IMPORTANTE 5 METODOS DEFORMACION PERMANENTE COMPLEMENTO 1.1.en.es

Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Listas de contenidos disponibles en ScienceDirect
Materiales de construcción y edificación
página de inicio de la revista: www.el sevier. com / localizar / conbui ldmat
Evaluación comparativa de cinco métodos de prueba de laboratorio relacionados con la formación de surcos de HMA en
relación con los datos de rendimiento en el campo: DM, FN, RLPD, SPST y HWTT
Lubinda F. Walubita a , B , Luis Fuentes B , ⇑ , Sang Ick Lee a , Ibrahim Dawd B , Enad Mahmoud C
a Instituto
de Transporte de Texas A&M (TTI), Sistema Universitario de Texas A&M, College Station, TX, EE. UU.
B Departamento
C Departamento
de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia
de Transporte de Texas (TxDOT), Austin, TX, EE. UU.
Destacar
Comparaciones de pruebas de laboratorio de rutina: practicidad, simplicidad y repetibilidad. Correlación de los resultados de
laboratorio con el rendimiento de la rutina de campo.
Potencial de predicción de surco y correlaciones de campo. Criterios de detección de HMA
utilizando diferentes pruebas de laboratorio de rutina.
información del artículo
resumen
Historia del artículo:
La formación de surcos o deformación permanente (PD) es una de las fallas más críticas que ocurren en los pavimentos de asfalto de mezcla en caliente (HMA).
Recibido el 11 de enero de 2019
Sin embargo, a pesar de todos los esfuerzos recientes dirigidos a producir nuevos métodos de prueba y mejores materiales para carreteras, la formación de
Recibido en forma revisada el 20 de abril de 2019 Aceptado el
26 de abril de 2019
On-line el 3 de mayo de 2019
surcos de HMA todavía es frecuente, particularmente en regiones cálidas y / o en carreteras con tráfico pesado de camiones. Las pruebas de laboratorio para
detectar mezclas de HMA contra la formación de surcos durante la etapa de diseño de la mezcla de HMA constituyen, por lo tanto, un paso vital hacia la
optimización del rendimiento de campo. En este estudio de caso de Texas, se evaluaron comparativamente cinco métodos de prueba de laboratorio para
cuantificar y evaluar el potencial de resistencia a la formación de surcos de cuatro mezclas de HMA en relación con su desempeño en el campo en secciones de
Palabras clave:
HMA
Rigidez
Módulo
prueba de carreteras en servicio bajo condiciones climáticas y de carga de tráfico convencionales. Los cinco métodos de prueba incluyeron el módulo dinámico
(DM), el número de flujo (FN), deformación permanente con carga repetida (RLPD), prueba de corte de punzonado simple (SPST) y probador de seguimiento de
rueda de Hamburgo (HWTT), respectivamente. Las cuatro mezclas de HMA evaluadas incluyeron mezclas de Texas de grado fino, grueso y poroso de uso
Rutting
común. Los datos para el estudio, tanto de laboratorio como de rendimiento de campo, incluido el clima (temperaturas) y la carga de tráfico, se extrajeron de la
Deformación permanente
base de datos de pavimentos flexibles y superposiciones de Texas, a saber, el Sistema de almacenamiento de datos de Texas denominado DSS. En general,
Módulo dinámico
todas las predicciones de las pruebas de laboratorio se correlacionaron bien con los datos reales de rendimiento de campo medidos, y las pruebas HWTT y
Número de flujo
SPST mostraron superioridad sobre los otros métodos de prueba. Como se esperaba teóricamente, la mezcla de HMA de grado grueso superó a las otras
Deformación permanente con carga repetida Ensayo
mezclas, con las mezclas de grado fino y poroso en el extremo inferior del espectro.
de punzonado simple
Comprobador de seguimiento de ruedas de Hamburgo
2019 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.
1. Introducción
vehículos ing y de baja velocidad [1-3] . Aunque la formación de surcos total explica la deformación
plástica que tiene lugar en cada capa de pavimento y la subrasante, este estudio se centró en el
La formación de surcos o deformación permanente (PD) es una de las fallas más críticas que ocurren en
surco superficial de HMA causado por una selección de material inadecuada y un diseño de mezcla
los pavimentos de asfalto de mezcla en caliente (HMA). Sin embargo, a pesar de todos los esfuerzos
de HMA. Entre otras causas, la formación de surcos en HMA es el resultado de una combinación
recientes encaminados a desarrollar / producir métodos de prueba y mejores materiales para las carreteras,
compleja de densificación del material y flujo de cizallamiento, que se ve afectado
todavía se producen surcos de HMA, particularmente en regiones cálidas con carga pesada de trá fi co de
predominantemente por la temperatura y la carga de tráfico. [4] . La formación de surcos no solo es
camiones.
un indicador de falla estructural del pavimento, sino que también afecta la calidad de conducción y la
seguridad del automovilista. El agua acumulada en los surcos después de la lluvia puede hacer que
⇑ Autor correspondiente.
Dirección de correo electrónico: [email protected] (L. Fuentes).
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.250
0950-0618 / 2019 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.
los vehículos se
738
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
avión y / o deslizamiento sin control, con alto potencial de accidentes de tránsito. Teniendo en cuenta
Aunque el HWTT se usa ampliamente y tiene un historial comprobado de identificación y
los impactos estructurales y de seguridad de la formación de surcos en el pavimento, las agencias de
detección exitosa de mezclas de HMA susceptibles a la formación de surcos y daños por humedad
diseño de carreteras de todo el mundo, como el Departamento de Transporte de Texas (TxDOT), han
(desprendimiento), en los últimos años se han informado fallas inesperadas de formación de surcos
definido estándares para evaluar el potencial de formación de surcos de las mezclas de HMA,
prematuros con algunas mezclas de HMA de Texas que habían pasado la prueba HWTT en el
especialmente en la etapa de diseño de la mezcla. [5] .
laboratorio
[1] . Estas fallas prematuras de formación de surcos, principalmente con mezclas de HMA en la superficie,
Se encuentran disponibles diferentes métodos de prueba de laboratorio para evaluar,
se han atribuido principalmente a las altas temperaturas del verano y la carga pesada de tráfico de
caracterizar, cuantificar y seleccionar mezclas de HMA para determinar el rendimiento de resistencia
camiones, particularmente en las áreas de desarrollo energético de Texas con actividades de camiones
a la formación de surcos. Estos métodos de prueba de laboratorio incluyen la prueba de seguimiento
de petróleo pesado. Evidentemente, esto resalta la necesidad de revisar y mejorar el protocolo HWTT
de ruedas de Hamburgo (HWTT), el analizador de pavimento asfáltico (APA), el tiempo de flujo (FT),
para una mejor representación del régimen de temperatura de verano en el campo que prevalece
el módulo dinámico (DM), el número de flujo (FN) y la deformación permanente de carga repetida
actualmente, las condiciones de carga del tráfico de camiones y el rendimiento de la formación de surcos;
(RLPD), entre otros. [6] . Sin embargo, ninguna prueba de laboratorio específica ha sido
o de lo contrario, explore otros métodos de prueba complementarios, como la prueba de corte por
universalmente aceptada para tener una buena correlación con el rendimiento de campo de los
punzonamiento simple (SPST) [1,2] .
