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UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE SOLUCIONES DE CONSTRUCCIÓN PARA ASEGURAR LA ADHERENCIA ENTRE CAPAS ASFÁLTICAS

MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL

PATRICIO ALEJANDRO VARGAS SAA

PROFESOR GUIA:

FEDERICO DELFIN ARIZTIA

MIEMBROS DE LA COMISION:

PATRICIO JORQUERA ENCINA

GUSTAVO GONZALEZ REVECO

SANTIAGO DE CHILE

OCTUBRE 2008

RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL POR: PATRICIO VARGAS S. FECHA: 03/10/08 PROF. GUIA: Sr. FEDERICO DELFIN

“ESTUDIO EXPERIMENTAL DE SOLUCIONES DE CONSTRUCCION PARA ASEGURAR LA ADHERENCIA ENTRE CAPAS ASFALTICAS”

El objetivo general del presente trabajo de título es evaluar experimentalmente los factores que influyen en la resistencia de adherencia entre capas de una carpeta asfáltica y proponer técnicas experimentales que incrementen la adherencia entre capas. Debido a limitaciones constructivas, los pavimentos asfálticos se construyen en capas, lo mismo ocurre cuando se repavimenta sobre una carpeta asfáltica preexistente. Diversas investigaciones han evidenciado que el grado de adherencia entre estas capas de pavimento, juega un rol fundamental en la vida útil del pavimento, demostrando que bajos niveles de adherencia repercuten indefectiblemente en grietas prematuras o una disminución significativa en la vida útil del pavimento. En la actualidad no existen criterios unificados en cuanto a la mejor forma de proporcionar una buena adherencia entre las capas de un pavimento asfáltico. Por este motivo, el Centro de Investigación, Desarrollo e Innovación de Estructuras y Materiales de la Universidad de Chile, IDIEM, ha implementado recientemente el ensayo de corte LCB, cuyo fin es evaluar la adherencia entre capas de carpetas asfálticas. Se determinaron aquellos factores que influyen en la adherencia y se implementaron mejoras en la metodología de ensayo con el objetivo de disminuir la dispersión de resultados hasta ahora encontrada. Mediante la construcción de probetas se analizó el método comúnmente empleado para proporcionar la adherencia entre capas, el riego de liga, y se evaluaron tratamientos experimentales que pudieran incrementar esta propiedad. De los resultados obtenidos en este trabajo se destaca lo siguiente: • Las emulsiones asfálticas utilizadas como riego de liga para proveer adherencia, Spramul

MR y CRS-2 produjeron resistencias similares y bajas comparadas con la emulsión CSS-1H. • La resistencia al corte obtenida en probetas doble capa sin riego de liga o tratamiento de

unión resultó superior a las obtenidas con aplicación de emulsiones. • Dentro de los tratamientos experimentales para incrementar la adherencia entre capas, el

tratamiento térmico produjo resultados satisfactorios, proporcionando la mejor adherencia para un sistema de pavimento doble capa. El tratamiento de árido incrustado no produjo el efecto esperado en la adherencia.

Se concluye que bajo ciertas condiciones el uso de emulsiones asfálticas como riego de liga puede ser prescindible. Se recomienda realizar pruebas preeliminares en proyectos de pavimentación para determinar que solución es la más adecuada para proveer la adherencia entre las capas del pavimento. En cuanto al tratamiento térmico se propone estudiar la factibilidad técnica de implementación a escala real.

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar quisiera agradecer a mis padres, Carlos e Hilda, por su incondicional apoyo y afecto, gracias a ustedes por darme los valores, las herramientas y la confianza para llegar a este punto de mi vida. Gracias Taty, por tu amor y compañía durante este camino. Gracias por darme fuerza en los momentos que más lo necesité y por hacerme feliz día a día junto a nuestra hermosa hija. Quisiera agradecer especialmente a mi abuela Tona y a mi tío Nano, por su cariño, apoyo y motivación para ser mejor. En cuanto a la realización de este trabajo en si, quisiera agradecer a Don Federico Delfín por su atención y guía, a Don Gustavo González por su interés y orientación. Finalmente agradecer a todo el equipo de Pavimentación de IDIEM, quienes me han brindado toda su ayuda y experiencia, quisiera mencionar a Maximiliano Aliaga, J. Carlos Verdugo, Pablo Guzmán, Luis Duque y Cristian Diaz, gracias por su disposición y colaboración. A Fernando, Felipe y Joel por su ayuda y simpatía.

Estudio experimental de soluciones de construcción para asegurar la adherencia entre capas asfálticas.

Autor: Patricio A. Vargas Saa

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INDICE DE CONTENIDOS CÁPITULO 1: INTRODUCCIÓN 7 1.1. Generalidades 7 1.2. Objetivos 9 CÁPITULO 2: ANTECEDENTES Y METODOLOGIA DE ENSAYO 10 2.1. Generalidades 10 2.2. Factores que influyen en la adherencia 11 2.2.1. Tipo de ligante 12 2.2.2. Tasa de aplicación del riego de liga 13 2.2.3. Tiempo de curado del riego de liga 14 2.2.4. Condición de superficie de la interfaz 15 2.2.5. Temperatura de confección y compactado 16 2.2.6. Energía de compactación y tipo de mezcla asfáltica 18 2.3. Métodos de evaluación de adherencia 19 2.3.1. Ensayo de corte LCB 19 2.3.2. Ensayo de corte directo 22 2.4. Puesta a punto del ensayo de corte LCB 23 2.4.1. Temperatura de ensayo 23 2.4.2. Velocidad de carga 26 2.4.3. Equipo de ensayo de corte LCB 29 CAPÍTULO 3: ETAPA EXPERIMENTAL 32 3.1. Planteamiento de la investigación 32 3.1.1. Selección de la mezcla asfáltica 32 3.1.2 Caracterización de materiales 33 3.2. Diseño de la mezcla 39 3.3. Caracterización de emulsiones a utilizar como riego de liga 41 3.4. Construcción de probetas 44 3.4.1. Descripción del trabajo 44 3.4.2. Diseño utilizado 45 3.4.3. Metodología de construcción de probetas de una capa 46 3.4.4. Metodología de construcción de probetas de 2 capas 47 3.4.5. Metodología de aplicación de riego de liga 48 3.4.6. Metodología de tratamiento térmico 49 3.4.7. Metodología de tratamiento con áridos incrustados 49 3.4.8. Metodología de colocación de testigos y ensayo 50



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CAPÍTULO 4: RESULTADOS Y ANÁLISIS 52 4.1. Testigos monolíticos 53 4.1.1. Testigos monolíticos con asfalto CA24 51 4.1.2. Testigos monolíticos con asfalto modificado SBS 54 4.1.3. Testigos monolíticos con asfalto modificado EVA 55 4.1.4. Testigos monolíticos con asfalto modificado AMA 56 4.1.5. Comparación de testigos monolíticos con distinto cemento asfáltico 57 4.2. Testigos doble capa 60 4.2.1. Testigos doble capa sin riego de liga 60 4.2.2. Testigos doble capa con riego CSS-1H 61 4.2.3. Testigos doble capa con riego CRS-2 62 4.2.4. Testigos doble capa con riego Spramul MR 63 4.2.5. Testigos doble capa con tratamiento térmico 64 4.2.6. Testigos doble capa con árido incrustado en plano de unión 65

4.2.7. Comparación entre testigos de 2 capas con diferente tratamiento de unión 66

CAPÍTULO 5: DISCUCIÓN DE RESULTADOS 69 5.1. Metodología de ensayo 69 5.2. Cementos asfálticos 71 5.3 Tratamientos de unión entre capas 72

5.3.1. Resistencia al corte de testigos sin tratamiento entre capas (sin riego de liga) 72

5.3.2. Resistencia al corte de testigos con tratamiento entre capas (emulsiones) 72

5.3.3. Tratamiento térmico de unión 73 5.3.4. Tratamiento con árido incrustado en la interfaz 74 CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES 75 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS 76 7.1. Bibliografía 76 7.2. Comunicaciones personales 78 ANEXO A 78 ANEXO B 85



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INDICE DE FIGURAS Figura 1.1: Aplicación del riego de liga 7 Figura 1.2: Falla por deslizamiento 8 Figura 2.1: Efecto de la adherencia entre capas asfálticas con respecto a la fatiga 10 Figura 2.2: Distribución de tensiones en el espesor de un pavimento de dos capas 11 Figura 2.3: Resistencias al corte obtenidas con diferentes emulsiones a diferentes temperaturas 12 Figura 2.4: Resistencias al corte de diferentes emulsiones a tasa variable 14 Figura 2.5: Comparación de emulsión quebrada vs sin quebrar 15 Figura 2.6: Influencia de condición de superficie en pavimentos existentes 16 Figura 2.7: Influencia de temperatura de compactación de la capa superior en la resistencia al corte 17 Figura 2.8: Influencia de la temperatura de la capa inferior en la resistencia al corte 17 Figura 2.9: Influencia de la energía de compactación con diversos riegos de liga 18 Figura 2.10: Influencia de la graduación de la mezcla en la adherencia 19 Figura 2.11: Esquema efecto de pivote ensayo de corte LCB 20 Figura 2.12: Detalle de la ubicación del plano de unión entre capas 20 Figura 2.13: Ensayo LCB para probetas construidas en laboratorio 21 Figura 2.14: Ensayo LCB para testigos 21 Figura 2.15: Ensayo de corte directo FDOT 22 Figura 2.16: Ensayo de corte directo Swiss Method 23 Figura 2.17: Influencia de la temperatura y presión normal en la resistencia al corte 24 Figura 2.18: Gráfico carga vs deformación para testigos monolíticos a 20° C secos 25 Figura 2.19: Gráfico carga vs deformación para testigos monolíticos a 20° C saturados 25 Figura 2.20: Gráfico resistencia al corte vs velocidad de carga 29 Figura 2.21: Nuevo molde con pernos para fijar la probeta 30 Figura 2.22: Molde especial que permite la confección y ensayo de probetas 30 Figura 2.23: Comparación de resultados mediante dos moldes de ensayo 31 Figura 3.1: Gráficos de dosificación Marshall 40 Figura 3.2: Molde probeta WTT 44 Figura 3.3: Probeta de 1 capa después de la extracción de testigos 46 Figura 3.4: Configuración de moldes previa construcción de capa superior 47 Figura 3.5: Compactación probeta 47 Figura 3.6: Probeta luego de aplicación de riego de liga 49 Figura 3.7: Ubicación del plano de falla en la mordaza 50 Figura 3.8: Configuración previa al ensayo LCB 51 Figura 3.9: Falla en una probeta doble capa en el plano de unión 51 Figura 4.1: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos CA24 53 Figura 4.2: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos SBS 54 Figura 4.3: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos EVA 55 Figura 4.4: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos AMA 56 Figura 4.5: Gráfico resumen resistencia de corte testigos monolíticos 57 Figura 4.6: Gráfico ensayo LCB, resumen comportamiento de testigos monolíticos 59 Figura 4.7: Fomra de falla en probetas monolíticas 59 Figura 4.8: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas sin riego 60 Figura 4.9: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CSS-1H 61 Figura 4.10: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CRS-2 62 Figura 4.11: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con riego Spramul MR 63 Figura 4.12: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento térmico 64



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Figura 4.13: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento de áridos incrustados 65 Figura 4.14: Gráfico resumen resistencia de corte, testigos doble capa 66 Figura 4.15: Gráfico ensayo LCB, resumen comportamiento de testigos doble capa 68 Figura 4.16: Forma de falla en probetas doble capa 68



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INDICE DE TABLAS Tabla 1.1: Caracteristicas de emulsiones estudiadas en estudio español 13 Tabla 2.1: Resultados obtenidos a velocidad de carga en estudio anterior 27 Tabla 2.2: Resultados obtenidos a velocidad actual de ensayo 27 Tabla 2.3: Resultados obtenidos a velocidad mayor 28 Tabla 3.1: Granulometría Banda IV-a-12 33 Tabla 3.2: Características de Áridos 34 Tabla 3.3: Características del cemento asfáltico modificado con SBS 35 Tabla 3.4: Características del cemento asfáltico CA24 36 Tabla 3.5: Características del cemento asfáltico modificado con EVA 37 Tabla 3.6: Características del cemento asfáltico modificado con mejorador de adherencia CA24 AMA 38 Tabla 3.7: Parámetros de dosificación Marshall 39 Tabla 3.8: Características de la emulsión CSS-1H 42 Tabla 3.9: Características de la emulsión CRS-2 43 Tabla 3.10: Características de la emulsión Spramul MR 44 Tabla 3.11: Diseño Marshall Óptimo 45 Tabla 3.12: Diseño Marshall corregido para probetas WTT 45 Tabla 3.13: Granulometría probeta WTT 46 Tabla 4.1: Nomenclatura para la identificación de probetas 52 Tabla 4.2: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos CA24 53 Tabla 4.3: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos SBS 54 Tabla 4.4: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos EVA 55 Tabla 4.5: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos AMA 56 Tabla 4.6: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos con distintos CA 57 Tabla 4.7: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas sin riego 60 Tabla 4.8: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CSS-1H 61 Tabla 4.9: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CRS-2 62 Tabla 4.10: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con riego Spramul MR 63 Tabla 4.11: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento térmico 64 Tabla 4.12: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento áridos incrustados 65 Tabla 4.13: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con diferentes tratamientos 66



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CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

1.1 Generalidades

Investigaciones y estudios recientes demuestran el importante rol en el desempeño y durabilidad

de pavimentos asfálticos que cumple el tratamiento de unión entre capas del pavimento,

específicamente el riego de liga.

