Ingenieria 16-2.indb
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1. A Valor Especificaci n Caracter stica Unidad Norma 7 sp RoE medido m nimo m ximo Desgaste m quina de los nge E 218 26 i 35 les agregado grueso Desgaste microdeval E 238 12 8 10 de finos kN E 224 241 P rdidas en ensayo de solidez E 220 g g _ sodio Agregado grueso E 220 8 2 12 Agregado fino E 220 5 2 12 Contin a Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 383 Valor Especificaci n medido m nimo m ximo Caracter stica Unidad Norma Part culas fracturadas mec ni e E 227 T2 60 Angularidad m todo A E 239 45 2 35 ndice de aplanamiento E 230 14 ndice de alargamiento E 230 31 Part culas planas y alargadas E 240 0 1 10 ndice de plasticidad E 125 126 N P N P N P Equivalente de arena E 133 30 0 50 0 Azul de metileno E 235 6 10 Fuente Inv as E a400 2007 Las propiedades medidas de los agregados combinados cumplen con las especificaciones del art culo 400 del Inv as 2007 a excepci n del valor del equivalente de arena Con el fin de evaluar el potencial de da o que pueda generar la presencia de material fino se realiz el ensayo de azul de metileno encontrando un valor de 6 que es consid2. 0 6 0 4 0 2 Deformaci n axial Vo 0 0 1 10 100 1 000 10 000 N mero de pulsos Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto original Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto envejecido L nea de tendencia central para mezclas con asfalto original L nea de tendencia central para mezclas con asfalto envejecido Datos experimentales para mezclas con asfalto original A Datos experimentales para mezclas con asfalto envejecido Fuente presentaci n propia de los autores En la curva de la mezcla envejecida se identifica una disminuci n de la de formaci n permanente respecto a la de la mezcla con asfalto original 66 As mismo al analizar los intervalos de confianza considerando que nunca se traslapan se puede afirmar que para todo el rango de pulsos aplicados la defor maci n permanente de la mezcla envejecida es siempre menor que la de la mezcla con asfalto original Sin embargo ninguna de las dos mezclas supera el l mite de deformaci n de 1 establecido en las especificaciones del Instituto Nacional de V as de Colombia Al analizar los intervalos con un nivel de confianza del 99 para las l neas de tendencia central del ensayo de deformaci n permanentes es notable que las probetas envejecidas tengan menos dispersi n en los resultados que las probetas elaboradas con asfalto sin envejecer 1 4 4 M dulo din mico para carga axial En
3. AN 1 Teniendo en cuenta los valores del par metro b observados en la figura 10 para el asfalto original y envejecido son de 0 370 y 0 459 respectivamente se deduce que el asfalto envejecido tiene una tendencia a disminuir su vida de fatiga Sin embargo al analizar estad sticamente estas curvas y al comparar los intervalos de confianza de las curvas de regresi n no se puede establecer una variaci n entre las leyes de fatiga de las mezclas evaluadas Figura 9 Curva de fatiga para las mezclas con asfalto original y envejecido 1 200 TI E A i IRA IS i i i K i i a i i i OEA DAA i AN i i i a i n E i i i E aa es 1 000 EE anno a E a CN HETA i i po X UY 800 Si Re 0 9802 1 f O S 3 T T T T TT 7 a T T T T T a e F E yde onbo origin T 2 E 600 1 1 1 1 1 AN gt a T T J T T T AAA Es RN ip SIA i iii ha o T 1 1 1 1 1 MA E 22 4 HS R 0 9748 1 iii S o fatiga envejetidd ii i i i i iO a OAA 200 7 i z 7 E I a i i T U E E E 0 i i i JE Doaa 100 1000 10000 100000 N mero de ciclos de falla Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto original 7777777 Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto envejecido L nea de tendencia central para mezclas con asfalto original L nea de tendencia central para mezclas con asfalto envejecido Datos experimentales para mezclas con asfalto original A Datos experimentales para mezclas con asfalto envejecido Fuente prese