pavimentos HMA. [7] . Como tal, cada institución, estado o país tiende a tener su propia preferencia de
prueba, como el HWTT. Las condiciones particulares de las pruebas de laboratorio, como la presión
El SPST es un método de prueba relativamente nuevo que se desarrolló recientemente para
de confinamiento fija, la magnitud y frecuencia de la carga, la temperatura uniforme, entre otras, a
complementar el HWTT para mezclas de cribado y predecir su rendimiento de formación de surcos
menudo no representan adecuadamente las condiciones reales del campo, particularmente cuando
en el campo, con énfasis en las mezclas de HMA de superficie para su uso en entornos de alta
se considera el régimen de temperatura y carga de tránsito de camiones que fluctúa o aumenta
temperatura y alta tensión de cizallamiento sujetos a tráfico pesado de camiones. Vehículos de carga
actualmente (debido al calentamiento global ) [1,6] .
y de baja velocidad, como intersecciones de carreteras, cruces, zonas de parada y marcha,
estacionamientos, áreas de desarrollo de energía con actividades de camiones de petróleo pesado,
etc. [1] . Hasta ahora, el SPST ha mostrado un potencial prometedor como complemento del HWTT,
pero como nuevo método de prueba, aún se justifica la validación de campo amplio y la comparación
En 2003, el Estudio 508 del Programa Nacional de Investigación Cooperativa de Carreteras
con otros métodos de prueba. [1,2] .
(NCHRP) evaluó la idoneidad del APA, que es un probador de ruedas cargadas: (1) como un método
de prueba general para predecir el potencial de formación de surcos de HMA, y (2) para su uso en
control de calidad de campo y operaciones de aceptación de la calidad. El estudio concluyó que las
Dada la limitación de estudios previos y que no hay evidencia concluyente sobre la correlación
mediciones de surcos APA presentaron buenas correlaciones con el rendimiento del surco en el
directa entre algunos de los métodos de prueba de celo de laboratorio existentes y los datos de
campo según los datos de los proyectos de instalación de carga acelerada (ALF) de la
desempeño en el campo, el estudio de caso de Texas se enmarcó para abordar los siguientes
Administración Federal de Carreteras (FHWA), WesTrack, MnRoad e I-80 (Nevada),
objetivos; (1) evaluar y realizar un análisis comparativo de cinco métodos de prueba diferentes (a
respectivamente. Sin embargo, generalmente no fue posible predecir las profundidades de los surcos
saber, DM, FN, RLPD, HWTT y SPST) disponibles para caracterizar y cuantificar la resistencia a la
de campo a partir de las pruebas APA en un proyecto específico utilizando relaciones desarrolladas
formación de surcos de mezclas de HMA; (2) evaluar, seleccionar y clasificar la respuesta de DP de
en otros proyectos con diferentes ubicaciones geográficas y espectro de carga de tráfico. [8] .
diferentes mezclas de HMA bajo los cinco métodos de prueba antes mencionados; (3) correlacionar
los resultados de las pruebas de laboratorio con el rendimiento real de formación de surcos en el
campo medido en las secciones de prueba de la carretera en servicio; (4) identificar los pros y los
contras de cada método de prueba; y (5) clasificar los métodos de prueba en términos de su
Por otro lado, considerando la necesidad de una prueba simple para complementar el método de
superioridad para el cribado de mezclas de HMA, correlacionando, y predecir el comportamiento de
diseño de mezcla volumétrica Superpave, la FHWA se comprometió a financiar un proyecto para
la formación de surcos en el campo. La base de datos de pavimentos flexibles y superposiciones de
identificar y evaluar un método de prueba simplificado que podría usarse para cuantificar el potencial
Texas, a saber, el Sistema de almacenamiento de datos de Texas (DSS), sirvió como fuente de datos
de formación de surcos de mezclas de HMA. [9] . En 2005, el estudio 547 de NCHRP propuso las
principal para el estudio. [12,13] .
pruebas DM, FT y FN como las tres principales candidatas para un método de prueba de rendimiento
simple (SPT) para identificar y detectar mezclas de HMA que podrían ser susceptibles a la EP en el
laboratorio. [10] . En 2013, Zhang et al. [6] realizó un estudio de laboratorio para comparar los métodos
de prueba DM, FN y RLPD. Si bien los tres métodos de prueba de laboratorio generalmente
En la sección siguiente, se discuten los métodos de prueba de laboratorio seguidos del plan de
exhibieron una buena correlación entre sí para las mezclas de HMA evaluadas, el RLPD y FN
diseño experimental que incluye las mezclas de HMA utilizadas en el estudio. Luego, los resultados
superaron la prueba de DM larga con respecto a ser considerados para la detección de rutina de
de la prueba se presentan, analizan y correlacionan con el desempeño en el campo de las secciones
mezclas de HMA. En comparación con el FN, las pruebas DM y RLPD exhibieron potencial para
de prueba de carreteras en servicio construidas con las mismas mezclas de HMA evaluadas en el
generar propiedades viscoelásticas de HMA que podrían usarse fácilmente en el modelado
laboratorio. Luego, el documento concluye con una síntesis, discusiones y un resumen de los
mecánico-empírico (ME) de pavimentos. [1,6] . Sin embargo, el estudio de Zhang et al. Se limitó solo
hallazgos y recomendaciones clave.
al trabajo de laboratorio sin ninguna validación de campo de los resultados de la prueba ni
correlación con los datos reales de rendimiento de surco en el campo. [6] .
2. Métodos de prueba de laboratorio
En este artículo, se evaluaron comparativamente cinco métodos de prueba de laboratorio, a
saber, DM, FN, RLPD, HWTT y SPST. La descripción / discusiones de la prueba incluyen las
Una encuesta nacional de 2015 realizada en los EE. UU. Indicó que 21 estados usan el HWTT
como su prueba estándar de celo de HMA, mientras que 17 estados usan la APA. Además, se
encontró que existen diferencias significativas entre los dispositivos HWTT disponibles
comercialmente en el mercado estadounidense. Por esta razón, se recomendó revisar la
especificación T 324 de la Asociación Estadounidense de Oficiales Estatales de Carreteras y
ventajas y desventajas, así como los modelos de análisis de datos asociados. También se puede
encontrar una descripción más detallada de todos estos métodos de prueba, incluidos los parámetros
de carga seleccionados, las condiciones de prueba utilizadas y los modelos de análisis de datos, en
una documentación para el DSS de Texas: la '' Base de datos de pavimentos y revestimientos
flexibles de Texas '' [12,13] .
