Ing. Fabiola Miranda Argüello
Egresada de la Maestría Académica de Transporte y Vías, Universidad de Costa Rica Unidad de Materiales y Pavimentos, Lanamme UCR
Investigadora / Carné N.⁰: IC-26536 / Correo: fabiola.miranda@ucr.ac.cr
El arte del análisis del desempeño de mezclas asfálticas ha desplazado el estudio aislado del ligante asfáltico por el análisis de materiales compuestos que representan mejor el comportamiento de la mezcla asfáltica. Estudios recientes basan sus investigaciones en el mortero asfáltico, material que corresponde a la matriz que recubre los agregados, compuesto por fracción fina de la granulometría y el ligante asfáltico, la cual presenta mayor homogeneidad que la mezcla completa y, a su vez, describe con mayor representatividad la interacción a nivel mesoexistente en la mezcla.
La principal tendencia del estudio de morteros corresponde al análisis del deterioro de las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica ante la presencia de agua (Lytton et. al., 2005; Caro et. al., 2007; Howson et. al., 2007), la cual inicia a través del transporte de humedad mediante un proceso de infiltración que empieza en el mortero asfáltico hasta generar pérdida de adherencia en la interfaz entre el agregado y el mortero asfáltico, o pérdida de cohesión a través del mismo mortero (Kiggundu y Roberts, 1988). Otra tendencia más reciente de análisis consiste en la caracterización de este material para la modelación de la microestructura (Aragao, 2011) y el análisis de fractura (Badilla, 2016) de mezclas asfálticas. Tales análisis se han llevado a cabo a través de la caracterización del mortero mediante el ensayo dinámico de corte torsional en el Reómetro de Corte Dinámico (DSR).
Debido a la proyección de investigaciones en este material y sus resultados, a través del Lanamme se desea generar un aporte dirigido a la generación de un modelo mecánico para predecir el módulo de la mezcla asfáltica, introduciendo propiedades fundamentales del mortero asfáltico.
La predicción de propiedades mecánicas de los materiales mediante modelos de estimación ha sido una herramienta fundamental de diseño para la optimización de recursos. No obstante, la validez de los modelos clásicos de predicción de módulo ha sido cuestionada, producto de la variabilidad de materiales alrededor del mundo. Varios investigadores han verificado la aplicabilidad de los modelos clásicos de Witczak, Hirsch, Alkhateeb, Huet-Sayet y Di Benedetto, en Australia (Yousefdoost, 2013), inclusive dentro de Estados Unidos, tanto en California (Sadat, 2009) como en Iowa (Yu, 2012), obteniendo resultados poco alentadores.
Las mezclas utilizadas para la generación del modelo abarcan la utilización de tres fuentes de agregados nacionales: Guápiles, Barranca y Río Claro, utilizando el asfalto convencional comercializado en Costa Rica con diferentes variaciones asociados a la incorporación de polímeros y agentes antidesnudantes. A su vez, cada configuración comprende dos tamaños máximos nominal de 9,5 mm y 12,5 mm. En laboratorio se produjeron 36 diseños volumétricos Superpave de mezcla asfáltica asociados a cada tratamiento y sus respectivos ensayos de Módulo Dinámico acorde a AASHTO TP 79. Actualmente, se trabaja en la implementación del ensayo, lo cual comprende el diseño del material, la preparación de las muestras, su evaluación y análisis en laboratorio.
Los primeros hallazgos de las pruebas en morteros permiten identificar aspectos característicos de la volumetría de las mezclas analizadas producto de los materiales utilizados. Altos porcentajes de absorción y bajas densidades de los agregados incrementan drásticamente los contenidos de asfalto presentes en el mortero, lo que genera inestabilidad en el material, lo cual representa un reto a nivel de laboratorio. La figura adjunta ejemplifica el proceso de implementación, partiendo del diseño del mortero hasta la obtención de resultados. Finalizado el periodo de implementación, se procederá con la calibración del modelo a partir de una base de datos de 455 puntos.
Esta investigación generará un aporte significativo en el diseño de estructuras de pavimento flexible, considerando que el parámetro de módulo dinámico de la mezcla asfáltica incurre directamente en la confianza del análisis; una predicción errónea, producto de la utilización de modelos inadaptados para condiciones nacionales, incide en pavimentos sobrediseñados con altos costos o subdiseñados que no logran alcanzar su vida de diseño.
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