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Título 376-01-13 ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS COHESIÓN Y FRICCIÓN INTERNA EN MEZCLAS ASFÁLTICAS EMPLEANDO PRUEBAS SIMPLES. Autores : Ing. Rolando Vila Romaní, PhD Universidad Católica de Santiago de Guayaquil Guayaquil, Ecuador vilarolando@hotmail.com
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Título 376-01-13ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS COHESIÓN Y FRICCIÓN INTERNA EN MEZCLAS ASFÁLTICAS EMPLEANDO PRUEBAS SIMPLES Autores: • Ing. Rolando Vila Romaní, PhD • Universidad Católica de Santiago de Guayaquil • Guayaquil, Ecuador • vilarolando@hotmail.com • Ing. Gustavo Patricio García Caputi • Universidad Católica de Santiago de Guayaquil • Guayaquil, Ecuador • gustavo.garcia@cu.ucsg.ec
Introducción • En la búsqueda de pruebas simples para determinar propiedades fundamentales de las mezclas asfálticas, pareciera que se necesita recurrir a las de carácter dinámico. • Nosotros hemos querido investigar si podemos deducir propiedades fundamentales a partir de pruebas monotónicas tradicionales, con ligeras modificaciones.
Objetivo • Verificar si podemos deducir parámetros fundamentales de la resistencia de los materiales como “c” y “Ø” a partir de ensayos monotónicos tradicionales
Metodología • Preparar muestras de una misma mezcla, compactadas con martillo Marshall a un contenido de vacíos del 7% (± 0.5%) • Probarlas con el ensayo Marshall y con el ensayo de Tracción Indirecta, a tres temperaturas y dos velocidades de recorrido de la prensa • Preparar muestras mediante prensa hidráulica para ensayos de compresión simple y de cizallamiento
Metodología • Deducir “c” y “Ø” a partir de estos resultados y mediante ecuaciones ya descritas en la literatura y presentadas en el trabajo • Correr ensayos triaxiales (monotónicos) en otras probetas fabricadas con prensa hidráulica al mismo contenido de vacíos • Deducir “c” y “Ø” a partir de las pruebas triaxiales y mediante el círculo de Mohr • Comparar estos valores con los obtenidos anteriormente para validar el método (en estas mezclas)
Metodología • Mohr – Coulomb τ = c +σ * tan(Φ) • Muer
Metodología • Para temperaturas medias y altas (25°C, 40°C, y 60°C) se puede decir que Rt es igual a Rti • Velocidades de deformación: 0.5 mm/min.mm 0.05mm/min.mm(50mm/min para briquetas de 100 mm de diámetro; y 5mm/min)
Metodología • Para la prueba de cizallamiento en probetas de 75mm x 150mm • Para la prueba Marshall, se toman las relaciones halladas por Metcalf, en 1959
Análisis • Tenemos entonces que la estabilidad Marshall “S” es una función de el área de compresión al centro de la probeta (2rt), de el esfuerzo a la compresión “Ro” y de el ángulo “Φ” • Podemos usar “S” para determinar “Rc” y “Φ” • Como Rti lo medimos a T=40°C, y v=0.05mm/min.mm, necesitamos hacer una medición de S bajo las mismas condiciones para establecer un factor de corrección por condiciones del ensayo
Análisis • Con la relación entre S, Rc, y Φ; y la relación entre Rt, Rc, y Φ; y conociendo S y Rt; se resuelve, por tanteo, mediante hoja Excel, para Rc y Φ • Se determina, luego, “c” a base de los valores de “Φ” y de Rt
Equipo PRENSA DE VELOCIDAD VARIABLE CÁMARA TRIAXIAL CON PRESIÓN DE AIRE PARA CONTROLAR LA PRESIÓN DE CONFINAMIENTO CABEZAL LOTTMAN MORDAZA MARSHALL CABEZAL DE CIZALLAMIENTO
Conclusiones • El cálculo de c y Φ, a partir de los ensayos de compresión no confinada y de tracción indirecta, no resultó en valores consistentes con los medidos por el ensayo triaxial • El cálculo hecho a partir de los ensayos de estabilidad Marshall y de tracción indirecta arroja resultados aceptables
Conclusiones • La variante necesaria para poder aplicar el método es contar con prensa de velocidad variable • Los cabezales Marshall y Lottman son de uso común en laboratorios de plantas asfálticas • No resultó complicado el ensayo triaxial (se lo puede usar directamente)
Aplicación • En evaluación básica, a nivel de planta de mezcla asfáltica, de los parámetros de resistencia en las mezclas que se asignan al esqueleto mineral (Φ); y los que se asignan al ligante asfáltico (c)
Estudio posterior • Verificación del método en mezclas de esqueleto mineral muy fuerte (SMA) • Con un esqueleto mineral bueno, variar el contenido de asfalto y el tipo de asfalto, y verificar cómo afecta a la determinación de “c”, y cuánto cambia Φ
Fin • MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN • HASTA EL PRÓXIMO CILA