influencia de la humedad relativa en la resistencia al

INFLUENCIA DE LA HUMEDAD RELATIVA EN LA RESISTENCIA

AL DETERIORO POR FATIGA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES.

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

Presentado por:

JUAN PABLO CORTÉS RUBIANO

Asesora:

SILVIA CARO SPINEL

Ingeniera Civil, M, Sc, PhD.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

Bogotá D.C. Junio 2014

AGRADECIMIENTOS

A mi familia por estar siempre apoyándome incondicionalmente durante mi camino a convertirme

ingeniero como mi papá.

A la ingeniera Silvia Caro, por su asesoría con la cual siempre pude contar en el momento que lo

necesitaba. Sus consejos siempre oportunos y llenos de experiencia ciertamente dieron la guía necesaria

para el desarrollo y la finalización efectiva de este proyecto de grado.

A Camila Domínguez, por su apoyo constante y amor durante todo el desarrollo de éste documento. ¡Lo

logramos y te quiero mucho!

Al ingeniero Eduardo Rueda porque desde el primer día presentó una gran disposición a ayudarme en

labores totalmente nuevas para mí y en las cuales él ya era bastante experimentado. A él, gracias por

darme un poco de su tiempo para ayudar en gran medida al desarrollo del proyecto.

Al ingeniero Rodolfo Olivo, quién en proceso del desarrollo de su propio proyecto dispuso de un tiempo

para mostrarme la mecánica y el desarrollo del experimento de fatiga especializado para humedades

liderado por él y con quién siempre pude contar teniendo alguna duda adicional al iniciar el procesamiento

de mi experimento.

Al personal de laboratorio, especialmente a Alexander Galindo por todo el apoyo prestado a lo largo del

semestre en el que se desarrolló este trabajo.

A los estudiantes que prestaron su tiempo y ayuda para colaborar en tareas más duras del laboratorio.

INFLUENCIA DE LA HUMEDAD RELATIVA EN LA RESISTENCIA AL DETERIORO POR FATIGA EN PAVIMENTOS FLEXIBLES.

II

CONTENIDO

AGRADECIMIENTOS ......................................................................................................................................... I

CONTENIDO ........................................................................................................................................................ II

LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................................... IV

LISTA DE TABLAS .............................................................................................................................................. V

1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 1

2. OBJETIVOS ................................................................................................................................................... 3

2.1 General ........................................................................................................................................................... 3

2.2 Específicos ..................................................................................................................................................... 3

3. ANTECEDENTES ....................................................................................................................................... 4

4. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................................................... 6

5. METODOLOGÍA PARA ELABORACIÓN DE ESPECÍMENES .................................................. 7

5.1 Concreto asfáltico .................................................................................................................................. 7

5.2 Agregados pétreos y llenante mineral ................................................................................................. 7

5.3 Definición contenido de asfalto óptimo ................................................................................................. 10

5.4 Fabricación de especímenes ...................................................................................................................... 11

5.4.1 Preparación de moldes y bandejas ................................................................................................... 11

5.4.2 Preparación agregado ......................................................................................................................... 11

5.4.3 Preparación del asfalto ....................................................................................................................... 12

5.4.4 Iniciación del proceso de mezclado ................................................................................................. 13

5.4.5 Compactación ...................................................................................................................................... 14

5.4.6 Proceso de desencofrado, marcado y corte de especímenes........................................................ 15

6. METODOLOGÍA PARA EVALUACIÓN VOLUMÉTRICA DE LOS ESPECÍMENES ....... 17

6.1 Procedimiento ....................................................................................................................................... 17

6.2 Pasos seguidos en la volumetría................................................................................................................ 18

7. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL DEL PROCESO DE ACONDICIONAMIENTO ..... 20

7.1 Preparación de la solución ......................................................................................................................... 20

7.2 Seguimiento de retención de humedad .................................................................................................... 21

8. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL DE FALLA A FATIGA ..................................................... 22

8.1 Selección de especímenes para la falla .............................................................................................. 22


III

8.2 Montaje de los especímenes en la máquina de fatiga ..................................................................... 22

8.3 Definición de la deformación aplicada ............................................................................................. 24

8.4 Obtención de resultados ..................................................................................................................... 24

9 RESULTADOS EXPERIMENTALES ......................................................................................................... 25

9.1 Resultados de volumetría presentados por Olivo (2013). ................................................................... 25

9.2 Cálculos de volumetría ............................................................................................................................... 25

9.3 Definición de criterios para garantizar la mayor similitud entre ambos experimentos .................... 27

9.4 Retención de humedad ............................................................................................................................... 28

9.5 Resultados de ley de fatiga presentados por Olivo ................................................................................ 30

9.6 Resultados y análisis de ley de fatiga propios y comparación con antecedentes............................... 32

10. CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 38

11. RECOMENDACIONES .............................................................................................................................. 39

12. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................................. 40

13. ANEXOS .......................................................................................................................................................... 41


IV

LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Límites de granulometría para MDC-2 ............................................................................................... 8

Figura 2 - Gráfica de la granulometría escogida .................................................................................................. 9

Figura 3 - Contenido óptimo de asfalto (Olivo, 2013) ..................................................................................... 11

Figura 4 - Molde 30x30x4cm con tapa................................................................................................................ 11

Figura 5 - Materiales y elementos en horno ....................................................................................................... 12

Figura 6 - Concreto asfáltico previo a la mezcla ya pesado ............................................................................. 13

Figura 7 - Mezcla con únicamente agregado grueso ......................................................................................... 13

Figura 8 - Mezcla con agregado fino y grueso ................................................................................................... 14

Figura 9 - Mezcla en molde engrasado ................................................................................................................ 14

Figura 10 - Proceso de compactación ................................................................................................................. 15

Figura 11 - Bloques, "Panelas" después de ser desencofradas ........................................................................ 15

Figura 12 - Dimensiones estándar según NFP-98-261 .................................................................................... 16

Figura 13 - Panela marcada (izquierda) y plantilla estándar (derecha) ........................................................... 16

Figura 14 - Especímenes cortados ....................................................................................................................... 16

Figura 15 - Montaje para cálculo de peso sumergido ....................................................................................... 17

Figura 16 - Baño inicial a 25C° ............................................................................................................................. 18

Figura 17 - Espécimen en baño sin liberación de burbujas de aire ................................................................ 18

Figura 18 - Espécimen después de baño saturado, secado superficialmente ................................................ 19

Figura 19 - Preparación de solución .................................................................................................................... 21

Figura 20 - Montaje de acondicionamiento dentro de los contenedores ...................................................... 21

Figura 21 - Mezcla de ambos componentes de la solución epóxica. .............................................................. 22

Figura 22 - Vista superior del espécimen ya pegado y con brazo de aplicación de deformación totalmente

recto Acondicionamiento en la cámara durante la falla.................................................................................... 22

Figura 23 - Montaje de acondicionamiento en la máquina de fatiga (Motores de 12 V no visibles) ........ 23

Figura 24 - Evolución de humedad en el tiempo .............................................................................................. 24

Figura 25 - Variación del % de vacíos (Olivo, 2013) ........................................................................................ 25

Figura 26 - % de vacíos de los 40 especímenes propios .................................................................................. 27

Figura 27 - Pesos Normalizados (1-8) ................................................................................................................. 29

Figura 28 - Pesos Normalizados (9-16) ............................................................................................................... 29

Figura 29 - Pesos Normalizados (17-23) ............................................................................................................ 30

Figura 30 - Ley de fatiga para HR 8% (Olivo, 2013) ........................................................................................ 30

Figura 31 - Ley de fatiga para HR 45% (Olivo, 2013) ...................................................................................... 31

Figura 32 - Ley de fatiga para HR 100% (Olivo, 2013) .................................................................................... 31

Figura 33 - Conjunto de leyes de fatiga (Olivo, 2013) ...................................................................................... 32

Figura 34 - Puntos para la evaluación de la ley de fatiga .................................................................................. 35

Figura 35 - Ley de fatiga a 80% de humedad relativa ....................................................................................... 36

Figura 36 - Leyes de fatiga a 8%, 45%, 80% y 100%........................................................................................ 36


V

LISTA DE TABLAS Tabla 1 - Especificaciones técnicas dadas por Ecopetrol (Olivo, 2013) ......................................................... 7

Tabla 2 - Límites de Granulometría para una MDC-2 ....................................................................................... 8

Tabla 3 - Granulometría escogida .......................................................................................................................... 9

Tabla 4 - Resultados Cilindro giratorio (Rueda, 2012) ..................................................................................... 10

Tabla 5 - Propiedades de la solución para su preparación ............................................................................... 20

Tabla 6 - Resumen volumetría (Olivo, 2013) ..................................................................................................... 25

Tabla 7 - Resúmenes de ambas volumetrías ...................................................................................................... 27

Tabla 8 - Nuevo resumen de especímenes después de aplicada la restricción ............................................. 28

Tabla 9 - Desviaciones estándar de deformaciones utilizadas para la construcción de la ley de fatiga a 80%

................................................................................................................................................................................... 33

Tabla 10 - Consolidación de la totalidad de resultados para humedad al 80% ............................................ 33

Tabla 11 - Rangos que definen una ley de fatiga según NFP-98 .................................................................... 34

Tabla 12 - Parámetros para la ley de fatiga a 80% de humedad relativa ........................................................ 36

Tabla 13 - Comparaciones al millón de ciclos para la misma mezcla asfáltica ............................................. 37

Tabla 14 - Cálculos de % de aire y confirmación con restricción .................................................................. 41

Tabla 15 - Seguimiento de pesos especímenes 1-23 ............................................................................................ i

1. INTRODUCCIÓN

En las prácticas de construcción en ingeniería civil es necesaria la claridad sobre los factores de daño a

los que está sometida una estructura. Éstos dependen del tipo de estructura que se esté analizando, los

materiales con los cuales ésta fue construida, la metodología de construcción con la que ésta fue llevada

a cabo y, finalmente, las condiciones específicas de servicio a las cuales se encuentra sometida durante su

vida útil. En pavimentos se ha discutido sobre la importancia del daño por humedad en mezclas asfálticas.