4. Civil Pontificia Universidad Javeriana Correo electr nico daniel ruizCDjaveriana edu co Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 ISSN 0123 2126 380 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia Resumen Este art culo presenta resultados de ensayos de laboratorio para evaluar el efecto del asfalto envejecido corto plazo en el desempe o est tico y din mico de mezclas asf lticas tipo MDC 2 Este envejecimiento ocurre durante el proceso de producci n y co locaci n de mezclas asf lticas Para ello se envejeci el cemento asf ltico 80 100 mediante el ensayo rotatorio de pel cula delgada rolling thin film oven RTFO y se fabricaron espec menes de mezcla asf ltica para determinar sus propiedades mec nicas con ensayos est ticos y din micos Se ensayaron dos mezclas una fabricada con asfalto original y otra con asfalto envejecido De acuerdo con los resultados el comportamiento est tico de ambas mezclas es diferente La estabilidad de la mezcla con asfalto envejecido tuvo un incremento del 18 en com paraci n con la de asfalto original El comportamiento din mico de las dos mezclas fue diferente en los ensayos de m dulo din mico ante carga axial diferencias del 10 5 y en los ensa yos de m dulo resiliente por tensi n indirecta diferencias del 21 para la misma frecuencia y temperatura En el ensayo de deformaci n permanente por ca
5. asfalto original Nos ensaios de fadiga os resultados foram semelhantes para ambas as misturas Palavras chave Asfalto envelhecido RTFO misturas asf lticas ensaios din micos e est ticos de laborat rio Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 38 Introducci n La oxidaci n del cemento asf ltico consiste en el cambio de su estructura molecular creando mol culas polares de mayor tama o Husain y Anderson 1994 con lo cual se alteran las propiedades reol gicas del asfalto como el m dulo G y el ngulo de fase d La oxidaci n es el fen meno en el cual el ox geno act a sobre los constituyentes m s reactivos del asfalto y se manifiesta en este principalmente como endurecimiento p rdida de la consistencia viscoel stica fisuraci n y agrietamiento Este proceso se genera en las diferentes etapas de la producci n la colocaci n y la vida til de las mezclas asf lticas debido a factores como presi n temperatura y tiempo El envejecimiento se asocia primariamente con la p rdida de los componentes vol tiles y la oxidaci n del asfalto durante la fabricaci n de la mezcla asf ltica Este factor genera un incremento en la viscosidad del asfalto con un endure cimiento de la mezcla Airey 2003 El ensayo rotatorio de pel cula delgada
6. la figura 7 se presenta el montaje para los ensayos din micos ante carga axial norma Inv as E 754 el cual se realiz para tres temperaturas 10 C 20 C y 30 C y tres frecuencias de aplicaci n de carga 2 5 Hz 5 Hz y 10 Hz Los resultados de este ensayo se muestran en la figura 8 En total se ensayaron tres probetas de cada mezcla y para cada temperatura y cada frecuencia se reportan tres mediciones promedio de m dulo din mico Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 392 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia Figura 7 Montaje de ensayo de m dulo din mico Fuente presentaci n propia de los autores A cada briqueta ensayada se le tomaron ocho mediciones de m dulo din mi co para cada temperatura y frecuencia De acuerdo con lo anterior para cada valor de frecuencia en cada una de las isotermas se tienen asociados 24 datos de m dulo din mico de esta manera cada una de las l neas de tendencia para el m dulo din mico se graficaron con 72 datos La dependencia de los resultados de m dulo din mico respecto a la tempe ratura y a la frecuencia es la esperada es decir los m dulos se incrementan en la medida en que se disminuye la temperatura de ensayo y se incrementa la fre cuencia de aplicaci n de carga A diferencia de los resultados de m dulo resiliente presentados atr s la evidencia estad stica y los intervalos de confianza perm
7. movimiento E 720 Fuente Inv as E 400 2007 Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 385 Figura 1 Curva de viscosidad del asfalto original y envejecido evaluados en DSR 10000 Original 1000 A Envejecido z w w 20 40 60 80 100 120 Temperatura C Fuente presentaci n propia de los autores 1 3 Dise o de las mezclas asf lticas con asfalto original y envejecido Los resultados obtenidos en el dise o se ilustran en la tabla 3 Tabla 3 Caracterizaci n de la mezcla asf ltica Caracter stica Unidad Norma Dise o Especificaci n Contenido de asfalto E 748 5 5 Temperatura de mezcla C E 748 143 148 Temperatura de compactaci n G E 748 134 138 Densidad bulk g cm E 733 2 264 Estabilidad kg E 748 1534 900 min Vacios con aire E 736 5 8 4 6 Flujo mm E 748 3 2 3 5 Vacios en los agregados minerales min E 748 15 15 min Fuente Inv as E a400 2007 En esta etapa se dise a y elabora la mezcla asf ltica empleada para obtener caracter sticas ideales del comportamiento de esta Adem s se trabaja en el dise o de la mezcla tipo MDC 2 Inv as a400 2007 preparada con asfalto CA80 100 la cual se obtiene seg n la metodolo
