EVALUACIÓN DE LA RIGIDEZ A LARGO PLAZO DE MEZCLAS ESTABILIZADAS CON ASFALTO ESPUMADO Y CEMENTO

1. EVALUACIÓN DE LA RIGIDEZ A LARGO PLAZO DE MEZCLAS ESTABILIZADAS CON ASFALTO ESPUMADO Y CEMENTO Autores: Fernando Paniagua  (*) Felipe Halles (**) Guillermo Thenoux (*) Alvaro González (***) (*) Pontificia Universidad Católica de Chile (**) Ingeniería de Caminos TSP Chile (***) Universidad del Desarrollo, Chile.

2. Contenido de la Presentación • Antecedentes • Composición mezcla • Diseño Estructural • Evolución de la rigidez • Susceptibilidad a la humedad y proceso de curado • Impacto en comportamiento estructural • Experimentos en Laboratorio y Terreno • Seguimiento, simulación y análisis del proceso curado • Modelación de la evolución de la rigidez en el largo plazo • Conclusiones Información que aquí se presenta es parte de la investigación de doctorado llevada a cabo por Felipe Halles en la P. Universidad Católica de Chile.

3. Antecedentes Generales –Composición Mezcla

4. Antecedentes Generales –Diseño Estructural • A la fecha, aun no existe una metodología de diseño estructural confiable y de consenso para este tipo de mezclas. • La rigidez de las mezclas con asfalto espumado es un input clave para el diseño estructural de la carpeta de rodado y la subrasante. • Aunque no seamos aun capaces de diseñar estructuralmente la capa con asfalto espumado, debemos ser capaces de definir la rigidez de estas mezclas. Base Estabilizada con AsfaltoEspumado Subrasante CA

5. Antecedentes –Evolución de la rigidez de mezclas con AE • Probeta curada por 72 hrs a 40 °C Horno con circulación de aire forzado • Representa a mezcla que tiene +6 meses desde construcción • Valor equivalente al módulo del material granular sin agentes estabilizantes

6. Antecedentes –Evolución de la rigidez de mezclas con AE Este período representa el 80-90% de la vida útil de estas estructuras Corto y Mediano Plazo Largo Plazo ???

7. Antecedentes –Evolución de la rigidez de mezclas con AE ex1 ev1 • Probetas curadas por 72 hrs a 40 °C

8. Antecedentes –Evolución de la rigidez de mezclas con AE ex2 > ex1 ev2 > ev1 Pérdida de Capacidad de Disipación de Energía

9. Objetivos • Discutir respecto de las variables que afectan la resistencia/rigidez de mezclas estabilizadas con Asfalto Espumado en el largo plazo • Cuantificar la evolución de la rigidez en el largo plazo

10. Antecedentes Generales –Evolución Rigidez (Loizos, 2007) • Resultado • Aumento progresivo de la rigidez en el tiempo. Constante luego de 12 meses • Asociado a pérdida de la humedad dentro del material (Bowering; Fu et al)

11. Antecedentes Generales –Evolución Rigidez (Long, 2001) Resultado  Deterioro progresivo de la rigidez debido a las cargas de tránsito

12. Rigidez de las mezclas con AE en Largo Plazo. Antecedentes • Ambos pavimentos sometidos a cargas de tránsito durante el período de análisis. • Cual es la razón por la cual el comportamiento de ambos pavimentos fue tan diferente?

13. Rigidez de las mezclas con AE en Largo Plazo. Antecedentes SR

14. Rigidez de lasmezclas con AE en Largo Plazo. Análisis Microestructura de la mezcla con AE

16. Load The bonds deforms as load increases

17. Load Some of the bonds fail as the load keeps increasing

18. Load and so on…

19. Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo Resultados de ensayos en laboratorio en probetas de 150 mm de diámetro y 65 mm de alto SR = 20% Concepto de “EnduranceLímit”: Si el material es afectado por tensiones/deformaciones menores a un valor determinado, entonces no presentará deterioro asociado a fatiga por cargas cíclicas.

20. Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Laboratorio ITFT: Indirect Tensile Fatigue Test. Samples of 150 mm diameter and 65 mm high (SGC)

21. Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Laboratorio

22. Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Resultados • Si capa AE está en un estado de tensiones cercano a SR = 20%, la rigidez se mantendrá cercana a su valor inicial. • A medida que el SR de la capa aumenta, la tasa de cambio de la rigidez aumentará • Si SR > 50%, la rigidez tiende a cero, lo que significa que el Módulo de la capa será similar al del material granular recuperado sin aditivos

23. Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Resultados • Si SR > 40%, las mezclas con 2% cemento se desempeñarán peor que la mezcla con 1% cemento  mezcla más frágil

24. Principales Conclusiones • En el largo plazo, la rigidez de la mezcla con AE variará según el estado de tensiones al cual se vea afectado. A mayor Stress Ratio (SR), mayor será la tasa de disminución de la rigidez. • De acuerdo a los resultados obtenidos, un valor de SR igual a 20% permitirá que la mezcla mantenga una rigidez en el tiempo dentro de un rango entre 80 y 90% de la rigidez inicial. • Si el SR llega a valores cercanos a 50%, entonces la mezcla “colapsará” rápidamente frente a los ciclos de carga, reduciendo su rigidez a un valor cercano al que posee el material granular sin agentes estabilizantes.

25. Preguntas Agradecimientos • Pengcheng Fu, University of California Pavement Research Center • Dave Jones, University of California Pavement Research Center • John Harvey, University of California Pavement Research Center • Kim Jenkins, University of Stellenbosch Contacto: Felipe Halles. Gerente TécnicoTSP Chile – Grupo StaRC fhalles@tspchile.cl; www.tspchile.cl

26. Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Resultados