Este daño, combinado con volúmenes representativos de tráfico, causa efectos adversos en el

comportamiento mecánico de la mezcla asfáltica y en su capacidad para soportar la carga para la cual se

diseñó. El daño ocurre cuando la humedad presente en la mezcla causa una pérdida de adhesión entre la

película asfáltica y la superficie del agregado a la que envuelve o cuando se tiene una pérdida de cohesión

entre el mismo ligante asfáltico causando una reducción en la rigidez misma de la mezcla (Santucci, 2010).

Estos dos fenómenos pueden acelerar otros procesos de deterioro como ahuellamiento y/o agrietamiento

por fatiga. La humedad en la mezcla puede presentarse en forma líquida por precipitación, irrigación o

acción capilar o de forma de vapor por una inadecuada eliminación de remanentes de agua en el agregado

(mal secado del agregado) o por la existencia natural de un gradiente entre las capas inferiores del

pavimento y el medio ambiente. En cualquiera de las dos formas se pueden identificar parámetros que

ayudan a que el daño por humedad se presente más fácilmente. Dichos parámetros varían dependiendo

de la composición química y física del agregado así como de la calidad del método de producción de las

mezclas y de construcción en campo.

En las características físicas del agregado se tienen la forma, superficie, textura y gradación como factores

que influencian el espesor final de la película asfáltica que recubre a los agregados y por lo tanto la

adhesión entre ellos. Se sabe que superficies rugosas proveen mejor adhesión con el asfalto que las

superficies lisas. En las características químicas se tiene que el pH de los agregados varía de básico a ácido

mientras que el asfalto tiene un pH neutro lo que sugiere que el asfalto se adhería mejor a agregados con

pH básico. La presencia de arcillas en el agregado fino puede también afectar la rigidez de la mezcla ya

que estas se expandirían con la humedad debilitando entonces la mezcla asfáltica. Finalmente, las prácticas

constructivas pueden también influir en el contenido de humedad presente en la mezcla, buenas prácticas

pueden permitir la construcción de un pavimento resistente a daños por humedad. Esto depende de la

compactación del material; si se logran tener mezclas asfálticas las cuales al ser compactadas lleguen sean

superiores a un 90% de densidad se reduciría drásticamente la permeabilidad de la mezcla a la presencia

de humedad. (Santucci, 2010)

En el presente documento se presentan los resultados experimentales de varios ensayos de fatiga

tradicional basados en la norma NFP-98-261 en donde adicionalmente se controlaba la humedad relativa

de cada espécimen a fallar, factor que el ensayo tradicional no menciona como dato de control. El objetivo

de controlar la humedad del medio en el que las muestras fallan es el de poder describir un

comportamiento especial del criterio de falla a fatiga para una mezcla asfáltica en caliente convencional.

Para ello se usarán inicialmente resultados presentados con el mismo montaje para 3 humedades distintas


2

evaluadas por el ingeniero Rodolfo Elías Olivo en su proyecto de grado de Maestría en Ingeniería Civil

(Olivo 2013), así como sus respectivos resultados y conclusiones. Posteriormente se presentarán

resultados para una humedad relativa de 80% para la misma mezcla asfáltica con la diferencia de que se

usaron 2 deformaciones unitarias adicionales con la finalidad de reducir un poco la dispersión excesiva

que se presenta típicamente en este ensayo. Finalmente se realiza un análisis de resultados entre ambos

trabajos y se concluye sobre la importancia contemplar la humedad como un factor relevante tanto en

diseño como en prácticas de construcción que usan mezclas asfálticas y adicionalmente de cómo estos

resultados impactan en la seriamente en la definición de la vida útil de una mezcla asfáltica


3

2. OBJETIVOS

2.1 General

Elaborar una ley de fatiga de una mezcla asfáltica densa en caliente de tipo convencional a una

humedad relativa de 80% e identificar cómo dicha humedad afecta el ciclo de vida de la mezcla.

2.2 Específicos

Garantizar la mayor similitud posible en la fabricación de la mezcla con aquella fabricada en el

trabajo de grado de maestría titulado: “Influencia del contenido de humedad relativa en el

comportamiento y Deterioro a fatiga de una mezcla asfáltica convencional” Por el ingeniero

Rodolfo Olivo.

Garantizar una humedad relativa constante previamente se dé inicio al ensayo de fatiga a probetas

trapezoidales definidas en el ensayo NFP-98-261 (proceso de acondicionamiento).

Garantizar una humedad relativa constante durante la realización del ensayo de fatiga a probetas

trapezoidales definidas en el ensayo NFP-98-261.

Comparar los resultados de la ley de fatiga obtenida a 5 deformaciones definidas con una

humedad relativa de 80% con las 3 leyes de fatiga obtenidas en el trabajo de Olivo (2013) a 3

deformaciones definidas a 3 humedades relativas diferentes.


4

3. ANTECEDENTES

Los trabajos realizados para lograr identificar los posibles daños por humedad relativa en mezclas

asfálticas han mostrado resultados prometedores que sugieren que las propiedades de resistencia a la

fatiga de la mezcla sí se ven afectadas por dicho parámetro climático.

En la Universidad de los Andes, esta caracterización comenzó con el trabajo de grado de Maestría del

Ingeniero Edwin Echeverría en el cual se evaluaron 4 humedades relativas distintas (Echeverría 2010). El

procedimiento experimental realizado por Echeverría no contaba con un proceso precedente de

acondicionamiento de los especímenes; es decir los especímenes se encontraban en un ambiente de

humedad controlada únicamente poco tiempo antes de que se iniciara el ensayo de fatiga (durante 5 días)

sin la posibilidad de control de retención de humedad de las mismas (i.e., no había control sobre la

condición de estado estable). Adicionalmente se cuestionó el resultado obtenido de número de ciclos a

la falla para una humedad del 100% ya que esta humedad fue obtenida sumergiendo en su totalidad los

especímenes dispuestos para dicha humedad, lo que, de acuerdo con Echeverría podría generar posibles

presiones hidrostáticas que aceleran el proceso de deterioro de una mezcla asfáltica (Echeverría, 2011).

Las conclusiones obtenidas por Echeverría obedecen a una clara relación entre la humedad a la que se

somete la mezcla asfáltica así: “La vida a la fatiga de una mezcla asfáltica está fuertemente influenciada

por el contenido de humedad que presenta la misma en el momento de realizar el ensayo debido al fuerte

poder oxidativo que tiene el agua sobre la mezcla al generar altas presiones intersticiales al interior de la

misma produciendo procesos erosivos que deterioran rápidamente el material.” (Echeverría, 2011).

Complementando este trabajo estuvieron los trabajos presentados por Nicolás Sedán y Natalia Nieto

(Sedán, 2012), (Nieto, 2012) cuyas conclusiones siguen la misma tendencia que las de Echeverría. En el

caso de Sedán: “[…] los resultados obtenidos fueron bastante coherentes a los obtenidos en el estudio

mencionado. Por esta razón es posible concluir de igual manera a la tesis de Echeverría que la humedad

es un factor que afecta fuertemente la vida útil de las mezclas asfálticas” (Sedan, 2012) y por otro lado

para el caso de Nieto: “La humedad relativa influye en el tiempo de vida de la mezcla asfáltica para ensayos

a fatiga. Se encontró que a humedades relativas altas, las deformaciones son más bajas y las repeticiones

de cargas son más cortas […]” (Nieto, 2012). El argumento anterior muestra la existencia de una

proporcionalidad entre la humedad relativa del material y la vida a fatiga del espécimen en función de la

deformación aplicada; sin embargo, de los resultados presentados se observa que esto es únicamente

cierto para un cierto rango de ciclos de carga pero no la totalidad de ellos.

El siguiente trabajo en el ámbito de impacto por humedad relativa fue realizado por la ingeniera Sonia

Hernández (Hernández 2013), quien aunque no realizó un ensayo de ley de fatiga en mezclas, presenta

resultados de gran interés para este documento aunque sea únicamente centrado en las interacciones entre

agregado fino-asfalto y como éstas son afectadas por la humedad. Hernández, a diferencia de los 3

documentos ya descritos, realizó un análisis sobre el deterioro por humedad para una matriz asfáltica fina

o FAM por sus siglas en inglés. En este trabajo se analizaron 6 humedades relativas distintas y, a diferencia

de los trabajos pasados, se contó con un seguimiento de ganancia de peso (retención de humedad) de las

muestras que se pretendían ensayar. El ensayo al que fueron sometidas como ya se mencionó no fue de

la realización de una ley de fatiga como se había realizado antes, sino la obtención de módulos dinámicos

de la muestra por medio de la metodología de analizador mecánico dinámico (DMA). Los resultados del

módulo dinámicos mostraron que sí existe una afectación de éste por la humedad relativa a la cual está


5

expuesta la matriz asfáltica, sin embargo dicha afectación no es directamente proporcional a la humedad

(entre más humedad menor módulo) sino que existe un rango de humedades en donde el módulo se

comporta de forma diferente, dicha humedad era de 80% y en ella el módulo presentaba un inexplicable

incremento antes de volver a bajar su magnitud para humedades posteriores e inmediatamente anteriores

(70%, 60%, 50%). La conclusión principal del trabajo de Hernández fue: “La principal conclusión que se

obtuvo en este trabajo es que la humedad relativa sí genera un impacto significativo en las propiedades

viscoelásticas de la matriz asfáltica fina evaluada y en el desempeño de este material en cuanto al deterioro

por carga cíclica.” (Hernández, 2013). Dicha conclusión está en orden con los resultados presentados por

Echeverría, Sedan y Nieto.

