gonzalo valdés v. (*) alejandra calabi f. rodrigo osses p. universidad de la frontera, chile
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CARACTERIZACIÓN FUNCIONAL DE LA ADHESION DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS UTILIZADOS EN CHILE MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO UCL ®. Gonzalo Valdés V. (*) Alejandra Calabi F. Rodrigo Osses P. Universidad de La Frontera, Chile Rodrigo Miró R . Universidad Politécnica de Cataluña, España. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
CARACTERIZACIÓN FUNCIONAL DE LA ADHESION DE LOS CEMENTOS ASFALTICOS
UTILIZADOS EN CHILE MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO UCL®
Gonzalo Valdés V. (*)Alejandra Calabi F.Rodrigo Osses P.
Universidad de La Frontera, Chile
Rodrigo Miró R.Universidad Politécnica de Cataluña, España.
Pauta de la Presentación• Introducción
- Contexto y descripción del estudio
• Etapa Experimental- Metodología
- Materiales utilizados
• Análisis de Resultados
• Conclusiones
IntroducciónLongitud Red Vial
Nacional77.571 Km
94%
6%
Asphalt Intitute, 2007; MOP, 2013
Chile90%
Desarrollar o Implementar procedimientos para mejorar la eficiencia del desempeño de los materiales componentes de los pavimentos asfálticos tendrá
siempre un gran impacto en el desarrollo del país.
?
T=$$
Sólido- elástico
Viscoelastico Viscosoε
0ºC 4ºC 25ºC 60ºC 135ºC
mezcladoCompactaciónTemperatura intermediaClima frío Clima cálido bombeo
t
Dada la complejidad del LA, tradicionalmente la caracterización de su comportamiento se ha realizado básicamente por medio de ensayos simples, evaluando parcial o indirectamente solo las propiedades del LA.
Estos procedimientos no evalúan la cohesión (adhesión) o capacidad del LA de mantener unidas las partículas de árido en una mezcla asfáltica (Perez y Miró, 2002).
• El ligante asfáltico es un material orgánico, proveniente mayoritariamente de la destilación del petróleo. Es altamente dependiente del tiempo y magnitud de carga y de la temperatura (Asphalt Institute, 2007; Leuseur, 2009, Read et al ,2003 entre otros).
Introducción
Introducción
Loss of aggregate on surface wearing
Ravelling (surface stripping)
Asphalt Pavement Distress Summary, Asphalt Institute,
2013
Fatigue cracking caused by stripping at the bottom of the HMA layer. “Pérdida de Capacidad
Adhesiva del Ligante Asfáltico”
• Deterioros involucrados en pavimentos asfálticos
Fatigue Block cracking
¿Qué pasa con la adhesión ligante – árido?
¿Siempre el ligante presenta la misma capacidad de adhesiva
independiente del árido?
……y la forma del árido?
………y la susceptibilidad térmica?????
¿Los procedimientos normados en Chile actualmente evalúan
esto?
¿se puede evaluar fácilmente???
IntroducciónObjetivos del estudio
Evaluar la capacidad adhesiva de asfaltos chilenos en su
interacción en la matriz árido-ligante
Evaluar la susceptibilidad térmica en el desempeño del
ligante a la adhesión
Metodología SimpleUCL ®
Etapa ExperimentalEvaluación funcional de la adhesión de los cementos asfálticos chilenos en la
matriz árido - ligante
Fabricación de probetas
UCL®
Caracterización de
MaterialesC.A.
(5 tipos)
Áridos(3 tipos)
Procedimiento UCL®
Acondicionamiento de
probetas UCL® Curvas de
EstadoAnálisis de Resultados
Análisis de forma
Etapa ExperimentalMETODOLOGÍA UCL®
(Método Universal de Caracterización de Ligantes)
• Desarrollada en el Laboratorio de Caminos de la UPC para medir la capacidad de adhesión de los CA
• Mide la capacidad de adhesión de los ligantes asfálticos en base a la valoración de la resistencia a la disgregación que el ligante proporciona a una mezcla patrón.
• Considera diferentes temperaturas de acondicionamiento que permiten definir curvas de estado.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-30 -10 10 25 40 60TEMPERATURA (°C)
PER
DID
AS A
L CA
NTA
BRO
(%)
FRÁGIL
FASES DE COMPORTAMIENTO DEL BETUN
ELASTOPLÁSTICO INCONSISTENTE
Etapa ExperimentalMETODOLOGÍA UCL®
(Método Universal de Caracterización de Ligantes)
Tº = 25ºC - 300 rev.
