Análisis de la vida a fatiga de una mezcla densa fría tipo MDF-19 con adición de cemento hidráulico evaluada por el ensayo de fatiga a flexión en viga de cuatro puntos

Abstract

La fabricación de mezclas asfálticas en caliente requiere elevar la temperatura hasta valores entre 150 y 180°C, trayendo consigo la liberación a la atmosfera de diferentes contaminantes, produciendo gases de efecto invernadero, los cuales acarrean una serie de consecuencias negativas para el planeta entre las que se destaca el cambio climático. De forma paralela la tendencia hacia el envejecimiento en las mezclas asfálticas calientes, debido a los puntos críticos en su fabricación e instalación; es mucho mayor al de las mezclas asfálticas en frio (Pérez, 2008). La fatiga es uno de los criterios de deterioro considerados para el diseño de pavimentos asfalticos, se define por su capacidad para responder ante cargas repetidas del tránsito bajo condiciones normales de tráfico sin agrietamiento significativo o fallas prematuras (Flores, Alamilla, Anguas y García, 2008). La presente investigación tiene como objetivo evaluar la resistencia a fatiga de una mezcla densa fría tipo MDF-19 al adicionar cemento hidráulico como llenante mineral, para lo cual se determinó utilizar el ensayo de flexión en cuatro puntos, con el propósito de encontrar y analizar la curva carga- desplazamiento, estableciendo las características físicas de los materiales, luego se elaboró los diseños de la mezcla según el método de resistencia , tanto para el concreto asfaltico patrón como para los concretos con remplazo del 1%, 2%,3%,4% de cemento hidráulico con respecto al peso del agregado, según su especificación técnica, posteriormente se elaboraron las briquetas para los respectivos ensayos de laboratorio con los diferentes contenidos de cemento por medio de vigas de ensayo, 12 unidades por cada porcentaje de cemento hidráulico, finalmente se realizó el ensayo de flexión en cuatro puntos; como ensayos complementarios se ejecutaron el de deformación plástica (Rueda de Hamburgo) y Modulo de mezcla (Determinación curva Maestra). En los resultados obtenidos se encontró aumento en la resistencia a deformación plástica al aumentar el contenido de cemento, así como también incremento en el módulo dinámico de la mezcla asfáltica con mayores contenidos de cemento. En el caso de la fatiga los resultados no presentaron este comportamiento, lo obtenido correspondió a una mejoría hasta para contenidos de cemento del 1% y 2% seguido de una perdida en la capacidad de la mezcla para resistir ciclos de carga en fatiga.

The manufacture of hot asphalt mixtures requires raising the temperature to values between 150 and 180 ° C, bringing complete release into the atmosphere of different pollutants, producing greenhouse gases, which carry a series of negative consequences for the planet between That climate change stands out. In parallel, the trend towards aging in hot asphalt mixtures, due to the critical points in its manufacture and installation; It is much higher than cold asphalt mixtures (Pérez, 2008). Fatigue is one of the deterioration criteria considered for the design of asphalt pavements, it is defined by its ability to respond to repeated traffic loads under normal traffic conditions without significant cracking or premature failures (Flores, Alamilla, Anguas and García, 2008). The purpose of this research is to evaluate the fatigue resistance of a cold dense MDF-19 type mixture by adding hydraulic cement as a mineral filler, for which it was determined to use the four-point bending test, in order to find and analyze the load-displacement curve, establishing the physical characteristics of the materials, then the designs of the mixture were prepared according to the resistance method, both for the standard asphalt concrete and for the concrete with replacement of 1%, 2%, 3%, 4 % of hydraulic cement with respect to the weight of the aggregate, according to its technical specification, later the briquettes were prepared for the respective laboratory tests with the different cement contents by means of test beams, 12 units for each percentage of hydraulic cement, finally the four-point bending test was performed; as complementary tests, the plastic deformation (Hamburg Wheel) and Mixing Module (Master curve Determination) were executed. In the results obtained, an increase in the resistance to plastic deformation was found as the cement content increased, as well as an increase in the dynamic modulus of the asphalt mixture with higher cement contents. In the case of fatigue, the results did not show this behavior, the result corresponded to an improvement even for cement contents of 1% and 2% followed by a loss in the ability of the mixture to resist fatigue load cycles.