Finalmente el ingeniero Rodolfo Olivo rediseñó totalmente el montaje propuesto por Echeverría, en

donde se rediseñaron las cámaras de acondicionamiento en donde serían fallados los especímenes con

la adición de 2 pequeños motores de circulación del aire entre la solución que garantiza la humedad y la

cámara donde se encontraba el espécimen (Olivo 2013). Se planeó una nueva forma de lograr el

acondicionamiento pudiendo llevar control sobre la retención de humedad de los especímenes y así

garantizar que cada uno de ellos se encontrara a la humedad solicitada para el momento de iniciar el

ensayo, a diferencia de Echeverría en donde este proceso se realizaba directamente en la máquina de

fatiga. Las humedades usadas en este trabajo fueron de 8%, 45% y 100%. Olivo también garantizó la

humedad del 100% sin necesidad de sumergir los especímenes en su totalidad, eliminando así el factor

de presiones hidrostáticas que se cree aceleraban el proceso de deterioro por fatiga. Las principales

conclusiones de este trabajo fueron las siguientes: “La creación e implementación del proceso de

preacondicionamiento de probetas reduce de forma importante el tiempo total de ensayo a fatiga a

humedad controlada (alrededor del 66%) si se compara con acondicionar en el equipo a fatiga, generando

ahorros importantes en tiempos de espera de la máquina a fatiga.” (Olivo 2013). “No existe una tendencia

general entre humedad relativa y resistencia a fatiga, el comportamiento depende del nivel de deformación

aplicado. A mayor contenido de humedad relativa la resistencia a fatiga disminuye a deformaciones altas,

mientras que a deformaciones intermedias y bajas aumenta.” (Olivo, 2013) Esta última afirmación es

principal en la justificación de este proyecto de grado.


6

4. JUSTIFICACIÓN

La inclusión y entendimiento de todos los factores que afectan significativamente el desempeño de un

material no sólo es indispensable para el diseño de cualquier estructura sino que la correcta manipulación

y control de estos permitirá ahorros en costos ya que, en este caso una mezcla asfáltica, presentará

condiciones de serviciabilidad aceptables durante el periodo de vida para el cual efectivamente se diseñó

sin necesidad de realizar intervenciones imprevistas debido al mal estado de la misma. Dicho esto, el

entendimiento del parámetro de humedad relativa en el diseño de mezclas asfálticas permitirá la

realización de diseños más eficientes de pavimentos que cumplan con la vida útil que se espera para la

carga de diseño y para las condiciones climáticas del proyecto, ya que se tendrá mayor certeza sobre los

factores y la forma en que éstos afectan la estructura.

El procedimiento seguido por Echeverría, Nieto y Sedán para diseñar la mezcla y definir sus propiedades

volumétricas fue el procedimiento Marshall y los ensayos de gravedad específica máxima y bulk. No

obstante, en la preparación de réplicas de ensayo, pueden existir diferencias en los valores volumétricos

finales con respecto a los de diseño (i.e., variabilidad en el contenido de vacíos de la mezcla). Dichas

diferencias afectan no sólo la respuesta mecánica de la mezcla sino también los procesos de

acondicionamiento de humedad esperados en cada espécimen. Por esta razón en este proyecto se

determinará el contenido de vacíos de cada espécimen de ensayo por separado usando la normativa del

INVIAS – 733 titulada: “Peso específico aparente y peso unitario de mezclas compactadas empleando

especímenes saturados con superficie seca”.

La última afirmación de Olivo (“No existe una tendencia general entre humedad relativa y resistencia a fatiga, el

comportamiento depende del nivel de deformación aplicado. A mayor contenido de humedad relativa la resistencia a fatiga

disminuye a deformaciones altas, mientras que a deformaciones intermedias y bajas aumenta”) muestra que, contrario

a lo que se esperaba y que se había observado en el trabajo de Echeverría, en este caso parece no existir

una tendencia general entre la humedad y la resistencia a fatiga para las humedades ensayadas por él (8%,

45%, 100%). Esto puede deberse a la utilización de los puntos mínimos necesarios para la construcción

de una ley de fatiga y al amplio rango entre las humedades. Estos dos puntos fueron en los que se basó

el presente trabajo. La definición de 2 puntos adicionales de estudio (i.e., dos deformaciones unitarias

adicionales) permiten reducir la dispersión típica encontrada en el ensayo a fatiga de mezclas asfálticas.

La dispersión para cada deformación, sin embargo, aún puede contener cierta dispersión para una misma

deformación. No obstante este punto busca controlarse como se explicará en la sección de procedimiento

experimental. Una vez definidas las 2 deformaciones adicionales, se consideró prudente escoger una

humedad relativa la cual pudriera emplearse para entender un poco más el fenómeno en estudio

complementando los resultados de Olivo (2013). Así, recordando los resultados de Hernández (2013), en

dónde la humedad a 80% para la matriz fina generaba un comportamiento diferente en los módulos

dinámicos a la tendencia que se venía presentando para humedades inferiores al 80%, se escogió

precisamente dicha humedad de 80% para la realización de los ensayos a fatiga. Esto permitiría identificar

si existe algún comportamiento especialmente distinto para dicha humedad pero esta vez los resultados

serían claramente exclusivamente para la definición de los ciclos a la falla para la misma mezcla asfáltica

usada por Olivo (2013), Hernández (2013), Sedán (2011) y Nieto (2011).


7

5. METODOLOGÍA PARA ELABORACIÓN DE ESPECÍMENES

A continuación se presenta una completa descripción de la metodología de selección y caracterización de

los materiales usados en la elaboración de la mezcla asfáltica así como el procedimiento seguido para la

elaboración de la mezcla. Se muestran tanto las especificaciones técnicas así como la normatividad con

las cuales los materiales deberían contar para ser considerados como propios de una MDC-2 (Mezcla

densa en caliente tipo 2).

5.1 Concreto asfáltico

El concreto asfáltico o asfalto utilizado para la realización de la MDC-2 es exactamente el mismo usado

por Olivo, esto permitió llevar continuidad sobre los resultados que se obtuvieran al final de este

proyecto. El asfalto es de la planta de Ecopetrol en Barrancabermeja y tiene una penetración 60-70.

(Olivo, 2013). Algunas de sus características se muestran a continuación:

Tabla 1 - Especificaciones técnicas dadas por Ecopetrol (Olivo, 2013)

Análisis Unidad Resultado Especificación Método

Viscosidad a 60°C cP 150000 Reportar ASTMD D 4402




Viscosidad a 150°C cP 155.3 Reportar ASTMD D 4402

Ductilidad cm 140 100 Mínimo ASTMD D 113 D

Gravedad API Grados API 7.6 Reportar ASTMD D 4052

Densidad a 15°C gr/cm³ 1.0166 Reportar ASTMD D 4052

Penetración a 25°C mm/10 65 60 Mínimo/70 Máximo ASTMD D 5

Índice de penetración N/A -9 Reportar ASTMD D 2872

Pérdida de Masa (RTFO) g/100g 0.23 1 máximo ASTMD D 36

Punto De ablandamiento

°C 48.6 45 mínimo/55 máximo ASTMD D 92

Punto de Inflamación °C 306 232 Mínimo ASTMD D.2042

5.2 Agregados pétreos y llenante mineral

Los agregados de la mezcla asfáltica fueron seleccionados de acuerdo con los límites planteados en el

Artículo 450: “Mezcla densa en Caliente (Concreto Asfáltico)” del Instituto nacional de vías INVIAS. En

él se especifican los límites que se deben cumplir para la fabricación de una MDC-2, así como temas de


8

interés para obras viales como transporte, compactación, elaboración y colocación de dicha mezcla. Es

este caso, los límites especificados son los mostrados en la Tabla 2 y en la Figura 1.

Tabla 2 - Límites de Granulometría para una MDC-2

Tamiz % Que pasa

Normal Alterno Límite superior Límite inferior

25.0 mm 1'' - -

19.0 mm 3/4'' 100 100

12.5 mm 1/2'' 100 80

9.5 mm 3/8'' 88 70

4.75 mm No.4 68 51

2.00 mm No.10 52 38

4.5 µm No.40 28 17

180 µm No. 80 17 8

75 µm No.200 8 4

Figura 1 - Límites de granulometría para MDC-2

Teniendo conocimiento de esto, se definió la curva de granulometría con sus respectivos pesos para cada

abertura de tamiz que mejor se acomodaba dentro de los límites estipulados por el artículo 450. Esta

clasificación de pesos se hizo en la medida en que se pudieran obtener los respectivos tamaños de

agregado suficientes para la elaboración de los especímenes sin recaer en el exceso de producción de

mezcla y por ende en pérdida importante de la granulometría como un todo. Adicionalmente se tenía que

tener en cuenta que los pesos que se establecieran debían ser reales y no caer en cantidades excesivas de

un solo tamaño de material, esto debido a que los tamaños No 4 para los agregados gruesos y No 40 se

obtenían en cantidades muy pequeñas por cada sesión de tamizaje de la fuente de agregado en bruto y,

adicionalmente, según los límites del INVIAS, son los materiales cuyo contenido está mayormente

0

20

40

60

80

100

120

3/4'' 1/2'' 3/8'' No.4 No.10 No.40 No. 80 No.200

% Q

ue P

asa

Límites de granulometría para una mezcla MDC-2

Límite superior

Límite inferior


9

compuesta la granulometría total con el 20% de material compuesto en su totalidad por un tamaño No

4 y un 24% de material compuesto de No 40. Es decir, entre ambos materiales se compone cerca de la

mitad de toda la granulometría de la mezcla. Así a continuación se muestran los pesos por tamiz escogidos

en la Tabla 3 y en la Figura 2.

Tabla 3 - Granulometría escogida

Tamiz Peso (gr) % Retenido %retenido acumulado

% Que pasa

Límite superior

Límite inferior

3/4'' 0.0 0.0 0.0 100.00 100 100 1/2'' 571.7 7.3 7.3 92.69 100 80 3/8'' 800.4 10.2 17.5 82.46 88 70 No.4 1905.8 24.4 41.9 58.10 68 51

No.10 1524.6 19.5 61.4 38.61 52 38 No.40 1534.0 19.6 81.0 19.00 28 17 No. 80 533.6 6.8 87.8 12.18 17 8 No.200 495.5 6.3 94.2 5.85 8 4 Fondo 457.4 5.8 100.0 0.00 0 0

Total (gr) 7823.0

Figura 2 - Gráfica de la granulometría escogida

Como puede observarse en la gráfica anterior, la mezcla cumple con los límites de granulometría

estipulados por el INVIAS. Dicha información se puede comprobar en la Tabla 3, en donde el porcentaje

que pasa de cada tamiz se encuentra dentro de los límites superior e inferior. Finalmente se puede ver

que la granulometría densa escogida tiene la forma típica de “S” inversa alargada para clasificarse como

bien gradada.

