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Asignatura: Materiales de Construcción I, Profesor: , Carrera: Ingeniería Civil y Territorial, Universidad: UPM
Tipo: Apuntes
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INTRODUCCIÓN
El asfalto es un producto negro, viscoso, pegajoso, que por sus propiedades y características tiene actualmente toda una variedad de usos. Por su versatilidad y fácil manejo es ampliamente utilizado en diferentes ramas de la construcción. El asfalto es un material de vital importancia en muchos ámbitos de la construcción, sin embargo su mayor protagonismo reside en la utilización que ha tenido para la construcción de carreteras en todo el mundo. La gran capacidad que tiene el asfalto como ligante entre agregados, su condición impermeabilizante que protege al pavimento de la humedad y su gran resistencia a la acción de esfuerzos ocasionados por las cargas vehiculares, han hecho que este material sea considerado imprescindible en los proyectos de construcción de vías pavimentadas.
A pesar de la gran resistencia que posee el asfalto ante las cargas vehiculares, éste aun así experimenta fallas, debido a la repetida acción de cargas sobre éste, lo que provoca agrietamientos y deformaciones permanentes que se acumulan en todas las capas que componen la estructura vial.
Basándonos en lo último que se ha mencionado, en el presente informe se hará un estado del arte del deterioro mecánico del asfalto, en donde se mencionarán las propiedades y características generales del asfalto, se analizará detalladamente el comportamiento mecánico de los pavimentos asfálticos ante la acción reiterada de cargas, se hablará sobre los principales tipos de deterioro mecánico, definiendo cada uno de ellos y nombrando los más importantes; posteriormente se mencionarán los principales modelos que se han propuesto durante los últimos años para analizar el comportamiento mecánico del pavimento asfáltico y para predecir de manera empírica el comportamiento que tendrá ante un número determinado de cargas cíclicas. Finalmente se nombrarán algunos tipos de ensayos que se han utilizado para la elaboración de los distintos modelos de predicción, en donde se nombrarán y se describirán los más importantes.
El objetivo es hacer un estudio de los tipos de deterioro mecánico del asfalto, de las causas que provocan estos deterioros en los pavimentos asfálticos y de los modelos que se utilizan para la comprensión del comportamiento mecánico del asfalto ante determinados factores, ya que conocer esto, en el ámbito de la ingeniería civil, es muy importante si se quieren emplear técnicas de reparación que permitan mantener los pavimentos en condiciones adecuadas para el uso cotidiano.
Después de la fase de consolidación al comienzo de la vida de servicio del pavimento, el índice de deformaciones permanentes normalmente decrece con un incremento en las repeticiones de carga, hasta que se vuelve razonablemente constante. Finalmente, el índice de deformación permanente puede comenzar a incrementarse con un aumento en las repeticiones de cargas. Esta última fase ocurre sobre el camino sólo en situaciones extremas, e indican deterioro total.
Una de las formas de deterioro más fuertemente asociada a los mecanismos de falla que se generan por la acumulación de deformación permanente en la superficie y que abordaremos en esta investigación es la formación de roderas. Existen dos principales tipos de roderas: roderas por fallas en la subrasante y roderas por fallas en la capa de asfalto (Figura 0-0).
El perfil transversal de la deformación es diferente en cada caso, ya sea por falla en la subrasante o por falla en la capa (o mezcla) asfáltica, y es relativamente fácil de distinguir cuando se produce uno u otro. Cuando la deformación proviene de la subrasante debilitada la mezcla asfáltica acompañará dicha deformación observándose un descenso del nivel de la mezcla coincidente con la huella de circulación. Por su parte cuando la deformación es debida a la capa asfáltica se produce, además del descenso de la mezcla en coincidencia con la huella, un ascenso de la misma en los laterales de la huella de circulación. Este tipo de movimiento no es ni más ni menos que una típica falla de corte.