8. n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 389 Figura 4 M dulo resiliente tensi n indirecta de mezclas con asfalto envejecido y original a una temperatura de a 30 C b 20 C y c 10 C 2 800 6 000 240 350 EA S 5 000 2 000 E 4500 5 5 1 600 57 4 000 2 1 200 a 3 3 3 000 400 4 2 000 0 3 6 9 12 0 3 6 9 12 Frecuencia Hz Frecuencia Hz a b 14 000 13 000 12000 Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto original 11 000 L nea de tendencia central para mezclas con asfalto original E 10 000 Datos experimentales para mezclas con asfalto original g 9 000 MEM TA eo Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto envejecido 3 8 000 L nea de tendencia central para mezclas con asfalto envejecido 7 000 A Datos experimentales para mezclas con asfalto envejecido 6 000 0 3 6 9 12 Frecuencia Hz c Fuente presentaci n propia de los autores Al construir la curva maestra que se grafica en la figura 5 y al realizar un an lisis con base en los intervalos de confianza al 99 se puede llegar a la misma conclusi n de p rrafos anteriores Estas observaciones se fundamentan en que para menos de 4500 MPa los intervalos de confianza asociados a las l neas de tenden
9. propuesto por Hveem ef al 1963 fue desarrollado para evaluar el envejecimiento del asfalto a corto plazo En este ensayo se expone una pel cula delgada de asfalto a calor y aire de manera similar a lo sucedido durante el mezclado en caliente y la manipulaci n de la mezcla Se han desarrollado investigaciones Mallick y Brown 2004 Montepara y Giuliani 2000 entre otros en la que se ha encontrado una corre laci n entre el comportamiento reol gico de los asfaltos envejecidos utilizando el rolling thin film oven RTFOH y el comportamiento de asfaltos extra dos de mezclas asf lticas reci n elaboradas efecto a corto plazo En las especificaciones actuales para clasificaci n de asfaltos mediante me todolog a superior performing asphalt pavements Superpave el potencial de ahuellamiento es verificado con una muestra de asfalto original y otra luego de realizar el envejecimiento en RTFO mientras que el potencial de fisuraci n debida a fatiga y a cambios t rmicos es corroborado mediante el envejecimiento por medio del pressure aging vessel PAV Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 382 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia Los estudios sugieren que el envejecimiento de asfaltos en el RTFO repre senta de manera cercana el envejecimiento generado durante el proceso de fabricaci n de las mezclas asf lticas Surge entonces la necesidad de estudi
10. Envejecido Briqueta Estabilidad Flujo Estabilidad fujo Estabilidad Flujo Estabilidad Aujo No kg mm kg mm kg mm kg mm 1 1259 3 18 397 1764 3 43 514 Contin a Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 387 Sin envejecer Envejecido Briqueta Estabilidad Flujo Estabilidad fujo Estabilidad Flujo Estabilidad fujo No kg mm kg mm kg mm kg mm 2 1286 2 79 461 1556 3 18 489 3 1354 3 12 434 1366 3 43 398 Promedio 1300 3 430 1562 3 467 Fuente presentaci n propia de los autores Los resultados anteriores sugieren que la estabilidad el flujo y la relaci n de rigidez de la mezcla con asfalto envejecido es significativamente mayor al menos un 18 que la mezcla con asfalto original 1 4 2 Evaluaci n del m dulo resiliente por tracci n indirecta Los ensayos de tensi n indirecta se hicieron para tres temperaturas 10 C 20 C y 30 C y tres frecuencias de aplicaci n de carga 2 5 Hz 5 Hz y 10 Hz seg n la norma del Inv as E 749 La obtenci n de la curva maestra de la mezcla asf ltica se construye con los valores de m dulo obtenidos para las diferentes temperaturas y frecuencias relacionadas anteriormente en el cual se modifican los resultados de escala de frecuencia mediant
11. Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico de mezclas asf lticas tipo MDC 2 Evaluation of the Rolling Thin Film Oven Aging of the 80 100 Asphalt Cement in the Static and Dynamic Behavior of Asphalt Mixtures Avalia o do efeito de envelhecimento do cimento asf ltico 80 100 no forno de pel cula fina sobre o comportamento est tico e din mico de misturas asf lticas tipo MDC 2 Hermes Ariel Vacca G mez SICI 0123 2126 201212 16 2 lt 379 EEECAH gt 2 0 1X 2 5 MA Narr Daniel Mauricio Ruiz Valencia Fecha de recepci n 29 de marzo de 2011 Fecha de aceptaci n 20 de enero de 2012 Este art culo se deriva del proyecto de investigaci n Influencia del endurecimiento por oxidaci n del ligante asf ltico 80 100 en el comportamiento din mico de mezclas asf lticas tipo MDC 2 c digo 001949 desarrollado por el grupo de investigaci n Estructuras y Construcci n de la Pontificia Universidad Javeriana Bogot Colombia 2 Submitted on March 29 2011 Accepted on January 20 2012 This article is derived from the research project Influence of asphalt binder 80 100 hardening by oxidation in the dynamic behavior of asphalt mixtures type MDC 2 code 001949 developed by the research group Structures and Construction of Pontificia Universidad Javeriana Bogota Colombia 3 Data de recebimento 29 de marco de 2011 Data de aceit
12. a Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia HVEEM F N ZUBE E y KOG J S Proposed new test and specifications for paving grade asphalt Journal of Association of Asphalt Paving Technologist 1963 vol 32 pp 271 327 INV AS Instituto Nacional de V as Normas de ensayos de materiales para carreteras Bogot Inv as 2007 vols 1 y 2 MALLICK R y BROWN E An evaluation of superpave binder aging methods The interna tional Journal of Pavement Engineering 2004 vol 5 n m 1 pp 9 18 MONTEPARA A y GIULIANI E Comparison between ageing simulation test of road bitumen Proc 2 Eurasphalt and Eurobitume Congrees Session 1 Performance Teting and Specifica tions for Binder and Mixtures Barcelona 2000 pp 398 405 TAVERA A Manual de instalaci n operaci n mantenimiento y montaje de los ensayos para el equipo NAT Bogot Pontificia Universidad Javeriana 2002 Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012
13. ar las mezclas con asfalto envejecido elaboradas con materiales encontrados en el medio colombiano para evaluar la incidencia del asfalto envejecido en las propiedades est ticas y din micas de las mezclas asf lticas 1 Evaluaci n del efecto del envejecimiento a corto plazo de mezclas asf lticas mediante ensayos de laboratorio Para evaluar el efecto del envejecimiento en el RTFO del cemento asf ltico 80 100 en el comportamiento din mico de mezclas asf lticas tipo MDC 2 se realiz un dise o de mezclas tipo Marshall de referencia junto con la elabora ci n de muestras resultado del dise o Se evaluaron las propiedades est ticas y din micas de la mezcla elaborada y luego se evalu una mezcla asf ltica que conserv las dosificaciones del dise o original en este caso el cemento asf ltico original fue reemplazado por asfalto envejecido en el RTFO INV E 720 2007 A continuaci n se muestra tanto la caracterizaci n f sica realizada a los mate riales usados en la elaboraci n de las mezclas como la caracterizaci n mec nica de las mezclas asf lticas fabricadas con el asfalto original y envejecido 1 1 Caracterizaci n de los agregados p treos Los agregados empleados en este estudio se evaluaron de acuerdo con los re querimientos exigidos por las Especificaciones y Normas T cnicas del Instituto Nacional de V as Inv as 2007 seg n lo muestra la tabla 1 Tabla 1 Caracterizaci n de agregados