0

20

40

60

80

100

120

3/4'' 1/2'' 3/8'' No.4 No.10 No.40 No. 80 No.200

% Q

ue p

asa

Granulometría escogida

Límitesuperior

Límiteinferior

Agregadosseleccionados


10

5.3 Definición contenido de asfalto óptimo

Para el desarrollo efectivo de la mezcla se hizo uso de la metodología SuperPave americana. Debido a

que el diseño es general se decidió usar únicamente un diseño basado en volumetría. Para esto es necesario

definir el porcentaje de asfalto óptimo para la mezcla el cual garantizará el recubrimiento total de las

partículas de agregado así como remanente de concreto asfáltico que sirva de ligante entre las mismas. El

método usa la compactación a un número de giros de diseño (Nd) por medio de un compactador giratorio.

Este porcentaje se define como aquel que permite un máximo teórico de compactación de 96% (i.e. 4%

de vacíos) (Santucci, 2010) cuando la mezcla es compactada a un número de giros de diseño (Nd), e

igualmente permite un porcentaje de compactación de 89% (i.e. 11% de vacíos) a un número de giros

inicial (Ni). Los cálculos del número de giros de diseño fueron tomados del ingeniero Eduardo Rueda en

su proyecto de maestría titulado: “Diseño e implementación de un montaje experimental para la

Caracterización mecánica de mezclas asfálticas mediante ensayos tipo "hollow cylinder" (2012), en dónde

él obtuvo los resultados siguientes con la suposición de que el pavimento va a tener una temperatura

máxima de 39°C y un nivel de tráfico menor a 10 millones de ejes equivalentes de 8.2 toneladas. Los

resultados de Rueda fueron:

Tabla 4 - Resultados Cilindro giratorio (Rueda, 2012)

Nd (Giros de Diseño)

96

Ni (Giros iniciales) 8

Nm (Giros Máximos)

152

Rueda también desarrolló la curva de densidad máxima para la mezcla de la cual se pudo entonces hallar

el porcentaje óptimo de asfalto para la mezcla suponiendo un máximo posible teórico de vacíos de 4%

tal y como se muestra en la Figura 3 en dónde se calcula un porcentaje óptimo de asfalto de 5.9% (Olivo,

2013).


11

Figura 3 - Contenido óptimo de asfalto (Olivo, 2013)

5.4 Fabricación de especímenes

El procedimiento seguido para la elaboración de los especímenes se describe a continuación:

5.4.1 Preparación de moldes y bandejas

Los moldes y bandejas debían dejarse un día antes al día que se iba a realizar la mezcla en el horno a una

temperatura de 160C°. Esto evitará que el asfalto reduzca su temperatura rápidamente y la realización de

la mezcla se pueda efectuar más fácilmente. Los moldes son estándar para la fabricación de bloques o

“panelas” con dimensiones interiores de 30x30cm y 4cm de altura. La Figura 4 muestra uno de los moldes

con su respectiva cubierta.

Figura 4 - Molde 30x30x4cm con tapa

5.4.2 Preparación agregado

Los pesos para cada agregado fueron definidos en la Tabla 1. De ahí, por practicidad, se separaron los

agregados finos de los gruesos ya que se esperaba primero mezclar el agregado grueso y una vez mezclado

se agregara el agregado fino, lo que ayuda a garantizar que la totalidad de los agregados quedara cubierta

0

2

4

6

8

10

12

14

3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5

% d

e v

acío

s

% de Concreto asfáltico

Determinación de contenido óptimo de asfálto para la mezcla definida


12

con asfalto. Se separaron entonces como finos los agregados que se quedaban en el tamiz No 40 y más

pequeños y como gruesos los agregados que permanecían en el tamiz No 10 y más grandes. Ambos

recipientes que contienen los agregados debían dejarse en el horno a 160 °C, con el objetivo de eliminar

cualquier posible remanente de agua contenido dentro de los agregados. La siguiente ilustración muestra

los elementos hasta ahora mencionados dentro del horno a 160°C. La Figura 5 muestra como era el

montaje en el horno de los elementos mencionados.

Figura 5 - Materiales y elementos en horno

5.4.3 Preparación del asfalto

El asfalto al igual que los moldes, las bandejas y el agregado debía estar a una temperatura de 160°C; muy

superior al punto de ablandamiento. Esto para garantizar fluidez del mismo para el pesaje y mezcla con

el agregado.

Como se mencionó con anterioridad, el contenido óptimo de asfalto corresponde al 5.9%, esto es el 5.9%

del peso total de los agregados. Así se calculó que el peso de asfalto que se debía usar teniendo en cuenta

los pesos ya escogidos de la granulometría, adicionalmente se decidió usar un 0.2% adicional de asfalto

debido a posibles desperdicios o remanentes en la bandeja donde se calienta el asfalto para mezclarlo con

el agregado. El peso del asfalto fue entonces:

𝑊𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 = ∑ 5.9% 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜𝑠 + 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜

𝑊𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 = 7823.0𝑔 ×5.9%

100%+ 7823.0𝑔 ×

0.2%

100%= 461.56𝑔 + 15.54𝑔 = 477.10𝑔

En la Figura 6, se muestra el asfalto en la bandeja dispuesta para su pesaje y se entenderá por qué se

decidió tomar un porcentaje adicional del asfalto ya que el asfalto podría ir perdiendo su temperatura e

ir pegándose al recipiente que lo contiene, implicando una pérdida de asfalto importante al que se pesó

ya que este asfalto “frio” no se ligará tan fácil posteriormente con el agregado.


13

Figura 6 - Concreto asfáltico previo a la mezcla ya pesado

5.4.4 Iniciación del proceso de mezclado

Teniendo los moldes, las bandejas y el asfalto ya pesado aún caliente, se procede a agregar el agregado

grueso en primer lugar a la bandeja que contiene el asfalto. Se procede a mezclar manualmente con pala

los agregados gruesos de tal forma que no sea visible ninguna superficie del agregado libre de asfalto. El

aspecto de la mezcla únicamente con agregado produce un color negro oscuro muy brillante, lo que indica

un exceso de asfalto en el agregado actual. Una vez se termine de mezclar el agregado grueso se añade el

agregado fino y se mezcla nuevamente con el mismo criterio de no ver superficies libres de agregado.

Gradualmente se empezó a ver como el color brillante sobre el agregado iba opacándose indicando que

las partículas finas están tomando el exceso de asfalto de las partículas gruesas. Todo este proceso de

mezcla se realizó en la bandeja caliente y adicionalmente sobre una plancha a 130C° (capacidad máxima

de calentamiento del equipo). La mezcla en el caso de sólo el agregado grueso se muestra en la Figura 7

y la mezcla con agregado grueso y fino en la Figura 8.

Figura 7 - Mezcla con únicamente agregado grueso


14

Figura 8 - Mezcla con agregado fino y grueso

Una vez se mezclaba la totalidad de los agregados, ésta se situaba en su totalidad en el molde previamente

engrasado, tal y como se muestra en la Figura 9. Se debe asegurar uniformidad a la rasante de la mezcla

en el molde para evitar complicaciones al colocar la tapa o la cubierta sobre él. Para esto se decidió ir

llenando el molde por terceras partes y rasar lo mejor posible con una pala.

Figura 9 - Mezcla en molde engrasado

Una vez se tuviera listo el material en el molde, se metía junto con la cubierta nuevamente al horno a

140°C y se esperaba 40 minutos. Pasados los 40 minutos se rasaba la superficie, se tapaba y se llevaba a

compactar cuando aún el molde y la tapa estaban calientes.

5.4.5 Compactación

La compactación al igual que en el proyecto de Olivo (2013), se realizó con la prensa de compactación

Marca Forney de serie 65215 con capacidad máxima de aplicación de carga de 180 Ton. La Compactación

fue realizada a 130 Ton de carga constante verificando igualdad sobre toda la superficie en la cual el

pistón está aplicando la carga gracias a un nivelador el cual garantiza una repartición de la carga sobre

toda la parte superior del molde. Es aquí donde fue importante dejar la superficie rasada al colocar la tapa

sobre el molde. Se dejó bajo carga constante durante 7 minutos verificando constantemente la

uniformidad con la que la tapa iba bajando sobre el molde. La Figura 10 muestra como ocurrió la

compactación para la totalidad de las muestras. Finalizado el proceso de compactación se retiraba el

molde y se dejaba en reposo durante 15 horas como mínimo.


15

Figura 10 - Proceso de compactación

5.4.6 Proceso de desencofrado, marcado y corte de especímenes

Pasado el tiempo requerido de reposo se desencofraron los bloques o “panelas” contenidos dentro del

molde, tal y como se ve en la Figura 11.

Figura 11 - Bloques, "Panelas" después de ser desencofradas

Una vez desencofradas las panelas podían ser marcadas con las dimensiones que se estipulan en la norma

NFP-98-261 para la fabricación de especímenes de forma trapezoidal isósceles, como se muestra en la

Figura 12. El espesor e era obtenido gracias a la compactación en la prensa.


16

Figura 12 - Dimensiones estándar según NFP-98-261

La Figura 13 muestra cómo se marcaron las panelas. Debido a las dimensiones de los moldes y no

comprometer la integridad de las panelas se decidió marcar cada panela con únicamente 4 especímenes

trapezoidales, más no de 5 como se tiene en la plantilla actual que emplea el laboratorio.

Figura 13 - Panela marcada (izquierda) y plantilla estándar (derecha)

Posterior al demarcamiento de las panelas se podía proceder al corte con el cual el personal técnico del

laboratorio ayudó efectivamente. Finalmente en total se fabricaron 40 especímenes cuya forma final se

puede apreciar en la Figura 14 (La figura no contiene los 40 especímenes).