Si realizamos un enfoque más general, también se podrían clasificar estas deformaciones permanentes según el comportamiento estructural que presente el pavimento, entre las cuales brevemente definimos a las siguientes:
-Deformación Elástica: Ocurre cuando una carga deforma temporalmente los materiales de la cimentación y comprime el aire que llena los vacíos en la base, subbase y subrasante. Si la deformación fuera realmente elástica, la superficie regresa a su posición original después de que la carga pasa, por lo que no se produce una falta de uniformidad permanente, aún bajo aplicaciones de carga.
-Deformación por Consolidación: Se trata de deformaciones cerca del centro de la carga asociada sin el acompañamiento de elevaciones laterales, que ocurren cuando la carga produce una presión suficientemente elevada en los poros del suelo para expulsar parte del aire y agua, con lo que se consolida el material. La deformación progresa con las repeticiones adicionales de carga hasta que las capas afectadas se consolidan.
-Deformación Plástica: Aparecen cuando la presión del agua y del aire dentro de los poros del material de cimentación u otros, se combinan con fuerzas producidas por la carga para desplazar el material del camino. La deformación provocada es progresiva bajo la repetición de las cargas, manifestándose mediante una depresión cerca del cetro de la carga aplicada, con elevaciones a cada lado de la depresión.
-Deformación Mecánica: Corresponde al asentamiento de las capas inferiores, que puede acompañarse por grietas en las capas de pavimento. Ocurre cuando la estructura del pavimento no está bien construida o proyectada. A continuación, ahondaremos más en los dos tipos de fallas por roderas que se mencionaron en un principio, y que son el principal foco de atención por deformaciones permanentes.
Este tipo de roderas son causadas por un excesivo esfuerzo repetido en las capas interiores (base o subbase) bajo la capa de asfalto (Figura 0-1), la que posteriormente cede y se deforma. Si bien los materiales duros pueden reducir parcialmente este tipo de roderas, es considerado un problema estructural más que de los materiales en sí. Este problema generalmente es el resultado de una sección de pavimento demasiado delgada sin la suficiente profundidad para
Figura 0-0 Fallas en capas del Pavimento Asfáltico
reducir, a niveles tolerables, las tensiones y esfuerzos sobre la subrasante cuando las cargas son aplicadas. También puede explicarse por una escasa compactación de las capas de suelo o el ingreso de agua o por la intrusión de humedad, lo cual debilita y afecta a la subrasante. Por ende, la deformación en este caso ocurre en la subrasante más que en las capas de asfálticas. Roderas por fallas en la capa de asfalto El tipo de roderas que más preocupa a los diseñadores de mezclas asfálticas es la deformación de las capas de asfalto. Esta deformación es el resultado de una mezcla de asfalto sin la suficiente capacidad de resistencia al corte para resistir cargas pesadas repetitivas (Figura 0-2). Una mezcla débil va acumulando pequeñas (pero permanentes) deformaciones con cada vehículo de peso considerable que pasa, como por ejemplo un camión, y eventualmente forma una ruta caracterizada por una inclinación y deslizamiento lateral de la mezcla. Las roderas pueden ocurrir en el curso de la superficie de asfalto, o bien las roderas que se ven en la superficie pueden ser causadas por el debilitamiento de alguna de las capas bajas de asfalto.
Las roderas de una mezcla asfáltica débil ocurren típicamente durante el verano, bajo temperaturas altas del pavimento. Mientras esto podría sugerir que las roderas del cemento asfáltico son un problema causado por el sol, es más correcto pensar que son una combinación entre la resistencia de los agregados minerales y el cemento asfáltico. Este tipo de deformaciones permanentes se producen primero con un cambio de volumen debido a la compactación por el paso del tránsito; luego se producen deformaciones a volumen constante por flujo de la mezcla. Finalmente, se produce un tercer estado denominado como “tercer flujo” en el cual la mezcla pierde la capacidad de tomar carga y se deforma rápidamente, este proceso está asociado con cambios de volumen en la mezcla asfáltica.