14. as con asfalto original Datos experimentales para mezclas con asfalto original Saa Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto envejecido L nea de tendencia central para mezclas con asfalto envejecido A Datos experimentales para mezclas con asfalto envejecido Frecuencia Hz q Fuente presentaci n propia de los autores Por otro lado vale la pena anotar que al comparar el m dulo resiliente y el m dulo din mico para la misma frecuencia y misma temperatura se aprecian diferencias entre el m dulo por tensi n indirecta y el m dulo por carga axial lo cual se explica por la naturaleza de ambos ensayos Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 394 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia 1 4 5 Evaluaci n de la ley de fatiga El ensayo de fatiga en el laboratorio se realiza a una temperatura de 20 C y a una frecuencia de 2 5 Hz Este ensayo aplica ciclos de carga y descarga de ma nera progresiva modificando en este proceso las condiciones estructurales de la mezcla debido a las tensiones y deformaciones en las probetas ensayadas En la figura 9 se muestran las leyes de fatiga de las mezclas con cemento asf ltico envejecido y sin envejecer La curva de fatiga es lineal en escala logar tmica Log e y es funci n lineal del logaritmo del n mero de ciclos N donde se tiene que
15. cia central no se traslapan Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 390 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia Figura 5 Curva maestra para m dulo resiliente por tracci n indirecta con asfalto original y envejecido 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 M dulo resiliente MPa Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto original Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto envejecido L nea de tendencia central para mezclas con asfalto original l nea de tendencia central para mezclas con asfalto envejecido Datos experimentales para mezclas con asfalto original A Datos experimentales para mezclas con asfalto envejecido Fuente presentaci n propia de los autores 1 4 3 Evaluaci n de la deformaci n permanente En la figura 6 se ilustra la deformaci n de las mezclas asf lticas evaluadas bajo la acci n de un esfuerzo c clico a una temperatura de 40 C induciendo la de formaci n de la mezcla norma EN 12697 24 A Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 39 Figura 6 Evaluaci n de la deformaci n permanente 0 8
16. de with aged asphalt had a lower permanent deformation 34 compared with the original mixture The results of the fatigue tests for both mixtures were similar Key words Aged asphalt RTFO asphalt mixtures static and dynamic laboratory tests Resumo Este artigo apresenta resultados de ensaios de laborat rio para avaliar o efeito do asfalto envelhecido curto prazo no desempenho est tico e din mico de misturas asf lticas tipo MDC 2 Este envelhecimento ocorre durante o processo de produ o e da coloca o das misturas de asfalto Para isso cimento asf ltico 80 100 foi enve lhecido por ensaio rotativo de pel cula fina rolling thin film oven RIFO e foram fabricados esp cimes de mistura asf ltica para determinar as suas pro priedades mec nicas em ensaios est ti cos e din micos Duas misturas foram ensaiadas uma fabricada com asfalto original e outra com asfalto envelhe cido A estabilidade da mistura com asfalto envelhecido teve acr scimo de 18 em compara o com a de asfalto original O comportamento din mico das duas misturas foi diferente nos ensaios de m dulo din mico perante carga axial diferen a de 10 5 e em ensaios de m dulo resiliente por tens o indireta diferen as de 21 para a mesma frequ ncia e temperatura No teste de deforma o permanente por cargas repetidas a mistura de asfalto envelhecido apresentou uma redu o de 34 em deforma o no que diz res peito mistura de
17. e 20 de janeiro de 2012 Este artigo deriva se do projeto de pesquisa Inflv ncia do endurecimento por oxida o do ligante asf ltico 80 100 no comportamento din mico de misturas asf lticas tipo MDC 2 c digo 001949 desenvolvido pelo grupo de pesquisa Estruturas e Constru o da Pontificia Uni versidade Javeriana Bogot Col mbia Ingeniero civil Universidad La Gran Colombia Bogot Colombia Especialista en Geotecnia Vial y Pavimentos y Mag ster en Ingenier a Civil Pontificia Universidad Javeriana Bogot Colombia Ingeniero del Laboratorio de Pruebas y Ensayos profesor instructor e investigador del grupo Estructuras y Construcci n Departamento de Ingenier a Civil Pontificia Universidad Javeriana Bogot Colombia Correo electr nico vacca ODjaveriana edu co 3 Ingeniera civil Pontificia Universidad Javeriana Bogot Colombia Mag ster en Ingeniera Civil Universidad de los Andes Bogot Colombia Ingeniera de calidad del Laboratorio de Pruebas y Ensayos profesora instructora e investigadora del grupo Estructuras y Construcci n Departamento de Ingenier a Civil Pontificia Universidad Javeriana Bogot Colombia Correo electr nico mpleon Ojaveriana edu co Ingeniero civil Universidad de los Andes Bogot Colombia Mag ster en Ingeniera Civil Universidad de los Andes Jefe del Laboratorio de Pruebas y Ensayos profesor asociado e investigador del grupo Estructuras y Construcci n Departamento de Ingenier a