Figura 14 - Especímenes cortados


17

6. METODOLOGÍA PARA EVALUACIÓN VOLUMÉTRICA DE

LOS ESPECÍMENES

Como ya se había mencionado anteriormente, la determinación de porcentaje de vacíos a diferencia de

los trabajos realizados por Echeverría, Nieto y Sedán no fue realizada por los valores obtenidos mediante

pesaje y medición de volúmenes de especímenes fabricados mediante el método de compactación

Marshall. Para este trabajo se utilizó la norma INVE-733. La norma hace alusión al cálculo de 3 cantidades

principales: Peso seco, peso sumergido, peso saturado superficialmente seco y peso específico aparente

(Bulk, Gmb), donde gracias a estas cantidades y al cálculo de la gravedad específica máxima encontrada

para la mezcla por Rueda (i.e., 2.312 gr/cm³ (Rueda, 2012)) se pudo determinar el contenido de vacíos

de cada espécimen individual.

6.1 Procedimiento

La metodología para la obtención de las cantidades especificadas por el ensayo INVE-733 constó de un

montaje simple el cual constaba de un recipiente con agua a 25°C como se muestra en la Figura 15.

Adicional a éste, en dónde se calcularía el peso sumergido, se hizo uso del baño dispuesto en el laboratorio

para un pre baño de 3 a 5 minutos (también a 25C°) antes de pesar efectivamente el peso sumergido, tal

como especifica la norma. El pre baño mencionado se muestra en la en la Figura 16. El peso seco se

medía una vez los especímenes habían sido secados por un periodo de 24 horas en horno a 30C° y

finalmente el peso saturado superficialmente seco se medía una vez se tuvieran el peso sumergido y se

secaba el espécimen superficialmente con una bayetilla.

Figura 15 - Montaje para cálculo de peso sumergido


18

Figura 16 - Baño inicial a 25C°

6.2 Pasos seguidos en la volumetría

Los pasos para conseguir la volumetría de cada espécimen individualmente fueron los siguientes:

1) Obtención de peso seco: Una vez se tuvieran los especímenes secos del horno a 30°C se

pesaron normalmente cada uno de los especímenes con una báscula de precisión de 0.001kg.

Dicho peso se llamó peso seco.

2) Obtención de peso sumergido: Esperados los 5 minutos máximo en el baño inicial se debía

pasar al segundo montaje con la balanza (Figura 15) y esperar a la estabilización del peso ahí. Se

llamó a este peso el peso sumergido del espécimen. Si la probeta no liberaba burbujas de aire quería

decir que fue efectivamente saturada en el baño inicial. La Figura 17 muestra un espécimen en el

segundo baño a 25 C°.

Figura 17 - Espécimen en baño sin liberación de burbujas de aire

3) Obtención de peso saturado superficialmente seco: Una vez calculado el peso sumergido se

tomó una bayetilla común para secar superficialmente cada probeta que se iba sacando del baño

y se pesaba tal y como se muestra en la Figura 18. Se llamó a este peso el peso saturado

superficialmente seco del espécimen.


19

Figura 18 - Espécimen después de baño saturado, secado superficialmente

Estos pesos definirán la volumetría de cada espécimen individualmente. Finalmente, los especímenes se

dejaban en secado por un total de 48 horas en horno a 30C° para secarlos por completo y así poder iniciar

el proceso de acondicionamiento de los especímenes en ambientes de humedad relativa controlada.


20

7. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL DEL PROCESO DE

ACONDICIONAMIENTO

El proceso de acondicionamiento siguió el procedimiento recomendado por la norma ASTM-E104-02

titulada: “Mantenimiento de humedad relativa constante por medios de soluciones acuosas.” En ella se

describe como se puede mantener un medio de humedad relativa constante en contenedores pequeños.

La norma contempla un listado de sales las cuales pueden llegar a ciertas humedades específicas. Como

ya se había mencionado, se quería escoger una humedad intermedia entre las escogidas por Olivo (2013),

y adicionalmente se consideró una humedad de 80% debido a los resultados de Hernández (2013) en la

matriz asfáltica fina. Así se definió la humedad de 80% para la realización de la ley de fatiga, y esto implicó

entonces la utilización de cloruro de sodio, el cual corresponde a la sal que permitía llegar a tal humedad.

7.1 Preparación de la solución

La norma ASTM-E104-02 describe la preparación de la solución con la adición de incrementos de 2mL

de agua a una cantidad determinada de sal y posteriormente mezclar hasta llegar a homogeneidad de la

solución. Es decir, un proceso de adición de 2mL de agua a la sal, mezclar y repetir. Este proceso se repite

hasta que la sal no logre absorber más agua mostrando un exceso de líquido visible, es decir, hasta que se

llegue a una condición se saturación. Sin embargo la norma recomienda dejar un pequeño exceso de agua

ya que en caso de variaciones en la temperatura dentro del contenedor se tenga el menor impacto en la

humedad. La Figura 19 muestra el proceso que se acaba de describir de mezclado. Así la Tabla 5 muestra

la cantidad de soluto (cloruro de sodio) por gramos de agua que necesariamente inducia la saturación de

la solución. Una vez la solución en condición de saturación estuviera lista se podría proceder a dejarla en

un recipiente a 4 cm como mínimo de altura de las muestras gracias a una rejilla que permitía la libre

circulación de aire entre el medio y la solución, permitiendo el desarrollo de la humedad requerida como

se muestra en la Figura 20, claramente fuera del contenedor.

Tabla 5 - Propiedades de la solución para su preparación

Nombre Notación Humedad relativa lograda

Gramos de sal por cada 100 gramos de H2O a 25

C°

Cloruro de Sodio

NaCl 80% 97


21

Figura 19 - Preparación de solución

Figura 20 - Montaje de acondicionamiento dentro de los contenedores

7.2 Seguimiento de retención de humedad

Finalmente, el control de retención de humedad se seguía pesando cada espécimen individualmente. Este

proceso era necesario realizarlo diariamente para poder caracterizar el comportamiento de la mezcla para

absorción de humedad y así saber el tiempo mínimo que un espécimen debía permanecer bajo

acondicionamiento. Este proceso se siguió para los primeras 6 panelas (24 especímenes). Los resultados

se presentan en la sección de resultados experimentales.


22

8. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL DE FALLA A FATIGA

8.1 Selección de especímenes para la falla

Para lograr mantener la mayor concordancia con los resultados presentados por Olivo (2013), se tomó

como parámetro de escogencia el porcentaje de vacíos individual de cada espécimen que estuviera más

cercano al promedio reportado por Olivo. Esto debido a que en la metodología presente se obtuvieron

en general porcentajes de vacíos mayores al promedio reportado por Olivo pero con menor variabilidad.

Esto se explicará con mayor extensión en la sección se resultados experimentales.

8.2 Montaje de los especímenes en la máquina de fatiga

El montaje de los especímenes en la máquina de fatiga y dentro de la cámara de acondicionamiento era

en general bastante simple. Se usó una soldadura epóxica marca Pegadit. El montaje sobre la placa debía

hacerse aplicando la mezcla de los dos componentes que conforman la solución; la resina y el endurecedor

por cantidades iguales. Como muestra la Figura 21. Una vez se aplicara el epóxico a la cabeza superior e

inferior del espécimen se debía garantizar que los brazos que aplican la deformación a la platina y ésta a

su vez al espécimen estuviera totalmente en línea recta, como se muestra en la Figura 22. Una vez pegados

se debe esperar un periodo de 12 horas antes de iniciar el ensayo a fatiga.

Figura 21 - Mezcla de ambos componentes de la solución epóxica.

Figura 22 - Vista superior del espécimen ya pegado y con brazo de aplicación de deformación totalmente recto Acondicionamiento en la cámara durante la falla


23

Una vez los especímenes se encuentren pegados se puede iniciar la continuación del acondicionamiento,

debido al periodo de 12 horas que es necesario esperar a que el epóxico esté totalmente solidificado. Este

tiempo también es importante para lograr una humedad estable de 80% dentro de la cámara durante la

falla de los especímenes. Para esto se usaron dos recipientes cerrados adicionales que tenían dentro la

solución preparada como se describió en la sección de acondicionamiento y dos orificios que estaban

conectados a 2 conductos. Adicionalmente se colgaron pequeños contenedores abiertos que contenían

la solución dentro de la cámara con la precaución de que dicho contenedor no tuviera contacto alguno

con el espécimen a fallar, esto debido a que esto implicaría que no se aplicaría la deformación esperada y

por ende se cometería un grave error al cálculo de los ciclos de falla asociados a la deformación aplicada.

Se usaron conductos desde la solución hacia cada una de las cámaras. La garantía de la humedad se lograba

con la circulación del aire por medio de 2 pequeños motores de 12 voltios. El montaje descrito se muestra

a continuación en la Figura 23:

Figura 23 - Montaje de acondicionamiento en la máquina de fatiga (Motores de 12 V no visibles)

La Figura 24 muestra la evolución promedio de las humedades dentro de las cámaras de

acondicionamiento de la máquina de fatiga. En ella se puede observar que la humedad se comporta de

forma aproximadamente continua a partir de las 10 horas de haber iniciado el sistema de

acondicionamiento. Suficiente tiempo para que pasen las 12 horas de secado del epóxico.


24

Figura 24 - Evolución de humedad en el tiempo

8.3 Definición de la deformación aplicada

Una vez pasado el tiempo de 12 horas se podía determinar la deformación a la que se quería fallar cierto

espécimen. En este sentido, es importante recordar que la normativa empelada requiere que el ensayo se

realice con condiciones de deformación controlada, pero no específica valores específicos de dicha

deformación. Así, para determinar la deformación que se iba aplicar constantemente a los especímenes

se usó un deformímetro con sensibilidad de 0.01 mm. Para calcular la deformación unitaria se debía hacer

un simple cálculo definido por la constante del deformímetro y la lectura obtenida, tal y como se muestra

a continuación:

𝜖 =𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜=

𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

878 × 2

Determinada la deformación se podía dar inicio al ensayo de fatiga.