Fallas que se presentan por Deformaciones permanentes
A continuación se mencionarán y explicarán las principales fallas que son posibles de encontrar en los pavimentos asfálticos y que son catalogadas como deformaciones permanentes. Además cada una de ellas incluye una imagen para ejemplificarlas.
-Ahuellamientos Son depresiones canalizadas que se forman bajo las huellas de las ruedas de los vehículos. Los ahuellamientos pueden producirse por la consolidación o por el movimiento lateral de una (o más) de las capas inferiores, o bien por desplazamientos en la propia capa asfáltica superficial. Pueden desarrollarse bajo la acción del tránsito, sobre todo en los pavimentos asfálticos nuevos que han tenido poca compactación durante la construcción.
-Ondulaciones y desplazamientos La ondulación es una forma de movimiento tipificada por “ondas” que se presentan en la superficie del pavimento asfáltico. El desplazamiento es una forma de movimiento plástico consistente en un hundimiento y levantamiento localizado de la superficie del pavimento. Generalmente ocurren en los sitios donde los vehículos frenan durante alguna bajada, en las curvas cerradas y donde los vehículos golpean un resalte. Las ondulaciones y desplazamientos normalmente se producen en las capas asfálticas que carecen de estabilidad, la que a su vez se debe a que la mezcla del concreto asfáltico es demasiado rica en asfalto. También puede ser ocasionada por la alta proporción de agregados finos, o debido a que la superficie del pavimento tiene una superficie demasiado lisa.
-Depresiones en la rasante Las depresiones son áreas bajas localizadas y de tamaño reducido que pueden estar o no acompañadas de fisuras. Penetran varios centímetros (desde 2 cm a más) por debajo de la rasante, provocando así que el agua se estanque en ellos. Pueden ser ocasionadas por un tránsito de vehículos más pesados que los considerados para el diseño del pavimento o bien por haberse empleado métodos constructivos deficientes.
MODELOS DEL DETERIORO MECÁNICO DEL CONCRETO ASFÁLTICO
Los mecanismos fundamentales de la fatiga de un AC (Asphalt Concrete; Concreto Asfáltico) son complicados. En general, la fatiga es la acumulación de daños (en el sentido amplio) en los materiales bajo el efecto de la carga repetida. La acumulación de fatiga por daños en mezclas de AC resulta en el agrietamiento, que es uno de los principales deterioros mecánicos en pavimentos flexibles.
Las propiedades de la fatiga de AC se obtienen habitualmente mediante ensayos de laboratorio de carga repetida. La ley de Paris (que se detalla en “The Uzan Model”) juega un papel importante en la vinculación de la tasa de crecimiento de la grieta a la deformación por tracción desarrollada en la mezcla asfáltica. Además, se han desarrollado modelos de fatiga basados en daño continuo o fractura mecánica. La ley de París también se utiliza para vincular la tasa de crecimiento de la grieta a la degradación de los indicadores de tenacidad de la fractura tales como el factor de intensidad de tensiones cuando se considera LEFM (Linear elastic fracture mechanics)
a) Modelos fenomenológicos empíricos
Los modelos de esta categoría fueron desarrollados en base a los datos experimentales para vincular la vida de la fatiga (número máximo permitido de repeticiones Nf) a la deformación por tracción y el módulo de E * dinámico de un AC. Una formulación típica puede representarse como:
𝑁𝑓 = 𝑘 1 (𝜀𝑡)−𝑘^2 |𝐸∗|−𝑘^3
En qué 𝑘 1 ,𝑘 2 , 𝑘 3 son coeficientes de regresión. Un criterio de fallo típico para vida de la fatiga en una deformación específica es la repetición de carga en el que los AC pierden su módulo en un 50%. Si 𝑘 2 = 𝑘 3 y para los ensayos de tensión directa, 𝑁𝑓 = 𝑘 1 (𝜀𝑡𝐸∗)−𝑘^2 = 𝑘 1 (𝜎𝑡)−𝑘^2
Modelo de Monismith
Monismith (1969) propuso un modelo con el siguiente formato:
𝑎 (
𝑏
Donde 𝑆𝑚𝑖𝑥 es la rigidez a la flexión, K es un factor que reconoce la influencia del contenido de asfalto y grado de compactación; 𝜀𝑡= deformación por tensión aplicada, y a, b son coeficientes determinados experimentalmente.