Transporte (AASHTO) y las con fi guraciones de los dispositivos HWTT disponibles. [11] . En el estado
de Texas (EE. UU.), TxDOT ha adaptado el HWTT como una prueba de rutina estándar para la
selección de materiales y el cribado de diseño de mezcla de HMA contra la formación de surcos
2.1. La prueba de módulo dinámico (DM)
según la especificación de prueba Tex-242-F [1,5] .
El DM es una prueba de tensión controlada que implica la aplicación de una carga axial de
compresión dinámica sinusoidal repetitiva (tensión) a
739
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
una muestra de HMA no fi nida en un rango de diferentes temperaturas (es decir,
1,00,00,000
10 a 54,4 C) y frecuencias de carga (es decir, 0,1 a
25 Hz). El nivel de tensión de entrada varía desde 3,4 kPa (0,5 psi) hasta 1724 kPa (250 psi) en
función de la temperatura de prueba y la frecuencia de carga. Por lo general, la prueba está
frecuencia de carga por temperatura de prueba [1,6] . Hay períodos de descanso implícitos y tiempos de
recuperación de HMA en la prueba de DM, que van desde 30 minutos hasta aproximadamente 4 horas,
para cambiar la temperatura de prueba para el acondicionamiento de muestras de HMA. La
configuración de la prueba DM y la configuración de carga se ilustran en
Figura 1 [6] .
Módulo dinámico, | E * | (psi)
10,00,000
configurada para terminar en un número preestablecido variable de ciclos por nivel de estrés por
1,00 000
10,000
La prueba DM está estandarizada por AASHTO para caracterizar la rigidez, medida en términos
del módulo complejo dinámico (| E * |), y propiedades viscoelásticas de mezclas de HMA (AASHTO
1.000
1.E-09
TP62-03) [12,13,14] . El | E * | se define como el valor absoluto del módulo complejo, como se muestra
1.E-06
1.E-03
1.E + 00 1.E + 03 1.E + 06 1.E + 09
Frecuencia (Hz)
en la Ec. (1) [1,6] .
Figura 2. Gráfico típico de una curva maestra DM.
j mi j ¼ r o
D1Þ
mi o
características asociadas con la deformación permanente de HMA en el campo y, por lo tanto, la
dónde r o es la tensión axial de compresión y mi o es la deformación elástica axial compresiva
necesidad de una interpretación cautelosa de los resultados de la prueba. Además, otros desafíos
correspondiente [14] . El módulo de HMA en absoluto
prácticos asociados con la prueba de DM incluyen la naturaleza laboriosa y la complejidad del
Los niveles de temperatura y frecuencia de carga se determinan a partir de una curva maestra
proceso de fabricación de la muestra cilíndrica de HMA (4 pulgadas de diámetro por 6 pulgadas de
construida a una temperatura de referencia (generalmente se toma como 21,1 C para representar la
altura), así como el largo tiempo de prueba, que a menudo requiere de aproximadamente 3 a 5 días
temperatura ambiente). La curva maestra se construye utilizando el principio de superposición de
para completar todas las temperaturas de prueba y frecuencias de carga [6,15] .
tiempo-temperatura y se usa para describir la dependencia de tiempo-temperatura del HMA en un
amplio rango de frecuencias de carga y temperaturas. Eq. (2) presenta la forma generalizada de una
curva maestra DM [1,6] :
2.2. El método de prueba del número de flujo (FN)
a
Iniciar sesión j mi j ¼ D þ
1 þ mi B C Iniciar sesión D F Þ
D2Þ
Dónde D es el más bajo | E * | valor (MPa), B y C son los parámetros de forma, a es el lapso de
la | E * |, y F es la frecuencia reducida expresada en la ecuación. (3) debajo:
El protocolo de prueba FN se desarrolló e introdujo en el Proyecto NCHRP 9-19 como una
prueba de rendimiento simple para evaluar la susceptibilidad a la formación de surcos de las mezclas
de HMA. [11,12,13] . El método aplica cargas Haversine compresivas repetidas (1 ciclo con 0,1 s de
tiempo de carga y 0,9 s de tiempo de reposo) y registra la PD acumulada en función del número de
ciclos (repeticiones de carga) durante el período de prueba. NCHRP 9-19 recomienda realizar la
Iniciar sesión D F Þ ¼ Iniciar sesión D F Þ þ Iniciar sesión D a T Þ
D3Þ
prueba FN a una temperatura de 37,8 C o 54,4 C en un modo no fi nido con una tensión de
desviación vertical entre 68,9 y 206,8 kPa. Sin embargo, a menudo se selecciona una temperatura
dónde F es la frecuencia de carga y a T es el factor de cambio de temperatura [6] . Figura 2 ilustra un
alta, alrededor de 50 C, para poder comparar los resultados con otras pruebas de DP. [6] . De manera
ejemplo típico de una generación de curva maestra
similar, en este estudio se utilizó una temperatura de prueba de 50 C y una tensión de 206,8 kPa.
extraído de los datos de prueba de DM.
El proyecto NCHRP 9-19 recomendó la prueba de DM como una prueba de rendimiento simple
para la evaluación de DP de mezclas de HMA, medida en términos de rigidez y | E * | valor [10] .
Además, diferentes estudios han demostrado que la prueba de DM se correlaciona bien con el
rendimiento de la formación de surcos en el campo. [6,9,15-17] . En particular, un estudio de Witczak
Fig. 3 describe la configuración de la prueba FN y la configuración de carga [6,12,13] .
Figura 4 presenta una curva de deformación permanente acumulativa típica obtenida de la
prueba FN, que generalmente se define mediante tres zonas distintivas: primaria, secundaria y
et al. [9] demostró que el | E * | valores a 54,4 C y
terciaria. En la zona primaria, las deformaciones permanentes se acumulan rápidamente. La tasa de
37,8 C a 5 Hz se correlacionó bien con la formación de surcos del pavimento. Además, un estudio de
deformaciones permanentes luego disminuye, alcanzando una tasa constante en la zona secundaria.
Apeagyei [18] propuso un modelo para estimar el FN basado en pruebas de DM y los parámetros de
Finalmente, las deformaciones permanentes se vuelven a acumular rápidamente en la zona terciaria.
gradación agregados fácilmente disponibles. Sin embargo, a pesar de todos estos hallazgos, un
Durante la prueba, la prueba FN generalmente se configura para terminar después de 10,000
estudio reciente de Jiang et al. [19] sugirió que los niveles de tensión de la prueba de DM eran a
repeticiones de carga o acumulación de 30,000 microesfuerzos, que a menudo tomarán alrededor de
veces demasiado pequeños para cuantificar de manera significativa y revelar la
3 h para
Figura 1. La configuración de la prueba DM y la configuración de carga [6] .
740
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Fig. 3. La configuración de la prueba FN y la configuración de carga [6] .
practicidad para el uso de rutina diaria en la selección de materiales y diseños de mezcla de HMA [6] .
