Estudio de la cohesion y la tenacidad del betun y su posible efecto en el comportamiento a fatiga de la mezcla
- Autores: Jesús A. Hernández Noguera
- Directores de la Tesis: Rodrigo Miró Recasens (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Félix Edmundo Pérez Jiménez (presid.), Sergio Horacio Oller Martínez (secret.), Angel Mateos Moreno (voc.), Carlos Humberto Fonseca Roji (voc.), Nicholas C. Thom (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
La cohesión y la tenacidad son propiedades fundamentales que un betún debe proporcionar a la mezcla bituminosa para que, formando parte del firme de una carretera, ésta sea capaz de soportar adecuadamente las solicitaciones impuestas por el tráfico y evitar su degradación, especialmente por fatiga.
Tradicionalmente, se han empleado procedimientos de ensayos sencillos, que permiten evaluar al ligante de forma aislada, con la finalidad de estimar únicamente su penetración, punto de fragilidad Fraass y punto de reblandecimiento. Actualmente, conocer estás características físicas no es suficiente, por lo que debe recurrirse a ensayos que permitan una valoración de los ligantes más acorde con las propiedades funcionales que ofrecen a la mezcla en servicio.
Debido a la falta de ensayos que permitan determinar dichas propiedades, en el laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña, se han desarrollado dos nuevos procedimientos para evaluar la cohesión y tenacidad que el betún proporciona a la mezcla, el Método UCL (Método Universal de Caracterización de Ligantes) y el ensayo BTD (Ensayo Barcelona Tracción Directa).
El Método UCL, permite de forma sencilla medir la cohesión o poder aglomerante del ligante sobre una mezcla patrón fija, sin finos ni filler, sometida a desgaste en el molino del ensayo de Los Ángeles. Al variar la temperatura, la cohesión de la mezcla varía presentando diferentes porcentajes de pérdida con los que se gráfica una curva de comportamiento denominada curva de estado del material. El ensayo BTD, permite determinar la tenacidad del ligante, mediante la aplicación de una fuerza de tracción sobre una probeta cilíndrica elaborada con la misma mezcla patrón. Al realizar el ensayo a diferentes temperaturas, se obtienen diferentes curvas fuerza-desplazamiento, donde es posible determinar la variación de la energía de fractura del material.
Con los parámetros obtenidos del ensayo a tracción BTD (módulo elástico, viscosidad, deformación elástica y plástica), es posible realizar una modelización numérica del comportamiento mecánico del ligante de acuerdo con el estado tensional a que está sujeto en todo momento. La modelización permite profundizar en el estudio teórico de la tenacidad, mediante dos planteamientos, uno a bajas temperaturas, basado en un modelo viscoelástico y otro a temperaturas intermedias, mediante una formulación viscoplástica.
Estas propiedades, cohesión y tenacidad, están relacionadas con uno de los procesos de deterioro más importantes en la mezcla bituminosa en servicio, la fatiga. El comportamiento a fatiga puede determinarse a partir de ensayos de flexotracción dinámica, sin embargo, esta propiedad tan importante no se considera en la fase de diseño de la mezcla.
En este trabajo se han determinado la cohesión y la tenacidad de un grupo de ligantes mediante la aplicación del Método UCL y el ensayo BTD, se ha modelizado el comportamiento de las curva fuerza-desplazamiento obtenidas del ensayo BTD y se ha evaluado el comportamiento a fatiga de una mezcla fabricada a partir de estos betunes mediante la aplicación del ensayo a flexotracción dinámica con control de desplazamiento. A partir de los resultados obtenidos, se establecen algunas posibles relaciones cualitativas entre cohesión, tenacidad y fatiga que permiten, a partir de las primeras, tener una idea del comportamiento a fatiga que tendrá la mezcla en servicio, pudiendo considerar estas propiedades durante la etapa de diseño.