18. e un desarrollo matem tico figura 3 donde X Par metro de reducci n de la curva maestra a Factor de modificaci n en funci n de la temperatura Figura 3 Determinaci n de la curva maestra fi f2 fa fa f5 T E 1 1 1 A A a 1 1 1 1 1 v 1 1 1 1 1 1 1 1 1 M dulo din mico y Ln f Fuente Tavera 2002 Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 388 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia En total se ensayaron tres probetas de cada mezcla para cada temperatura y cada frecuencia se realizaron dos mediciones de esfuerzo de deformaci n unitaria y por ende de m dulo resiliente Los resultados de este ensayo se muestran en la figura 4 De acuerdo con lo anterior para cada valor de frecuencia en cada una de las isotermas se tienen asociados seis datos de m dulo din mico de esta manera cada una de las l neas de tendencia para el m dulo din mico se grafic con dieciocho datos Los resultados obtenidos de m dulo por tracci n indirecta se ilustran en las figuras 4a 4b y 4c La dependencia de los resultados con respecto a la tempe ratura y a la frecuencia indica que los m dulos se incrementan en la medida en que se disminuye la temperatura de ensayo y aumenta la frecuencia de aplicaci n de carga En las mismas curvas se presentan los an lisis de tendencia central para los datos de labora
19. erado como de excelente desempe o anticipado para mezclas asf lticas 1 2 Caracterizaci n del cemento asf ltico El cemento asf ltico empleado corresponde a un CA 80 100 al cual se le reali zaron los ensayos de caracterizaci n indicados en la tabla 2 Al comparar las propiedades del cemento asf ltico original con el envejecido en el horno rotatorio de pel cula delgada se observan cambios importantes en los valores de penetraci n ductilidad punto de ablandamiento y adherencia en bandeja los cuales indican un aumento en la rigidez del asfalto La variaci n de las propiedades se puede corroborar al realizar curvas reol gicas tanto del cemento asf ltico original como del envejecido mediante el equipo de corte din mico dynamic shear rheometer DSR Este equipo permite obtener el m dulo de corte complejo G y el ngulo de fase d para diferentes temperaturas El asfalto envejecido presenta una disminuci n de d con su subsecuente aumento en la rigidez del material a una temperatura de 58 C este ltimo valor se determina como la temperatura m xima de desempe o de acuerdo con el procedimiento para la clasificaci n de asfaltos por grado de desempe o PG El ngulo de fase del asfalto original fue de 87 357 mientras que el del asfalto envejecido fue de 84 84 El m dulo complejo G present valores de 1625 3 Pa para el asfalto original mientras que para el asfalto envejecido el valor de G fue de 3448 Pa lo cual indica
20. falto original para la misma temperatura y la misma frecuencia La deformaci n permanente de la mezcla con asfalto envejecido es el 66 de la deformaci n permanente de la mezcla con asfalto original Los an lisis estad sticos indican que no se puede establecer una diferencia entre la vida de fatiga de la mezcla con asfalto original y la envejecida Los resultados de las variaciones entre la mezcla asf ltica original y la enve jecida deben ser tenidos en cuenta al seleccionar los par metros de m dulo y fatiga requeridos en los dise os de pavimentos con el fin de que sean tenidas en cuenta en las propiedades mec nicas del material debido al proceso de mezclado colocaci n y compactaci n de la mezcla en obra Referencias AIREY G State of the art report on Ageing test methods for bituminous pavement Materials The international Journal of Pavement Engineering 2003 vol 4 n m 3 pp 165 176 BSI National Standards Body of the UK BS EN 12697 24 2004 Bituminous mixtures Test methods for hot mix asphalt Fatigue Londres BSI 2004 BSI National Standards Body of the UK BS EN12697 A Uniaxial ciclic compresion test Lon dres BSI 2004 HUSAIN U y ANDERSON D The pressure Aging Vessel PAV A test to simulate rheological changes due to field aging American Society of testing Materials 1994 Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 396 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patrici
