • Muestras con saturación mayor a 80% serán descartadas

Susceptibilidad a la humedad

Acondicionamiento de las muestras • Envuelva las muestras saturadas con una película de plástico y colóquelas dentro de una bolsa de plástico. • Coloque las muestras en un congelador por 16 hrs @ -18°C • Después colóquelas en baño maría 24 hrs a 60°C • Después son enfriadas en un baño a 25°C por 2 hrs

Acondicionamiento de las muestras

Acondicionamiento de las muestras

Ensaye • Las muestras secas también se meten al baño a 25°C • Mida la tensión indirecta de todas las muestras • Relación de deformación entre las muestras secas y húmedas • Debe exceder 80% TSR=(húmedo/seco)*100

Susceptibilidad a la humedad Determinar la resistencia a la tensión para cada conjunto de 3 especímenes Calcular la Relación de Resistencia a la Tensión, TSR Promedio resistencia húmeda TSR= Promedio resistencia seca Mínimo 80% requerido

Susceptibilidad a la humedad

Susceptibilidad a la humedad

Susceptibilidad a la humedad

Susceptibilidad a la humedad

Información complementaria del ensayo de sensibilidad a la humedad: AASHTO T-283

Otros ensayos para evaluar la susceptibilidad a la humedad Ensayos de adherencia • • • • •

Desprendimiento por fricción SCT M∙MMP ∙4 ∙04 ∙009 /03 Desprendimiento por fricción AMAAC RA-08/2008 Desprendimiento por ebullición, ASTM D3625 Método RT-230 (Australiano) RA-07/2008 Método Inglés SCT M∙MMP ∙4 ∙04 ∙010 /03

SENSIBILIDAD DE LOS DIFERENTES ENSAYOS a) Desprendimiento por fricción AMAAC RA-08/2008

% Desprendimiento

Desprendimiento por fricción 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Basalto

Calizo

Granito

PG 70-22

PG 70-22 con aditivo A al 0.5%

PG 70-22 con aditivo A al 1.0%

PG 70-22 con aditivo B al 0.5%

PG 70-22 con aditivo B al 1.0%

b) Desprendimiento por ebullición ASTM D-3625

% Desprendimiento

Desprendimiento por ebullición 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Basalto PG 70-22

Calizo

Granito

PG 70-22 con aditivo A al 0.5%

PG 70-22 con aditivo A al 1.0% PG 70-22 con aditivo B al 0.5% PG 70-22 con aditivo B al 1.0%

c) Método Australiano AMAAC RA-07/2008

% Desprendimiento

Método Australiano 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Basalto

Calizo

Granito

PG 70-22

PG 70-22 con aditivo A al 0.5%

PG 70-22 con aditivo A al 1.0%

PG 70-22 con aditivo B al 0.5%

PG 70-22 con aditivo B al 1.0%

Pruebas de Ruedas Cargadas • Temperatura de prueba – Altas temperaturas (40-60°C) – La prueba se realiza con las muestras sumergidas en agua

• Carga – Repeticiones de pasadas de rueda • Manguera de goma a presión • Rueda de acero • Rueda neumática

Analizador de Pavimentos Asfálticos

Rueda cargada de Hamburgo

e) Rueda de Hamburgo AMAAC RA-01/2008

Deformación (mm)

Rueda de Hamburgo 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Basalto

Calizo

Granito

PG 70-22

PG 70-22 con aditivo A al 0.5%

PG 70-22 con aditivo A al 1.0%

PG 70-22 con aditivo B al 0.5%

PG 70-22 con aditivo B al 1.0%

d) Pérdida de resistencia retenida (TSR) AMAAC RA-04/2008

% Pérdida de resistencia

Pérdida de resistencia retenida (TSR) 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Basalto

Calizo

Granito

PG 70-22

PG 70-22 con aditivo A al 0.5%

PG 70-22 con aditivo A al 1.0%

PG 70-22 con aditivo B al 0.5%

PG 70-22 con aditivo B al 1.0%

100 80 60 Desp. Friicción Desp. Ebullición

40

Método Australino

20

Pérdida de resistencia

Granito

Granito

Granito

Calizo

Calizo

Basalto

Basalto

0 Basalto

Rueda de Hamburgo

d) Caída de cohesión (Resistencia retenida (TSR) vs Rueda de Hamburgo)

Pérdida de resistencia TSR (%)

Deformación Rueda de Hamburgo vs % Pérdida de Resistencia (TSR) R2 = 0,6419 25 20 15 10 5 0 0

5

10 Deformación (mm)

15

20

Prueba Root-Tunnicliff • Procedimiento de prueba – ASTM D4867

• Tamaño del espécimen – 4 in (100 mm) de diámetro; 2.5 in (63 mm) de altura – 6 in (150 mm) de diámetro; 3.75 in (95 mm) de altura – Porcentaje de vacíos • Vacíos de compactación – 7.0 ± 1.0%

Prueba Root-Tunnicliff • Envejecimiento – Mezcla suelta • No requiere

– Espécimen compactado • No requiere (enfriamiento)

– Acondicionamiento (subconjunto) – Saturación de vacío parcial • Saturación inicial de 55-80%

Prueba Root-Tunnicliff • Acondicionamiento (Continuación) – Ciclo de congelamiento • 15 horas a -18°C (opcional)

– Ciclo de descongelamiento • 24 horas a 60°C

– Acondicionamiento para todos los especímenes • Equilibrio de temperatura – 2 horas a 25°C (baño maría)

Prueba Root-Tunnicliff • Prueba mecánica – Tensión indirecta • Velocidad de prueba 50.8 mm/min. • Carga máxima a la falla

Prueba Root-Tunnicliff • Resultados de la prueba – TSR • Promedio de la resistencia a la tensión indirecta de especímenes acondicionados (St,hum) • Promedio de la resistencia a la tensión indirecta de especímenes sin acondicionar (St,seco)

St ,hum TSR  St ,sec o

Prueba Root-Tunnicliff • Interpretación de los resultados – TSR≥0.80 • Resistencia aceptable al daño inducido por humedad

• Ajustes a la mezcla por bajo TSR – Aditivos anti-stripping – Cal hidratada – Cambio del agregado

Sistema de acondicionamiento ambiental (ECS) • Procedimiento de la prueba – Desarrollo SHRP (A-003A) – Universidad Estatal de Óregon

• Tamaño del especimen – 4 in (100 mm) de diámetro; 4 in (100 mm) de altura – Porcentaje de vacíos • Vacíos de compactación

Sistema de acondicionamiento ambiental (ECS)

Sistema de acondicionamiento ambiental (ECS)

Sistema de acondicionamiento ambiental (ECS) • Envejecimiento – Mezcla suelta • 4 horas a 135°C

– Espécimen compactado • No se requiere (enfriamiento)

Sistema de acondicionamiento ambiental (ECS) • Acondicionamiento de la muestra y ensaye – Módulo Resiliente Inicial (uniaxial) – Ciclo de descongelamiento (1+) • 60°C • Carga repetida, Mr

– Ciclo de congelamiento • Opcional • Carga repetida, Mr

Sistema de acondicionamiento ambiental (ECS) • Interpretación de los resultados – Relación entre módulos • Múltiple ciclos de acondicionamiento • Acumulación de daño por humedad

Preguntas…