Carlos Rodolfo Marín Uribe Guillermo Thenoux Zeballos COMPARACIÓN DEL ESFUERZO DE TRACCIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CON RAP A TRAVÉS DE LOS ENSAYOS ITS (TENSIÓN INDIRECTA) Y SCB (VIGA SEMI-CIRCULAR) Carlos Rodolfo Marín Uribe Guillermo Thenoux Zeballos

INTRODUCCIÓN http://www.wolfpaving.com/blog/?Tag=recycled%20asphalt (consultado: noviembre 2013) http://www.fhwa.dot.gov/publications/publicroads/05jan/images/boll1.jpg consultado: noviembre 2013) Una de las alternativas para cumplir con este objetivo es la utilización del material reciclado de pavimentos asfálticos (RAP) .

Tipo de pavimento a nivel mundial Tipo de pavimento en Chile Debido al creciente número de proyectos de rehabilitación de pavimentos a través del reciclado, el material obtenido (RAP) se está acumulando día a día.

RAP Ahorro Económico Beneficios ambientales Cualidades técnicas Reducción agregados vírgenes Reducción ligante asfáltico Conservación de energía Costos de transporte más bajos Preservación de fuentes Disminución desperdicios de construcción Buenas características mecánicas y de calidad

Las mezclas asfálticas preparadas con diferentes porcentajes de RAP, tienden a mostrar generalmente mayor estabilidad Marshall o rigidez, por lo cual se recomienda caracterizar y estudiar estas mezclas a través de su módulo o ensayos de fatiga.

Están íntimamente relacionadas con la resistencia a la tracción de las mezclas asfálticas Deformación permanente Fisuración por fatiga Fisuración por baja temperatura

La resistencia a la tracción es una propiedad importante de evaluar en mezclas asfálticas, en particular en “condiciones de relativa baja temperatura y/o altas velocidades de carga y/o envejecimiento”, ya que ante estas condiciones el comportamiento mecánico de dichas mezclas es principalmente elástico y no visco-elástico. et

Diferentes geometrías de los ensayos desarrollados para determinar las propiedades de fractura de las mezclas asfálticas

Ensayo de tracción indirecta Ensayo de viga semi-circular

Problemáticas asociadas al ensayo ITS No obstante, en el proceso de diseño de mezcla es conveniente realizar ensayos mecánicos relativamente más simples. Tradicionalmente, se ha utilizado el ensayo ITS para caracterizar las propiedades mecánicas de mezclas asfálticas. Problemáticas asociadas al ensayo ITS No es deseable la deformación permanente debajo de la zona de carga. Solamente se pueden realizar los ensayos de esfuerzo controlado.

La distribución de las deformaciones en el medio de la probeta no es uniforme. El estado de esfuerzos bajo carga durante el ensayo diametral es complejo y no corresponde a una representación del estado de esfuerzos en la estructura del pavimento. Altos esfuerzos en los soportes del equipo de ensayo puede ocasionar una falla localizada. Esfuerzo horizontal; eje-y Esfuerzo vertical; eje-y Esfuerzo horizontal; eje-x Esfuerzo vertical; eje-x y x Tensión Compresión t c

OBJETIVO DEL ESTUDIO Realizar una comparación del esfuerzo de tracción de mezclas asfálticas en caliente con RAP a través de los ensayos ITS y SCB Se pretende que el procedimiento desarrollado en este estudio sea una herramienta útil para la evaluación de la resistencia a la tracción de las mezclas asfálticas con RAP; lo que permite complementar las metodologías de diseño de un pavimento.

Placa superior Placa inferior Carga 100 mm Anillo de carga F 50 mm 80 mm 100 mm

Estructura granulométrica (2 estructuras) Ligante asfáltico y emulsión asfáltica (3 porcentajes de ligante) Agregados vírgenes RAP Mezclas control (Sin RAP) Mezcla con adiciones de RAP (%) 25, 50, 70, 100 Mezclas preparadas Método Marshall Mezcla: 145-155 °C Compactación: 130 °C Análisis volumétrico ITS (20, 10, 0 °C) SCB (20, 10, 0 °C)

Tamiz N° Abertura (mm) Granulometrías IV-A-12 Superpave Semidensa Densa (Vialidad) ARZ 3/4" 19 100 1/2" 12.5 87.5 98 3/8" 9.5 77.5 89 4 4.75 50.5 70 8 2.36 35 55 16 1.18 26 40 30 0.6 18.5 28 50 0.3 20 0.15 9 13 200 0.075 6

Agregados RAP Agregados vírgenes

Probetas compactadas de mezclas asfáltica en caliente (asfalto CA-24) Probetas compactadas de mezclas asfáltica en frío (emulsión CSS 1-h) 0, 25, 50 % RAP 50, 70, 100 % RAP

20

Granulometría   IV-A-12 Porcentaje RAP 25% Porcentaje de CA 5.5% Temperatura de ensayo 20 °C