El riego de liga consiste en la aplicación de una película asfáltica mediante una emulsión, para

asegurar la adherencia entre las capas durante el proceso de construcción de la carpeta nueva o

para adherir una sobrecapa al pavimento existente. En pavimentos nuevos este tratamiento es

necesario cuando no se puede construir la carpeta en una sola capa o cuando el espesor es tal que

no se logra compactar adecuadamente todo su espesor. La figura 1.1 muestra la aplicación del

riego de liga sobre una carpeta asfáltica. El rol del riego de liga es proveer la adherencia

adecuada entre las capas que conforman un pavimento asfáltico, de tal forma que esta capa se

comporte como una estructura monolítica. Una adherencia inadecuada entre las capas de

pavimento puede causar falla por deslizamiento entre éstas, como se observa en la figura 1.2,

además de provocar incrementos de tensiones de tracción en el plano de unión acelerando la falla

por fatiga, se observa también en este caso, una significativa reducción en la resistencia al corte

de la estructura del pavimento, haciéndola mas susceptible a una variedad de fallas prematuras,

tales como agrietamiento, baches, etc.

Figura 1.1: Aplicación del riego de liga



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Figura 1.2: Falla por deslizamiento

La incorporación del riego de liga está considerada dentro de los procedimientos constructivos de

las carpetas asfálticas, sin embargo, no existe una guía unificada sobre sus especificaciones de

construcción, control de calidad y aceptación.

Actualmente está en discusión en distintos ámbitos, cuan efectivo son los actuales ligantes

utilizados como riego de liga y como mejorar la eficiencia de estas aplicaciones para optimizar la

adherencia entre capas asfálticas. En nuestro país no existe norma al respecto, en la práctica se

recurre a recomendaciones basadas en experiencias no bien fundamentadas. Últimamente un

ejemplo de las importantes consecuencias que pueden originarse al no obtener una buena

adherencia entre capas de una carpeta asfáltica fue lo acontecido en el aeropuerto Arturo Merino

Benítez de Santiago, donde la segunda pista inaugurada a mediados del 2006 sufrió graves fallas

al poco tiempo de puesta en servicio, debido a que el riego de liga entre las capas de la carpeta se

contaminó con pomacita, según un estudio realizado por IDIEM [1]

Entre las investigaciones analizadas con motivo de este estudio en general se encuentra que

además del riego de liga existen una serie de otros factores que influyen en la adherencia entre

capas. Dentro de estas investigaciones, el presente estudio complementa el trabajo de titulo

“Estudio experimental de la resistencia de la adherencia entre capas en la construcción de

carpetas asfálticas en caliente” [2] desarrollado previamente en la Facultad.



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1.2 Objetivos

El objetivo general de este trabajo es estudiar experimentalmente a escala de laboratorio, los

factores que influyen en la resistencia de adherencia entre capas de una carpeta asfáltica, variando

el tipo de emulsión e incorporando técnicas experimentales de unión entre capas.

Los objetivos específicos son:

• Estudiar e implementar una metodología de ensayo eficaz para cuantificar la adherencia

entre capas asfálticas, que permita investigar los posibles tratamientos a implementar en

obra y controlar la calidad de ejecución de éstas.

• Establecer valores de referencia para la resistencia al corte de la unión entre capas, que se

obtiene con los materiales y tecnología actual de construcción en pavimentos asfálticos.

• Estudiar la factibilidad de incorporar otros tratamientos a partir del riego de liga, que

incrementen la adherencia entre capas.



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CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES y METODOLOGÍA DE ENSAYO

2.1 Generalidades

Es importante destacar, en primer lugar, la influencia de la adherencia entre las capas del

pavimento en su comportamiento mecánico y durabilidad.

En estudios recientes se ha evaluado el efecto de la adherencia en el desempeño de pavimentos

usando diferentes modelos mecanicistas. En el 2004 King y May [3] presentaron un análisis del

efecto de la adherencia entre capas en carpetas asfálticas, utilizando el programa Bisar analizaron

la respuesta estructural de un pavimento con una capa de mezcla asfáltica de 100[mm] de espesor

adherida a una base granular de 150[mm] de espesor, se consideraron dos grados de rigidez, se

utilizaron dos niveles de solicitaciones 5 y 10 ksi. La interfaz entre capas fue modelada variando

la condición de adherencia desde una condición de desplazamiento relativo nulo entre ellas

(adherencia perfecta), hasta desplazamiento máximo (adherencia nula). La figura 2.1 muestra la

vida del pavimento bajo solicitación por carga cíclica hasta la falla por fatiga, resultando que la

vida útil decrece alrededor de 50% cuando la adherencia se reduce en un 10%.

Roffe y Chaignon [4] condujeron un estudio similar utilizando el programa de diseño de

pavimentos francés Alize, cuyo resultado muestra que la vida de un pavimento se reduce de 20 a

7 u 8 años debido a la deficiencia en la adherencia entre las capas asfálticas.

Figura 2.1: Efecto de la adherencia entre capas asfálticas con respecto a la fatiga

Deslizamiento relativo de la interfaz

Ciclos para falla por fatiga



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Otros estudios basados en modelos mecanicistas, demuestran el incremento en los niveles de

tensión que se observan en capas de pavimentos multicapa mal adheridos. Los resultados

obtenidos mediante un análisis conducido por el programa WESLEA [5] para un pavimento

asfáltico de dos capas se muestran en la figura 2.2, donde se observa que para una adherencia

nula en la interfaz, las dos capas de pavimento responden de manera individual frente a las

cargas, resultando en tensiones mayores en ese plano, mientras que en el caso de unión óptima

(monolitismo), ambas capas ambas soportan tensiones de corte de manera más homogénea en

todo el espesor del pavimento.

Figura 2.2: Distribución de tensiones en el espesor de un pavimento de dos capas.

2.2 Factores que influyen en la adherencia

En general se sabe que la resistencia de adherencia entre capas de una carpeta asfáltica depende

de varios factores relacionados con materiales y procedimientos constructivos que han sido

investigados con distintos métodos en trabajos anteriores. De los diversos antecedentes

recopilados para esta investigación se han rescatado los principales factores que influyen en la

adherencia entre capas, éstos se detallan a continuación.



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2.2.1 Tipo de ligante

Es esperable que los ligantes comúnmente empleados en riegos de liga posean propiedades físico-

químicas diferentes, pues su composición generalmente varía significativamente. Recientemente

se han realizado diversos estudios, los cuales demuestran que el nivel de resistencia al corte

alcanza valores distintos dependiendo de la emulsión utilizada como riego de liga, y en general se

obtienen mejores resultados con aquellas emulsiones de residuo asfáltico de mayor dureza.

La figura 2.3 es un ejemplo de las adherencias obtenidas con diferentes riegos de liga, en un

estudio realizado en España [6], mientras que en la tabla 1.1 se detallan las principales

características de las emulsiones analizadas en esta investigación.

Figura 2.3: Resistencias al corte obtenidas con diferentes emulsiones a diferentes temperaturas.



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Tabla 1.1: Características de emulsiones estudiadas en estudio español

2.2.2 Tasa de aplicación del riego de liga

Con respecto a este punto se han llevado a cabo diversos estudios los cuales señalan tanto que un

exceso de riego de liga, como también una cantidad insuficiente de ésta conduce a una perdida de

adherencia, por el contrario algunos estudios demuestran que en algunos casos el riego de liga es

innecesario. Es importante señalar que la tasa de aplicación óptima dependerá de las condiciones

de la superficie de las capas de asfalto, las cuales pueden variar según el tipo de mezcla empleado

o si se trata de un pavimento envejecido, nuevo o fresado. Basándose en los antecedentes

revisados se observa que en general las dosis óptimas se encuentran en el rango de 0.1 [l/m2]

hasta los 0.35 [l/m2]. La figura 2.4 resume el efecto de la tasa de aplicación del riego de liga para

distintas emulsiones y teniendo como referencia los niveles de resistencia para probetas



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monolíticas encontrados en la memoria “estudio experimental de la resistencia de la adherencia

entre capas en la construcción de carpetas asfálticas en caliente” [2]

Figura 2.4: Resistencias al corte de diferentes emulsiones a tasa variable.

2.2.3 Tiempo de curado del riego de liga

Con respecto a este factor existen estudios contradictorios, la mayoría de ellos señalan que el

riego de liga debe encontrarse como película asfáltica ligante (haber alcanzado su quiebre), en el

caso de las emulsiones, previo a la colocación de la siguiente capa asfáltica, mientras que otros

indican que no es aconsejable dejar curar demasiado tiempo, ya que el riego puede perder sus

propiedades adherentes. Algunos estudios han encontrado que a mayor tiempo de curado la

resistencia incrementa levemente, mientras que otros han demostrado lo contrario, más aún,

existen estudios que sugieren que no es necesario curar el riego de liga, ya que este quiebra

inmediatamente gracias a la elevada temperatura de la nueva capa de asfalto, evaporándose el

agua y escapando a través de la mezcla suelta a la superficie.

En la figura 2.5 se muestran las resistencias al corte obtenidas en un estudio desarrollado por la

WCAT [7], en testigos doble capa con una emulsión CSS1 aplicada en diferentes dosis y

quebrada versus la misma emulsión y dosis sin quebrar, además se varia la condición de

superficie en la unión entre superficie fresada y no fresada.



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Figura 2.5: Comparación de emulsión quebrada vs sin quebrar.

2.2.4 Condición de superficie de la interfaz.

La condición de la superficie de un pavimento nuevo o antiguo incluyendo textura, limpieza y

presencia de agua son uno de los factores de mayor importancia que influyen en la adherencia

entre capas. En general se recomienda que el riego de liga se aplique sobre una superficie limpia

y seca. En la actualidad existen una gran variedad de estudios a este respecto, y existe acuerdo en

que la presencia de agua sobre el riego de liga es muy perjudicial para la adherencia resultante, y

en menor medida ocurre lo mismo para la contaminación con polvo. Por otro lado cuando se trata

de un pavimento existente se tienen buenas adherencias en superficies fresadas, mientras que en

pavimentos nuevos hay contradicciones en cuanto a que la mayor adherencia se obtiene con una

mezcla con árido graduado fino o grueso.



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La figura 2.6 muestra la resistencia al corte obtenida en el estudio de la WCAT [7] en testigos

doble capa para superficies fresadas versus sin fresar, apreciándose la gran influencia de la

textura rugosa para aumentar la adherencia entre capas.

Fresada No fresada

2.2.5 Temperatura de confección y compactado

Con respecto a este punto existen estudios que demuestran que tanto una elevada temperatura de

la capa inferior, capa superior y temperatura ambiente, resultan beneficiosos para la obtención de

una buena adherencia, esto podría deberse a que a mayores temperaturas el cemento asfáltico de

la capa superior logra fusionarse mejor con el asfalto de la capa inferior o residuo del ligante

empleado como riego de liga, para conformar una unión continua y homogénea en la interfaz.

En el estudio reciente realizado en IDIEM [2] se demostró como la resistencia al corte mejora

conforme aumenta la temperatura de compactación de la capa superior (figura 2.7).

Res

iste

nci

a al

co

rte

(PS

I)

Figura 2.6: Influencia de condición de superficie en pavimentos existentes



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Figura 2.7: Influencia de temperatura de compactación de la capa superior en la resistencia al corte

Por otra parte Abd El-Naby [8] comprobó que la adherencia en un pavimento asfáltico de dos

capas es mayor cuando la capa inferior está caliente.

Figura 2.8: Influencia de la temperatura de la capa inferior en la resistencia al corte.



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2.2.6 Energía de compactación y tipo de mezcla asfáltica

En cuanto a las mezclas asfálticas que conforman un pavimento multicapa, éstas también

influyen en la adherencia resultante, donde en general se obtienen mejores resultados mientras

más densas y cerradas sean las mezclas. Por lo tanto para una misma mezcla se tendrán mejores

niveles de adherencia mientras mayor sea el grado de compactación de la misma. La figura 2.9

resume las resistencias al corte obtenidas en un estudio realizado en suiza [9] para una serie de

pares de probetas, en las que por cada par se utiliza una emulsión diferente, mientras en un par

sólo se varia la cantidad de giros de compactación en el compactador giratorio, observándose que

siempre se obtienen resistencias al corte superiores en aquellas probetas compactadas con 204

giros en el compactador giratorio versus las compactadas con 50 giros, independiente de la

emulsión utilizada y dosis aplicada. Destaca también los buenos resultados obtenidos sin la

utilización de riego de liga. En la figura 2.10 se resume los resultados obtenidos en un estudio

realizado por la NCAT [10], donde se observa que al comparar diversos riegos, estos siempre

muestran mejores resultados cuando se aplican sobre un pavimento de graduación más fina.

Figura 2.9: Influencia de la energía de compactación con diversos riegos de liga.



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Figura 2.10: Influencia de la graduación de la mezcla en la adherencia.

2.3 Métodos de evaluación de adherencia

A continuación se revisan los métodos más comúnmente empleados para evaluar la adherencia

entre capas.

2.3.1 Ensayo de corte LCB

El ensayo de corte LCB, fue desarrollado por el Laboratorio de Caminos de Barcelona, y es

aplicable a testigos (figura 2.14) o probetas construidas en laboratorio de doble capa de 4

pulgadas de diámetro (figura 2.13). Los detalles del ensayo de resumen a continuación [11]:

• La velocidad de carga del ensayo es de 1.27 mm/min.