8.4 Obtención de resultados

Todos los ensayos se realizaron a una frecuencia de 10 Hz. Adicionalmente, el software de la máquina de

fatiga es capaz de almacenar la amplitud de la respuesta (i.e., carga) sobre la probeta ensayada. Recibir

una amplitud igual en magnitud a la cual en donde se inició el ensayo significa que el espécimen es aún

capaz de soportar la fuerza que se le está aplicando y que el material se encuentra en la región viscoelástica

lineal. Una vez la amplitud registrada empieza a disminuir quiere decir que el espécimen está reduciendo

su capacidad de soportar la fuerza que se le está aplicando y que el material se está deteriorando. Según

el ensayo estándar de fatiga NFP-98-261, un espécimen se considera como “fallado” en el momento en

que éste es capaz de soportar únicamente la mitad de la fuerza que se le aplicó al inicio. Ese fue entonces

el criterio de falla establecido para la totalidad de los especímenes.

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

0 2 4 6 8 10 12 14 16

HR

(%)

Tiempo (horas)

Comportamiento del medio en la cámara de acondicionamiento de la máquina


25

9 RESULTADOS EXPERIMENTALES

A continuación se muestran la totalidad de los resultados experimentales. En caso de ser necesario,

algunos resultados son presentados en la sección de anexos debido al excesivo espacio que ocuparían en

el cuerpo de este documento. Se incluyen con la intención de que los cálculos se puedan corroborar y

comparar con posteriores experimentos similares.

9.1 Resultados de volumetría presentados por Olivo (2013).

A continuación se muestran los resultados presentados por Olivo con los cuales se realizarán

comparaciones importantes. Inicialmente se muestra la distribución de vacíos de la totalidad de

especímenes tomadas del documento de proyecto de grado de Olivo como lo muestra la Figura 25.

Figura 25 - Variación del % de vacíos (Olivo, 2013)

En seguida el resumen para vacíos de las probetas empleadas en dicho estudio se muestran en la Tabla 6:

Tabla 6 - Resumen volumetría (Olivo, 2013)

Media % aire 8.2

Máximo % aire 10.2

Mínimo % aire 6.5

Máxima variación posible en % de vacíos 3.7

La comparación con estos resultados así como sus influencias en los resultados propios de este proyecto

se explican en la siguiente sección.

9.2 Cálculos de volumetría

Como ya se explicó anteriormente, se calcularon las cantidades de peso seco, peso sumergido y peso

saturado superficialmente seco. Adicionalmente se tiene que Rueda (2012) encontró la máxima gravedad

específica máxima para la mezcla con una magnitud de 2.312gr/cm³ Con estas cantidades es posible

calcular el peso específico Bulk y adicionalmente el % de vacíos. A manera de ejemplo se muestra el

cálculo para el espécimen de ensayo número 1. La totalidad de los cálculos de peso específico y porcentaje


26

de vacíos para todos los 40 especímenes se encuentran en la sección de anexos. En seguida se muestra el

cálculo realizado para obtener el peso específico Bulk, Gmb (el cálculo obedece que al momento de realizar

los ensayos la temperatura en ambos baños era de 25C°, es decir la densidad del agua es 1gr/cm³).

𝐺𝑚𝑏1 =𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜1

(𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜1 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜1)× 1𝑔𝑟/𝑐𝑚³

𝐺𝑚𝑏1 =0.678𝑘𝑔

(0.681𝑘𝑔 − 0.361𝑘𝑔)× 1𝑔𝑟/𝑐𝑚³ = 2.119𝑔𝑟/𝑐𝑚³

Cálculo de % de vacíos:

%𝑣𝑎𝑐í𝑜𝑠 = (1 − (Gmb1

Gmm)) × 100% = (1 − (

2.119

2.312)) × 100% = 8.359%

La distribución total de vacíos para todos los especímenes propios se muestra a continuación en la Figura

26 - % de vacíos de los 40 especímenes propios. La línea de color rojo corresponde al promedio para la

totalidad de los especímenes evaluados, el cual se consideró alto, como se explicará en la sección siguiente

para la comparación de los resultado presentados por Olivo.


27

Figura 26 - % de vacíos de los 40 especímenes propios

9.3 Definición de criterios para garantizar la mayor similitud entre ambos

experimentos

Como se quiso llegar a la mayor similitud entre los resultados con Olivo, a continuación se presentan los

resúmenes de ambas volumetrías:

Tabla 7 - Resúmenes de ambas volumetrías

Media % vacíos Olivo 8.2

Media % vacíos 9.4 Máximo % vacíos Olivo 10.2

Máximo % vacíos 11.7 Mínimo % vacíos Olivo 6.5

Mínimo % vacíos 6.8 Máxima variación posible Olivo 3.7

Máxima variación posible 4.9 Desviación estándar Resultados propios 1.14

Como se puede observar, los resultados propios presentan un mayor promedio en el porcentaje de vacíos

que los de Olivo y, adicionalmente, una mayor “máxima posible variación de porcentaje de vacíos”. Esta

situación sugirió la necesidad de reducir el porcentaje de vacíos con el objetivo de mantener condiciones

comparables a las del estudio de Olivo. Para esto, se determinó que sólo se usarían los especímenes que

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Po

rcen

taje

de v

acío

s (%

)

Número de espécimen

Distribución de % de vacíos para cada espécimen individual


28

tuvieran una tolerancia del 20% mayor a la media presentada por Olivo. Es decir, si un espécimen tenía

un porcentaje de vacíos mayor a la media de Olivo pero era únicamente un 20% mayor, dicho espécimen

podía utilizarse en los ensayos de fatiga. En caso de ser menor, sí se usaría sin ningún problema en los

ensayos de fatiga. Hecho esto, el número de especímenes que cumplían con la restricción impuesta se

redujo de 40 posibles especímenes para el ensayo de fatiga a 28, recordando que se necesitaban 20 para

la elaboración de la ley de fatiga deseada. No obstante esta pérdida de especímenes, este criterio se

consideró necesario para poder comparar las leyes de fatiga de Olivo con las propias. Hecho esto, el

resumen de las nuevos especímenes que cumplen la restricción es el siguiente:

Tabla 8 - Nuevo resumen de especímenes después de aplicada la restricción

Media % aire Olivo 8.2

Media % aire 9.0 Máximo % aire Olivo 10.2

Máximo % aire 9.9 Mínimo % aire Olivo 6.5

Mínimo % aire 6.8 Máxima variación posible Olivo 3.7

Máxima variación posible 3.1 Desviación estándar Resultados propios 0.88

Como se puede observar la nueva media, la nueva máxima variación posible y la desviación estándar se

reducen aplicando la restricción impuesta.

9.4 Retención de humedad

Como se mencionó anteriormente, se llevó el registro de peso diario para los primeros 24 especímenes

con el fin de caracterizar la capacidad de acondicionamiento de humedad de la mezcla. A continuación

se muestran las curvas de absorción de humedad normalizadas sobre su peso inicial para 23 de dichos

especímenes (el espécimen número 24 sufrió un grave golpe que la fracturó, por lo cual debió ser

descartado). Las figuras que contienen ésta información son: la Figura 27, Figura 28 y la Figura 29.


29

Figura 27 - Pesos Normalizados (1-8)

Puede verse el comportamiento anormal del espécimen número 1. Dicho comportamiento llevó a que

éste fuera descartado posteriormente descubriéndose que tenía una fisura importante que podría originar

los cambios tan abruptos en su peso.


1.000000

1.000200

1.000400

1.000600

1.000800

1.001000

1.001200

1.001400

0 5 10 15 20

% d

e a

um

en

to e

n p

eso

Días

Seguimiento retención humedad (1)

Probeta 2

Probeta 3

Probeta 4

Probeta 5

Probeta 6

Probeta 7

Probeta 8

1.000000

1.000100

1.000200

1.000300

1.000400

1.000500

1.000600

1.000700

1.000800

1.000900

1.001000

0 5 10 15 20

% d

e a

um

en

to e

n p

eso

Días


Probeta 9

Probeta 10

Probeta 11

Probeta 12

Probeta 13

Probeta 14

Probeta 15

Probeta 16


30


Con los resultados de las tres gráficas puede verse que aproximadamente a los 15 días de iniciarse el

acondicionamiento se obtiene un comportamiento uniforme en el peso de los especímenes, esto implica

que ya no solo el ambiente donde se encuentran los especímenes se encuentra a 80% de humedad sino

que el mismo espécimen también lo está (i.e., condición estable).

9.5 Resultados de ley de fatiga presentados por Olivo

A continuación se muestran las leyes de fatiga tomadas directamente del proyecto de grado de Olivo, las

cuales se muestran para la posterior comparación con los resultados de la ley de fatiga realizada en el

presente estudio. El orden de presentación de las figuras es: 8% HR contenida en la Figura 30, HR 45%

en la Figura 31 y finalmente HR 100% presentada en la Figura 32.

Figura 30 - Ley de fatiga para HR 8% (Olivo, 2013)

1.000000

1.000200

1.000400

1.000600

1.000800

1.001000

1.001200

1.001400

1.001600

1.001800

0 5 10 15 20

% d

e a

um

en

to e

n p

eso

Días


Probeta 17

Probeta 18

Probeta 19

Probeta 20

Probeta 21

Probeta 22

Probeta 23


31



De las tres gráficas se pueden identificar claramente las 3 deformaciones usadas por Olivo para definir la

ley de fatiga, así como también los 4 puntos para cada una de dichas deformaciones. Se notará especial

diferencia con el presente trabajo en donde se tendrán cuartetos por cada deformación evaluada, pero

para 5 niveles de deformación diferentes. Finalmente se muestra la consolidación de las 3 leyes en un solo

plano, en donde se observa con una proporcionalidad dependiente de cada humedad y definida por un

punto de pivote (Figura 33). Es decir, se observa que a partir de los 200000 ciclos comienza a exhibirse

un comportamiento particular de la mezcla expuesta a una humedad del 100%. Este es que, para una


32

misma deformación, se tienen diferentes ciclos de carga a comparación de las humedades de 45% y 8%,

en este caso, la humedad de 100% muestra la mayor cantidad de ciclos para una misma deformación. Por

otro lado, para ciclos menores a 200,000 ciclos ocurre totalmente lo contrario, para una misma

deformación, el número de ciclos para la mezcla expuesta al 100% de humedad relativa resiste una menor

cantidad de ciclos a las mezclas expuestas a 8% y 45%. Otro resultado apreciable de esta gráfica es que la

mezcla expuesta a una humedad de 45% siempre está dentro de la humedad de 8% y de 100% para antes

y después del pivote en 200,000 ciclos. Es decir que pareciera que la humedad es proporcional a la

deformación posterior a los 200,000 ciclos e inversamente proporcional antes de este número de ciclos.