Modelo de Shell
−
Donde 𝑁𝑓=vida de la fatiga; 𝜀𝑡= deformación por tensión; 𝑆𝑚𝑖𝑥 =rigidez a la flexión de la mezcla; y 𝑉𝑏= Contenido de asfalto por volumen.
Modelo del “Asphalt Institute”
𝑁𝑓 = 𝑆𝑓 ∗ 10[4.84(𝑉𝐹𝐵−0.69)]^ ∗ 0.004325 ∗ 𝜀𝑡−3.291^ ∗ (0.856𝑉𝑏 + 1.08)𝑆𝑚𝑖𝑥−0.
Donde 𝑁𝑓=vida de la fatiga; 𝑆𝑓 =Factor de cambio para convertir los resultados de los test de laboratorio al campo de resultados esperados (el factor recomendado es de 18,4 para un área agrietada del 10%); 𝜀𝑡= deformación por tensión aplicada; 𝑆𝑚𝑖𝑥=rigidez a la flexión de la mezcla; and VFB = huecos llenos de betún.
Modelo de Tayebali (1996)
𝑁𝑓 = 𝑆𝑓 ∗ 2. 738 × 105 ∗ 𝑒^0.^077 𝑉𝐹𝐵^ ∗ 𝜀 0 −^3.^6224 ∗ 𝑆 0 ,,−^2.^720
Donde 𝑆𝑓 =Factor de cambio para convertir los resultados de los test de laboratorio al campo de resultados esperados (el factor recomendado es de 10 para un área agrietada del 10% y 14 para un 45%); e=base del logaritmo natural; VFB = porcentaje de huecos llenos de betún; 𝜀 0 = nivel de deformación; y 𝑆 0 ,,= pérdida de rigidez medida en flexión.
Modelo de Medani y Molenaar (2000)
𝑛
log(𝑘 1 ) = 6.589 − 3.762𝑛 +
𝑆𝑚^ + 2.332 log(𝑉𝑏
Donde 𝑘 1 =coeficiente; 𝜀𝑡= deformación inicial por tensión; m=pendiente de la curva de la mezcla maestra de rigidez; 𝑇𝑅&𝐵 = punto de ablandamiento para aglutinante (determinado por una prueba de anillo y bola) (° C); 𝑆𝑚= rigidez de la mezcla (Mpa); n= parámetro de fractura; 𝑉𝑎= contenido de vacíos de aire (%);𝑉𝑏 =Volumen de aglutinante (%).
b) Modelos de la Mecánica de la fractura
Los modelos de fractura hechos usan la ley de propagación de grietas tanto para la mecánica de fractura elástica lineal como para la mecánica de la fractura no lineal. Para LEFM se utiliza a menudo la ley París. Para la mecánica elástica no lineal, se utiliza generalmente la J-integral.
Modelo de Uzan
Uzan (2007) modeló el agrietamiento por fatiga como un proceso de dos etapas que consiste en la iniciación de grietas y la propagación de grietas. La etapa de iniciación de grietas se caracteriza por ensayos de fatiga de laboratorio convencionales; mientras que la etapa de propagación de grietas es descrita usando la ley de Paris- Erdogan.
Uzan adoptó el modelo desarrollado por Tayebali (descrito más arriba) para modelar la iniciación de la grieta.
La Ley de Paris-Erdogan (^) 𝑑𝑁𝑑𝑐 = 𝐴(Δ𝐾 )𝑛^ fue usada como modelo de la propagación de la grieta para evaluar el
número de repeticiones de cargas necesarias para propagar la grieta. Donde c= largo de la grieta; N=número de repeticiones de la carga; Δ𝐾=diferencia entre el máximo y mínimo del factor de intensidad de esfuerzo K; y A, n = Propiedades del material.