• Se registra la carga y deformación a intervalos de 10 segundos hasta la falla.

• El punto de carga debe ser a la mitad de la separación entre los puntos de apoyo.

• El ensayo se puede realizar a diferentes temperaturas.

• El plano de unión entre capas debe quedar a 5 mm del borde del apoyo y a 5 mm del

borde de la mordaza metálica (figura 2.12)



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Dentro de las ventajas que posee esta metodología de ensayo destaca su fácil implementación, y

que debido a la baja velocidad de ensayo permite registrar la carga vs deformación sin necesidad

de un equipo de adquisición de datos. Por otro lado la principal desventaja es que con esta

metodología la deformación relativa entre las capas de la unión del testigo o probeta no se puede

determinar directamente, pues durante el ensayo se registra la deformación del pistón de la

prensa, que en este caso difiere de la deformación relativa entre capas pues ocurre un efecto de

pivote durante el ensayo (figura 2.11)

Figura 2.11: Esquema efecto de pivote ensayo de corte LCB.

Figura 2.12: Detalle de la ubicación del plano de unión entre capas.

P

L

P/2

Testigo

P/2

Plano de unión entre capas

L/2

Tubo de Acero



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Figura 2.13: Ensayo LCB para probetas construidas en laboratorio.

Figura 2.14: Ensayo LCB para testigos.



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2.3.2 Ensayo de corte directo

En la actualidad existen diversos ensayos de corte directo, donde destaca el ensayo de corte

directo desarrollado por el FDOT [12] (figura 2.15), el que en algunos casos incorpora

modificaciones que permiten incluir presión normal a los testigos o probetas a ensayar. Existen

otros ensayos similares desarrollados por distintos centros de investigación (figura 2.16).

Las principales características del ensayo se resumen a continuación:

• La velocidad de carga del ensayo es de 2 pulgadas por minuto

• La separación entre las mordazas es de ¼ de pulgada aprox. cuidando que el plano de

unión quede equidistante de los bordes de la mordaza.

• El ensayo se puede realizar a diferentes temperaturas.

• El diámetro de las probetas es de 6 pulgadas.

• Se registra la máxima carga alcanzada hasta la falla.

Figura 2.15: Ensayo de corte directo FDOT



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Figura 2.16: Ensayo de corte directo Swiss Method

2.4 Puesta a punto del ensayo de corte LCB

Debido a que en experiencias previas en IDIEM se obtuvieron resultados inferiores a los

encontrados en los antecedentes estudiados, además de una alta dispersión, se hace necesario

revisar todas las variables a controlar para el ensayo de corte LCB, como se verá más adelante

estas variables no estaban suficientemente bien controladas, lo que resultaba en una alta

dispersión de los resultados, y en algunos casos conducía a resultados erróneos.

2.4.1 Temperatura de ensayo

En cuanto a este factor existe acuerdo que la temperatura de ensayo tiene una fuerte influencia en

los resultados obtenidos. La figura 2.17 muestra los resultados obtenidos en un estudio realizado

por la NCAT [10], donde se aprecia que a mayores temperaturas la resistencia obtenida

disminuye, por tanto este parámetro debe ser fijado para poder realizar comparaciones válidas. El



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ensayo LCB, que ha sido implementado parcialmente en IDIEM, ha sido fijado a una temperatura

de 20° C, pero debido a la imposibilidad de contar con una cámara termostática capaz de

mantener constante la temperatura de las probetas, independientemente de la temperatura

exterior, anteriormente se ha tratado de mantener la temperatura fija a 20° C mediante el uso de

horno y la temperatura ambiente del laboratorio, la cual varía entre los 20 y 25 grados.

Figura 2.17: Influencia de la temperatura y presión normal en la resistencia al corte

Para controlar esta variable de mejor manera se estudiará cambiar esta metodología de control de

temperatura, manteniendo las probetas a ensayar en un baño de agua a 20° C durante un mínimo

de 12 horas.

Con el objetivo de comparar ambas metodologías de control de temperatura, se realizaron series

de ensayos controlando la temperatura con el método de horno a 20° C (figura 2.18) y otra serie

con el método de baño de agua a 20° C (figura 2.19), luego se analiza si es que las probetas

saturadas afectan o no los resultados.

Res

iste

nci

a al

co

rte

(PS

I)

25° C 10° C 60° C



- 25 -

Testigos monolíticos SBS secos a 20° C

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T SBS' 1

T SBS' 2

T SBS' 3

T SBS' 4

Polinómica (T SBS' 4)




Figura 2.18: Gráfico carga vs deformación para testigos monolíticos a 20° C secos

Testigos monolíticos SBS saturados a 20° C

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T SBS 1

T SBS 2

T SBS 3

T SBS 4

Polinómica (T SBS 4)




Figura 2.19: Gráfico carga vs deformación para testigos monolíticos a 20° C saturados



- 26 -

Comparando los resultados se observa que con la nueva metodología de control de temperatura se

reduce la desviación estándar de 0.2 a 0.01, mientras que la resistencia al corte promedio aumenta

de 0.71 [MPa] a 0.81 [MPa]. Considerando estos resultados, se decide incorporar la metodología

propuesta en todos los ensayos de corte para este estudio.

2.4.2 Velocidad de Carga

En relación a esta variable, el ensayo de corte LCB establece una carga a velocidad de

deformación constante de 1.27 [mm/min], sin embargo la prensa disponible para el ensayo no

cuenta con un sistema que permita seleccionar la velocidad de carga deseada, en cambio, la

prensa posee una manilla análoga la que según su grado de giro determina la velocidad de carga.

En los ensayos previos a este estudio, se había realizado una calibración a la velocidad de la

prensa, marcando el giro necesario de la manilla para proveer la velocidad de carga tal que la

deformación fuese aproximadamente de 1.27 [mm/min]. Sin embargo, durante este trabajo se

recopilaron datos de ensayos realizados previamente, y se comprobó que éstos no fueron

realizados a la velocidad especificada del ensayo.

En la tabla 2.1 se puede observar que la velocidad de carga en los ensayos de estudios previos

para una probeta monolítica fue en promedio 0.57 [mm/min], muy por debajo de los 1.27

[mm/min].

En este tipo de prensas (hidráulicas) se tiene que la velocidad de carga “en vacío” es diferente a

la velocidad en un ensayo real, puesto que en vacío la prensa no encuentra resistencia al

desplazamiento del pistón.

La razón de las bajas velocidades en los ensayos anteriores se debe precisamente a que la marca

en la manilla de velocidad de la prensa fue calibrada en vacío, sin un elemento que se opusiera al

desplazamiento del pistón de la prensa, como sucede en el ensayo real.

Para solucionar este problema se realiza una serie de ensayos variando la velocidad para

encontrar un nuevo grado de giro de la manilla, que se acerque lo mejor posible a la velocidad de



- 27 -

carga especificada durante el ensayo. Por último se realizan ensayos a una velocidad

deliberadamente superior para ver como influye en los resultados.

A continuación se resumen las resistencias obtenidas a diferentes velocidades de carga.

Tabla 2.1: Resultados obtenidos a velocidad de carga en estudio anterior.

Probetas monolíticas CA 24

T CA 24 1 T CA 24 2 T CA 24 3 T CA 24 4

t [s] carga [Kgf] def [mm] carga [Kgf] def [mm] carga [Kgf] def [mm] carga [Kgf] def [mm]

0 0 0.00 0 0.00 0 0 0 0

10 130 0.03 150 0.05 260 0.05 360 0.08

20 210 0.05 270 0.13 450 0.13 550 0.18

30 400 0.13 400 0.23 590 0.23 740 0.25

40 570 0.20 500 0.33 770 0.33 800 0.33

50 700 0.28 650 0.43 850 0.41 890 0.41

60 800 0.36 670 0.53 980 0.53 940 0.51

70 900 0.46 850 0.66 1060 0.69 1040 0.61

80 950 0.58 900 0.76 1080 0.74

90 1010 0.71 1020 0.86 1120 0.94

100 1050 0.89 1080 0.99

Tabla 2.2: Resultados obtenidos a velocidad actual de ensayo.

Probetas monolíticas CA 24

T CA 24 1 T CA 24 2 T CA 24 3 T CA 24 4

t [s] carga [Kgf] def [mm] carga [Kgf] def [mm] carga [Kgf] def [mm] carga [Kgf] def [mm]

0 0 0 0 0 0 0 0 0

10 240 0.28 220 0.23 250 0.3 300 0.31

20 410 0.44 350 0.39 470 0.58 510 0.52

30 510 0.58 500 0.54 750 0.88 700 0.81

40 680 0.75 680 0.74 950 1.18 990 1.21

50 890 0.99 850 1.02 1100 1.49 1200 1.67

60 1090 1.39 1050 1.37 1200 1.86 1470 2.17

70 1250 1.88 1150 1.8 1250 2.25 1580 2.72

80 1340 2.36 1240 2.3



- 28 -

Tabla 2.3: Resultados obtenidos a velocidad mayor.

Probeta monolítica CA24 Probeta monolítica CA24

t [s] def [mm] carga [Kgf] t [s] def [mm] carga [Kgf]

0 0.00 0 0 0.00 0

10 0.90 950 10 0.90 1100

20 2.50 2200 20 3.46 2400

Como se observa en las tablas anteriores la velocidad de carga promedio en los ensayos de un

estudio anterior fue de 0.57 [mm/min] y la resistencia al corte promedio fue igual a 0.65 [MPa],

mientras que la velocidad de carga actual para esta serie de ensayos resultó igual a 1.82

[mm/min] y la resistencia fue de 0.82 [MPa]. Por último el ensayo a mayor velocidad se realizó a

7.95 [mm/min] y la resistencia al corte resultó igual a 1.39 [MPa].

Con esta experiencia queda demostrado que una velocidad excesiva conduce a resistencias

sobrevaloradas, mientras que a velocidades inferiores ocurre lo contrario. Teniendo esto en

consideración no se puede comparar directamente la resistencia al corte obtenidas en los estudios

donde se emplea el dispositivo de corte FDOT y sus derivados, ya que en estos ensayos la

velocidad de carga es de 50.8 [mm/min], es decir el ensayo es llevado a cabo a una velocidad 40

veces superior a la velocidad de carga del ensayo LCB. En la figura 2.20 se grafica la relación

encontrada entre la velocidad de ensayo versus la resistencia al corte en testigos monolíticos.

Otro aspecto relevante en cuanto a la velocidad de carga es que ésta no se logra mantener

constante durante el ensayo, observándose que la velocidad va en aumento conforme transcurre el

ensayo, esto se puede deber a que inicialmente la probeta es más rígida y a medida que nos

acercamos al estado de falla de la probeta la rigidez disminuye. Este fenómeno dificulta aún más

adoptar una velocidad para nuestro ensayo, pues se debe definir en primer lugar como se medirá

la velocidad de carga.

Con esto último en consideración se decide ignorar la deformación en los primeros y últimos 10

segundos del ensayo pues están sujetos a un acomodo de la probeta en la fase inicial y a un inicio

de falla en la etapa final, de esta forma se propone medir la velocidad de ensayo promediando la

velocidad parcial entre los intervalos de tiempo de 10 segundos, descartando el primer y último

intervalo.



- 29 -

resistencia al corte vs velocidad de carga

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Velocidad [mm/min]

Cor

te [M

Pa]

Figura 2.20: Gráfico resistencia al corte vs velocidad de carga

Finalmente se recalibra y marca una nuevo ángulo de giro en la manilla de velocidad de ensayo,

la que en promedio proporciona una velocidad aproximada de 1.27 [mm/min] durante el ensayo,

con todas las consideraciones mencionadas anteriormente.

2.4.3 Equipo de ensayo de corte LCB

El equipo de ensayo utilizado anteriormente para realizar el ensayo de corte LCB presentó

algunos problemas para sujetar y fijar la probeta dentro del molde metálico, además se estimaba

que este problema pudiese influir en la dispersión y los valores resultantes. Debido a esto se

debió rediseñar un molde que permitiera sujetar la probeta de mejor manera, asimismo se realizó

una serie de ensayos para estudiar el efecto de una sujeción perfecta versus una sujeción no

perfecta, con este objetivo se confeccionaron probetas en un molde especial lo suficientemente

largo, que permitió realizar el ensayo de corte LCB sin necesidad de extraer la probeta del molde

en donde fue confeccionada (figura 2.22), mientras que otras probetas fueron extraídas de este

molde y colocadas en la mordaza con pernos ajustables para realizar el ensayo (figura 2.21).



- 30 -

Figura 2.21: nuevo molde con pernos para fijar la probeta

Figura 2.22: molde especial que permite la confección y ensayo de probetas.

En la figura 2.23 podemos observar que existe una marcada diferencia en el comportamiento y

resistencias obtenidas dependiendo del sistema de molde empleado, siendo las resistencias

obtenidas con el molde cilíndrico (molde 1) aproximadamente un 15% superiores a los resultados

con la mordaza con pernos (molde 2). Estos resultados confirman que la sujeción de la probeta

dentro del molde también afecta los resultados del experimento. Sin embargo el molde cilíndrico

sólo permite realizar el ensayo cuando las probetas son confeccionadas dentro del mismo, y dado



- 31 -

que en este estudio las probetas a ensayar son testigos, se descarta utilizar este molde para el

ensayo.

