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EVALUACIÓN DE LA RIGIDEZ A LARGO PLAZO DE
MEZCLAS ESTABILIZADAS CON ASFALTO
ESPUMADO Y CEMENTO
Autores:
Fernando Paniagua  (*)
Felipe Halles (**)
Guillermo Thenoux (*)
Alvaro González (***)
(*) Pontificia Universidad Católica de Chile
(**) Ingeniería de Caminos TSP Chile
(***) Universidad del Desarrollo, Chile.
Contenido de la Presentación
• Antecedentes
–
–
–
–
–
Composición mezcla
Diseño Estructural
Evolución de la rigidez
Susceptibilidad a la humedad y proceso de curado
Impacto en comportamiento estructural
• Experimentos en Laboratorio y Terreno
– Seguimiento, simulación y análisis del proceso curado
– Modelación de la evolución de la rigidez en el largo plazo
• Conclusiones
Información que aquí se presenta es parte de la investigación de doctorado
llevada a cabo por Felipe Halles en la P. Universidad Católica de Chile.
Antecedentes Generales – Composición Mezcla
Antecedentes Generales – Diseño Estructural
• A la fecha, aun no existe una metodología de diseño estructural
confiable y de consenso para este tipo de mezclas.
• La rigidez de las mezclas con asfalto espumado es un input clave para
el diseño estructural de la carpeta de rodado y la subrasante.
• Aunque no seamos aun capaces de diseñar estructuralmente la capa
con asfalto espumado, debemos ser capaces de definir la rigidez de
estas mezclas.
CA
Base Estabilizada con Asfalto Espumado
Subrasante
Antecedentes – Evolución de la rigidez de mezclas con AE

Probeta curada por 72 hrs a 40 °C
Horno con circulación de aire forzado

Representa a mezcla que tiene +6
meses desde construcción

Valor equivalente al módulo
del material granular sin
agentes estabilizantes
Antecedentes – Evolución de la rigidez de mezclas con AE
Este período representa el 80-90% de la
vida útil de estas estructuras
Corto y Mediano Plazo
Largo Plazo
???
Antecedentes – Evolución de la rigidez de mezclas con AE
ex1
ev1

Probetas curadas por 72
hrs a 40 °C

Antecedentes – Evolución de la rigidez de mezclas con AE
ex2 > ex1
ev2 > ev1
Pérdida de Capacidad de
Disipación de Energía
Objetivos
• Discutir respecto de las variables que afectan la
resistencia/rigidez de mezclas estabilizadas con Asfalto
Espumado en el largo plazo
• Cuantificar la evolución de la rigidez en el largo plazo
Antecedentes Generales – Evolución Rigidez
(Loizos, 2007)
Resultado
 Aumento progresivo de la rigidez en el tiempo. Constante luego de 12
meses
 Asociado a pérdida de la humedad dentro del material (Bowering; Fu et al)
Antecedentes Generales – Evolución Rigidez
(Long, 2001)
Resultado
 Deterioro progresivo de la rigidez debido a las cargas de tránsito
Rigidez de las mezclas con AE en Largo Plazo. Antecedentes
• Ambos pavimentos sometidos a cargas de tránsito durante el período de
análisis.
• Cual es la razón por la cual el comportamiento de ambos pavimentos fue
tan diferente?
Rigidez de las mezclas con AE en Largo Plazo. Antecedentes
SR (Stress Ratio) =
𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑙𝑒 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠
𝐴𝑑𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑙𝑒 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 (𝐼𝑇𝑆)
Rigidez de las mezclas con AE en Largo Plazo. Análisis
Microestructura de la mezcla con AE
Load
The bonds deforms
as load increases
Load
Some of the bonds
fail as the load keeps
increasing
Load
and so on…
Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo
Resultados de ensayos en laboratorio en probetas de 150 mm de diámetro y 65 mm de alto
SR = 20%
Concepto de “Endurance Límit”: Si el material es afectado por tensiones/deformaciones
menores a un valor determinado, entonces no presentará deterioro asociado a fatiga por
cargas cíclicas.
Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Laboratorio
ITFT: Indirect Tensile Fatigue Test. Samples of 150 mm diameter and 65 mm
high (SGC)
Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Laboratorio
Maximum Size
19 mm
Material Passing #200 sieve (0.075 mm)
6%
Material Passing #40 sieve (0.425 mm)
13%
Material Passing #4 sieve (4.75 mm)
46%
Crushed/Fractured Particles
100%
Plasticity Index of fines particles
Optimum Moisture Content by Modified AASHTO T180
Maximum Density as determined by AASHTO T180
Non Plastic
6.3%
2187 kg/m3
Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Resultados
• Si capa AE está en un estado de tensiones cercano a SR = 20%, la rigidez se mantendrá
cercana a su valor inicial.
• A medida que el SR de la capa aumenta, la tasa de cambio de la rigidez aumentará
• Si SR > 50%, la rigidez tiende a cero, lo que significa que el Módulo de la capa será
similar al del material granular recuperado sin aditivos
Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Resultados
• Si SR > 40%, las mezclas con 2% cemento se desempeñarán peor que la
mezcla con 1% cemento  mezcla más frágil
Principales Conclusiones
 En el largo plazo, la rigidez de la mezcla con AE variará según el estado
de tensiones al cual se vea afectado. A mayor Stress Ratio (SR), mayor
será la tasa de disminución de la rigidez.
 De acuerdo a los resultados obtenidos, un valor de SR igual a 20%
permitirá que la mezcla mantenga una rigidez en el tiempo dentro de un
rango entre 80 y 90% de la rigidez inicial.
 Si el SR llega a valores cercanos a 50%, entonces la mezcla “colapsará”
rápidamente frente a los ciclos de carga, reduciendo su rigidez a un valor
cercano al que posee el material granular sin agentes estabilizantes.
Preguntas
Agradecimientos
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Pengcheng Fu, University of California Pavement Research Center
Dave Jones, University of California Pavement Research Center
John Harvey, University of California Pavement Research Center
Kim Jenkins, University of Stellenbosch
Contacto:
Felipe Halles. Gerente TécnicoTSP Chile – Grupo StaRC
[email protected]; www.tspchile.cl
Modelación Evolución de la Rigidez en el Largo Plazo. Resultados