Fractura Mecánica no lineal
Para la mecánica de fractura no lineal, se considera la deformación plástica. Un parámetro comúnmente utilizado para la caracterización del comportamiento no lineal es la J-Integral, que puede ser utilizada tanto como un parámetro de energía como un parámetro de intensidad de esfuerzos.
Γ
Donde W= densidad de energía de deformación, Γ= contorno, y ds= diferencial de longitud a lo largo del contorno, Al igual que el factor de intensidad de esfuerzos K en la mecánica elástica lineal, la tasa de crecimiento de la grieta es una función de J en vez de K en la mecánica de la fractura no lineal.
c) Modelos basados en el daño
Los modelos de esta categoría se basan en el concepto de daño acumulativo.
Modelo de Castro y Sanchez
Castro y Sánchez (2008) propusieron un modelo fenomenológico basado en la teoría de daño continuo. Se usó el ensayo tres puntos de fatiga por flexión para determinar los parámetros de la ecuación que se muestra a continuación:
𝑁 = 𝑎 ∙ 𝜀 0 𝑏^ ∙ 𝐷𝑐
Donde N es el número de ciclos de carga; 𝜀 0 es la deformación inicial; a, b y c son parámetros del concreto
asfáltico determinados experimentalmente; D es el parámetro de daño, 𝐷 = |𝐸^0
∗|−|𝐸∗| |𝐸 0 ∗| definido como la pérdida de la norma del módulo complejo que toma lugar en una muestra durante un ensayo.
Modelo de Bodin
Bodin (2004) propuso un modelo de daño no local para predecir la el agrietamiento del pavimento por fatiga.
El modelo matemático utilizado para describir el daño mecánico es un modelo de daño basado en la elasticidad de la fatiga.
con 𝐹(𝑑𝑐𝑟𝑖𝑡 ) = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒; 𝐹(𝑑) = ∑
𝑁
𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜 1
Donde d es la variable de daño, 𝜀̅𝑎 es la amplitud de la deformación equivalente durante un ciclo; F(d) es la función escalar de daño; y 𝛽 es un parámetro del modelo.
Los desarrollos permiten la consideración de cualquiera de las pruebas de control de estrés o tensión, que dan los mismos resultados analizados. Un ejemplo de simulación de daños no lineal para un ensayo de fatiga de esfuerzo controlado se presenta en la siguiente figura 3.3.
El modelado de este comportamiento de daño con la ley DBN se puede hacer considerando que los módulos iniciales de cada cuerpo EPi toman en cuenta la fatiga por una ley de daños del siguiente tipo:
𝑑(𝐷𝑖𝑁 ) 𝑑𝑁 = 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛𝐸^ (𝜀𝑖𝑁, 𝐷𝑖𝑁^ )
Donde 𝐷𝑖𝑁 : Daño del cuerpo tipo EPi en el ciclo N
𝜀𝑖𝑁 : Amplitud de la deformación en el ciclo N
b) Acumulación de deformaciones permanentes
Las deformaciones permanentes, que crean formación de surcos en la carretera, tienen dos orígenes diferentes:
Un experimento adaptado fue especialmente desarrollado para cuantificar estas dos contribuciones (Neifar, 2002). Modelar el primer efecto es posible cuando se considera la ley viscoplástica clásica del tipo: ε = f (σ). El segundo fenómeno, que es más complejo de caracterizar, puede ser modelado con la ley DBN considerando que una deformación no viscosa acumulada se introduce en el modelo del cuerpo EPi.