Comparación de moldes

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

molde 1 P1

molde 1 P2

molde 2 P1

molde 2 P2

Polinómica (molde 2 P2)




Figura 2.23: Comparación de resultados mediante dos moldes de ensayo

Finalmente, y luego de un extenso estudio de los factores propios del ensayo, como los de

confección de las probetas se ha logrado implementar una metodología rigurosa que permita

controlar de mejor manera los factores señalados anteriormente.



- 32 -

CAPITULO 3: ETAPA EXPERIMENTAL

3.1 Planteamiento de la investigación

El desarrollo de esta investigación consta de dos etapas. En primer lugar se ensayarán a corte una

serie de mezclas asfálticas confeccionadas en una capa (monolíticas), lo que se busca es

determinar la resistencia al corte de mezclas con distintos cementos asfálticos y de esta manera

establecer la resistencia al corte máxima potencial para el ensayo al corte en probetas doble capa,

además en base a estos resultados se elige una mezcla patrón, la que será empleada en el presente

estudio.

La segunda etapa contempla la confección de una serie de probetas doble capa, donde se

estudiaran tres tipos de emulsiones diferentes con una misma dosis de aplicación de residuo

asfáltico. Además se evaluaran dos técnicas experimentales que buscan mejorar la adherencia

entre capas. Se ensayarán también una serie de probetas doble capa confeccionadas sin riego de

liga o tratamiento de unión.

3.1.1 Selección de la mezcla asfáltica

Para determinar cual será la mezcla asfáltica a utilizar se deben tener en cuenta una serie de

factores:

• Que sea utilizada frecuentemente.

• Materiales de fácil obtención.

• Que cumpla con las especificaciones técnicas de pavimento de alto tráfico.

Con estos factores en consideración se decide emplear una mezcla utilizada actualmente para la

pavimentación de vías de buses del sistema público de transporte de pasajeros Transantiago. La

granulometría de la mezcla se debe ajustar por tanto a la banda IV-a-12 semidensa [13]



- 33 -

Tabla 3.1: Granulometría Banda IV-a-12

Banda IV-a-12

Porcentaje peso que

pasa mm ASTM

Min Max

19 3/4" 100 100

12.5 1/2" 80 95

9.5 3/8" 70 85

4.75 Nº 4 43 58

2.36 Nº 8 28 42

1.25 Nº 16 13 42

0.63 Nº 30 13 24

0.315 Nº 50 8 17

0.16 Nº 100 6 12

0.075 Nº 200 4 8

3.1.2 Caracterización de materiales

i) Agregado pétreo

El material pétreo utilizado para la confección de las mezclas asfálticas en este estudio tiene

procedencia del pozo Santa Gloria, La Florida. Sus características se detallan en la siguiente

tabla:



- 34 -

Tabla 3.2: Características de Áridos. ARIDOS

IDENTIFICACIÓN M1 M2 M3

DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL Gravilla 3/4" Gravilla 3/8" Polvo de Roca

PROCEDENCIA Acopios Planta la Florida, Pozo Santa Gloria

MUESTREADO POR Solicitante

FECHA RECEPCION MUESTRAS 8 de Febrero de 2008

GRANULOMETRIA

TAMIZ

ASTM mm PORCENTAJE QUE PASA EN PESO (%)

1 1/2" 40

1" 25

1/12" 40 100

1" 25 100

3/4" 20 100 100 100

1/2" 12.5 52 100 100

3/8" 10 24 100 100

Nº 4 5 0.4 7 94

Nº 8 2.5 0.1 0.9 67

Nº 16 1.25 0.1 0.6 47

Nº 30 0.63 0.1 0.5 33

Nº 50 0.315 0.1 0.5 25

Nº 100 0.16 0.1 0.4 18

Nº 200 0.08 0.1 0.4 13.4

CONSTANTES FISICAS E HIDRICAS

DENSIDAD REAL SECA (kg/m3) 2,710 2,698 2,692

DENSIDAD NETA (kg/m3) 2,770 2,776 2,744

ABSORCION DE AGUA (%) 0.80 1.04 0.70

DENSIDAD APARENTE SUELTA (kg/m3) 1,454 1,495 1,540

DESGASTE DE LOS ANGELES (%)

PARTICULAS CHANCADAS (%) 100 100 100

PARTICULAS LAJEADAS (%) 1.2 1.1 1.4

INDICE DE LAJAS (%) 14.1 26.4 22.0

INDICE DE PLASTICIDAD --- --- NP

SALES SOLUBLES (%) NP 0.15 0.07

EQUIVALENTE ARENA (%) --- --- 79



- 35 -

ii) Cementos asfálticos

El cemento asfáltico utilizado en el diseño de la mezcla asfáltica corresponde a un asfalto

modificado con polímeros (SBS) Cariphalte MD 60/80, proporcionado por IDIEM. Sus

características se detallan en la tabla 3.3.

Tabla 3.3: Características del cemento asfáltico modificado con SBS.

Ensayos Resultados Requisito

Penetración a 25°C, 100gr, 5 seg. 0.1 mm 76 Mín 60 - Máx 80

Punto de Ablandamiento. °C 67 Mín. 65

Ductilidad 25°C, 5 cm/min cm 101 Mín. 80


Indice de Penetración 3.5 Mín. 2.0

Indice de Fraass °C -20 Máx. -17

Recuperación Elástica 13°C, 20cm, 1hr % 90 Mín. 50

Recuperación Elástica por Torsión a 25°C % 71 Mín. 60

Punto de Inflamación °C 300 Mín. 235

Estabilidad al Almacenamiento °C Máx. 5

Microscopia Buena Informar

Tipo de Polímero SBS Informar

Contenido de Polímero % > 3.0 Mín. 3

Curva de Viscosidad

Viscosidad Brookfield 170ºC, S:21, 50 rpm, 23.1 % torque cP 232 Informar



Aún cuando el diseño de la mezcla asfáltica se realiza con el CA modificado con polímero SBS,

se utilizará la misma dosificación del diseño obtenido con otros cementos asfálticos tales como

un cemento asfáltico CA24, un cemento asfáltico de desarrollo investigativo (no comercial)

modificado con polímero EVA y un cemento asfáltico modificado con mejorador de adherencia

ligante-árido denominado comercialmente como CA24 AMA.

Con estos cementos asfálticos se estudiará el efecto en la adherencia de diferentes aditivos:

polímero elastómero SBS (estireno-butadieno-estireno), polímero plastómero EVA (etileno-



- 36 -

acetato de vinilo), aditivo mejorador de adherencia ligante-árido (formula secreta) junto con un

cemento asfáltico no modificado CA24 60-80.

En las tablas 3.4, 3.5 y 3.6 se resumen las características de los cementos asfálticos mencionados

anteriormente.

Tabla 3.4 Características del cemento asfáltico CA24.


Gravedad API --- 4.5 Informar

Densidad a 15,6 ºC g/cc 1.0392 Informar

Gravedad Especifica a 15,6 ºC --- 1.0402 Informar

Penetración 1/10 mm 64 Mín. 60 - Máx. 70

Punto de ablandamiento °C 49 Informar

Ductilidad a 25°C cm >150 Min. 100

Punto de inflamación ºC 298 Mín. 232

Solubilidad en tricloroetileno % 99.8 Mín. 99

Esnayo de la mancha % < 20 Máx. 20

Indice de penetración IP -0.9 Mín. -1.0 - Máx. +1.0

Viscosidad Absoluta a 60ºC P 2765 Informar

Viscosidad cinemática a 135 ºC P 4.5 Informar

Horno rotatorio

Pérdida por calentamiento % 0.6 Máx. 0.8

Penetración de residuo % 63 Mín 54

Ductilidad a 25°C cm > 150 Mín. 100

Indice de durabilidad --- 2.7 Máx. 3.5

Viscosidad a 60ºC P 7423 Informar

Curva de Viscosidad

Viscosidad Brookfield 120ºC, S:21, 30 rpm, % torque: 64,3 cP 1070 Informar





- 37 -

Tabla 3.5 Características del cemento asfáltico modificado con EVA.

Ensayos Resultado

Punto Ablandamiento, °C 53

Penetración 25°C, 5s,100g , 0.1 mm 65

Penetración 4°C, 60s, 200 g, 0.1 mm 28

Viscosidad 135°C, cSt -

Indice de Penetración, IP 0.18

Indice de Fraass, °C -16

Residuo RTFOT

Perdida , % 0.2

Penetración 4°C, 60s, 200 g, 0.1 mm 15

Recuperación Elástica a 13°C, % 37

Recuperación Elást. a 25° Torsión, % 14

Viscos. Brookfield 60°C 2rpm,71,5% P 5110

Curva Viscosidad Brookfield

120°C, cP 1548

130ºC, cP 700

140ºC, cP 564

150°C, cP 353

160ºC, cP 253

170°C, cP 169

180°C, cP 123

T° Mezclado (2 P), +/-3°C 170

T° Compactación (3 P), +/-3°C 158



- 38 -

Tabla 3.6 Características del cemento asfáltico modificado con mejorador de adherencia CA24 AMA.


Viscocidad 60º C P 3020 Mayor o igual a 2400


Ensayo de la Mancha % Xilol -30 Máx. 30%

Punto de Inflamación °C 240 Mín. 232

Punto de Ablandamiento. °C 52.5 Informar

Indice de Penetración IP -0.7 - 1.5 a + 1.0

Pelicula delgada Rotatoria

Perdida por Calentamiento % 0.03 Máx. 0.8

Viscocidad 60º C, Res. P 8330 Informar


Indice de Durabilidad ID 2.8 Máx. 3.5

Temperatura de Mezclado º C 150 Informar

Temperatura de Compactación º C 142 Informar

Penetración 25º C. 0.1 mm 47 Informar



- 39 -

3.2 Diseño de la mezcla

Una vez que se conocen las características de los materiales, se efectúa el diseño de la mezcla,

utilizando el método Marshall, aplicable para mezclas de tipo densa y semidensa. La metodología

de diseño Marshall permite obtener la cantidad de cemento asfáltico óptimo en términos

porcentuales referidos al peso del agregado pétreo.

Tabla 3.7: Parámetros de Dosificación Marshall.

PARAMETROS MARSHALL

RANGOS

BITUMEN CARIPHALTE MD 60/80 (% C/r ag.) 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 DENSIDAD (kg/m 3) 2,352 2,374 2,385 2,382 2,371 HUECOS (%) 7.0 5.5 4.4 3.9 3.7 4-6

VAM (%) 16.6 16.2 16.2 16.7 17.5 MIN 13

FLUENCIA (0,01") 9.3 9.9 10.8 12.0 13.8 8-14

ESTABILIDAD (N) 11,809 12,649 12,797 12,484 11,480 MIN 12.000

HUECOS LLENOS (%) 57.7 66.1 72.9 76.7 78.9 65-75

RAZON F/A 1.7 1.5 1.4 1.3 1.2 MIN 1,0

DMM (kg/m 3) 2,529 2,512 2,495 2,478 2,462

MEZCLA DE TRABAJO

Banda IV - A - 12

ASTM mm

min max

3/4" 20 100 100 1/2" 13 81 91 3/8" 10 73 83 Nº 4 5 48 58 Nº 8 2.5 33 41 Nº 30 0.63 15 21 Nº 50 0.315 11 17 Nº 100 0.16 8 12 Nº 200 0.08 6 9

OPTIMO DE ASFALTO

PARA MAXIMA DENSIDAD (%) 5.5 PARA MAXIMA ESTABILIDAD (%) 5.3

PARA 5.0 % DE HUECOS (%) 5.2 PROMEDIO (%) 5.3 BITUMEN CARIPHALTE MD 60/80 (% C/r ag.) 5,3 ± 0,3 DENSIDAD MARSHALL (kg/m 3) 2,385 LLENAR



- 40 -

Figura 3.1: Gráficos de Dosificación Marshall

DENSIDAD VS % DE ASFALTO

2,3452,3502,3552,3602,3652,3702,3752,3802,3852,390

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

% de Asfalto

Den

sida

d (k

g/m

3)

ESTABILIDAD VS % DE ASFALTO

11,40011,60011,80012,00012,20012,40012,60012,80013,000

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

% de Asfalto

Est

abilid

ad (

N)

FLUENCIA VERSUS % DE ASFALTO

8.09.0

10.011.012.013.014.015.016.0

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

% de Asfalto

Flu

enci

a (0

;01"

)

VAM VS % DE ASFALTO

16.0

16.5

17.0

17.5

18.0

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

% de Asfalto

VA

M (

%)

HUECOS VS % DE ASFALTO

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

% de Asfalto

Hue

cos

(%)



- 41 -

3.3 Caracterización de emulsiones a utilizar como riego de liga

Se estudiarán 3 tipos de emulsiones de características diferentes. La tasa de aplicación basada en

el residuo asfáltico será de 0.2 l/m2 para todas probetas, y el tiempo de curado para todas las

emulsiones será de 18 hrs.

Las emulsiones empleadas son las siguientes:

- CSS-1H de quiebre lento, que será diluida con agua a razón 1:1

- CRS-2 de quiebre rápido, que será diluida con agua a razón 1:1

- Spramul MR de quiebre rápido y modificada con polímeros, diluida a razón de 1:1

i) Propiedades de la emulsión CSS-1H

Emulsión catiónica de quiebre lento. Estas emulsiones muestran buena estabilidad al

almacenamiento y transporte, así como excelente adherencia y cubrimiento con materiales

pétreos de diferente naturaleza mineralógica. Se utiliza en riegos de liga y lechadas asfálticas. Sus

principales características son:

• Al estar almacenadas tiene escasa sedimentación de asfalto.