Es en este punto donde se hace valida la justificación de evaluar el comportamiento de la misma mezcla

para una humedad relativa intermedia del 80%.

Figura 33 - Conjunto de leyes de fatiga (Olivo, 2013)

9.6 Resultados y análisis de ley de fatiga propios y comparación con antecedentes

A continuación se presentan los resultados de la ley de fatiga propia a un nivel de humedad relativa del

80%. Posteriormente, en un mismo plano se presenta esta ley de fatiga con las leyes de fatiga obtenidas

por Olivo (2013).

Los resultados muestran que la dispersión para una misma deformación siguió siendo alta con la

tendencia a seguir aumentando para deformaciones más altas como se muestra en la Tabla 9. Sin embargo

es la naturaleza del fenómeno la cual sugiere dicha variabilidad por cada deformación evaluada. La Tabla

10 contiene la totalidad de especímenes evaluados para la construcción de la ley de fatiga. En ella se

encuentran los ciclos a la falla encontrados (en caso de que haya fallado) así como el porcentaje de vacíos

para cada uno de los especímenes.


33

Tabla 9 - Desviaciones estándar de deformaciones utilizadas para la construcción de la ley de fatiga a 80%

ε

Desviación estándar

de número de ciclos a

la falla

2.22E-04 29002

2.05E-04 23476

1.82E-04 25833

1.42E-04 318036

1.14E-04 1291033

Tabla 10 - Consolidación de la totalidad de resultados para humedad al 80%

# Espécimen

% De vacíos

ε Tiempo final (Días)

Ciclos al final

¿Descartar?

4 9.81 7.97E-05 5.83 5036370 SI

5 8.28 7.97E-05 1.34 1157890 SI

12 8.49 7.97E-05 3.88 3353100 SI

19 7.46 7.97E-05 7.09 6125400 SI

20 9.68 7.97E-05 7.09 6125400 SI

16 9.65 1.14E-04 2.07 1786070 NO

18 8.72 1.14E-04 4.39 3788640 NO

28 10.75 1.14E-04 1.19 1027190 NO

29 9.34 1.14E-04 1.26 1087260 NO

6 6.80 1.42E-04 0.99 851230 NO

8 9.79 1.42E-04 5.83 5036370 SI

15 10.37 1.42E-04 0.44 378740 NO

30 9.64 1.42E-04 0.19 168190 NO

32 10.20 1.42E-04 0.22 186210 NO

10 7.80 1.82E-04 0.15 126270 NO

11 8.69 1.82E-04 0.14 117270 NO

22 7.62 1.82E-04 0.11 94400 NO

25 9.44 1.82E-04 0.18 156800 NO

33 9.94 2.05E-04 0.05 45240 NO

34 9.87 2.05E-04 0.07 57910 NO

35 9.70 2.05E-04 0.11 97750 NO

36 9.04 2.05E-04 0.12 81190 NO

7 9.86 2.22E-04 0.05 45110 NO

9 8.74 2.22E-04 0.04 36080 NO

26 9.29 2.22E-04 0.11 99060 NO

27 9.48 2.22E-04 0.09 76570 NO


34

La columna llamada “Tiempo final (días)” muestra cuanto fue el tiempo en días para que, por un lado, el

espécimen fallara, o bien se suspendiera el ensayo debido a la obtención parcial de resultados

cuestionables. Como se puede ver, se obtuvieron resultados cuestionables de los ciclos a la falla para una

deformación de 7.97E-5, la más pequeña de todas las deformaciones implementadas. Para estas

deformaciones jamás se llegó a la falla por el criterio de falla ya definido anteriormente (reducción de la

resistencia al 50%) exceptuando el espécimen número 5, el cual, por el contrario, llegó a la falla en un

número de ciclos mucho menor al esperado al que sugieren las demás deformaciones. Adicionalmente se

obtuvo un resultado cuestionable para el espécimen número 8 a una deformación de 1.42E-4, el cual

tampoco llegó a la falla pasado ya un tiempo excesivo para la deformación aplicada tal como se observó

para los demás especímenes a 7.97E-5.

Para el restante de los especímenes los resultados encontrados fueron positivos en lo que la construcción

de una ley de fatiga se refiere. La norma NFP 98 261 especifica que por los menos se debe estar dentro

de unos rangos especificados para cada deformación para considerar la ley de fatiga como válida, estos

rangos son los que se muestran en la Tabla 11 junto con la deformación que logró en cada uno de ellos.

Tabla 11 - Rangos que definen una ley de fatiga según NFP-98

Deformación específica

Rango en que se deben presentar ciclos

Deformación propia que logra

estar en dicho rango

Deformación 1 Entre 10000 y 100000 2.22E-4 y 2.05E-4

Deformación 2 entre 100000 y un millón de ciclos 1.42E-4 y 1.82E-4

Deformación 3 Superior al millón de ciclos 1.14E-04

Por otro lado, la Figura 35 muestra la ley de fatiga construida con base a los resultados presentados en la

Tabla 10, y la Tabla 12 muestra los parámetros de dicha ley (en donde b corresponde a la pendiente de la

curva y 6 a la deformación que se requeriría aplicar en el espécimen para lograr la falla en un millón de

ciclos).


35

Figura 34 - Puntos para la evaluación de la ley de fatiga

y = 0.0014x-0.175

R² = 0.8616

5.00E-05

5.00E-04

25000 250000 2500000

ε

# De ciclos

Ley de fatiga a 80% H.R

6.00E-05

7.00E-05

8.00E-05

9.00E-05

1.00E-04

2.00E-04

3.00E-04


36

Figura 35 - Ley de fatiga a 80% de humedad relativa

Tabla 12 - Parámetros para la ley de fatiga a 80% de humedad relativa

H.R ε6 b R²

80% 1.25E-04 -0.175 0.8616

A continuación se muestra la ley de fatiga a 80% en la misma gráfica con las leyes encontradas por Olivo

en la Figura 36.

Figura 36 - Leyes de fatiga a 8%, 45%, 80% y 100%

Se había justificado que la humedad de 80% iba a proporcionar dos elementos importantes y conclusivos

sobre la resistencia a fatiga en mezclas asfálticas. Por un lado, una humedad a 80% pretendía

complementar el rango de humedades de Olivo (2013) y, por otro, se podría observar si para dicha

humedad se encontraba un comportamiento particular tal y como Hernández (2013) lo encontró pero en

la determinación de módulos dinámicos en matrices finas. Gracias a la Figura 36 se puede ver que la

hipótesis planteada sobre la humedad de 80% era cierta y se tiene un comportamiento peculiar que no es

correspondiente a la humedad superior de 100% y las humedades inferiores de 45% y 8%. Se puede ver

que existe una zona en particular con la que la humedad de 80%, para una misma deformación, resiste

menos ciclos a la falla que la totalidad de las humedades evaluadas (aproximadamente para un número

inferior a 130000 ciclos la mezcla expuesta a 80% responde peor a una exigencia de carga impuesta que

las demás humedades), se podría decir que esta humedad es crítica y presenta el peor de los escenarios

posibles para la mezcla sin necesariamente estar en su máxima humedad posible. Por otro lado, para la

0.00005

0.00050

10000 100000 1000000

(ε)

Ciclos (N)

Leyes de fatiga para las 3 humedades iniciales

8% 45% 100% 80%


37

zona complementaria a la mencionada (i.e. superior a los 13000 ciclos), la humedad a 80% presenta el

mejor comportamiento al resistir más ciclos que las demás humedades para una misma deformación

aplicada.

La importancia de este especial comportamiento para diferentes humedades en una misma mezcla se

puede evidenciar aún más si se analiza un punto específico, por ejemplo el millón de ciclos el cual es

adicionalmente un parámetro importante para definir la deformación admisible por fatiga para una mezcla

asfáltica en un pavimento. La Tabla 13 muestra unos cálculos simples contra la humedad de 80%:

Tabla 13 - Comparaciones al millón de ciclos para la misma mezcla asfáltica

HR (%) ε6 Veces inferior a

80%

% de diferencia con 80%

8 8.02E-05 1.56 55.68

45 8.43E-05 1.48 47.98

80 1.25E-04 - -

100 9.83E-05 1.27 26.92

Puede verse gracias a la tabla anterior que definida una admisibilidad para la mezcla asfáltica, se puede

caer en un error grave en caso de no tener en cuenta la humedad relativa a la cual estará expuesta dicha

mezcla en campo. Por ejemplo, si se tiene que la mezcla va a estar expuesta efectivamente a 80% de

humedad pero se mirase la ley de fatiga para 100% de humedad se estaría subdiseñando la estructura

como tal y seguramente se presentarán los daños por humedad y fatiga mucho antes de lo esperado,

generando sobre costos en mantenimiento debido a intervenciones necesarias antes de cumplirse el ciclo

de vida esperado.


38

10. CONCLUSIONES

A continuación se resumen las principales conclusiones obtenidas en este estudio:

La humedad relativa en mezclas asfálticas ejerce una fuerte influencia en la determinación de las

leyes de fatiga para estos materiales.

La consideración del parámetro de humedad relativa debe ser necesariamente incluido en los

diseños de pavimentos y, sin duda, con esto se mejoraría la confiabilidad en el diseño de

estructuras de pavimentos.

El acondicionamiento continuo asegura que se simule la humedad que se podría presentar en

campo para una mezcla asfáltica determinada.

La realización de 2 puntos adicionales en la ley de fatiga ayuda a reducir posibles errores

experimentales en la determinación de una ley de fatiga.

Los resultados obtenidos en este estudio sugieren que existe una humedad relativa para una

mezcla asfáltica determinada para la cual el número de ciclos a la falla para una deformación dada

son superiores que para todas las demás humedades. Es decir, se tiene una deformación crítica a

partir de la cual se obtienen un mayor número o menos número de ciclos, en comparación con

los obtenidos para todos los demás valores de humedad relativa evaluados en estudios anteriores.