2.3. El método de prueba de deformación permanente por carga repetida (RLPD)
La prueba RLPD se utiliza para caracterizar la respuesta de DP de mezclas de HMA bajo carga
Haversine compresiva repetida en modo no fi nido a dos temperaturas de prueba, a saber, 40 y 50 C
[6,12,13] . La prueba se controla mediante tensión con la carga aplicada dinámicamente a una
frecuencia de 1 Hz (0,1 s de tiempo de carga y 0,9 s de tiempo de reposo). Figura 5 ilustra la
configuración de la prueba RLPD y la configuración de carga, que es básicamente similar a la FN,
pero con diferentes magnitudes de carga de entrada [6,15] .
Figura 4. Curva típica de respuesta a la deformación FN: microesfuerzos permanentes frente a ciclos de carga [6] .
Las cargas de entrada son generalmente 20 psi (138 kPa) a 40 C y 10 psi (69 kPa) a 50 C,
respectivamente, con 0 psi (0 kPa) de presión de confinamiento. El trabajo en este documento se
basó en las pruebas RLPD a 50 C y un nivel de estrés de 69 kPa, que es cuantitativamente menos
destructivo en comparación con la prueba FN (es decir, 206,8 kPa a 50 C). La prueba RLPD
generalmente se configura para terminar después de 10,000 repeticiones de carga o
correr. Los datos de salida obtenidos de la prueba FN incluyen: (1) FN, en ciclos, que corresponde al
número de ciclos en los que comienza el fl ujo terciario; (2) tensiones permanentes acumuladas al
25.000 microesfuerzos, lo que ocurra primero, con un tiempo de ejecución de prueba de
inicio de la ter-
aproximadamente 3 h por temperatura de prueba por muestra [15] . Los datos de salida obtenidos de
el flujo terciario
mi pag( F)), en micrones; (3) tiempo hasta el inicio del fl ujo terciario ( t
( F)), en minutos; y (4) Índice FN, en micrones durante ciclos, que
corresponde a la relación entre mi pag( F) y FN [ 1,13] .
Es importante destacar que el Proyecto NCHRP 9-19 recomienda
la prueba RLPD incluyen: (1) perma- acumulado
cepas nentes
mi pag), en micrones, al final de la prueba (típicamente 10,000 ciclos de carga), y (2) parámetros
viscoelásticos a, b, a y metro eso puede
calcularse como una función de una gráfica logarítmica de la mi pag versus el número de ciclos de
modificó la prueba FN como un procedimiento de prueba complementario opcional para evaluar la
carga (N) - ver ejemplo en Figura 6 . El seguimiento
resistencia de los diseños de mezcla de HMA a la deformación permanente [11] . Además, diferentes
Las ecuaciones proporcionan detalles sobre cómo se pueden obtener los parámetros.
estudios han demostrado que los resultados de la prueba FN se correlacionan bien con el | E * | valores
[6,12,13] :
evaluados en
37,8 C y 54,4 C usando una frecuencia de carga de 5 Hz [6,9,18,20] . Algunos investigadores han
sugerido realizar la prueba FN a 50 C para ser consistente con la temperatura utilizada en el HWTT y
mi pag ¼ un B
D4Þ
a¼1B
D5Þ
l ¼ ab
D6Þ
simular con precisión las temperaturas de la superficie del pavimento durante el verano. [6,21] .
Basado en una alta correlación de hasta el 90% para el R 2
(es decir, coeficiente de determinación) valor entre el Índice FN
y mi pag( F), Zhang y col. [6] sugirió la FN como un método de prueba prometedor, en lugar de la
prueba RLPD, para detectar y / o predecir la rutina
ting rendimiento de mezclas de HMA en el laboratorio. Además, considerando el tiempo de prueba
mi pag 100
Parámetros a y B corresponden a la intersección y la pendiente del
más corto de la prueba FN, en comparación con la HWTT, los autores identificaron la prueba FN
porción lineal de la mi pag- curva de ciclos de carga en una escala logarítmica. Alfa (
como una prueba de celo sustitutiva y / o suplementaria prometedora del HWTT para la detección de
parámetros de celo, con metro calculado usando el
rutina de diseño de mezcla de HMA. Además, numerosos estudios también han demostrado que la
mi pag en el ciclo de carga 100 (es decir, mi p (1 0 0)) [ 12,13] . Figura 6 ejemplifica un gráfico típico de las
prueba FN tenía correlaciones comparables, y en algunos casos más altas, con el rendimiento de
deformaciones RLPD frente a los ciclos de carga en un log-log
surco en el campo en comparación con las pruebas HWTT y APA. [21,22,23] . Sin embargo, un
trama [6,15] .
desafío clave asociado con la prueba FN es la naturaleza laboriosa y la complejidad del proceso de
a) y mu l) son
En sus estudios, Walubita et al. [12,13,15] identificó la prueba RLPD como una prueba más
fabricación de la muestra cilíndrica de HMA (4 pulgadas de diámetro por 6 pulgadas de altura), que
integral orientada a la investigación, por su potencial para generar propiedades integrales del
impide parcialmente su
material HMA para el diseño estructural de pavimentos, modelado de pavimentos y análisis ME. A
diferencia de la prueba RLPD, otros métodos de prueba como el HWTT
741
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Figura 5. La configuración de la prueba RLPD y la configuración de carga [6,15] .
2.4. El método de prueba de corte por punzonamiento simple (SPST)
10,000
Microesfuerzo permanente acumulado (ε pag)
ε p = 94.152N 0.3231
El SPST se desarrolló como un complemento / complemento de las pruebas de formación de
R² = 0,9743
surcos de HMA existentes, como el HWTT, con el objetivo principal de caracterizar y cuantificar las
propiedades de corte de HMA contra el surco. [12,13,25] . La prueba SPST se puede realizar
1.000
utilizando equipos de prueba de laboratorio comúnmente disponibles, como la máquina de prueba
universal (UTM), la configuración de prueba de tracción indirecta (IDT), etc.
[25,26] . Al contrario de los métodos de prueba discutidos anteriormente (es decir, DM, FN y RLPD)
100
donde no se implementa el confinamiento, el ensayo SPST utiliza una presión de confinamiento
lateral de 20 psi. En la prueba SPST, se aplica una carga de compresión axial monótona en la parte
superior de una muestra de HMA confinada utilizando un cabezal de perforación (carga) de acero de
1,5 pulgadas de diámetro a una velocidad constante de 0,2 mm / s hasta que penetra en el espesor
10
1.E + 00
1.E + 01
1.E + 02
1.E + 03
1.E + 04
total de la muestra de 2,5 mm. -pulgada (63,5 mm) [2,12,13,25,26] .
Ciclos de carga RLPD (N)
Figura 7 muestra la configuración básica utilizada para la prueba SPST mientras
Figura 6. Curva típica de respuesta a la deformación RLPD: microesfuerzos permanentes frente a ciclos de carga [6,15] .
