Diseño de una emulsión asfáltica modificada de alto desempeño para riegos de liga, evaluando su resistencia al esfuerzo de corte y la adherencia entre capas de pavimento

Abstract

Los pavimentos asfálticos generalmente se construyen en varias capas y la mayoría de las técnicas de diseño y evaluación del pavimento asumen que las capas de asfalto adyacentes están completamente unidas y no se desarrollan desplazamientos entre ellas. Sin embargo, la unión completa no siempre se logra y una serie de fallas en el pavimento se han relacionado con condiciones deficientes de adherencia. La investigación teórica mostró que la distribución de tensiones, deformaciones y desviaciones dentro de la estructura del pavimento está muy influenciada por la condición de enlace entre las capas adyacentes. El deslizamiento en la interfaz entre el curso del liante y la base podría reducir significativamente la vida de la estructura general del pavimento. Si se produce un deslizamiento dentro de la interfaz entre la superficie y el curso del aglutinante, la deformación máxima de tracción horizontal en la parte inferior de la superficie se vuelve excesiva y provoca el rápido fallo de la superficie. Esta condición empeora cuando existe una carga horizontal significativa.

El proyecto de grado tuvo como enfoque el diseño de una emulsión asfáltica para ser utilizada como riego de liga, promoviendo la adherencia entre capas de concreto asfáltico. El alcance del proyecto incluyó la evaluación de la calidad de enlace alcanzado para dichas capas. El objetivo principal fue proporcionar una guía metodológica para diseñar el material ligante emulsionado, definiendo la magnitud de la fuerza de enlace necesaria entre capas de concreto asfáltico, ofreciendo una vía para satisfacer los requisitos de diseño estructural. Para este fin se utilizaron evaluaciones reológicas al residuo del ligante emulsionado, la prueba de resistencia a corte descrita en la norma española NLT 382/08, modificadas para adaptarla a las condiciones locales de Colombia. Dichas adaptaciones se describen en la metodología utilizada. También se ha llevado a cabo una evaluación estructural, por medios racionales y un dimensionamiento analítico de un pavimento “Tipo”, para ser evaluada la influencia y significancia de la calidad de una buena adherencia en la vida útil de un pavimento. Se realizó un análisis gráfico, para estimar los valores máximos alcanzables de las resistencias de enlace al corte para cada tipo de emulsión asfáltica evaluada y compararla con aquellas resistencias requeridas según el cálculo analítico de la estructura de pavimento modelada. Esta comparación de los resultados ayuda a predecir la fortaleza de la unión requerida en la interfaz para recomendar límites de especificación de resistencia de la unión entre capas según el modelo de pavimento y la carga por eje de tránsito.

Asphalt pavements are generally constructed in several layers and most pavement design and evaluation techniques assume that the adjacent asphalt layers are completely joined and no displacements develop between them. However, complete bonding is not always achieved and a series of pavement failures have been linked to poor adhesion conditions. The theoretical research showed that the distribution of stresses, deformations and deviations within the pavement structure is greatly influenced by the condition of link between the adjacent layers. Sliding at the interface between the course of the binder and the base could significantly reduce the life of the overall structure of the pavement. If a slip occurs within the interface between the surface and the course of the binder, the maximum horizontal tensile strain at the bottom of the surface becomes excessive and causes the surface to fail rapidly. This condition worsens when there is a significant horizontal load. The project of degree had as focus the design of an asphaltic emulsion to be used as irrigation of league, promoting the adhesion between layers of asphalt concrete. The scope of the project included the evaluation of the link quality achieved for these layers. The main objective was to provide a methodological guide to design the emulsified binder material, defining the magnitude of the necessary bond strength between layers of asphalt concrete, offering a way to satisfy the requirements of structural design. For this purpose, rheological evaluations were applied to the residue of the emulsified binder, the cut resistance test described in the Spanish standard NLT 382/08, modified to adapt it to local conditions in Colombia. These adaptations are described in the methodology used. A structural evaluation has also been carried out, by rational means and an analytical dimensioning of a "Type" pavement, to be evaluated the influence and significance of the quality of a good adherence in the useful life of a pavement. A graphic analysis was carried out to estimate the maximum achievable values of the bond strengths for the cut for each type of asphaltic emulsion evaluated and compare it with those resistances required according to the analytical calculation of the patterned pavement structure. This comparison of the results helps to predict the strength of the joint required in the interface to recommend specification limits of the bond between layers according to the pavement model and the load per transit axis.