De manera separada a los demás modelos se presenta uno construido a partir del análisis de elementos finitos en 3d:
Modelo construido a partir del análisis de elementos finitos
En los últimos años, varios estudios analizan el comportamiento de los pavimentos flexibles asfalticos desarrollando modelos de elementos finitos 3D, que son capaces de determinar con precisión tensiones y deformaciones en pavimentos causadas por cargas aplicadas. A diferencia de la mayoría de los métodos descritos anteriormente, este método puede ser una herramienta de análisis complejo y costoso; Por tanto, es empleado sólo cuando se necesitan resultados y simulaciones precisas de los problemas de pavimento. Además, este método permite considerar parámetros como por ejemplo, la carga dinámica, discontinuidades, tales como grietas y articulaciones, comportamiento viscoelástico y elástico no lineal, fundaciones rígidas, sistemas de amortiguación y la propagación de grietas. Como ejemplo de aplicación se presenta el caso de los efectos de los fuertes impactos repetidos causados por ruedas del tren de aterrizaje de aviones en los pavimentos de los aeropuertos. En particular, el papel implementado un modelo 3-D para simular el comportamiento del pavimento bajo aterrizaje de aviones, con el fin de investigar la relación entre la profundidad de la formación de surcos y el número de cargas. De manera simplificada se presentan fórmulas matemáticas utilizadas: 𝜀𝑐^ = 𝐹(𝜎, 𝑇, 𝑡) Donde 𝜀𝑐^ (deformación) es una función del esfuerzo, temperatura y tiempo. Donde también la velocidad de deformación queda representada por:
𝜀̇𝑐^ =
Donde 𝜀= Tasa de deformación uniaxial equivalente 𝜎= Tensión desviadora equivalente uniaxial 𝑡 = Tiempo total A, n, m = usuario define constantes que son funciones de la temperatura. A y n deben ser positivos con −1 < 𝑚 ≤ 0 Temperatura debe ser constante
Para la estimación de la tensión se utiliza una malla cúbica, donde el grado de refinamiento es lo más importante en la estimación del campo de tensiones en el pavimento: la más fina malla se requiere cerca de las cargas para capturar los gradientes de tensión y deformación. La malla que se presenta tiene 69090 nodos y 64124 elementos. En el modelo el elemento infinito se utiliza para representar el límite infinito en la dirección de aterrizaje. La malla de elementos finitos considerado para el análisis se muestra en la siguiente figura.
Para este caso las cargas se han aplicado sobre la superficie del pavimento con una presión máxima de 1. kPa y la distribución sobre la longitud de contacto se ilustra en la Figura 6.a. Por simplicidad, se utilizó la curva de puntos para representar la distribución de la presión de contacto para cada neumático en la simulación. Dentro de cada ciclo, la carga se aplicó con un tiempo de duración de 0,01 segundos con el fin de simular la velocidad de aterrizaje de aeronaves. Para
analizar el comportamiento de la estructura del pavimento bajo ciclos de carga repetidas, en la simulación de la carga fue retirado durante 1,0 segundos como se muestra en la figura 6.b. Los resultados de la simulación se ilustran en las siguientes figuras. El desplazamiento se considera como una respuesta de la aplicación de cargas repetidas. La magnitud final del desplazamiento U por debajo del centro de la carga después de 1000 ciclos de carga es 0.39 mm
La mayoría de los modelos matemáticos utilizados en el deterioro mecánico del asfalto son completamente empíricos es decir la gran mayoría fue determinado desde el ensayo es por eso que haremos un repaso por todos estos.
Ensayo de creep estático en compresión axial y triaxial : El ensayo de creep con o sin confinamiento lateral y con carga estática ha sido muy utilizado para evaluar las características de las mezclas asfálticas, sus resultados fueron muy utilizados para evaluar los modelos de ahuellamiento. Se caracteriza por ser uno de los ensayos más ampliamente utilizados debido a su simplicidad. Sus resultados expresan la evolución de la deformación específica permanente en función del tiempo para una carga aplicada y temperatura de ensayo.
Descripción: se somete a las probetas de hormigón asfaltico (tipo Marshall) a una compresión vertical localizada con carga estática. Si bien el ensayo no debería ayudar al comportamiento del asfalto al tratarse de una carga localizada y estática se pueden realizar similitudes con el ahuellamiento producido por el comportamiento vehicular.