21. g a Marshall Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 386 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia 1 4 Ensayos est ticos y din micos de las mezclas asf lticas Se avaluaron las propiedades est ticas de las mezclas con asfalto original y con asfalto envejecido mediante el ensayo de estabilidad y flujo Por su parte para la caracterizaci n din mica se adelantaron en el Nottinghan Asphalt Tester NAT los ensayos de m dulo resiliente por tracci n indirecta Inv as E749 2007 figura 2 fatiga por tracci n indirecta EN 12697 24 2004 y resistencia ala deformaci n pl stica bajo carga repetida EN 12697 24 A 2004 Mediante un equipo MTS actuador din mico marco y deform metros y una c mara de control de temperatura se realizaron pruebas de m dulo din mico ante carga axial seg n la norma Inv as E 754 2007 Figura 2 Montaje de m dulo por tracci n indirecta Nottinghan Asphalt Tester Fuente Equipo del Laboratorio de Pruebas y Ensayos de la Pontificia Universidad Javeriana 1 4 1 Ensayo de estabilidad y flujo de las mezclas asf lticas En la tabla 4 se ilustra la variaci n de los par metros de estabilidad flujo y re laci n estabilidad flujo para tres briquetas elaboradas con asfalto sin envejecer y tres con asfalto envejecido Tabla 4 Valores de estabilidad flujo y relaci n estabilidad Aujo Sin envejecer
22. iten afirmar que el m dulo din mico de la mezcla asf ltica con asfalto envejecido es superior al m dulo din mico de la mezcla elaborada con asfalto original ya que los intervalos de confianza no se traslapan para todos los rangos de frecuencia y Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 393 temperatura analizados Si se acepta esta evidencia estad stica se pueden llegar a presentar diferencias entre el m dulo din mico para cargas axiales de la mezcla con asfalto envejecido y la mezcla con asfalto original hasta del 10 5 para la misma temperatura y la misma frecuencia 30 C y 10 Hz y 20 C 10 Hz Figura 8 M dulo din mico carga axial de mezclas con asfalto envejecido y original a una temperatura de a 30 C b 20 C y e 10 C 2 000 1 800 1 600 E 1 400 1 200 M dulo din mico MPa 1 000 13 000 12 000 11 000 10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 M dulo din mico MPa 10 C 6 000 5 500 5 000 4 500 20 C 4 000 3 500 M dulo din mico MPa 3 000 3 6 9 12 0 3 6 9 12 Frecuencia Hz Frecuencia Hz a b Intervalo de confianza al 99 para mezclas con asfalto original L nea de tendencia central para mezcl
23. ntaci n propia de los autores Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci n del efecto del envejecimiento del cemento asf ltico 80 100 en el horno de pel cula delgada sobre el comportamiento est tico y din mico 395 Conclusiones Al medir las propiedades reol gicas de los asfaltos se observa el aumento del m dulo de corte G en el asfalto envejecido y la disminuci n del ngulo de fase d El ngulo de fase del asfalto original fue de 87 35 mientras que el del asfalto envejecido fue de 84 84 El m dulo complejo G present valores de 1625 3 Pa para el asfalto original y de 3448 Pa para el asfalto envejecido con una relaci n modular de 2 12 La estabilidad de la mezcla con asfalto original es el 82 de la estabilidad de la mezcla con asfalto envejecido y la relaci n estabilidad flujo presenta un incremento para las mezclas fabricadas con el asfalto envejecido del 8 res pecto a las fabricadas con el asfalto sin envejecer La rigidez de la mezcla asf ltica envejecida presenta similitud con la mezcla asf ltica original en los valores de m dulo resiliente para temperaturas bajas y frecuencias de aplicaci n altas Los m dulos resilientes a 20 C y 30 C presentan incrementos de hasta el 21 y es m s r gida la mezcla con asfalto envejecido El m dulo din mico para cargas axiales de la mezcla con asfalto envejecido puede llegar a ser hasta un 10 5 superior al m dulo de la mezcla con as