Es importante definir cuál es esta humedad relativa crítica para la mezcla que se esté evaluando

y comprobar si dicha humedad se puede esperar en campo y, en dado caso, diseñar la estructura

de pavimento con base en ésta.


39

11. RECOMENDACIONES

Ya que se tienen los resultados de laboratorio para 4 humedades diferentes se sugiere que para futuros

proyectos se pueda evaluar el daño por humedad en mezclas similares en campo. Para ello se requerirá la

evaluación del daño de fatiga para un tramo de control seleccionado del cual se conoce la mezcla utilizada

y adicionalmente a esto la información meteorológica de la zona de donde se encuentra el tramo. Sería

recomendable lugares con bastante humedad relativa más no altas precipitaciones anuales.

La compactación demostró ser un factor relevante en el desempeño de las mezclas. Por esta razón se

sugiere la realización de la mezcla con una metodología distinta a la compactación por pistón regulado a

una carga fija. Por el contrario, podría implementarse una forma de compactación que sea compactada

por secciones de un total que conformará los bloques de mezcla asfáltica ya vistos. El diseño y la

implementación de esta metodología requerirá garantizar una temperatura apropiada para la mezcla en

cuestión durante la compactación y, adicionalmente, garantizar la adherencia total entre cada sección

separada anteriormente.

El seguimiento del acondicionamiento precedente a la falla de los especímenes puede mejorarse

implementando sensores de humedad en los contenedores con la solución a punto de saturación dentro.

De esta forma no se dependería del sensor portátil y adicionalmente se podría llevar un registro continuo

sobre la evolución del medio dentro del contenedor.

Finalmente, se recomienda la realización de nuevas leyes de fatiga a diferentes humedades o incluso a las

mismas evaluadas por Olivo pero en vez de emplearse 3 deformaciones diferentes, como es

acostumbrado, se recomienda el empleo de 2 puntos de deformación adicionales. Esto claramente

incrementa el número de especímenes necesarios por cada humedad relativa a evaluar pero genera

resultados interesantes sobre el comportamiento como un todo para la ley de fatiga analizada. Si se

realizan a nuevas humedades, el hallazgo de la humedad crítica podría hallarse sin caer en muchos errores.


40

12. BIBLIOGRAFÍA Association Francaise de Normalisation. (2001). NFP 98 261 - Test Relating To Pavements - Determination Of

The Fatigue Resistance Of Bituminous Mixtures .

ASTM. (2010). D1188-07 - Bulk specific gravity and density of compacted bituminous mixtures using coated samples.

ASTM. (2012). W104 - 02 - Maintainig constant relative humidity by means of aqueous solutions.

Echeverría, E. (2011). Influencia del contenido de humedad sobre la resistencia a fatiga de una mezcla asfáltica tipo

MDC-2. Universidad de los Andes, Proyecto de grado maestría, Bogotá.

Hernández, S. (2013). Influencia de la humedad relativa en el comportamiento y el deterioro de matrices asfálticas finas.

Universidad de los Andes, Proyecto de grado de maestría ingeniería civil, Bogotá.

Insituto nacional De vías. (s.f.). INVE-733 peso aparente y peso unitario de mezclas asfálticas empleando especímenes

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Instituto Nacional de Vías. (s.f.). Articulo 450 Mezcla en Caliente (Concreto asfáltico). Bogotá.

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Olivo, R. (2013). Influencia del contenido de humedad relativa en el comportamiento y deterioro a fatiga de una mezcla

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Bogotá.

Rueda, E. (2012). Diseño e implementación de un montaje experimental para la caracterización mecánica de mezclas

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Sedan, N. (2012). Análisis de la influencia de la humedad relativa en el comportamiento a fatiga de mezclas asfálticas.

Universidad de los Andes, Proyecto de grado pregrado ingeniería civil, Bogotá.


41

13. ANEXOS

Tabla 14 - Cálculos de % de aire y confirmación con restricción

Fecha de mezcla

# De espécimen

Peso seco (kg)

Peso sumergido

(kg)

Peso saturado superficialmente

seco (kg)

Peso específico Bulk Gmb

(gr/cm³)

% aire ¿Entre el rango de

20%? Día mes

3 2 1 0.678 0.361 0.681 2.119 8.359 si

3 2 2 0.664 0.351 0.671 2.075 10.251 no

3 2 3 0.660 0.353 0.671 2.075 10.230 no

3 2 4 0.661 0.352 0.669 2.085 9.811 si

3 2 5 0.721 0.386 0.726 2.121 8.279 si

3 2 6 0.696 0.376 0.699 2.155 6.799 si

3 2 7 0.644 0.342 0.651 2.084 9.855 si

3 2 8 0.682 0.364 0.691 2.086 9.791 si

12 2 9 0.652 0.348 0.657 2.110 8.736 si

12 2 10 0.680 0.363 0.682 2.132 7.800 si

12 2 11 0.665 0.353 0.668 2.111 8.689 si

12 2 12 0.677 0.361 0.681 2.116 8.494 si

14 2 13 0.674 0.356 0.681 2.074 10.301 no

14 2 14 0.626 0.331 0.636 2.052 11.226 no

14 2 15 0.659 0.345 0.663 2.072 10.366 no

14 2 16 0.658 0.347 0.662 2.089 9.650 si

21 2 17 0.625 0.327 0.632 2.049 11.368 no

21 2 18 0.650 0.344 0.652 2.110 8.720 si

21 2 19 0.644 0.344 0.645 2.140 7.460 si

21 2 20 0.639 0.336 0.642 2.088 9.678 si

21 2 21 0.589 0.31 0.598 2.045 11.542 no

21 2 22 0.645 0.344 0.646 2.136 7.623 si

21 2 23 0.604 0.318 0.614 2.041 11.741 no

27 4 25 0.676 0.361 0.684 2.094 9.437 si

27 4 26 0.659 0.351 0.665 2.097 9.294 si

27 4 27 0.640 0.34 0.646 2.093 9.481 si

27 4 28 0.685 0.362 0.694 2.064 10.746 no

27 4 29 0.639 0.339 0.644 2.096 9.340 si

27 4 30 0.633 0.335 0.638 2.089 9.641 si

27 4 31 0.643 0.349 0.649 2.143 7.295 si

27 4 32 0.673 0.355 0.679 2.076 10.197 no

21 5 33 0.633 0.339 0.643 2.082 9.938 si

21 5 34 0.621 0.332 0.630 2.084 9.866 si


42

21 5 35 0.618 0.329 0.625 2.088 9.696 si

21 5 36 0.612 0.328 0.619 2.103 9.036 si

21 5 37 0.659 0.355 0.669 2.099 9.225 si

21 5 38 0.604 0.325 0.613 2.097 9.290 si

21 5 39 0.645 0.348 0.656 2.094 9.422 si

21 5 40 0.590 0.318 0.600 2.092 9.507 si

Tabla 15 - Seguimiento de pesos especímenes 1-23

Día 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

# Peso(kg)

1 0.6767 0.677 0.6774 0.6774 0.6774 0.6776 0.6775 0.6775 0.6774 0.6769 0.6769 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677

2 0.664 0.6642 0.6644 0.6644 0.6644 0.6645 0.6644 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645 0.6645

3 0.6598 0.6600 0.6601 0.6602 0.6603 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602 0.6602

4 0.6606 0.6607 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609 0.6609

5 0.7205 0.7209 0.7210 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211 0.7211

6 0.6954 0.6955 0.6956 0.6957 0.6956 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957 0.6957

7 0.6437 0.6439 0.6439 0.644 0.6439 0.6439 0.6439 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438 0.6438

8 0.6809 0.6811 0.6811 0.6813 0.6813 0.6812 0.6812 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811 0.6811

9 0.6521 0.6524 0.6526 0.6526 0.6527 0.6527 0.6527 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526 0.6526

10 0.6786 0.6789 0.679 0.6791 0.6792 0.6791 0.6791 0.6791 0.679 0.679 0.679 0.679 0.679 0.679 0.679 0.679 0.679

11 0.6649 0.6652 0.6653 0.6654 0.6655 0.6654 0.6654 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653 0.6653

12 0.6764 0.6767 0.6768 0.6768 0.6768 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767 0.6767

13 0.6732 0.6735 0.6735 0.6736 0.6736 0.6737 0.6737 0.6736 0.6736 0.6736 0.6736 0.6738 0.6738 0.6738 0.6738 0.6738 0.6738

14 0.6261 0.6264 0.6266 0.6266 0.6266 0.6266 0.6266 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265 0.6265

15 0.6585 0.6587 0.6589 0.6588 0.6589 0.6589 0.659 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589 0.6589

16 0.6573 0.6574 0.6576 0.6576 0.6577 0.6577 0.6577 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576 0.6576

17 0.6225 0.6233 0.6235 0.6235 0.6235 0.6235 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234 0.6234

18 0.6498 0.6502 0.6503 0.6503 0.6504 0.6506 0.6506 0.6506 0.6506 0.6505 0.6506 0.6506 0.6506 0.6506 0.6506 0.6506 0.6506

19 0.6434 0.6436 0.6437 0.6437 0.6438 0.6439 0.6439 0.6439 0.6438 0.6439 0.6439 0.6439 0.6439 0.6439 0.6439 0.6439 0.6439

20 0.638 0.6383 0.6385 0.6386 0.6387 0.6388 0.6388 0.6387 0.6388 0.6388 0.6388 0.6388 0.6388 0.6388 0.6388 0.6388 0.6388

21 0.5876 0.5881 0.5882 0.5883 0.5883 0.5883 0.5883 0.5883 0.5882 0.5882 0.5882 0.5882 0.5882 0.5882 0.5882 0.5882 0.5882

22 0.6438 0.6441 0.6442 0.6443 0.6443 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442 0.6442

23 0.6026 0.6029 0.6029 0.6030 0.6030 0.6030 0.6031 0.6030 0.6030 0.6029 0.6030 0.6030 0.6030 0.6030 0.6030 0.603 0.603

influencia de la humedad relativa en la resistencia al

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