Ensayo de creep en compresión axial y triaxial con carga pulsante : Para representar de mejor maneras las condiciones a las que se encuentra expuesto el hormigón asfaltico es que se utiliza un ensayo con carga pulsante ya que refleja de mejor manera los estados reales.
Descripción: se aplican cargas repetidas tanto axiales como laterales para pulsos de carga con distintas formas, para rangos de 0.5 a 1 segundo, se incorporan ciclos de descanso entre los distintos ciclos y se miden las deformaciones permanentes.
Dejando un poco de lado los ensayos por compresión que sirven para determinar propiedades dinámicas, creep, pasaremos a ensayos que reflejan las condiciones de fatiga del asfalto
Ensayo de tracción indirecta por compresión diametral con carga pulsante : consiste en someter a compresión en su manto a probetas cilíndricas, este tipo de ensayo ha alcanzado un gran desarrollo a nivel de técnica vial mundial, destinado para determinar el módulo de deformación y la resistencia a la fatiga de mezclas asfálticas. Las ventajas que tiene de aplicación es que es sencillo de efecturar, posee buena repetibilidad con bajo coeficiente de variación de sus resultados y es que pueden efectuarse ensayos con cargas pulsantes o en condición de carga estática.
Ensayo de rueda cargada o Wheel tracking test : es un ensayo que se encuentra dentro de los catalogados ensayos de simulación el cual sirve para alcanzar una validación correcta entre lo que sucede en el laboratorio y en la práctica. El procedimiento general del ensayo consiste en medir la velocidad de deformación o la deformación vertical que se produce en una probeta de mezcla asfáltica, prismática o cilíndrica, ante la aplicación de una carga dinámica aplicada mediante una rueda cargada.
Las variantes de este ensayo preceden de acuerdo al origen de sus equipos y laboratorios
CONCLUSIÓN
El concreto asfaltico es un material que puede ser considerado elástico – lineal a temperaturas bajas y frecuencias de carga altas, este muestra propiedades viscosas y plásticas a temperaturas mayores. Debido a este comportamiento, las cargas repetidas del tránsito generan deformaciones en su estructura las cuales son perjudiciales para su funcionamiento.
EI trabajo del ingeniero civil en el diseño del concreto asfaltico involucra el análisis teórico y el cálculo de esfuerzos y deformaciones en lugares críticos, como resultado de las aplicaciones de carga originadas por las ruedas de los vehículos. La condición más crítica, es cuando la rueda se encuentra exactamente encima del punto de análisis. En dicho punto, los esfuerzos cortantes son nulos y únicamente actúan los esfuerzos normales, obteniéndose un estado triaxial de esfuerzos. Por lo tanto, en el laboratorio se realizan toda clase de pruebas que buscan reproducir o simular esta condición de esfuerzos, considerada la más desfavorable. Por otro lado cuando los neumáticos de los vehículos se apoyan sobre el concreto asfaltico producen una huella de forma distinta para cada tipo de neumático, presión de inflado, carga por rueda, velocidad y estado de la superficie que a la larga genera las fallas por ahuellamiento. Cuando está en movimiento, además de variar la forma de la huella, aparecen solicitaciones distintas a las verticales, que son las que existen cuando el vehículo está detenido o con movimiento uniforme: aparecen esfuerzos horizontales debido al rozamiento y a los cambios de trayectoria, succiones de agua contenida en la sección estructural y esfuerzos verticales de impacto por efectos del movimiento del vehículo.
Si bien el comportamiento del asfalto es algo irregular en el tiempo debido a los argumentos descritos más arriba como las condiciones climáticas, carga por rueda, velocidad. Hemos repasado en este trabajo una serie de modelos semi-empiricos los cuales permiten modelar deterioro mecánico en el asfalto como la vida de fatiga, acumulación de fatiga y fallas de ahuellamiento, también se ha encontrado que para el mismo deterioro se pueden encontrar distintos modelos, esto nos indica que la investigación del asfalto no está completa y se pueden seguir desarrollando modelos y procedimientos que nos entregan una mejor predicción de cómo y dónde se va a deteriorar el concreto asfaltico.
