Mezclas asfálticas

Por Mg. Ing. Julián Rivera, Sr. Javier Bombelli e Ing. Oscar Rebollo del LEMaC, Centro de Investigaciones Viales, Universidad Tecnológica de La Plata.

El nuevo Pliego de Especificaciones Técnicas 2017 de la Dirección Nacional de Vialidad, establece, a diferencia de lo volcado en su anterior versión 1998 y en la versión 2015 del Pliego de la Comisión Permanente del Asfalto (también utilizado en diversas obras públicas a nivel nacional), que las mezclas asfálticas en caliente densas deben cumplir con los valores asociados a este ensayo que se observan en la Tabla 1.
Los valores correspondientes a la “clasificación por tránsito” son los observados en la Tabla 2.

El Indice de Tránsito (IT) se calcula con la expresión de la Ecuación 1.

IT = TMDAi x Pd

Donde TMDAi es el Tránsito Medio Diario Anual de diseño [veh/día] y Pd el Porcentaje de TMDAi correspondiente a tránsito pesado [%].
El ensayo de Wheel Tracking Test (WTT) consiste en someter, a una temperatura de 60 °C, a una probeta de 30x30x5 cm a ciclos de solicitación por medio de una rueda de caucho cargada, lo cual simula el paso del tránsito. Este ensayo arroja como resultado una curva que indica el ahuellamiento a lo largo del tiempo (ciclos). Esto permite

obtener parámetros característicos de la mezcla analizada, como son: la profundidad de huella correspondiente a los ciclos totales (RD), la profundidad de la huella proporcional al espesor de la probeta para el número de ciclos totales (PRD) y la pendiente promedio de ahuellamiento (WTS). En la Figura 1 se observa el equipo WTT que posee el LEMaC, centro de investigaciones donde se ha realizado el trabajo que se presenta.
En la Argentina para calcular esta WTS se utiliza la norma IRAM 6850, que establece lo indicado en la Ecuación 2:

WTS [mm/103 ciclos] = (H10000-H5000)/5

Donde H10000 y H5000 es el Ahuellamiento a los 10.000 y 5.000 ciclos respectivamente [mm].

Si bien, en el medio local, en los últimos años se ha incrementado la disponibilidad de equipos de ensayo de WTT, la misma sigue siendo reducida y en muchos casos poco justificable económicamente y en términos de plazos de ensayo y cantidad de material necesario, durante las etapas iniciales del diseño de la mezcla asfáltica. Por esta razón, diversos estudios han intentado desarrollar modelos que permitan la estimación expeditiva de estos parámetros en base a resultados de más sencilla obtención, para ser empleados en los momentos iniciales del proceso de dosificación de la mezcla, generando de forma más acotada dosificaciones que luego sí sean sometidas al ensayo citado. Como un ejemplo de esto, cabe citar los análisis llevados adelante por el equipo comandado por Kim, quienes han arribado a correlaciones entre el ensayo de punzonado (Figura 2) y el PRD, pero no informa en lo relacionado con la WTS.
Por otro lado, es de uso común en este tipo de mezclas el ensayo Marshall, el cual consiste en tomar una probeta y someterla a una carga en dirección diametral, midiendo la carga máxima que soporta y la deformación a la que ésta se produce, también a una temperatura de 60 °C. Este ensayo puede realizarse con una máquina automática que incrementa la carga sobre la probeta mientras mide la deformación prod

ucida y se detiene automáticamente cuando llega a la lectura máxima de carga (Estabilidad en kg), registrando su correspondiente deformación (Fluencia en mm), arrojando como resultado la curva carga versus deformación. En la Figura 3 se observa el equipo de ensayo Marshall automatizado con el que cuenta el LEMaC.
Como se observa entonces, es probable que exista una relación aplicable entre los resultados de este ensayo y la WTS del WTT. Para analizar este aspecto en la variedad de mezclas asfálticas en caliente elaboradas con asfaltos convencionales (sin modificar) en el país, se han recolectado una serie de muestras representativas de dichas mezclas, aplicándoseles ambos ensayos.
En vistas a la interpretación de los resultados del ensayo Marshall automatizado, para las diferentes mezclas analizadas se grafican las curvas Estabilidad-Fluencia en una escala porcentual, en la cual el máximo valor de cada variable es el 100%. En la Figura 4 se observan las curvas superpuestas obtenidas en tal sentido. Mediante la observación de este gráfico se pudo identificar a qué porcentaje de la Fluencia y Estabilidad corresponde esta porción rectilínea. Como puede observarse estas curvas presentan un comportamiento lineal en un rango del 30% al 80% de la Estabilidad.
Con los resultados obtenidos, se estimó por regresión simple lineal el modelo de correlación con la pendiente para el rango del 30% al 80% de la Estabilidad, observándose cumplir con un coeficiente de determinación (R2) de al menos 0,700 (valor empírico habitualmente tomado como límite en este tipo de aplicaciones). Para los datos analizados, luego de algunas consideraciones del tipo estadístico, se alcanzó un R2 muy próximo al límite establecido de 0,702. Se obtiene de esta forma un modelo válido, según la Ecuación 3:

WTSensayo = -0,0007 PM30-80 + 0,6617 (4)

Donde WTSensayo es la pendiente media de ahuellamiento por ensayo [mm/103 ciclos] y PM30-80 es la pendiente de curva carga vs. deformación de ensayo Marshall automatizado, en rango desde el 30 % al 80 % de la Estabilidad [kg/mm].