• Viscosidad adecuada para los diferentes usos.

• De acuerdo a su tamaño de partícula no obstruye filtros ni tuberías.

• Las propiedades anteriores se estudian mediante ensayos de sedimentación, viscosidad y

tamizado.

• Muy buena adherencia árido-asfalto.

• Se obtiene una excelente cohesión de la lechada.



- 42 -

Tabla 3.8: Características de la emulsión CSS-1H


Viscocidad Saybolt Furol a 25°C s 34 Mín.20 - Máx.100

Estabilidad al almacenamiento, 1día % 0.2 Máx. 1

Carga de partícula --- Positiva Positiva

Mezcla con cemento % 0.02 Máx. 2.0

Ensayo de Tamizado % 0.04 Máx. 0.10

Destilación

Residuo % 66.1 Mín. 57

Análisis al Residuo

Penetración a 25°C, 100g, 5s 0.1 mm 57 Mín.40 - Máx.90

Ductilidad de residuo a 25°C, 5cm/mín cm >150 Mín. 40

Solubilidad en tricloroetileno % 99.5 Mín. 97.5

Ensayo de la mancha Hep./Xilol % xilol -25 Máx. 25

ii) Propiedades de la emulsión CRS-2

Emulsión catiónica de quiebre rápido. Estas emulsiones muestran buena estabilidad al

almacenamiento, así como excelente adherencia y cubrimiento con materiales pétreos de

diferente naturaleza mineralógica. Se utiliza generalmente en tratamientos simples y dobles.

Sus principales características son:

• Al estar almacenadas tiene escasa sedimentación de asfalto.

• Viscosidad adecuada para los diferentes usos.

• De acuerdo a su tamaño de partícula no obstruye filtros ni tuberías.

• Las propiedades anteriores se estudian mediante ensayos de sedimentación, viscosidad y

tamizado.

• Muy buena adherencia árido-asfalto.

• Se obtiene rápidamente la cohesión del tratamiento.



- 43 -

Tabla 3.9: Características de la emulsión CRS-2



Estabilidad al almacenamiento, 1día % 0.2 Máx. 1

Carga de partícula --- Positiva Positiva

Demulsibilidad (dioctil sulfo Na) % 72 Mín. 40

Ensayo de Tamizado % 0.04 Máx. 0.10

Destilación

Aceite % 0 Máx. 3.0



Penetración a 25°C, 100g, 5s 0.1 mm 109 Mín.100 - Máx. 250

Ductilidad de residuo a 25°C, 5cm/mín cm 140 Mín. 40

Solubilidad en tricloroetileno % 99.5 Mín. 97.5

Ensayo de la mancha Hep./Xilol % xilol -25 Máx. 25

iii) Propiedades de la emulsión Spramul MR

Es una emulsión cuyas propiedades mecánicas del residuo han sido modificadas y mejoradas

respecto del asfalto base. Esta mejora se consigue por la acción de sustancias macromoleculares

que se incorporan en forma de látex a la fase acuosa.

Las características que se mejoran son: la susceptibilidad térmica, elasticidad, cohesibidad,

aumenta la flexibilidad a bajas temperaturas, la tenacidad y mejora la resistencia al

envejecimiento.



- 44 -

Tabla 3.10: Características de la emulsión Spramul-MR



Carga de partícula --- Positiva Positiva/Negativa

Sedimentación 7 días % 0.1 Máx. 5

Evaporación



Penetración a 25°C, 100g, 5s 0.1 mm 70 Mín.50 - Máx.150

Punto de ablandamiento °C 56 Mín. 50

Ductilidad de residuo a 25°C, 5cm/mín cm 53 Mín. 40

Indice de Fraass °C -18 Máx. -17

Indice de Penetración 1.1 Mín. 1.0

Recuperación Elástica a 13°C, 20 cm, 1 hr % 60 Mín. 50

Recuperación Elástica por Torsión a 25°C % 28.3 Mín. 20

3.4 Construcción de Probetas

3.4.1 Descripción del trabajo

Con el objetivo de construir probetas que se asemejen lo más posible a la construcción real de un

pavimento multicapas, se utiliza la metodología e implementos para la construcción de probetas

WTT o rueda de carga.

Figura 3.2: Molde probeta WTT



- 45 -

3.4.2 Diseño Utilizado

Se empleará una mezcla IV-A-12 (semidensa), según el diseño Marshall obtenido, el que

contempla un 5.3% de cemento asfáltico.

Tabla 3.11: Diseño Marshall Óptimo

Diseño óptimo de asfalto

Bitumen CARIPHALTE MD 60/80 [% C/r ag.] 5.3 ± 3

Densidad Marshall [kg/m³] 2385

Temperatura de Mezclado [°C] 170

Temperatura de Compactación [°C] 160

Para la construcción de probetas WTT se debe corregir la densidad Marshall.

Tabla 3.12: Diseño Marshall corregido para probetas WTT

Muestra N°

Cemento Asfáltico D/mm Cariphalte MD 60/80

Criterio de Mezcla % 99%

Ligante % 5.30

Volumen Molde (cm³) 4.59

Densidad Marshall Kg/m³ 2385

Den.Marshall corrg Kg/m³ 2361

Peso Mezcla gr 10838

Peso Ligante gr 545

Peso Árido gr 10292

Carga (Kgf/cm²) 9±0.25

T°de Ensaye °C 60



- 46 -

Tabla 3.12: Granulometría probeta WTT

Material: Gravilla 3/4

"

Gravilla 1/2

"

Polvo de

Roca

Porcentaje 29% 16% 55%

Peso [gr] 2985 1647 5661 10292

TAMIZ % que pasa % retenido 10292

Tamiz de 3/4" 100 0 0

Tamiz de 1/2" 86 14 1441

Tamiz de 3/8" 78 8 823

Tamiz N° 4 53 25 2573

Tamiz N° 8 37 16 1647

Material Bajo 8 3808

TOTAL 10292

3.4.3 Metodología de construcción de probetas de una capa

1. Pesar y acondicionar los elementos según el diseño Marshall corregido.

2. Mezclar 10292 gr. de árido con un 5.3% de asfalto a la temperatura indicada por diseño.

3. Compactar la mezcla en la cantidad de ciclos determinadas según el diseño. Dejar enfriar

la probeta.

4. Se extraen 4 testigos de 4 pulgadas de diámetro de la probeta.

Figura 3.3: Probeta de 1 capa después de la extracción de testigos



- 47 -

3.4.4 Metodología de construcción de probetas de 2 capas

En el caso de probetas doble capa la metodología sigue como a continuación:

1. Se aplica el riego de liga según 3.4.5 o el tratamiento de unión (3.4.6; 3.4.7) sobre la

superficie de la probeta existente según sea el caso.

2. Se retiran los pernos del molde para colocar un segundo molde sobre este y mediante el

uso de pernos mas largos se alinean y asegura el conjunto de moldes.

Figura 3.4: Configuración de moldes previa construcción de capa superior

3. Se repite la metodología habitual para confeccionar una probeta sobre la anterior probeta.

Figura 3.5: Compactación probeta



- 48 -

4. Dejar enfriar y posteriormente desmoldar la probeta de dos capas.

5. Se extraen cuatro testigos de 4 pulgadas de diámetro.

3.4.5 Metodología de aplicación de riego de liga

1. Basándose en el residuo asfáltico de la emulsión a emplear se calcula la cantidad

necesaria para que quede 0.2 l/m2 de residuo, para esto se considera un área de 0.09 m2

(30cm x 30cm) que posee la probeta WTT. Con esto se tiene la siguiente relación:

DosisArea

residuoV =⋅ %

Reemplazando los valores y despejando el volumen de emulsión necesario se tiene que la

cantidad necesaria de una emulsión con un porcentaje de residuo (r) para conseguir una

tasa de aplicación de 0.2 l/m2 es:

rV

018.0=

2. Una vez que se calcula el volumen necesario de emulsión, se vierte en un matraz, donde

con la ayuda de una balanza digital y la densidad de la emulsión (aproximadamente = 1

[gr/cm3]) se obtiene la cantidad deseada de emulsión.

3. Se agrega igual cantidad de agua en peso que la emulsión dentro del matraz para lograr

una dilución 1:1, luego se agita el matraz para mezclar la emulsión y el agua adicional.

4. Se vierte la emulsión diluida sobre la probeta previamente construida, y con la ayuda de

una brocha se esparce cubriendo la probeta lo más homogéneamente posible con la

emulsión.



- 49 -

Figura 3.6: Probeta luego de aplicación de riego de liga

5. Finalmente se cura la emulsión durante un tiempo de 20 horas para construir la segunda

capa. Se continúa con el procedimiento 3.4.4.

3.4.6 Metodología de tratamiento térmico

Este procedimiento se aplica justo antes de verter la mezcla de la capa superior sobre la capa

inferior (procedimiento 3.4.4.)

Con la ayuda de un soplete se calienta la superficie de la capa inferior segundos antes de verter la

mezcla de la capa superior, esto debe hacerse rápida y cuidadosamente tratando de no quemar el

asfalto de la capa inferior. Con este procedimiento se espera que el asfalto inferior se funda y

fusione de mejor manera con el asfalto de la capa inferior, no necesitando el uso de riego de liga.

3.4.7 Metodología de tratamiento con áridos incrustados

Este procedimiento busca impedir que la interfaz de unión entre las capas de mezcla asfáltica sea

plana, lo que se espera logre incrementar la resistencia al corte modificando el modo de falla de

los testigos. La secuencia de paso para este procedimiento es la siguiente:



- 50 -

1. Se calienta en horno los áridos a incrustar a una temperatura de 120 °C por un mínimo de

4 horas.

2. La probeta anteriormente confeccionada que conformará la capa inferior se mantiene en

horno a 60° C por un mínimo de 4 horas para ablandar el cemento asfáltico y facilitar

incrustar el árido caliente.

3. Se vierte el árido caliente sobre la superficie de la probeta de manera lo más uniforme

posible.

4. Mediante el compactador WTT se compacta el árido completando los ciclos habituales de

compactación, se deja enfriar la probeta

5. Una vez fría la probeta se limpia la superficie de las partículas de árido sueltas y polvo.

6. Se continúa con el procedimiento 3.4.4.

3.4.8 Metodología de ensayo.

1. Una vez que se han extraído los testigos de la probeta, ya sean de una o dos capas, se

sumergen en baño de agua a 20° C un mínimo de 12 horas.

2. Se retira el testigo del baño de agua y se realiza una marca donde está la interfaz de unión.

El testigo debe ser colocado de tal forma que la marca quede a 5 mm de cada borde de la

mordaza metálica (figura 3.7). Se fijan los pernos del molde.

Figura 3.7: Ubicación del plano de falla en la mordaza



- 51 -

3. Se coloca el molde metálico sobre la base de apoyo cuidando que el borde de la mordaza

pequeña coincida con el borde del apoyo correspondiente, luego se ubica la cuña metálica

sobre la mordaza de manera equidistante a los puntos de apoyo de la base (figura 3.8).

Figura 3.8: Configuración previa al ensayo LCB

4. Se monta todo el sistema en la prensa, también se instala un dial para medir la

deformación de la prensa para controlar la velocidad de carga.

5. Se aplica la carga a la velocidad de ensayo pre-calibrada. Se registra la deformación y

carga a intervalos de 10 segundos hasta la falla.

Figura 3.9: Falla en una probeta doble capa en el plano de unión.



- 52 -

CAPITULO 4: RESULTADOS Y ANALISIS

Las probetas ensayadas se identifican en función del cemento asfáltico utilizado para el caso de

testigos monolíticos, o en función del tratamiento o emulsión empleado en la interfaz para el caso

de probetas doble capa.

La nomenclatura se indica en la siguiente tabla:

Tabla 4.1: Nomenclatura para la identificación de probetas.

Tipo de cemento asfáltico en la mezcla CA24 SBS EVA AMA Tipo de emulsión en la interfaz CSS-1H CRS-2 SPR-MR Tipo de tratamiento en interfaz T TERMICO T ARIDO T SR Número de testigo 1 2 3 4

En donde:

• T: testigo

• CA24: testigo monolítico construido con cemento asfáltico CA24.

• SBS: testigo monolítico construido con cemento asfáltico Cariphalte MD 60-80

modificado con polímero SBS.

• EVA: testigo monolítico construido con cemento asfáltico modificado con EVA.

• AMA: testigo monolítico construido con cemento asfáltico modificado con mejorador de

adherencia.

• SR: testigo doble capa sin riego de liga.

• CSS-1H: testigo doble capa con emulsión CSS-1H.

• CRS-2: testigo doble capa con emulsión CRS-2.

• SPR-MR: testigo doble capa con emulsión Spramul MR.

• T TERMICO: testigo doble capa con aplicación de tratamiento térmico.

• T ARIDO: testigo doble capa con aplicación de tratamiento de áridos incrustados en la

interfaz de unión



- 53 -

4.1 Testigos monolíticos

4.1.1 Testigos monolíticos con asfalto CA24

Testigos monolíticos CA24

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T CA 24 1

T CA 24 2

T CA 24 3

T CA 24 4

Figura 4.1: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos CA24

Tabla 4.2: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos CA24

ID Probeta Carga Max.

[Kgf]

Carga total

[Kgf] Deformación [mm]

Vel. carga

prom.

