Stiffness evolution mechanism of recycled mixes with foamed bitumen and cement
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Date
2013
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Abstract
El reciclado con asfalto espumado es una promisoria técnica de rehabilitación de pavimentos asfálticos que ha sido utilizada ampliamente a nivel mundial desde 1980. Laa mezclas recicladas con asfalto espumado son preparadas utilizando asfalto reciclado, material granular recuperado, asfalto espumado, filler activo y agua. Tradicionalmente la caracterización de las mezclas con asfalto espumado ha sido realizada en probetas curadas de forma acelerada, lo cual representa las propiedades de las mezclas luego de un par de meses desde su construcción (mediano plazo) período. Sin embargo, no hay suficiente información respecto de las propiedades mecánicas de estas mezclas en el corto plazo, es decir inmediatamente después de la construcción, ni en el largo plazo, es decir después de un par de años y después de que un gran número de cargas de tránsito ha sido aplicado. Los Proyectistas necesitan conocer esta información para poder diseñar apropiadamente los espesores de un pavimento con capas recicladas con asfalto espumado y para definir correctamente con contenidos de asfalto y filler activo que constituyen la mezcla.En estas mezclas, el principal agente estabilizador es el asfalto y la mayoría de las investigaciones han estado focalizadas en la caracterización de las propiedades de la mezcla cuando este aditivo es incorporado, además de establecer metodologías para optimizar este contenido. Sin embargo las mezclas con asfalto espumado también utilizan algún tipo de filler activo para modificar la fracción fina de la granulometría de la mezcla recuperada y/o para reducir la susceptibilidad mecánica a la presencia de humedad. Mientras la mayoría de los países utilizan cemento como filler activo, otros utilizan Cal, Ceniza Volante u otros. Por otra parte, mientras el contenido de filler activo es entre 40% – 80% de la cantidad en peso del contenido de asfalto utilizado, a la fecha no existe información concreta respecto del rol que el filler activo cumple en las propiedades y comportamiento de las mezclas estabilizadas con asfalto espumado. En esta investigación, se estudia la evolución de la rigidez y resistencia de estas mezclas a lo largo de toda su vida útil, es decir, en el corto, mediano y largo plazo. Asimismo, se estudia en detalle la contribución del cemento en las propiedades de estas mezclas, dado que es identificado como una de las variables que más afectan las propiedades mecánicas de las mezclas con asfalto espumado.Los resultados indicaron que en el corto plazo estas mezclas necesitan de una significante cantidad de tiempo para adquirir resistencia, la cual puede llegar a ser tan amplia como 12 meses en condiciones de curado normales. Si la ubicación del proyecto es en áreas secas, entonces el proceso de curado toma solo un par de meses. Sin embargo, si la zona donde se emplaza el proyecto es húmeda y el drenaje es pobre, entonces es probable que la mezcla con asfalto espumado no pierda humedad y por lo tanto no adquiera resistencia. En este caso, las propiedades mecánicas de este tipo de mezclas no serán sustancialmente mejores que las que se obtendrían con el mismo material reciclado sin la adición del asfalto espumado. Los análisis conducentes a establecer las propiedades de largo plazo indicaron que una vez que las mezclas con asfalto espumado adquieren rigidez, esta se mantendrá constante o disminuirá según el estado de tensiones que tenga la capa. Si el nivel de tensiones es menor que un valor referencial, la rigidez se mantendrá constante a un nivel muy parecido al de la rigidez máxima. Por el contrario si el estado de tensiones es mayor al valor referencial, la rigidez disminuirá conforme la capa estabilizada es sometida a cargas de tránsito. Se pudo establecer que a medida que el estado de tensiones es mayor, más rápido disminuirá la rigidez de la mezcla.Por otra parte, el estudio del rol que juega el cemento en estas mezclas indicó que el cemento es tan importante como el asfalto espumado en términos de las propiedades de estas mezclas. Mientras el cemento es el principal responsable de proveer resistencia y rigidez a estas mezclas en el corto y mediano plazo, el asfalto es capaz de proveer flexibilidad y durabilidad en el largo plazo. El trabajo conjunto de ambos es el que permite que estas mezclas sean capaces de resistir las cargas de tránsito. Finalmente este trabajo de investigación proporciona recomendaciones concretas respecto al método de diseño de mezclas tradicionalmente utilizado, además de proveer con una herramienta para estimar la rigidez de largo de plazo de mezclas estabilizadas con asfalto espumado y cemento.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013