Figura 8 ejemplifica la salida gráfica típica de SPST en forma de una curva de respuesta de
carga-desplazamiento (LD) [1,25] .
La prueba SPST se realiza típicamente usando una configuración de muestra similar utilizada en
el HWTT con un diámetro de 6 pulgadas y un grosor de 2.5 pulgadas a temperaturas de prueba de
(discutido posteriormente) no tienen un período de descanso dentro de sus ciclos de carga y, por lo
tanto, pueden no permitir tanta recuperación elástica como la prueba RLPD puede inducir [15] . En
términos de confiabilidad, tanto Hu et al. [23] y Witczak et al. [9] informó que los resultados de la
prueba RLPD tenían una buena correlación con el rendimiento del surco en el campo. Sin embargo,
la configuración actual de la prueba RLPD (que incluye la necesidad de un marco de carga cerrado
con cámara de temperatura) es relativamente compleja y no se puede aplicar fácilmente para el uso
de rutina diario. [24] . Esto hace que sea un desafío para el uso generalizado del método de prueba
RLPD, particularmente para la detección y aceptación de mezcla de HMA de rutina. [1,13] . Al igual
que las pruebas DM y FN, otro desafío clave asociado con la prueba RLPD es la naturaleza laboriosa
y la complejidad del proceso de fabricación de la muestra cilíndrica de HMA (4 pulgadas de diámetro
por 6 pulgadas de altura). [6] .
50 y 60 C [5,25] . Durante la prueba, el SPST generalmente se configura para terminar después de un
movimiento vertical (ariete) de 2,5 pulgadas (63,5 mm) del cabezal de perforación de acero; con un
tiempo de ejecución de prueba de menos de 1 h. Según lo documentado por Walubita et al. [2,13,25] ,
los datos de salida obtenidos de la prueba SPST
s s), en psi o kPa; (2) la falla de cizalla
C s), en in / in o mm / mm, que corresponde a la deformación en la carga máxima; (3) el
incluyen: (1) la resistencia al corte (
tensión urea
módulo de corte ( GRAMO s), en psi o kPa; (4) la energía de deformación cortante ( SSE), en lb-in / in 2 o
J / m 2; y (5) el Índice SSE, que es un parámetro matemático definido como una relación paramétrica
de la
SSE a la resistencia al corte de HMA (
s s) y deformación por cizallamiento C ) por unidad
de longitud
s
del plano cortado (espesor de la muestra HMA, t, en el caso
del SPST) bajo carga de punzonado-cortante. Estos parámetros se pueden calcular a partir de la
curva de respuesta de SPST LD utilizando las siguientes ecuaciones [2,13,25] :
Tenga en cuenta que, en comparación, aunque las pruebas FN y RLPD emplean la misma
configuración de carga y tamaño de muestra, las magnitudes de carga de entrada y la salida de
datos son diferentes. La prueba FN es cuantitativamente más destructiva con cargas de entrada
s s¼ PAG max ¼ PAG max
A
pag Dt
D7Þ
bastante altas (es decir,
206,8 kPa a 50 C) que la prueba RLPD (es decir, 69 kPa a 50 C). De hecho, NCHRP 9-19 [11,12,13] recomienda
un nivel de estrés mínimo de
Cs¼
D PAG max
D8Þ
t
68,9 kPa para la temperatura de prueba FN de 37,8 o 54,4 C, mientras que el mismo nivel de estrés
(69 kPa) es actualmente el máximo para la prueba RLPD de 50 C. Debido a las diferencias en el
impacto de la carga (es decir, cuantitativamente más severo y destructivo en el caso del FN), los
GRAMO
¼ ss ¼
s
CsZ
datos de salida son correspondientemente diferentes para cada método de prueba. Sin embargo,
para fines de optimización de recursos y donde la precisión no es crítica, los datos de salida se
pueden estimar y aproximar de manera intercambiable a partir de uno de los métodos de prueba, ya
PAG max
pag D D D PAG
1
SSE ¼ 1
A0
max
Z1
ðÞ
fx dx pag ¼
Dt 10
sea FN o RLPD.
SSEIndex ¼ 10 3 SSE s
D9Þ
Þ
C
t
ss
F D X Þ dx
D 10 Þ
D 11 Þ
742
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Figura 7. La configuración de SPST: (a) muestras antes de la prueba, (b) la máquina UTM, (c) configuración de muestra confinada, (d) muestras después de la prueba [2,26] .
3000
temperatura de típicamente 50 ± 2 C [5,12,13,24] . El dispositivo de prueba HWTT y la configuración de
muestra se ilustran en Figura 9 . Los resultados de las pruebas del HWTT incluyen la profundidad de la
PAG max
2500
rodera, la pendiente de fluencia, la pendiente de desmonte y el punto de inflexión de desmontaje;
consulte Figura 10 . La pendiente de fluencia es la inversa de la tasa de deformación en la región lineal
de la curva de deformación después de la consolidación preliminar antes de la extracción (en el caso de
Carga (libras)
2.000
mezclas susceptibles a la humedad). La pendiente de decapado es la inversa de la tasa de deformación
después de que se ha producido el decapado, mientras que el punto de inflexión del decapado se
1500
define como el número de pasadas correspondientes a la intersección de las pendientes de fluencia y
decapado.
1.000
[8] .
500
Durante la prueba, el HWTT generalmente se configura para terminar después de acumular una
profundidad de surco (RD) de 0.5 pulgadas (12.5 mm) o después de que se haya alcanzado
acumulativamente un número preestablecido de pasadas de carga, lo que ocurra primero. Para tener en
0
0
1
0,5
1,5
2
Desplazamiento (pulgadas)
cuenta la sensibilidad a la temperatura y la naturaleza viscoelástica del HMA, este número
preestablecido de pasadas de carga a la terminación HWTT generalmente es una función del grado de
aglutinante de asfalto, por ejemplo, 10,000 pasadas para PG 44-XX, 15,000 pasadas para PG 70-XX y
Figura 8. Curva de respuesta de carga-desplazamiento (LD) típica de SPST [2,25,26] .
20.000 pases para PG 76-22 [5] . Sin embargo, por conveniencia, los criterios de terminación de HWTT
para el trabajo de DSS simplemente se establecieron en
dónde PAG max, en lbs o kN, corresponde a la carga de falla máxima de corte;
D PAG max, en pulgadas R o mm, corresponde a la deformación por falla cortante a carga máxima; F D X Þ dx
corresponde al área bajo el esfuerzo cortante
curva de respuesta a la tensión; D es el diámetro del cabezal de perforación (carga); y t es el espesor
de la muestra de prueba. Aunque el SPST es un método de prueba desarrollado recientemente, ha
mostrado un potencial prometedor para caracterizar y diferenciar las propiedades de resistencia al
corte de las mezclas de HMA con fines de cribado basado en el análisis comparativo con el HWTT y
los resultados de rendimiento de surcos en el campo.