[mm/min]

Corte [Kgf] Tensión corte

[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T CA 24 1 1340 1345 2.36 1.60 672.25 8.29 0.81

T CA 24 2 1240 1245 2.30 1.37 622.25 7.68 0.75

T CA 24 3 1250 1255 2.25 1.87 627.25 7.74 0.76

T CA 24 4 1580 1585 2.72 2.23 792.25 9.77 0.96

Velocidad carga promedio [mm/min] 1.77 Tensión promedio [Mpa] 0.82

De la tabla 4.2 se observa que el testigo T CA 24 4 tuvo una resistencia notablemente superior al

resto, lo que se puede asociar a que la velocidad de carga fue demasiado alta para este ensayo.

Por tanto este valor será descartado para futuros análisis.

T = 20º C V = 1.77 mm/min F



- 54 -

4.1.2 Testigos monolíticos con asfalto modificado SBS

Testigos monolíticos SBS

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T SBS 1

T SBS 2

T SBS 3

T SBS 4

Figura 4.2: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos SBS

Tabla 4.3: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos SBS


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T SBS 1 1350 1355 2.82 1.39 677.25 8.35 0.82

T SBS 2 1340 1345 2.82 1.55 672.25 8.29 0.81

T SBS 3 1340 1345 2.68 1.77 672.25 8.29 0.81

T SBS 4 1360 1365 2.42 1.40 682.25 8.42 0.83


T = 20º C V = 1.53 mm/min F



- 55 -

4.1.3 Testigos monolíticos con asfalto modificado EVA

Testigos monolíticos EVA

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T EVA 1

T EVA 2

T EVA 3

T EVA 4

Figura 4.3: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos EVA

Tabla 4.4: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos EVA


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T EVA 1 1250 1255 2.29 2.34 627.25 7.74 0.76

T EVA 2 1400 1405 2.87 2.35 702.25 8.66 0.85

T EVA 3 1350 1355 2.34 1.93 677.25 8.35 0.82

T EVA 4 1250 1255 2.55 1.36 627.25 7.74 0.76


T = 20º C V = 2.0 mm/min F



- 56 -

4.1.4 Testigos monolíticos con asfalto modificado AMA

Testigos monolíticos AMA

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T AMA 1

T AMA 2

T AMA 3

T AMA 4

Figura 4.4: Gráfico ensayo LCB, testigos monolíticos AMA

Tabla 4.5: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos AMA


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]

Corte [Kgf] Tension corte

[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T AMA 1 2600 2605 2.92 1.39 1302.25 16.06 1.58

T AMA 2 2440 2445 3.50 1.24 1222.25 15.08 1.48

T AMA 3 1960 1965 2.85 1.37 982.25 12.12 1.19

T AMA 4 1820 1825 3.23 1.36 912.25 11.25 1.10


T = 20º C V = 1.34 mm/min F



- 57 -

4.1.5 Comparación entre testigos monolíticos con distinto cemento asfáltico.

En la figura 4.5 se resumen las resistencias y desviación estándar obtenidas para cada cemento

asfáltico en los testigos monolíticos.

Resumen testigos monolíticos

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

CA24 SBS EVA AMA

Ligante testigo monolítico

Cor

te [M

Pa]

Figura 4.5: Gráfico resumen resistencias de corte testigos monolíticos

Tabla 4.6: Resumen resultados ensayo LCB, testigos monolíticos con distintos CA

Resumen Testigos Monolíticos

CA R max

[Mpa]

R min

[Mpa]

R promedio

[Mpa]

Desviación

Estándar

Vel. Carga

[mm/min]

CA24 0.81 0.75 0.77 0.03 1.61

SBS 0.83 0.81 0.82 0.01 1.53

EVA 0.85 0.76 0.80 0.05 2.00

AMA 1.58 1.10 1.34 0.23 1.34

F

Corte = F/A



- 58 -

De la figura 4.5 se aprecia que entre los cementos asfálticos CA24, SBS, y EVA no existen

diferencias significativas en cuanto a la resistencia al corte resultante, sin embargo con el

cemento asfáltico con mejorador de adherencia AMA se obtienen resistencias cercanas a un 70%

superiores a los restantes asfaltos, tan notoria es la diferencia que el peor resultado obtenido con

este CA (1.10 MPa) es un 29% (0.25 MPa) superior al mejor resultado de los asfaltos restantes

(0.85 MPa). Sin embargo, la desviación estándar resultante con este cemento asfáltico fue

también notablemente superior a las otras desviaciones.

El cemento asfáltico que reúne las mejores condiciones para convertirse en la mezcla patrón para

los ensayos de doble capa es el CA modificado con SBS, debido a que tuvo la segunda mejor

resistencia y la menor desviación estándar de resultados, además de ser un asfalto que se emplea

actualmente en la construcción de pavimento real, como lo es el caso de las vías para buses de

transporte público.

En la figura 4.6 se resume el comportamiento que tuvieron en promedio los distintos cementos

asfálticos para el ensayo de corte LCB, observándose que a pesar de que en términos de

resistencia el asfalto CA24 es similar a los modificados con SBS y EVA, tiene una mayor rigidez

y falla con una deformación máxima significativamente menor, esta diferencia se explica

entonces por las propiedades que otorga el aditivo polimérico.

El comportamiento observado entre los testigos monolíticos con asfalto modificado con SBS y

EVA es prácticamente idéntico, a pesar de que son polímeros de diferentes familias. Por último el

testigo monolítico con CA modificado con mejorador de adherencia ligante-árido AMA, muestra

la mayor rigidez de todos, no obstante también logra la mayor deformación de falla, lo que refleja

una buena tenacidad.

Con respecto al modo de falla de los testigos monolíticos, todos presentaron una forma de rotura

similar consistente en una grieta desde el borde del apoyo inferior hasta el borde opuesto de la

mordaza metálica superior (figura 4.7). La principal diferencia en el modo de falla es la

deformación alcanzada hasta antes de la falla, la que en general es proporcional al grado de

resistencia alcanzado.



- 59 -

Comparación de cementos asfálticos

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T CA 24

T SBS

T EVA

T AMA

Polinómica (T CA 24)

Polinómica (T SBS)

Polinómica (T EVA)

Polinómica (T AMA)

Figura 4.6: Gráfico ensayo LCB, resumen comportamiento de testigos monolíticos

Figura 4.7: Forma de falla en probetas monolíticas.



- 60 -

4.2 Testigos doble capa

Como se mencionó anteriormente la totalidad de los testigos doble capa son confeccionados con

la mezcla asfáltica con CA modificado con SBS, además en aquellas probeta donde se utiliza

riego de liga, este será aplicado a una tasa de 0.2 l/m2 basado en el residuo asfáltico.

A continuación se presentan los resultados obtenidos para el ensayo de corte LCB en testigos

doble capa con distintos tratamientos de unión en la interfaz.

4.2.1 Testigos doble capa sin riego de liga

Testigos 2 capas sin riego

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0,5 1 1,5 2 2,5Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T SR 1

T SR 2

T SR 3

T SR 4

Figura 4.8: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas sin riego

Tabla 4.7: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas sin riego


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T SR 1 910 915 1.28 0.79 457.5 5.64 0.55

T SR 2 1040 1045 1.48 1.06 522.5 6.44 0.63

T SR 3 970 975 2.21 1.63 487.5 6.01 0.59

T SR 4 870 875 1.47 0.96 437.5 5.40 0.53


T = 20º C V = 1.11 mm/min F



- 61 -

4.2.2 Testigos doble capa con riego CSS-1h

Testigos 2 capas c/ riego CSS-1h

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0.5 1 1.5 2 2.5Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T CSS-1h 1

T CSS-1h 2

T CSS-1h 3

T CSS-1h 4

Figura 4.9: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CSS-1H

Tabla 4.8: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CSS-1H


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T CSS-1h 1 920 925 1.54 1.27 462.5 5.70 0.56

T CSS-1h 2 930 935 1.65 1.33 467.5 5.77 0.57

T CSS-1h 3 750 755 1.50 1.18 377.5 4.66 0.46

T CSS-1h 4 1180 1185 2.21 2.07 592.5 7.31 0.72


El testigo T CSS-1H 4, como se puede ver en la tabla 4.8, presentó resultados ostensiblemente

superiores al resto de testigos de esta serie, este resultado se explica debido a algún mal manejo

en la velocidad de carga de la prensa, la que resultó bastante más rápida que en los ensayos del

resto de testigos CSS-1H. Por estos motivos no se considerará este valor en análisis posteriores.

T = 20º C V = 1.46 mm/min F



- 62 -

4.2.3 Testigos doble capa con riego CRS-2

Testigos 2 capas c/ riego CRS-2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T CRS-2 1

T CRS-2 2

T CRS-2 3

T CRS-2 4

Figura 4.10: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CRS-2

Tabla 4.9: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con riego CRS-2


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T CRS-2 1 600 605 1.06 1.26 302.5 3.73 0.37

T CRS-2 2 740 745 1.24 1.11 372.5 4.59 0.45

T CRS-2 3 640 645 1.21 1.13 322.5 3.98 0.39

T CRS-2 4 610 615 1.00 1.44 307.5 3.79 0.37


T = 20º C V = 1.23 mm/min F



- 63 -

4.2.4 Testigos doble capa con riego Spramul MR

Testigos 2 capas c/ riego spramul MR

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T SPR-MR 1

T SPR-MR 2

T SPR-MR 3

T SPR-MR 4

Figura 4.11: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con riego Spramul-MR

Tabla 4.10: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con riego Spramul-MR


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T SPR-MR 1 690 695 1.71 1.39 347.5 4.29 0.42

T SPR-MR 2 560 565 0.89 1.23 282.5 3.48 0.34

T SPR-MR 3 660 665 1.29 1.92 332.5 4.10 0.40

T SPR-MR 4 610 615 1.32 1.46 307.5 3.79 0.37


T = 20º C V = 1.50 mm/min F



- 64 -

4.2.5 Testigos doble capa con tratamiento térmico

Testigos 2 capas c/ tratamiento térmico

0

200

400

600

800

1000

1200

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T TERMICO 1

T TERMICO 2

T TERMICO 3

T TERMICO 4

Figura 4.12: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento térmico

Tabla 4.11: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento térmico

ID Probeta Carga

Max. [Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T TERMICO 1 1050 1055 1.88 1.37 527.5 6.51 0.64

T TERMICO 2 980 985 1.91 1.54 492.5 6.07 0.60

T TERMICO 3 1020 1025 1.86 1.48 512.5 6.32 0.62

T TERMICO 4 1050 1055 1.73 1.67 527.5 6.51 0.64


T = 20º C V = 1.51 mm/min F



- 65 -

4.2.6 Testigos doble capa con árido incrustado en plano de unión

Testigos 2 capas c/ tratamiento aridos incrustados

0

100

200

300

400

500

600

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T ARIDO 1

T ARIDO 2

T ARIDO 3

T ARIDO 4

Figura 4.13: Gráfico ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento de áridos incrustados

Tabla 4.12: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con tratamiento de áridos incrustados


[Kgf]

Carga total


Vel. carga

prom.

[mm/min]


[Kgf/cm²]

Tensión corte

[MPa]

T ARIDO 1 410 415 0.60 1.62 207.5 2.56 0.25

T ARIDO 2 490 495 0.84 1.56 247.5 3.05 0.30

T ARIDO 3 420 425 0.64 1.68 212.5 2.62 0.26

T ARIDO 4 480 485 0.82 1.62 242.5 2.99 0.29


T = 20º C V = 1.62 mm/min F



- 66 -

4.2.7 Comparación entre testigos de 2 capas con diferente tratamiento de unión

En la figura 4.14 se resumen las resistencias y desviaciones estándar obtenidas para los testigos

doble capa con los distintos tratamientos de unión empleados.

Resumen testigos 2 capas

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

Monolitica Sin riego CSS-1h CRS-2 Spramul MR Térmico Árido

Unión interfaz

Cor

te [M

Pa]

Figura 4.14: Gráfico resumen resistencia de corte, testigos doble capa

Tabla 4.13: Resumen resultados ensayo LCB, testigos 2 capas con diferentes tratamientos Resumen Testigos 2 Capas

CA R max

[Mpa]

R min

[Mpa]

R promedio

[Mpa]

Desviación

Estándar % Resistencia

Vel. Carga

[mm/min]

Monolítica 0.83 0.81 0.82 0.01 100 1.53

Sin riego 0.63 0.53 0.58 0.04 70.5 1.11

CSS-1h 0.57 0.46 0.53 0.06 64.5 1.26

CRS-2 0.45 0.37 0.39 0.04 48.3 1.23

Spramul MR 0.42 0.34 0.38 0.03 47.0 1.50

Térmico 0.64 0.60 0.62 0.02 76.2 1.51

Árido 0.30 0.25 0.28 0.02 33.7 1.62

F

Corte = F/A



- 67 -

Como vemos de la tabla 4.13 los valores obtenidos para los testigos de 2 están el rango de 0.28

MPa hasta los 0.62 MPa que representa un 33.7% y 76.2% de la resistencia al corte de la probeta

monolítica respectivamente. Un resultado destacable es que ninguno de los riegos incluidos en

este estudio logro proveer una mejor adherencia que la probeta de dos capas construida sin riego.

Esto no ocurrió así en el estudio previo desarrollado en IDIEM, lo que se podría deber a que en

nuestro caso la temperatura de compactado es significativamente superior a la empleada en el

estudio anterior, puesto que se utilizó un CA modificado con polímeros. El resultado obtenido

mediante el uso de un tratamiento térmico ratifica esta hipótesis, puesto que este método fue el

único que superó los valores obtenidos con testigos sin riego.

