Proyecto: Correlación entre Deformación Permanente y la Viscosidad a Corte Cero
J. Agnusdei, O. Iosco, F. Morea, A. Debenedetti

Es ampliamente sostenido que la viscosidad de los ligantes  contribuye en forma muy importante en el problema de ahuellamiento de las mezclas asfálticas.

Ha sido demostrado que en la aplicación de la tecnología SHRP, el parámetro G*/sen d , relacionado con el ahuellamiento de las mezclas asfálticas, no correlaciona bien con los asfaltos modificados con polímeros con alta elasticidad retardada, especialmente con los del tipo SBS.

La viscosidad a corte cero es una propiedad intrínseca de los ligantes que ha probado correlacionar bien con el ahuellamiento de las mezclas asfálticas.

En este trabajo se pretende estudiar comparativamente el efecto de la viscosidad de una serie de asfaltos modificados con polímeros de producción nacional, frente al ahuellamiento, aplicando el concepto de viscosidad a corte cero. El trabajo se centra únicamente en el rol que juegan los ligantes en el fenómeno de ahuellamiento.

Las mezclas en caliente  que se estudian son del tipo densas con agregados típicos de la Provincia de Buenos Aires, con granulometrías y contenidos de ligantes fijos y el mismo procedimiento de compactación.

Las determinaciones de la viscosidad a corte cero se realizan mediante el Reómetro de corte dinámico y las medidas de ahuellamiento mediante un equipo Wheel Tracking, similar al descrito en la norma British Standard  598: Part 110: 1996. Que consiste en  accionar una rueda cargada  que actúa sobre un molde con la mezcla asfáltica en estudio que se desplaza hacia delante y hacia atrás en forma alternada.

Proyecto: Utilización del Compactador Giratorio Superpave para Evaluar la compactabilidad de las Mezclas Asfálticas
R. G. Marcozzi

El adecuado control durante la construcción de un pavimento asfáltico asegura un buen comportamiento frente a las solicitaciones en servicio.

Entre otras variables el control de la temperatura de tendido en obra asegura la densidad diseñada. Pero en las aplicaciones de mezcla con asfaltos modificados con polímeros las temperaturas necesarias para obtener las viscosidades establecidas por norma son excesivas, pudiendo en muchos casos degradar la calidad del polímero y en consecuencia sus prestaciones.

En este trabajo se evalúa la resistencia a la compactación de las mezclas asfálticas a través de un nuevo parámetro utilizando el compactador giratorio Superpave.

Siendo la densidad una de las variables importantes durante el control de la calidad, el objetivo del trabajo ha sido comprobar efectivamente que mezclas realizadas con asfaltos modificados pueden compactarse a temperaturas inferiores con el mismo esfuerzo sin variar significativamente la resistencia que presentan al ser compactadas.

Proyecto: Medidas de Ahuellamiento y Daños por Humedad en Mezclas Asfálticas
J. O. Agnusdei, O. A. Iosco, F. Morea

La utilización de ligantes bituminosos para la ejecución de pavimentos establece como condición preliminar, que para el buen éxito de su aplicación, haya una buena adhesividad entre el ligante y el agregado pétreo que va a ser utilizado en la pavimentación, cualquiera sea el tipo o proceso de construcción adoptado.

El problema del desprendimiento de la película de asfalto de la superficie de los agregados pétreos parece ser un problema de envergadura en nuestro país, en muchas de las obras viales construidas.

Dada la magnitud del problema  que redunda en cuantiosas pérdidas por construcciones fallidas por el deterioro de los pavimentos a causa de fallas por adhesión, se han llevado a cabo desde hace muchos años numerosos estudios para atacar la solución del mismo. Sin embargo el problema resulta por demás complejo y numerosos métodos de ensayos para evaluarlo  han sido desarrollados a la vez  que un sin número de teorías han sido expuestas sobre el fenómeno.

En los últimos años con el desarrollo de la tecnología SUPERPAVE  generada por el SHRP (Strategic Highway Research Program) de los EE.UU, se han implementado varios métodos de ensayo con nuevas concepciones, para evaluar la adherencia entre los asfaltos y los agregados pétreos, tales como el método de Lottman, el de Inmersión Compresión, el Hamburgo Wheel Tracking, etc. Estos métodos parecerían contar con el consenso de una gran parte de los investigadores abocados a la solución del problema.

Proyecto: Viscosidad a Corte Cero de Ligantes  Asfálticos
J. O. Agnusdei, O. A. Iosco, F. Morea, J. Coacci

Las deformaciones permanentes o ahuellamientos producidos en las mezclas asfálticas son uno de los modos mas frecuentes de falla que se producen sobre los pavimentos y consisten en una depresión canalizada en la huella de circulación de los vehículos. Este fenómeno se ve incrementado en los últimos años en los pavimentos asfálticos debido a la combinación de elevado nivel de transito, cargas pesadas y/o lentas y altas temperaturas de servicio.

