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DETERMINACIÓN DEL GRADO DE DESEMPEÑO, PGEN CEMENTOS ASFÁLTICOS

JORGE SILVA FRIDERICHSENLABORATORIO NACIONAL DE VIALIDAD

SUPERPAVE

El Grado de Desempeño de un cemento asfáltico forma parte de unsistema denominado SUPERPAVE (SUPERIOR PERFORMANCEPAVEMENTS) que nace de las investigaciones desarrolladas en EstadosUnidos en 1987 (Programa Estratégico de Investigación de Carreteras,SHRP). Éste sistema incluye nuevas especificaciones para el cementoasfaltico, agregado y un nuevo método de diseño de mezclas asfálticas encaliente y un modelo de predicción del comportamiento de pavimentosasfálticos.

El Método está incorporado en los Especificaciones y Procedimientos de Ensayes del Volumen 8 de Manual de Carreteras.

8.301.8 Asfaltos: Especificaciones Superpave para ligantes Asfálticos.

¿ Porqué motivo se creó esta nueva Especificación?

Principalmente porque las metodologías actuales de control se basan de las características y propiedades de material y no necesariamente del desempeño del mismo a las caracteristicas del terreno.¿ Cuales son las ventajas de la nueva tecnología?El sistema entrega una resultados reológicos que permiten clasificar* uncemento asfáltico por Grado de Desempeño (PG). Esta clasificaciónpermite cumplir con dos objetivos principales:

- Medir las propiedades reológicas que pueden ser relacionadas conparámetros de desempeño de terreno para tres fallas críticas:ahuellamiento, agrietamiento por fatiga y agrietamiento térmico.

- Caracteriza propiedades reológicas de los cementos asfálticos segúnlas temperaturas y efectos del envejecimiento a los que estaránsometidos durante la construcción y toda su vida útil.

*NOTA: ES UN PROTOCOLO DE ANÁLISIS

• PRINCIPALES MODOS DE FALLA DE PAVIMENTOS ASOCIADOS A CEMENTOS ASFÁLTICOS.

– Ahuellamiento.• Primeros años en servicio• Altas Temperaturas.• Baja Velocidad.• Altas cargas

– Fatiga (Piel de Cocodrilo)• Últimos años en servicio• Temperaturas Intermedias.• Altas cargas

– Agrietamiento Térmico.• Últimos años en servicio• Bajas Temperaturas.• Cargas Rápidas.

SELECCIÓN POR GRADO DE DESEMPEÑO EN LABORATORIO

Se selecciona un cemento asfáltico apropiado a la zona en estudio de la siguiente manera:

• Para evitar ahuellamiento por alta temperatura, la temperatura de la muestra en laboratorio XX tieneque ser igual o superior a la temperatura de diseño ITdis.

•• Para retrasar la fatiga, la temperatura intermedia de la muestra en laboratorio IT debe ser igual o

menor que la temperatura de diseño ITdis, de manera de aplazar o tardar la aparición de fisuras en elmaterial.

•• Para prevenir el agrietamiento, la baja temperatura de la muestra en laboratorio YY debe ser igual o

inferior a la temperatura de diseño BTdis, de manera que el material evitar o demorar la aparición deagrietamiento térmico.

EXIGENCIASSECTOR GEOGRÁFICO

EN ESTUDIOPG ATdis (ITdis) - BTdis

RESULTADOSMUESTRA DE ASFALTO

PG XX (IT) - YY

Gobierno de Chile | Ministerio de Obras Públicas

RESULTADOS POR GRADO DE DESEMPEÑO EN LABORATORIO

Para la selección de un cemento asfáltico adecuado a través de éste método. Es necesario que cumplanrequisitos reológicos preestablecidos por el grado de desempeño.

• Se toma una muestra de Cemento Asfáltico para sabersi es adecuado para la zona en estudio:

• Se realiza los ensayes en los equipos reológicos delaboratorio buscando la temperaturas en dondecumplen los requisitos preestablecidos.

• Con los resultados obtenidos, se determina la alta,media y baja temperatura obtenidas en laboratorioPG XX (IT) - YY

• El PG de la muestra en laboratorio se compara con elPG de diseño de la zona en estudio.

LECTURA DE LA ESPECIFICACIÓN POR PG CON LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO

Una de las principales diferencias con la especificación tradicional, seencuentra en el protocolo por Grado de Desempeño:

Los parámetros reológicos se mantienen constantes variando sólo latemperatura de ensayo.

La temperatura de ensayo se asocia a fallas del pavimento durante su vidaútil.

Distintos cementos asfálticos cumplen con las mismas propiedadesreológicas, pero a distintas temperaturas; dependiendo de las propiedadesintrínsecas del material.

Para el uso del Grado de Desempeño, es necesario tener conocimiento de lascondiciones de terreno en el sector donde se utilizará el cemento asfáltico.

Uso del Método por Grado de Desempeño

EQUIPOS DE ENVEJECIMIENTO

PDR:PDR:Envejecimiento PrimarioEnvejecimiento Primario

PAV: Envejecimiento SecundarioPAV: Envejecimiento Secundario

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AHUELLAMIENTO EN REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO

Para resistir el ahuellamiento, un cemento asfáltico no debe ser tan blando a las altas temperaturas de terreno, y evitar deformaciones irrecuperables en etapas I y II.

Un G* alto indica que el cemento asfáltico es más rígido, (resiste deformaciones).

Un angulo δ menor indica la presencia elástica (recupera deformaciones).

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FATIGA EN REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO

Para retardar la fatiga, un cemento asfáltico no debe ser tan duro ni fragil en la etapa III.

Un G* alto indica que el cemento asfáltico es muy rígido.

Un angulo muy pequeño δ indica una mayor porción elástica (donde no es capaz recuperar deformaciones).

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Se usa para establecer el comportamiento reológico del asfalto a bajas temperaturas.

El agrietamiento térmico depende de condiciones climáticas adversas en terreno, sin embargo el endurecimiento y su fragilidad aumenta con los años de servicio y es más probable de encontrar ver este tipo de fallas.

Para evitar agrietamiento, el asfalto necesita tener el tiempo suficiente para poder relajarse sin fisurarse de las tensiones acumuladas por la baja temperatura.

En el ensayo se aplica con carga constante sobre una viga de asfalto en su luz central, y se registra su deflexión durante 240 segundos a una Temperatura constante.

REOMETRO DE VIGA DE FLEXIÓN (BBR)

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