Al comparar las resistencias obtenidas mediante la aplicación de emulsiones como riego de liga,

se observa una clara ventaja de la emulsión CSS-1H con la que se obtuvo 0.53 MPa de resistencia

al corte en promedio equivalente a un 64.5% de la resistencia al corte en la probeta monolítica.

Mientras que las emulsiones CRS-2 y Spramul MR tuvieron resultados bastante similares

proporcionando resistencias de 0.39 MPa y 0.38 MPa respectivamente.

La probeta de doble capa construida con árido incrustado en la interfaz no produjo los resultados

esperados y fue la que obtuvo los resultados inferiores.

En la figura 4.15 se observa el comportamiento que tuvieron en promedio los distintos

tratamientos en testigos doble capa para el ensayo de corte LCB.

Si bien se realizaron diferentes formas de unión entre las capas de pavimentos, todos los ensayos

realizados a testigos de doble capa tuvieron la misma forma de falla, consistente en un plano casi

perfecto donde se produce la discontinuidad de la mezcla asfáltica (figura 4.16)



- 68 -

Comparación testigos doble capa con distintos trata mientos

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3Deformación [mm]

Car

ga [K

gf]

T SR

T CSS-1h

T CRS-2

T SPR-MR

T TERMICO

T ARIDO

T SBS

Polinómica (T SR)

Polinómica (T CSS-1h)

Polinómica (T CRS-2)

Polinómica (T SPR-MR)

Polinómica (T TERMICO)

Polinómica (T ARIDO)

Polinómica (T SBS)

Figura 4.15: Gráfico ensayo LCB, resumen comportamiento de testigos doble capa

Figura 4.16: Forma de falla en probetas doble capa



- 69 -

CAPITULO 5: DISCUCIÓN DE RESULTADOS

El presente trabajo es la segunda investigación que se realiza en IDIEM de la Universidad de

Chile que investiga la adherencia entre capas de pavimentos asfálticas, gracias a esto se pudieron

introducir mejoras en la metodología de ensayo, y un mayor control de variables claves del

ensayo como son la temperatura de ensayo y velocidad de carga, además se modificó la

metodología de construcción de probetas, siendo más representativa de la forma real en que se

construyen los pavimentos asfálticos.

5.1 Metodología de ensayo

Como se describió en el análisis de antecedentes, se encontraron algunos factores de dispersión

en la metodología del ensayo de corte LCB empleada anteriormente, que debieron ser corregidos

antes de abordar el presente estudio.

En primer lugar se modificó la forma de controlar la temperatura de ensayo para las probetas,

pues en la práctica no resultaba posible mantener a 20° C la temperatura de las probetas al no

contar con prensas con cámaras térmicas termostáticamente confiables. Por estas razones, y con

el respaldo de otros estudios donde se demostraba que realizar el ensayo LCB con probetas

acondicionadas en agua no alteraba significativamente las propiedades estudiadas, se optó por

implementar esta solución. Se realizaron ensayos preeliminares con probetas Marshall los que

arrojaron resultados interesantes al disminuir notablemente la dispersión de resultados, sin variar

de manera significativa las tensiones de corte promedio.

En segundo lugar se modificó la velocidad de carga del ensayo la que debiese de acuerdo al

procedimiento estándar de 1.27 mm/min. A este respecto, los datos analizados del estudio

anterior arrojaron que en promedio la velocidad de carga del ensayo empleada había sido entre un

50% y 70% menor que la velocidad especificada, error que puede ser producto de que se calibró

la prensa a la velocidad de ensayo requerida en condiciones de vacío, sin un elemento que

opusiera resistencia, en este caso las probetas de asfalto, por consiguiente se debió recalibrar la

prensa para ajustar la velocidad de carga se a la velocidad especificada del ensayo, durante este



- 70 -

proceso se observó que este factor influye apreciablemente en los resultados, teniéndose que a

mayores velocidades se obtienen resistencias significativamente superiores. Sin embargo, a pesar

de las medidas de ajuste adoptadas, la velocidad de carga no siempre se mantiene bajo control, ya

que depende de la respuesta en rigidez y resistencia del elemento ensayado, así se pudo ver que

en probetas más resistentes la velocidad de carga tiene tendencia a ser menor que en probetas

menos resistentes, por lo cual se debía ajustar levemente la velocidad caso a caso según el

promedio de velocidad que se iban obteniendo con las diferentes probetas. A pesar de los intentos

por lograr la velocidad especificada durante el ensayo, se observan diferencias en la velocidad de

carga entre una probeta y otra, problema que no pudo ser resuelto cabalmente debido a la

imposibilidad de contar con una prensa con algún sistema electrónico que permita ajustar la

velocidad de carga deseada y que automáticamente esta se mantenga controlada durante el

ensayo.

Otro aspecto considerado en la etapa de definición de la metodología de ensayo de probetas

monolíticas, fue lo relativo a la diferencia existente entre las dos formas de construcción y ensayo

de probetas disponible. En primer lugar se confeccionaron probetas Marshall dentro de un molde

cilíndrico especial (más largo que el molde Marshall), el que permitía realizar el ensayo sin

necesidad de extraer la probeta del molde, que luego pasa a actuar como camisa de confinamiento

durante el ensayo de corte, con esta metodología se obtuvieron resistencias al corte superiores a

los 0.7 MPa, mientras que las probetas similares, desmoldadas y luego ensayadas en las mordazas

del ensayo de corte promediaron resultados en torno a los 0.55 MPa, lo que demuestra que

también el sistema de sujeción de las probetas es influyente en el nivel de tensión alcanzado en

este ensayo. Sin embargo, considerando que en este estudio interesaba conocer el

comportamiento al corte a través de testigos no fue factible utilizar la metodología de probetas

confeccionadas y ensayadas en su mismo molde.

Una de las desventajas que tiene el ensayo de corte LCB, es que la deformación se mide con

respecto al pistón de carga, y no con respecto al desplazamiento relativo entre capas, por lo tanto

no es válido calcular un módulo de rigidez al corte en los gráficos obtenidos con este ensayo. Por

el contrario, los ensayos de corte directo no presentan este problema, sin embargo la velocidad de

ensayo es tan alta que requiere un sistema electrónico que permita obtener el grafico de

deformación vs carga. Debido a la diferencia de velocidad de carga, no es posible comparar



- 71 -

directamente los valores encontrados en este estudio con los resultados obtenidos en estudios

donde se utiliza el ensayo de corte directo (FDOT u otro similar).

5.2 Cementos Asfálticos

En este trabajo se planteo como objetivo adicional estudiar el componente cemento asfáltico de la

mezcla en la resistencia al corte de testigos monolíticos, con el propósito de determinar el tipo de

CA más apropiado para los fines de esta investigación y contar con una referencia en cuanto a la

resistencia al corte en un testigo monolítico.

Durante esta etapa se encontró que no existen diferencias significativas en cuanto a resistencia al

corte de la mezcla cuando se utilizan los cementos asfálticos CA24, Cariphalte MD 60/80 (SBS),

y EVA, pero sí se aprecian comportamientos superiores al utilizar aditivos promotores de

adherencia árido-ligante (AMA). Por otra parte el CA Cariphalte MD (SBS) tuvo la menor

dispersión en los ensayos y fue el segundo mejor en términos de resistencia al corte, por estas

razones sumadas a que este CA está siendo utilizado en la actualidad, se eligió como cemento

asfáltico para la mezcla que se emplea en esta investigación.

En cuanto a los resultados obtenidos con el cemento asfáltico CA24, se obtuvo una resistencia al

corte promedio de 0.77 MPa en probetas monolíticas, similar a los 0.8 MPa obtenidos en el

estudio anterior [2], sin embargo, hay que tener en consideración que en ese estudio se utilizó una

mezcla densa (IV-12).

En relación al asfalto modificado con EVA, éste tuvo un comportamiento casi idéntico al

mostrado por el asfalto con SBS, lo mismo ocurre con su resistencia promedio, no obstante la

dispersión fue significativamente superior.



- 72 -

5.3 Tratamientos de unión entre capas

A continuación se revisan los resultados de resistencia al corte obtenidos para cada tratamiento de

unión entre capas.

5.3.1 Resistencia al corte de testigos sin tratamiento entre capas (sin riego de liga)

Las resistencias obtenidas en los ensayos de corte a testigos doble capa sin tratamiento de

adherencia o riego de liga, fueron en promedio 0.58 MPa, significativamente superior a las

resistencias obtenidas en el estudio anterior [2] (0.3 MPa), esta diferencia se puede explicar por

dos motivos, la temperatura de compactación y la velocidad de carga del ensayo. En el caso de la

temperatura de compactación, que sabemos tiene un efecto mejorador de adherencia mientas más

alta sea ésta, en el estudio anterior se utilizó un CA24 cuya temperatura de compactación es de

144° C, mientras que en este estudio se utilizó asfalto con polímeros CA Cariphalte MD cuya

temperatura de compactación es 160° C.

Por otra parte la resistencia alcanzada en esta serie corresponde al 70% de la resistencia

monolítica, valor que sólo fue superado por los testigos con tratamiento térmico. Estos resultados

están dentro de lo que se ha visto en algunas investigaciones para mezclas asfálticas de alto

desempeño, donde el riego de liga no aporta a la resistencia de adherencia en forma significativa

[14]. Por otro parte se debe dejar en claro que estos resultados dependerán de las condiciones

particulares de cada tipo de unión entre capas, por tanto no se puede asegurar bajo ninguna

circunstancia que se pueda prescindir del riego de liga, lo que debería ser evaluado caso a caso.

5.3.2 Resistencia al corte de testigos con tratamiento entre capas (emulsiones)

Las resistencias obtenidas en las series correspondientes a los distintos riegos de liga, son

similares a los obtenidas en el estudio anterior, aún cuando en este trabajo se utilizaron distintas

emulsiones, excepto por la emulsión CSS-1H, empleada en ambos estudios, y que justamente fue

la que produjo resistencias mayores.



- 73 -

Al comparar las emulsiones utilizadas como riego de liga, destacan los resultados obtenidos con

la CSS-1H, que proporciona niveles de adherencia que alcanzan un 64.5% respecto a la

resistencia de la mezcla monolítica, mientras que la CRS-2 y Spramul-MR proveen un 48.3% y

47% de la resistencia monolítica respectivamente.

Si bien para todas las emulsiones es posible en teoría mejorar sus resistencias ajustando la tasa

residual de asfalto aplicada, el incremento de resistencia al corte que se lograría por esta vía, no

sería de importancia en el resultado final, dado que la aplicación utilizada en este estudio está

dentro de los rangos considerados óptimos.

5.3.3 Tratamiento térmico de unión

Con este tratamiento se lograron los resultados esperados, pues se alcanzó una resistencia de

76.2% (0.62 MPa) con respecto a la resistencia de testigos monolíticos, siendo la mejor

adherencia alcanzada para testigos doble capa, no obstante es solo un 6% mayor que la

resistencia sin riego. Como se explicó anteriormente la ventaja de este procedimiento es que

permite que el asfalto de ambas capas se fusione de mejor manera evitando que exista una

discontinuidad en el asfalto de la junta, además la aplicación de calor puede provocar algo de

oxidación del asfalto en la interfaz, lo que endurecería el asfalto en esa zona y podría incidir en

resistencia al corte mejores.

No obstante la factibilidad observada para la ejecución de este tratamiento en el laboratorio, sería

necesario ponerlo a prueba en escala de obra (tramos de prueba).



- 74 -

5.3.4 Tratamiento con árido incrustado en la interfaz

En relación a este tratamiento no se obtuvieron los resultados esperados, pues no se logró evitar

que la falla de corte se produjera en un plano, más aún se obtuvieron los peores resultados de la

serie de testigos doble capa. Además, este tratamiento resultó complicado y engorroso de realizar,

pues se debieron realizar una serie de pruebas preeliminares para lograr incrustar los áridos en la

capa inferior.



- 75 -

CAPITULO 6: CONCLUSIONES

Se ha logrado introducir mejoras en la metodología del ensayo de corte LCB, de variables como

temperatura y velocidad de ensayo, que han permitido disminuir la dispersión de resultados y

aumentar su confiabilidad.

El ensayo de corte LCB muestra que para las tres emulsiones utilizadas como riego de liga, la

emulsión CSS-1H es la que provee de mejor adherencia, el ensayo demuestra además que para

este caso particular sin tratamiento de adherencia se obtienen mejores resistencias al corte que

con cualquiera de las emulsiones. Los valores de resistencia al corte en testigos doble capa con

riego de liga están dentro de lo esperado según experiencias anteriores realizadas por IDIEM.

En el caso de probetas monolíticas destaca la resistencia al corte de la mezcla asfáltica con CA

modificada con mejorador de adherencia, de la cual no se tenían antecedentes respecto a su

desempeño en este ensayo.

En cuanto a los tratamientos de adherencia experimentales se tuvieron resultados dispares, ya que

por una parte el tratamiento térmico produjo los mejores resultados de adherencia entre capas,

mientras que el tratamiento con árido incrustado en la unión produjo los peores resultados.

Algunos temas que podrían requerir un estudio posterior son:

• Incorporar el efecto de fresado en la capa inferior.

• Estudiar y desarrollar una emulsión modificada con mejorador de adherencia.