20 °C 10 °C 0 °C Promedio total (SCB/ITS) 3.7 Promedio total (SCB/ITS)   Gradación Contenido de asfalto (%) Contenido de RAP (%) 25 50 ARZ SCB ITS Relacion (SCB/ITS) 5.5 4.46 1.34 3.33 4.87 1.22 3.99 4.74 3.54 6.0 4.43 1.18 3.74 4.68 1.20 3.90 5.12 1.35 3.80 6.5 3.83 1.06 3.62 4.26 1.12 5.03 1.43 3.53 Promedio 4.24 1.19 3.56 4.61 4.96 1.37 20 °C Promedio total (SCB/ITS) 3.7   Gradación Contenido de asfalto (%) Contenido de RAP (%) 25 50 ARZ SCB ITS Relacion (SCB/ITS) 5.5 7.42 2.81 2.64 7.15 2.42 2.95 7.44 2.57 2.89 6.0 8.02 2.60 3.09 7.57 2.53 2.99 8.16 2.77 6.5 7.91 2.58 3.07 7.99 3.30 8.97 2.66 3.37 Promedio 2.93 Promedio= 3.08 10 °C Promedio total (SCB/ITS) 3.0   Gradación Contenido de asfalto (%) Contenido de RAP (%) 25 50 ARZ SCB ITS Relacion (SCB/ITS) 5.5 9.84 3.46 2.84 8.48 3.23 2.63 7.71 3.18 2.42 6.0 10.73 3.34 3.22 10.05 3.21 3.13 8.83 3.11 6.5 12.04 3.31 3.64 11.12 3.42 3.25 10.35 4.20 2.47 Promedio Promedio= 3.00 2.58 0 °C Promedio total (SCB/ITS) 2.9

20 °C 10 °C 0 °C Promedio total (SCB/ITS) 4.1 Promedio total (SCB/ITS)   Gradación Contenido de asfalto (%) Contenido de RAP (%) 25 50 SCB ITS Relacion (SCB/ITS) IV-A-12 5.5 3.62 0.75 4.84 4.54 1.19 3.83 5.39 1.33 4.05 6.0 3.30 0.77 4.29 4.35 1.17 3.71 4.93 1.28 3.84 6.5 2.95 0.72 4.10 4.23 1.04 4.08 5.18 4.33 Promedio 4.41 Promedio= 3.88 20 °C Promedio total (SCB/ITS) 4.1   Gradación Contenido de asfalto (%) Contenido de RAP (%) 25 50 IV-A-12 SCB ITS Relacion (SCB/ITS) 5.5 6.67 1.84 3.64 7.86 2.51 3.13 8.04 2.65 3.03 6.0 6.82 1.78 3.83 8.29 2.62 3.16 7.95 2.69 2.96 6.5 7.10 1.72 4.12 8.63 2.41 3.58 8.45 2.53 3.33 Promedio 3.86 Promedio= 3.29 3.11 10 °C Promedio total (SCB/ITS) 3.4   Gradación Contenido de asfalto (%) Contenido de RAP (%) 25 50 IV-A-12 SCB ITS Relacion (SCB/ITS) 5.5 10.28 2.75 3.73 9.08 3.44 2.64 8.13 3.24 2.51 6.0 10.12 3.13 10.57 3.23 3.27 8.07 2.99 2.70 6.5 10.25 3.21 3.19 11.49 3.34 10.27 3.10 3.31 Promedio 3.39 Promedio= 3.11 2.84 0 °C Promedio total (SCB/ITS) 3.1

0% RAP

25% RAP

50% RAP

CONCLUSIONES 1. El trabajo muestra que la resistencia a la tracción de las mezclas asfálticas aumenta con el incremento del contenido de RAP. 2. Las resistencias a la tracción de los ensayos ITS y SCB fueron diferentes debido a sus distintos estados de esfuerzos bajo la carga. Siempre se obtuvieron valores mayores de resistencia a la tracción en el ensayo SCB comparado con el ITS. 3. El rango de valor promedio general de la relación de los valores de resistencia SCB/ITS oscila entre 3.0 - 4.0, por lo que hace que sus resultados sean comparables y convertibles.

5. Complementar el estudio a través de: Granulometría ARZ IV-A-12 20 3.7 4.1 10 3.0 3.4 2.9 3.1 4. La configuración de viga semi-circular es una herramienta potencialmente efectiva para caracterizar la resistencia a la tracción de las mezclas asfálticas con inclusión de RAP con una buena repetibilidad. 5. Complementar el estudio a través de: Mecánica de fractura Envejecimiento de la mezcla asfáltica Otros porcentajes de CA y temperaturas Analizar los efectos del %RAP, % asfalto y °T Otra configuración de tamaño de probeta

GRACIAS Carlos Rodolfo Marín Uribe crmarin@uc.cl