Una forma racional de abordar estos fenómenos de falla es mediante el estudio de los ligantes asfálticos como una forma de predecir el comportamiento de las mezclas frente al ahuellamiento.

Los asfaltos son materiales viscoelásticos, es decir que sometidos a la acción de una fuerza tienen una respuesta que podemos dividir en dos componentes: una elástica, bajo la cual el material se deforma almacenando la energía que ha sido necesaria para deformarlo, y recuperando ésta una vez suprimida la carga; y una componente viscosa, en la cual el material fluye disipando la energía en forma de calor, y que una vez suprimida la carga no es recuperable.

Este fenómeno de recuperación elástica del asfalto es lento en el caso de los asfaltos modificados con polímeros elastoméricos del tipo SBS, por lo cual el concepto Superpave que considera el factor G*/sen d para evaluar el fenómeno de ahuellamiento, subestima el real comportamiento elástico retardado que presentan este tipo de asfaltos. Su análisis mediante el reómetro de corte dinámico, cuando la carga oscilante es aplicada, mide la respuesta en un tiempo corto de carga que produce una “recuperación elástica parcial” antes de un nuevo ciclo de carga.

Es por esto que recientes investigaciones han centrado sus esfuerzos en busca de una solución a esta problemática, abordando al concepto de viscosidad a corte cero (ZSV). Los  fluidos pseudoplásticos, a muy bajas velocidades de corte, se comportan como uno Newtoniano, teniendo una viscosidad definida e independiente de la velocidad de corte. Esta viscosidad, ZSV, es la llamada viscosidad de corte cero. La ZSV determina el módulo de la mezcla efectivo luego de la aplicación de la carga y su recuperación elástico – retardada.

Existen diversos procedimientos experimentales para medir ZSV que utilizan diferentes equipos y expresiones.

1. Extrapolación de la viscosidad dinámica a frecuencia cero.
2. Extrapolaciones de la viscosidad a velocidades de fluir bajas, utilizando expresiones como la de Cross, Zeng y otros.
3. Ensayo de Creep o recuperación a tensión constante hasta alcanzar un estado estable de fluir.

De los procedimientos anteriormente enumerados nos centraremos en el 3er. punto que realiza el análisis de creep a tensión constante, llevando a cabo el ensayo a una temperatura de 60ºC, la cual es la temperatura de servicio del pavimento en la que se ven potenciados los efectos de ahuellamiento.

El análisis frente al ahuellamiento con una mezcla asfáltica patrón fue considerado mediante el ensayo de Wheel Tracking,  donde se analizaron los distintos ligantes en estudio. La temperatura de ensayo fue de 60ºC, de manera de poder comparar este ensayo con el de creep bajo las mismas condiciones de temperatura.

Proyecto: Temperaturas optimas de mezclado y compactación de mezclas con asfaltos modificados
J. O. Agnusdei, O. A. Iosco, C. Veloso, H. Osio

De acuerdo a los criterios corrientes para el diseño de las mezclas asfálticas, tanto por el método Marshall como el indicado por SHRP, las temperaturas óptimas de mezclado y compactación son las correspondientes a las viscosidades de 0,17 y 0,28 Pas. respectivamente.

Las condiciones de mezclado y compactación, funcionan bien  para los asfaltos convencionales, partiendo de la base que los mismos se comportan como fluidos Newtonianos a temperaturas elevadas con independencia entre la viscosidad y la  velocidad de corte.

En el caso de los asfaltos modificados con polímeros, los mismos presentan viscosidades mucho más elevadas que los convencionales, por lo que es necesario elevar considerablemente la temperatura de mezclado para lograr tanto un correcto recubrimiento de los agregados, como  una correcta colocación de la mezcla. Estas temperaturas  podrían causar algún daño en las propiedades de los mismos.

En el caso de los asfaltos modificados,  aún a temperaturas elevadas, los mismos se comportan como fluidos no Newtonianos  con dependencia entre la viscosidad y la velocidad de corte y podría ser que  las temperaturas óptimas de mezclado y compactación, calculadas de la misma manera que para los asfaltos convencionales, resultaran sin justificación  mas elevadas que las necesarias.

En este trabajo se han aplicado las recomendaciones indicadas  en el estudio NCHRP 459 desarrollado por el National Cooperative Highway Research Program de los EE.UU. para el cálculo de las temperaturas de mezclado y compactación de mezclas con asfaltos modificados, donde se aplica, entre otras cosas, el concepto de Viscosidad a Corte Cero  (ZSV) y algunas modificaciones a los métodos actualmente empleados.

Se analizan una serie de asfaltos modificados de producción nacional con distintos  polímeros, en mezclas del tipo densas, microaglomerados discontinuos y SMA.

Los resultados de laboratorio indican que es posible disminuir las temperaturas de mezclado y compactación entre 15 y 20 °C y en algunos casos mas, de las que normalmente se aplican empleando las pautas para los asfaltos convencionales. Estos resultados se tratan de que sean avalados en pruebas de campo.