• Estudiar empíricamente el efecto en la vida útil del nivel de adherencia entre capas.

• Realizar un estudio con testigos de pavimento reales.

• Estudiar la factibilidad técnica/económica de utilizar un tratamiento térmico como método

de unión entre capas.

• Estudiar la adherencia entre diferentes capas: carpeta-binder, binder-base.



- 76 -

BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS

7.1 Bibliografía

1. Delfín A. Federico, Sanhueza R. Eduardo, Díaz M. Cristián. “Evaluación de falla en carpeta

asfáltica segunda pista Aeropuerto Arturo Merino Benítez” IDIEM, Universidad de Chile, 2005.

2. Álvarez Calisto Cristian. “Estudio experimental de la Resistencia de la adherencia entre capas

en la construcción de carpetas asfálticas en caliente”. Memoria para optar al título de ingeniero

civil. Universidad de Chile. 2007

3. King, G, and R. May, “New Approaches to Tack Application”, presentation made to the 83rd

Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, D.C., 2003.

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Impact, Tests, and Recommendations”, 3rd International Conference Bituminous Mixtures and

Pavements, Thessaloniki, 2002.

5. Timm, D., Birgisson, B., Newcomb, D.. “Weslea for Windows (WFW)”,

Version 3.0, 1999.

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control”, 2005

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Technology, 2006

http://www.wsdot.wa.gov/research/reports/fullreports/645.1.pdf



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8. Abd-El Naby, S.M. Easa. “Evaluation of the bond characteristics between asphalt concrete

layers”. Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering. Montréal, Québec,

Canada 2002.

http://pedago.cegepoutaouais.qc.ca/media/0232440/web/session4/francais/document/pdf/gen_tran

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9. C. Raab, and M.N. Partl, “Effect of tack coats on interlayer shear bond of pavements”

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http://www.capsa04.co.za/Documents/024.pdf

10. West Randy C., Zhang Jingna, Moore Jason. “Evaluation of bond strength between pavement

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http://www.eng.auburn.edu/center/ncat/reports/rep05-08.pdf

11. Miró Recasens, Rodrigo; Pérez Jiménez, Felix; Borrás González, Juan Manuel. “Evaluation

of the effect of tack coats. LCB shear test”. Universidad Politécnica de Cataluña. Barcelona,

España, 2005.

12. Sholar Gregory A., Page Gale C., Musselman James A., Upshaw Patrick B., Moseley Howard

L. “Preliminary investigation of a test method to evaluate bond strength of bituminous tack coats”

Research Report Florida Department of Transportation SMO/02-459, 2002.

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chreports/pavement/02-459.pdf

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14. Vacin Ota, Ponniah Joseph, Tighe Susan. “Quantifying the shear strength at the asphalt

interface”. Department of Civil Engineering, University of Waterloo, 200 University Avenue

West, Ontario, Canada

http://www.civil.uwaterloo.ca/CPATT/AISIM/PAPERS/Paper%20-%20Vacin,%20Ota.pdf



- 78 -

15. Woods Mark E. “Laboratory evaluation of tensile and shear strengths of asphalt tack coats”

Mississippi State University, 2004

http://sun.library.msstate.edu/ETD-db/theses/available/etd-11092004-

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16. Miró Recasens Rodrigo, Martínez Adriana, Pérez Jiménez Félix. “Evaluation of effect of

heat-adhesive emulsions for tack coats using LCB shear test”. Submitted for Presentation and

Publication at the 2006 Annual Meeting of the Transportation Research Board, 2005

17. Manual de carreteras, Vol N° 8: Especificaciones y métodos de muestreo, Ensaye y Control,

Ministerio de Obras Públicas.

7.2 Comunicaciones Personales

18) Delfín, Federico. Académico Universidad de Chile. Comunicación personal 2007-2008.

19) Aliaga, Maximiliano. Jefe Laboratorio de mezclas asfálticas, IDIEM. Comunicación personal

2008.

20) González, Gustavo. Gerente Técnico Shell Bitumen – Chile/Bolivia. Comunicación personal

2008.

21) Verdugo, Juan Carlos: Jefe Laboratorio de Ligantes, IDIEM. Comunicación personal 2008.

22) Díaz, Cristian. Ing. Civil Universidad de Chile, Jefe sección pavimentación IDIEM.

Comunicación personal 2007-2008



- 79 -

ANEXO A

CERTIFICADOS DE CALIDAD



- 80 -



- 81 -



- 82 -



- 83 -



- 84 -



- 85 -



- 86 -

ANEXO B

RESULTADOS DE ENSAYOS DE CORTE LCB



- 87 -

T CA 24 T CA 24 1 T CA 24 2 T CA 24 3 T CA 24 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 240 0.28 220 0.23 250 0.3 300 0.31 20 410 0.44 350 0.39 470 0.58 510 0.52 30 510 0.58 500 0.54 750 0.88 700 0.81 40 680 0.75 680 0.74 950 1.18 990 1.21 50 890 0.99 850 1.02 1100 1.49 1200 1.67 60 1090 1.39 1050 1.37 1200 1.86 1470 2.17 70 1250 1.88 1150 1.80 1250 2.25 1580 2.72 80 1340 2.36 1240 2.30 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.81 1.60 0.75 1.37 0.76 1.87 0.95 2.23

T SBS T SBS 1 T SBS 2 T SBS 3 T SBS 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 160 0.18 60 0.16 160 0.28 110 0.14 20 220 0.32 190 0.36 360 0.57 300 0.28 30 300 0.61 350 0.61 510 0.84 500 0.43 40 370 0.82 500 0.85 710 1.14 600 0.61 50 520 1.02 600 1.08 910 1.43 700 0.86 60 700 1.25 750 1.32 1100 1.73 880 1.09 70 830 1.49 890 1.56 1200 2.03 950 1.35 80 910 1.71 1030 1.83 1280 2.35 1100 1.65 90 1050 1.94 1120 2.14 1340 2.68 1250 2.01 100 1150 2.22 1250 2.48 1360 2.42 110 1220 2.5 1340 2.82 120 1350 2.82 130 140 150 160 170 180

R - V 0.82 1.39 0.81 1.55 0.81 1.77 0.82 1.40



- 88 -

T EVA T EVA 1 T EVA 2 T EVA 3 T EVA 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 200 0.23 240 0.34 180 0.22 150 0.22 20 400 0.48 430 0.59 350 0.45 280 0.4 30 600 0.79 620 0.91 600 0.67 400 0.55 40 800 1.21 780 1.27 800 0.99 510 0.72 50 1100 1.79 1050 1.77 1000 1.35 620 0.92 60 1250 2.29 1300 2.30 1200 1.83 760 1.14 70 1400 2.87 1350 2.34 870 1.4 80 1000 1.67 90 1080 1.94 100 1150 2.26 110 1250 2.55 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.76 2.34 0.85 2.35 0.82 1.93 0.76 1.36

T AMA T AMA 1 T AMA 2 T AMA 3 T AMA 4 t F def F def F def F def 0 0 0.00 0 0.00 0 0 0 0 10 220 0.26 140 0.15 200 0.16 150 0.16 20 350 0.47 260 0.28 280 0.34 300 0.28 30 510 0.66 400 0.40 400 0.53 410 0.4 40 620 0.84 550 0.54 590 0.7 600 0.54 50 750 1.01 700 0.69 800 0.9 750 0.68 60 930 1.20 850 0.83 930 1.09 940 0.84 70 1120 1.37 1010 0.98 1170 1.3 1060 1.03 80 1300 1.56 1220 1.13 1350 1.53 1300 1.29 90 1700 1.83 1400 1.27 1580 1.8 1450 1.59 100 2000 2.18 1630 1.51 1800 2.1 1600 1.89 110 2450 2.57 1830 1.83 1880 2.45 1700 2.21 120 2600 2.92 2000 2.09 1960 2.85 1750 2.55 130 2180 2.35 1800 2.87 140 2320 2.67 1820 3.23 150 2400 3.05 160 2440 3.5 170 180

R - V 1.57 1.39 1.47 1.24 1.18 1.37 1.10 1.36



- 89 -

T SR T SR 1 T SR 2 T SR 3 T SR 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 150 0.14 70 0.16 90 0.24 90 0.18 20 210 0.25 150 0.31 190 0.49 170 0.33 30 300 0.37 250 0.46 310 0.75 260 0.45 40 450 0.49 400 0.62 450 1 380 0.59 50 520 0.61 550 0.81 590 1.26 500 0.73 60 590 0.74 700 0.99 750 1.56 650 0.9 70 710 0.88 820 1.22 900 1.87 810 1.14 80 790 1.06 1040 1.48 970 2.21 870 1.47 90 910 1.28 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.55 0.79 0.63 1.06 0.59 1.63 0.53 0.96

T CSS-1h

T CSS-1h

1 T CSS-1h

2 T CSS-1h

3 T CSS-1h 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 150 0.2 100 0.21 120 0.25 150 0.31 20 340 0.51 170 0.43 200 0.46 330 0.59 30 420 0.61 300 0.64 290 0.63 550 0.89 40 580 0.82 440 0.86 400 0.8 800 1.19 50 740 1.03 620 1.08 550 1.01 1000 1.69 60 860 1.26 770 1.32 680 1.23 1180 2.21 70 920 1.54 930 1.65 750 1.5 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.56 1.27 0.56 1.33 0.45 1.18 0.71 2.07



- 90 -

T CRS-2 T CRS-2 1 T CRS-2 2 T CRS-2 3 T CRS-2 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 190 0.23 200 0.23 180 0.24 150 0.27 20 300 0.43 270 0.41 250 0.5 280 0.54 30 400 0.63 380 0.59 290 0.57 450 0.75 40 500 0.86 520 0.77 400 0.77 610 1 50 600 1.06 650 0.97 500 0.99 60 740 1.24 640 1.21 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.36 1.26 0.45 1.11 0.39 1.13 0.37 1.44

T SPR-MR

T SPR-MR

1 T SPR-MR

2 T SPR-MR

3 T SPR-MR

4 t F def F def F def F def 0 0 0.00 0 0.00 0 0 0 0 10 160 0.24 200 0.25 350 0.32 250 0.29 20 250 0.49 390 0.44 500 0.6 400 0.56 30 330 0.69 500 0.66 650 0.96 450 0.77 40 450 0.90 560 0.89 660 1.29 520 1.02 50 540 1.14 610 1.32 60 650 1.40 70 690 1.71 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.42 1.39 0.34 1.23 0.40 1.92 0.37 1.46



- 91 -

T TERMICO

T TERMICO

1 T TERMICO

2 T TERMICO

3 T TERMICO

4 t F def F def F def F def 0 0 0.00 0 0.00 0 0 0 0 10 150 0.18 200 0.21 175 0.2 260 0.27 20 220 0.37 300 0.38 260 0.37 400 0.5 30 340 0.57 420 0.59 380 0.58 560 0.73 40 420 0.78 600 0.82 510 0.79 730 1.04 50 600 1.01 750 1.11 675 1.05 890 1.38 60 700 1.25 920 1.49 810 1.34 1050 1.73 70 900 1.55 980 1.91 940 1.68 80 1050 1.88 1020 1.86 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.63 1.37 0.59 1.54 0.62 1.48 0.63 1.67

T ARIDO T ARIDO 1 T ARIDO 2 T ARIDO 3 T ARIDO 4 t F def F def F def F def 0 0 0.00 0 0.00 0 0 0 0 10 250 0.33 250 0.28 230 0.26 260 0.32 20 410 0.60 380 0.54 370 0.54 410 0.59 30 490 0.84 420 0.64 480 0.82 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.25 1.62 0.30 1.56 0.25 1.68 0.29 1.62



- 92 -

PM PM 1 PM 2 PM 3 PM 4 t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0 10 400 0.12 350 0.10 250 0.21 140 0.2 20 650 0.29 700 0.28 350 0.43 300 0.45 30 860 0.48 900 0.46 520 0.66 400 0.65 40 1120 0.7 1280 0.80 610 0.87 600 0.87 50 1290 0.96 1450 1.18 780 1.13 670 1.1 60 1400 1.2 890 1.32 760 1.35 70 950 1.55 820 1.63 80 1050 1.79 900 1.93 90 1140 2.02 1000 2.19 100 1200 2.24 1150 2.47 110 120 130 140 150 160 170 180

R - V 0.85 1.26 0.88 1.4 0.73 1.36 0.70 1.49

T SBS' T SBS' 1 T SBS' 2 T SBS' 3 T SBS' 4

t F def F def F def F def 0 0 0 0 0.00 0 0 0 0

10 140 0.19 70 0.16 200 0.21 130 0.15 20 220 0.21 110 0.39 370 0.43 210 0.31 30 290 0.24 200 0.67 520 0.66 350 0.48 40 400 0.35 210 0.91 630 0.87 400 0.7 50 460 0.57 300 1.04 770 1.13 550 0.94 60 520 0.79 400 1.22 890 1.32 700 1.2 70 630 1.01 530 1.44 1030 1.55 810 1.45 80 660 1.26 600 1.62 1150 1.79 730 1.7 90 750 1.54 750 1.83 1220 2.02 1090 2

100 770 1.83 870 2.07 1340 2.24 1120 2.32 110 1000 2.33 1440 2.46 1250 2.6 120 1140 2.59 1470 2.71 130 1500 2.94 140 1560 3.22 150 1570 3.46 160 170 180

R - V 0.47 1.01 0.69 1.30 0.95 1.39 0.76 1.45