20.000 pasadas de carga para todas las pruebas de mezcla de HMA, aproximadamente 7 h por
ejecución de prueba [1,5,13,25] . En este estudio, los datos de salida obtenidos de la prueba HWTT
incluyeron mediciones de surco obtenidas cada 5000 pasadas, hasta 20,000 pasadas, es decir, un
gráfico de pasadas de carga versus profundidad de surco se ejemplifica en Figura 10 .
Como se mencionó en la sección de introducción, el HWTT es una de las pruebas más
populares que se utilizan para evaluar el potencial de formación de surcos de las mezclas de HMA. [11]
. Según lo documentado por Walubita et al. [1] , el HWTT tiene un historial comprobado de
[2,13,25,26] . Sin embargo, como todos los métodos de prueba discutidos anteriormente, la configuración
de la prueba SPST también requiere un marco / dispositivo de carga cerrado con cámara de temperatura.
identificación y cribado exitoso de mezclas de HMA que son propensas a la formación de surcos y / o
susceptibles a daños por humedad (decapado). Además, el HWTT es la prueba más factible para
detectar o clasificar la susceptibilidad a la formación de surcos de HMA en comparación con las
pruebas DM y RLPD. [1,27] . Además, Han y Shiwakoti
[28] encontró que en comparación con APA, el HWTT se puede usar de manera más eficiente para
2.5. El método de prueba de seguimiento de la rueda de Hamburgo (HWTT)
caracterizar la susceptibilidad a la humedad junto con el comportamiento de PD de las mezclas de HMA. Al
El HWTT se opera moviendo una rueda de acero hacia adelante y hacia atrás en la superficie de
igual que el SPST, la configuración / dimensiones de la muestra HWTT de 6 pulgadas de diámetro por 2,5
muestras de HMA confinadas lateralmente (cilíndricas o losa / cúbica) sumergidas en un baño de
pulgadas de grosor también permite probar fácilmente los núcleos de campo. Sin embargo, en comparación
agua a una velocidad constante
con el
Figura 9. El dispositivo de prueba HWTT y la configuración de muestra.
743
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Pases de carga HWTT
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Profundidad de surco (pulg)
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
Punto de inflexión de stripping
1,00
Figura 10. Curva típica de respuesta al surco de HWTT (pasos de carga frente a profundidad de surco).
menos de 1 h SPST, el HWTT tarda aproximadamente 7 h por ejecución de prueba (también más que
4. Resultados y análisis de las pruebas de laboratorio
las pruebas de 3 h RLPD y FN, pero significativamente más corto que la prueba de DM de 3 a 5 días).
Esta sección presenta los resultados de las pruebas de laboratorio para las pruebas DM, FN,
A pesar de todos los méritos antes mencionados, se ha informado en Texas que algunas
RLPD, SPST y HWTT, con todos los datos de las pruebas extraídos del DSS [12,13] . Con la
superficies de pavimento de carreteras que se habían construido con mezclas de HMA que pasaron
excepción de los resultados de la prueba de DM a múltiples temperaturas, todos los datos de prueba
la prueba HWTT en el laboratorio en realidad han exhibido surcos prematuros en el campo, bajo las
y los resultados presentados en este documento se basaron en pruebas de temperatura de 50 C
altas temperaturas del verano y los camiones pesados. -carga de tráfico de los últimos años,
para facilitar las comparaciones entre los métodos de prueba. [1,5,6,12,13,15,25] . Tenga en cuenta
particularmente en las áreas de desarrollo energético
que, como se discutió anteriormente, 50 ° C es teóricamente una representación de temperatura de
campo alta razonable en la que el HMA se caracteriza por una disminución significativa en la rigidez
[1,25] . Por lo tanto, esta es la razón por la que algunos investigadores han señalado la necesidad de
(módulo bajo) y una alta susceptibilidad a la formación de surcos / PD. Además, con la excepción del
revisar, modificar y mejorar las especificaciones actuales de HWTT y el protocolo de prueba para
HWTT con un conjunto de réplicas de muestras, todos los datos y resultados de las pruebas de
simular mejor las condiciones de campo que prevalecen actualmente o explorar otras pruebas
laboratorio presentados / discutidos en este documento representan un mínimo de tres réplicas de
complementarias para evaluar y cuantificar las propiedades de HMA contra en celo [1,25] . En
muestras por método de prueba por condición / temperatura de prueba.
realidad, sin embargo, se debe señalar que pasar en el laboratorio y cumplir con un criterio de prueba
no garantiza automáticamente o al 100% un desempeño satisfactorio en el campo; simplemente
proporciona una predicción de probabilidad de que las expectativas de un desempeño satisfactorio
en el campo superan a las de un desempeño deficiente. o fracaso. En el campo, el desempeño de
una mezcla es influenciado interactivamente por muchas variables que incluyen temperaturas
fluctuantes, carga de tráfico variable, estructura del pavimento, método de construcción, etc.
4.1. Resultados de la prueba de DM
Figura 11 presenta el | E * | curvas maestras generadas usando las ecuaciones. (2) y (3) para
todas las mezclas de HMA evaluadas [12] . Teniendo en cuenta que a temperaturas más altas, las
mezclas de HMA son más susceptibles a la formación de surcos, se prefieren las mezclas de alta
3. Plan de diseño experimental
rigidez a altas temperaturas para evitar la formación de surcos o DP en la estructura del pavimento.
Basado en la magnitud del | E * | valores, Figura 11 sugieren que la mezcla de Tipo C tiene un
El plan de diseño experimental incluyó la realización de pruebas de laboratorio, a saber, DM, FN,
rendimiento superior en comparación con el resto de las mezclas de HMA a altas temperaturas
RLPD, SPST y HWTT para comparar / identificar qué métodos de prueba proporcionan el mejor
(equivalente al rango de carga de baja frecuencia). Sin embargo, no hay una diferencia significativa
cribado y clasificación de mezclas de HMA cuando se correlacionan con el rendimiento real de
entre los tipos de mezcla D, F y el PFC en el dominio de alta temperatura a valores de módulo bajos.
formación de surcos en el campo in situ. Como se indica en tabla 1 , cuatro mezclas de HMA,
En general, los resultados de las pruebas presentados en Figura 11 sugieren que la prueba de DM no
extraídas del DSS [12,13] , con diferentes diseños de mezcla que se utilizan comúnmente en Texas,
logra diferenciar adecuadamente entre los tipos de mezcla D, F y PFC en el dominio de alta
se evaluaron las capacidades de detección de diferentes métodos de prueba de formación de surcos
temperatura correspondiente a la baja frecuencia de carga. Sin embargo, en el dominio de baja
/ DP.