24. rga repetida la mezcla con asfalto envejecido present una reducci n del 34 en deformaci n respecto a la mezcla con asfalto original En los ensayos de fatiga los resultados para ambas mezclas fueron similares Palabras clave Asfalto envejecido RTFO mezclas asf lticas ensayos din micos y est ti cos de laboratorio Abstract In this article we present the results of laboratory tests to evaluate the effect of the aged asphalt short term on the static and dynamic performance of asphalt mixtures type MDC 2 This aging is the one that occurs during the processes of production and construc tion of the asphalt mixture The 80 100 asphalt was aged by the Rolling Thin Film Oven test RTFO the specimens of asphalt mixtures were made to determine their mechanical properties with static and dynamic tests Mixtures made with original and aged asphalt were tested In agre ement with the results of the tests the static behavior of both mixtures origi nal and aged is different The stability of the mixture with aged asphalt had an increase of 18 compared with the increase in the original asphalt The dynamic behaviour of the two mixtu res was different for the dynamic axial modulus tests differences of 10 5 and for the indirect tension resilient modulus test differences of 21 for the same frequency and temperatura In the test of permanent deformation of the asphalt mixture to repetitive axial loading the mixture ma
25. torio incluidas las curvas punteadas que representan los intervalos de confianza al 99 para dichas l neas de tendencia central Al analizar los resultados de m dulo resiliente se observa que en promedio para todo el rango de frecuencias los m dulos de la mezcla elaborada con asfalto envejecido son superiores a los de la mezcla con asfalto original No obstante la luz de los resultados experimentales los intervalos de confianza de ambas mezclas la elaborada con asfalto original y la elaborada con asfalto envejecido se tras lapan en casi todo el rango de frecuencias para una temperatura de 10 C Esto implica que no es posible afirmar que para esta temperatura la mezcla envejecida tenga un m dulo resiliente superior al de la mezcla original Sin embargo no ocurre lo mismo para las otras dos temperaturas 20 C y 30 C y en especial para m dulos resilientes inferiores a 4500 MPa ya que la evidencia estad stica y los intervalos de confianza indican que con una probabilidad superior al 95 es posible afirmar que el m dulo resiliente de la mezcla envejecida es superior al de la mezcla con asfalto original Si se acepta esta evidencia estad stica se pueden llegar a presentar diferencias en el m dulo resiliente de la mezcla con asfalto envejecido y la mezcla con asfalto original hasta del 21 para la misma temperatura y la misma frecuencia 30 C y 10 Hz Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 Evaluaci
26. una relaci n modular de 2 12 Ing Univ Bogot Colombia 16 2 379 396 julio diciembre de 2012 384 Hermes Ariel Vacca G mez Mar a Patricia Le n Neira Daniel Mauricio Ruiz Valencia La figura 1 ilustra el aumento de la viscosidad del asfalto envejecido con res pecto al original medido con el DSR en un intervalo de temperatura de 20 C a 100 C donde este ltimo valor es definido de acuerdo con la disminuci n de la viscosidad y la p rdida de contacto entre la muestra de asfalto y la geometr a dispuesta en el re metro Tabla 2 Caracterizaci n del cemento asf ltico Gl Valor medido Especificaci n Caracter stica Unidad Norma a ET ra a Original Envejecido M nimo M ximo Penetraci n 25 100 g 5s 0 1 mm E 706 87 55 80 1 ndice de penetraci n E 724 0 86 1 02 1 Ductilidad 25 5 cm min cm E 702 145 113 100 Punto de ignici n mediante e copa o de Cleveland E E7703 ABR ano 230 Punto de ablandamiento E 712 53 58 0 2 Contenido de agua E 704 0 a 5 Ems jiw Adherencia en bandeja E 740 74 1 39 8 P rdida de masa por calentamiento en pel cula delgada en A E20 DA A 10 163 C 75 minutos Penetraci n del residuo luego de la p rdida por ca ar ae E 706 63 a3 E de la penetraci n original Incremento en el punto de ablandamiento luego de la p rdida por calentamiento C E 712 5 5 en pel cula en
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