Estudio del proceso de deformación y agrietamiento por fatiga de mezclas bituminosas sometidas a carga cíclica
- Autores: Jesús Alonso
- Directores de la Tesis: Félix Edmundo Pérez Jiménez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2006
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Enric Vazquez Ramonic (presid.), Rodrigo Miró Recasens (secret.), Baltasar Rubio Guzmán (voc.), Adriana Martínez (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Las capas de mezcla bituminosa que se utilizan en la construcción de un pavimento flexible, van perdiendo sus propiedades estructurales y funcionales prácticamente desde el primer momento en que se ponen en operación. Uno de los factores que más impacto tienen en el deterioro de la superficie del pavimento son las cargas transmitidas por los vehículos que sobre él circulan, provocando el deterioro por efecto de un proceso de fatiga de las mezclas bituminosas que constituyen las capas del firme.
Varios autores coinciden en la necesidad de continuar investigando el fenómeno de fatiga a fin de profundizar en el conocimiento de los mecanismos que producen este tipo de deterioro.
Con base en las investigaciones desarrolladas en los últimos años en el Laboratorio de Caminos de la UPC y en la información presentada por distintos autores especializados en el tema de fatiga en mezclas bituminosas, se desarrolló la presente tesis bajo dos líneas de investigación, una de ellas enfocada al estudio del proceso de fatiga de las mezclas y la segunda dirigida a investigar las posibles correlaciones entre las características de fatiga y las propiedades mecánicas obtenidas en un ensayo de tracción directa.
En los ensayos de fatiga, principalmente en el caso de tracción directa a tensión constante, se pone de manifiesto que existe para cada tipo de mezcla ensayada una deformación crítica de fatiga a partir de las cual el proceso de fisuración se desarrolla de manera imparable hasta la rotura total de la probeta, al pasar rápidamente de la microfisuración a la fase de inicio y propagación de la grieta.
Tanto en los ensayos de fatiga a flexotracción como en los de tracción directa, se observa que con independencia del tipo de ensayo y del modo de aplicación de la carga (control de carga, desplazamiento o deformación constante), la mezcla tiende a romper a una cierta amplitud de deformación y si no se alcanza ese valor la mezcla no fallará, independientemente del número de repeticiones de carga que se le aplique.
La determinación de la ley de fatiga de una mezcla mediante ensayos de flexotracción a desplazamiento controlado y aplicando el criterio clásico de fallo, que establece que la probeta ha roto cuando la carga o el módulo se reduce a la mitad, se corre el riesgo de considerar que la probeta ha fallado cuando realmente no lo ha hecho, lo que conduce a subestimar la vida a fatiga de las mezclas al momento de establecer las leyes de fatiga, sobre todo cuando se ensayan mezclas deformables fabricadas con betunes modificados, con mayores contenidos de betún o se ensayan a mayores temperaturas (>20ºC).
Durante el desarrollo de esta tesis se aplicó el ensayo de fatiga a tracción directa recientemente desarrollado en el laboratorio de caminos de la UPC, mediante el cual es posible determinar con mayor claridad la deformación crítica de fatiga para la determinación de las leyes de fatiga.
Las investigaciones realizadas nos permitieron desarrollar un procedimiento para determinar la ley de fatiga de una mezcla bituminosa a partir de su resistencia a la rotura, el cual se fundamenta en los resultados obtenidos de los diferentes ensayos fatiga practicados a las mezclas, y en las correlaciones obtenidas entre sus principales características de fatiga y las propiedades mecánicas obtenidas de un ensayo sencillo de tracción a velocidad de deformación constante.