temperatura correspondiente a la alta frecuencia de carga, el rendimiento de la mezcla de HMA en
términos de | E * | Las magnitudes son muy distintas y el orden de superioridad es el siguiente: Tipo
Las muestras de prueba de HMA se moldearon con materiales de mezcla de plantas recolectados
D> Tipo C> Tipo F> PFC.
directamente de los sitios de trabajo de construcción a una densidad objetivo de 93% ± 1% (7% ± 1% de
vacíos de aire) utilizando el compactador giratorio Superpave (SGC) según lo especificado por TxDOT [13,29]
. Sin embargo, las muestras de PFC se moldearon a 80 ± 2% de densidad objetivo (20% ± 2% de huecos de
aire)
Considerando que estudios previos de Witchzak et al. han sugerido que el | E * | Los valores a
[12,13] . Para todos los tipos de mezcla de HMA y condiciones de prueba, se moldearon / fabricaron y
temperaturas más altas (es decir, 54,4 C y 37,8 C) se correlacionaron bien con otras pruebas
probaron un mínimo de tres muestras replicadas en cada método de prueba, excepto para el HWTT.
utilizadas para evaluar la formación de surcos de HMA [9,18] , Tabla 2 presenta lo relevante | E * | valores
Históricamente, el HWTT ha exhibido resultados de prueba significativamente repetibles en el pasado
evaluados a temperaturas de 54,4 C y 37,8 C con diferentes frecuencias de carga. Basado en la
con valores de coeficiente de variación (COV) generalmente menores al 10% y, por lo tanto, para
magnitud del | E * | valores en Tabla 2 , el orden de clasificación de la superioridad de la mezcla de
fines de optimización de recursos, solo un conjunto de réplicas de muestra (ver Figura 9 ) se utilizó
HMA es Tipo C, Tipo D, PFC y Tipo F, respectivamente. Es decir, a las temperaturas de prueba y
para las pruebas HWTT en este estudio
frecuencias de carga dadas, la mezcla de Tipo C (grado grueso) es teóricamente
[1,5,6,13,24,29] .
744
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
tabla 1
Características de la mezcla de HMA.
Tipo de mezcla de HMA
Gradación agregada
Diseño de mezcla HMA
Tipo D
Graduado fino (NMAS de 9,5 mm)
5,1% PG 64–22 + cuarcita + 20% RAP
Carretera (ID de sección)
Distrito (clima)
Estados Unidos 59
Atlanta (WC)
(TxDOT-TTI_00001)
Tipo F
6,8% PG 76-22 + arenisca
Graduado fino (NMAS de 9,5 mm)
París (WC)
Estados Unidos 271
(TxDOT-TTI_00007)
Tipo C
Mezcla de superficie gruesa, es decir, gruesa (NMAS de 19 mm)
4.6% PG 64-22 + piedra caliza + 17% RAP
Laredo (DW)
Estados Unidos 83
(TxDOT-TTI_00041)
Grado poroso (12,5 mm NMAS)
PFC
6,7% PG 76-22 + arenisca
París (WC)
Estados Unidos 271
(TxDOT-TTI_00007)
Leyenda: DW = seco-húmedo; NMAS = tamaño de agregado máximo nominal; PFC = curso de fricción permeable; RAP = pavimento asfáltico recuperado; WC = húmedo-frío.
tenga en cuenta que los parámetros, FN, t (F), y Índice FN están altamente correlacionados. Es decir,
1,00,00,000
Alta temperatura
cuanto mayores sean los valores de FN y t (F) en magnitud, menor es el valor de la Índice FN y viceversa.
Similar a los resultados de la prueba de DM presentados en Tabla 2 , estos tres parámetros FN identifican
al Tipo C como la mejor mezcla para la resistencia a la formación de surcos, seguido por el Tipo F, el Tipo
Módulo dinámico, | E * | (psi)
10,00,000
D y finalmente el PFC, que se identifica consistentemente como la mezcla de resistencia más pobre a la
formación de surcos, principalmente debido a su alto diseño.
1,00 000
Tipo D
10,000
mi pag( F)
Tipo F
vacíos de aire (AV) al 20 ± 2%. Por otro lado, el parámetro
PFC
parece alternar la clasificación entre las mezclas Tipo F y Tipo D
Tipo C
en comparación con los otros parámetros.
Es importante destacar que Walubita et al. [1,25] y Zhang et al. [6] identificó el Índice FN como el
Baja temperatura
mejor indicador paramétrico de la prueba FN para correlacionar y predecir la susceptibilidad a la
1.000
1.E-05
1.E-03
1.E-01
formación de surcos de mezclas de HMA en el laboratorio. Esto se atribuye principalmente al hecho
1.E + 01 1.E + 03 1.E + 05 1.E + 07
de que la Índice FN cuenta interactivamente de la combinación
Frecuencia (Hz)
efectos de ambos FN y mi pag( F). Además, en otros estudios se identificó que el Índice FN presentó
Figura 11. Módulo dinámico, | E * |, curvas maestras a 21,1 C.
una correlación estadística significativa
ción a la mi pag, evaluados en la prueba RLPD, y | E * | valor evaluado a 54,4 C y 5 Hz [6,15] . Si una Índice
Se espera que exhiba la mejor resistencia a la PD, mientras que la mezcla de Tipo F (de grado fino)
FN umbral de 10 (es decir
será la más pobre.
Índice FN 10) se asume arbitrariamente como el criterio de selección tentativo de aprobación-falla,
Basado en un umbral sugerido por Pellinen et al. [34] , si un | E * |
todas las mezclas de HMA (excepto la mezcla de PFC de alta porosidad) se considerarían
Se supone que el valor de 50 ksi a 54,4 C y 5 Hz indica una buena mezcla de HMA con suficiente
teóricamente suficientes en términos de resistencia a la formación de surcos en el laboratorio. [1,25] .
rigidez de HMA y resistencia a la PD, mezcla de Tipo C (| E * | = 189 ksi) se consideraría aceptable
seguido de la combinación de Tipo D (| E * | = 45,6 ksi), que es insignificantemente diferente del
umbral de 50 ksi. Considerando que, las mezclas de HMA PFC (poroso) y Tipo F (de grado fino) se
4.3. Los resultados de la prueba RLPD
dejarán a la decisión discrecional del ingeniero.
Cuadro 4 presenta los resultados de la prueba RLPD de 50 C (69 kPa) para las cuatro mezclas diferentes de HMA [12,13]
[18] . En teoría, un veredicto de rechazo se consideraría subjetivamente para valores inferiores al
. Tenga en cuenta que el HMA se mezcla con altos niveles de rutina.
umbral en más del 30%.