Peso de áridos entre 2,5-5 mm = 720 g (80%)Peso de áridos entre 0,63-2,5 mm = 180 g (20%)Peso de ligante sobre árido = 40,5 g (4,5%)
3 Probetas Marshall x Tº de ensayoCompactación: 50 golpes por cara
Etapa Experimental
• Materiales utilizadosCementos Asfálticos
- CA 14
- CA 24(1)
- CA 24(2)
- CA MP
- CA AM
Etapa Experimental
• Materiales utilizadosAgregados pétreos
(3 Tipos, 1 de cantera, AC, y 2 de origen fluvial, AF1 y AF2)
• Árido de Cantera (AC): Chancado de cono. Compuesto de un 39% de Plagioclasa, 5% de Piroxenos y un 2% de minerales opacos los cuales son minerales primarios 30% de Cuarzo, 22% de Biotita y un 1% de óxidos de hierro.
• Áridos Fluviales: AF1: forma irregular(Chancado de cono)• AF2: forma cúbica(Chancado de impacto)• Compuestos principalmente por partículas de dolomita, basalto,
dacitas, andesitas, riolitas, arenisca, cuarzo y cuarcita.
AC AF1 AF2
Ensayos AC AC AF 1 AF 1 AF 2 AF 2
Esp. Norma (5-2,5) mm
(2,5-0,63) mm
(5-2,5) mm
(2,5-0,63) mm
(5-2,5) mm
(2,5-0,63) mm
Desgaste Máquina de Los Ángeles (%) 28 - 25 - 14,3 - < 25 -
35% MC 8.202.11
Densidad Aparente
Suelta (kg/m3) 1.047 1.252 1.195 1.293 1.441 1.456 -
MC 8.202.19 Comp. (kg/m3) 1.177 1.326 1.309 1.500 1.496 1.523 -
Densidad Real, Neta y Absorción
Real (kg/m3) 2.372 2.428 2.607 2.611 2.637 2.650 -
MC 8.202.20 MC 8.202.21
Neta (kg/m3) 2.719 2.596 2.792 2.660 2.776 2.701
2000-3000
(kg/m3) Absorción (%) 5,3 2.65 2,5 0,7 1,8 1,6 < 3
Análisis de Resultados
Análisis de Resultados• Análisis de forma de los áridos
AC AF1 AF2
Disco Cúbica
LaminaBarra
Diagrama de Zingg, Forma de Partículas(Cheng et al., 2005)
, ASTM D3398
0,3 – 0,8 0,5 – 0,9
Análisis de Resultados• Análisis de forma de los áridos
RESULTADOS – Curvas de estado de los CA
Análisis de Resultados• Análisis de forma de los áridos
RESULTADOS – Curvas de estado de los CA (áridos)
AC AF1 AF2Relación con Análisis de Forma de PartículasMayor IP (AC y AF1) mejor adhesión Tº inf.Menor Factor de FormaMenor Factor de Esfericidad
Mayor significancia forma que mineralogía (áridos estudiados) .
Conclusiones
• El método UCL® se visualiza como un procedimiento simple y de fácil implementación para la caracterización del poder adhesivo de cementos asfálticos chilenos.
• Se evidencia de manera clara la diferencia de comportamiento entre distintos ligantes y áridos utilizados en las mezclas asfálticas, incorporando la susceptibilidad térmica en su caracterización.
Conclusiones• Los valores obtenidos de la capacidad de adhesión que se
pueden observar en algunos resultados, pueden no concordar con los que teóricamente se espera, lo que puede ser por efecto de la interacción árido ligante, considerando aspectos como la absorción selectiva en la matriz árido-ligante y/o la modificación que sufren los ligantes en el proceso de fabricación de mezclas, como por ejemplo la oxidación, factores que es importante evaluar en la interacción de los componentes de la mezcla asfáltica.
• Otro punto importante que merece continuar en su estudio es la influencia de la forma (más cúbica o irregular) y características de los áridos (poros accesibles de ser embebidos por el asfalto), los cuales se considera influyen en la adhesión que puede proporcionar un ligante.
Agradecimientos
• Los autores agradecen al Proyecto DIUFRO DI12-0035 financiado por la Dirección de Investigación de la Universidad de La Frontera.
• Se extiende este agradecimiento a las empresas Clasa S.A. y a la empresa Bitumix S.A. por el suministro y caracterización de los C.A. utilizados en este estudio.
Muchas Gracias por la Atención!!!
Gonzalo Valdés [email protected] de Ingeniería de
Obras CivilesUniversidad de La Frontera