Asfaltos

Evaluación de los parámetros mecánicos de una mezcla asfáltica sometida a las condiciones ambientales
1. Introducción:
Los principales mecanismos de degradación que se intentan controlar en las metodologías empíricas y mecanicistas de diseño de pavimentos son la fatiga y el exceso de deformación permanente en la dirección vertical.
El fenómeno de fatiga por cargas cíclicas vehiculares ocurreen las capas ligadas, y para el caso de estructuras flexibles, se presenta cuando se generan valores elevados de deformación a tracción en la zona inferior de la capa asfáltica. El paso continuo de vehículos hace que la capa asfáltica flexione, generando esfuerzos de tensión en el extremo inferior de la misma.
Esta repetición de carga hace que la mezcla asfáltica pierda rigidez y origina laaparición de deformaciones plásticas a tracción que a su vez conducen a la formación de microfisuras. Ante la continuidad de las repeticiones de carga y la disminución de la rigidez se produce la coalescencia de las microfisuras que lleva a la formación de una fisura visible (macrofisura).
Si el fenómeno de fatiga es debido a cargas, las macrofisuras se originan en el extremo inferior de la capaasfáltica (zona donde el esfuerzo de tensión es mayor) y se propagan de manera ascendente hacia la superficie del pavimento en donde se reflejan como fisuras paralelas direccionadas en el sentido longitudinal de la vía, las cuales ante la repetición de las cargas de tránsito se propagan formando piezas angulares que desarrollan un aspecto parecido a la piel de cocodrilo. Si este fenómeno ocurre portemperatura el efecto de propagación de fisuras ocurre de manera contraria, las microfisuras se generan desde la rasante y se extiende hacia la fibra inferior de la capa asfáltica.
Por otro lado, el ahullamiento es la deformación vertical residual que se va acumulando debido al paso de los vehículos la cual puede generar fallas estructurales o funcionales en el pavimento. En una capa asfáltica,este fenómeno se controla principalmente a través de la rigidez (módulo dinámico o resiliente) de la mezcla que la conforma.
Los principales factores que afectan la durabilidad de mezclas asfálticas, asumiendo que se encuentran bien construidas son: la edad de envejecimiento y el daño por humedad (Airey, 2003). Es decir, una mezcla asfáltica debe ser diseñada y construida no solo para queresista las cargas impuestas por el tránsito sino también la acción del medio ambiente. Cuantificar la influencia que tiene el ambiente sobre el comportamiento de este tipo de material no es una tarea fácil. La forma como se realiza actualmente es separando cada uno de los componentes que lo conforman (agua, temperatura y rayos ultra-violeta entre otros) y evaluar la influencia de cada uno de ellos(desde el punto de vista mecánico y químico) de manera separada sobre el ligante y las mezclas.

2. Metodología
Diseño de mezclas asfálticas y caracterización de materiales.
Para la elaboración de las mezclas asfálticas para el ensayo Marshall se emplea petróleo, A estos materiales se le realizaron los siguientes ensayos, siguiendo las especificaciones del Instituto Nacional de Vías (2007a):Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos (INV. E - 213), peso específico y absorción de agregados finos (INV. E - 222), peso específico y absorción de agregados gruesos (INV. E - 223), resistencia al desgaste de los agregados (tamaños menores de 3/4") por medio de la máquina de Los Ángeles (INV. E - 218), desgaste Micro-Deval (INV. E-238), pérdida en ensayo de solidez (INV. E-220),partículas fracturadas (INV. E - 227), ensayo para medir el equivalente de arena (INV. E - 133) e índices de alargamiento y aplanamiento (INV. E-230). Los resultados de estos ensayos se presentan en la Tabla.

A los cementos asfálticos CA 80-100 y CA 6070 se le realizaron los ensayos típicos que exige la especificación INVIAS (2007) para caracterizarlo como son: penetración, viscosidad absoluta,...