La resistencia al ting tiende a presentar baja mi pag valores. Cuadro 4 sugiere una alta variabilidad
asociada a los resultados de la prueba RLPD, especialmente en
relación con los parámetros viscoelásticos mi pag, a, b, y m es decir, valores de COV superiores al
4.2. Los resultados de la prueba FN
30%). Los valores de COV tan altos como 101% y 106% son
evidente para el ' a " y '' l ”Parámetros, respectivamente. Solo el ''
Tabla 3 presenta los resultados de la prueba FN de las cuatro mezclas diferentes de HMA a una
a "Parámetro en Cuadro 4 parece
temperatura de prueba de 50 C con un esfuerzo desviador de
estar exhibiendo consistentemente una repetibilidad aceptable (es decir, COV menor al 30%), siendo
206,8 kPa [12,13] . Es necesario recordar que las mezclas de HMA con alta resistencia a la formación
el valor de COV calculado más alto aceptablemente 26%. Una variabilidad de datos tan alta (es decir,
de surcos tienden a tener altas FN y t (F) valores, y
COV> 50%) suele ser motivo de preocupación al considerar
bajo mi pag( F) y Índice FN valores, respectivamente. Desde Tabla 3 , también puede
Tabla 2
Resultados de las pruebas de laboratorio de módulo dinámico.
Tipo de mezcla de HMA
Módulo dinámico | E * | ( psi)
54,4 C
Tipo D
Tipo F
PFC
Tipo C
37,8 C
0,1 Hz
1 Hz
5 Hz
10 Hz
0,1 Hz
1 Hz
5 Hz
12,667
20,333
45,667
69,667
26.000
64,333
153.000
10 Hz
230,667
(dieciséis%)
(15%)
(11%)
(12%)
(10%)
(14%)
(14%)
(13%)
11.000
18,333
37.000
54,667
23,667
44,667
88,333
121,667
(9%)
(8%)
(8%)
(8%)
(5%)
(7%)
(8%)
(6%)
15,333
22,333
39.000
58,667
33,333
63.000
115,333
151,333
(dieciséis%)
(7%)
(5%)
(3%)
(23%)
(17%)
(12%)
(10%)
61,041
114,285
189,274
232,427
119,269
248,643
429,167
524,988
(6%)
(4%)
(5%)
(8%)
(9%)
(11%)
(10%)
(10%)
Nota: Los valores entre paréntesis corresponden al coeficiente de variación de 3 repeticiones.
745
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Tabla 3
Resultados de la prueba de laboratorio del número de flujo a 50 C.
Tipo de mezcla de HMA
Tipo D
Tipo F
PFC
Tipo C
FN ( ciclos)
mi pag( F) ( micrones)
t (F) ( min)
Índice FN ( micrones / ciclos)
1217
20,3
9261
7,68
(22%)
(21%)
(28%)
(22%)
4139
69
14.843,3
3,98
(29%)
(29%)
(15%)
(51%)
959
16,1
26,386
26,92
(14%)
(15%)
(40%)
(31%)
9862
164,4
5542,7
0,59
(37%)
(37%)
(22%)
(dieciséis%)
Nota: Los valores entre paréntesis corresponden al coeficiente de variación (COV) de 3 repeticiones.
Cuadro 4
Resultados de la prueba de laboratorio RLPD a 50 C.
Tipo de mezcla de HMA
mi pag ( micrones)
a
B
Alfa ( a)
Tipo D
6485.02
318,99
0,34
0,66
0,47
(3%)
(58%)
(19%)
(10%)
(38%)
Tipo F
PFC
Tipo C
mu metro)
3245,88
873,38
0,22
0,78
0,46
(72%)
(101%)
(61%)
(17%)
(68%)
17.188,76
431,18
0,47
0,53
0,78
(34%)
(87%)
(30%)
(26%)
(106%)
1938.37
294,16
0,20
0,80
1,18
(30%)
(13%)
(10%)
(3%)
(27%)
Nota: Los valores entre paréntesis corresponden al coeficiente de variación (COV) de 3 repeticiones.
la repetibilidad de un método de prueba. En última instancia, esto requiere precaución estadística al
esta mezcla de PFC relativamente alta de AV (20 ± 2%) se usa típicamente para propósitos de permeabilidad
analizar e interpretar los datos de la prueba RLPD, particularmente con respecto a los parámetros en
al agua superficial y resistencia al deslizamiento.
Además, se ve en Cuadro 5 que las clasificaciones de la mezcla de HMA son diferentes entre
cuestión.
Si se analizan los datos presentados en Cuadro 4 cuidadosamente, un corre-
los diferentes parámetros de SPST. Por ejemplo, ambos
lación entre mi PAG y B se pueden encontrar parámetros, donde B Los valores podrían estar asociados
SSE y s s proporcione la misma clasificación de la siguiente manera: (1) Tipo D, (2)
a mezclas de HMA propensas a la formación de surcos con
Tipo C, (3) Tipo F y (4) PFC; mientras que la Índice SSE y C s Clasifique las mezclas de la siguiente
correspondientemente alto mi pag valores. Por ejemplo, la mezcla de PFC tiene la mayor B y mi pag valores; manera: (1) Tipo F, (2) Tipo C, (3) Tipo D y (4)
y viceversa para la mezcla Tipo C más resistente a los surcos (la más baja B y mi pag valores). Basado
en el
mi pag valores en
PFC. Por otro lado, el GRAMO s La clasificación es: (1) Tipo C, (2) Tipo D, (3) Tipo F y (4) PFC. Sin
embargo, es importante tener en cuenta que todos
Cuadro 4 , Tipo C (con el más bajo mi pag valor) se identifica como la mejor mezcla en términos de
Los parámetros SPST identifican consistentemente al PFC como la mezcla más pobre en términos
resistencia a la formación de surcos, seguida consecutivamente por Tipo
de resistencia al surco, como se infirió anteriormente, en parte debido a su AV más alto, al 20 ± 2%
F, Tipo D, y finalmente el PFC. En general, estos
mi pag Los resultados son consistentes con los
en comparación con las otras mezclas al 7 ± 1%. [1,25] . A los efectos de este estudio y para
resultados de la prueba FN previamente discutidos a 50 C.
posteriores
Excluyendo la mezcla de PFC de alta porosidad y considerando arbitrariamente
comparaciones con otros métodos de prueba, la s s y SSE Los parámetros fueron seleccionados
un mi pag valor de 10,000 metro m (es decir, mi pag
10,000 metro m) como indicativo
como los parámetros tentativos de detección de SPST ya que
de una buena mezcla de HMA con suficiente resistencia a la PD, las tres mezclas de HMA (Tipos C,
arrojaron la mayor credibilidad estadística y confianza, es decir, los valores de COV promedio
D y F) teóricamente se considerarían aceptables [12,13] .
generales de Cuadro 5 son 10% y 11%, respectivamente. La variabilidad estadística promedio
general más alta
estaba asociado con GRAMO s ( COV promedio = 21%) mientras que ambos Índice SSE
y C s tener 15%.
En comparación con los métodos de prueba FN y RLPD discutidos anteriormente,
4.4. Los resultados de la prueba SPST
ods, la prueba SPST muestra una variabilidad estadística muy baja en los resultados de la prueba. El
Cuadro 5 presenta los resultados de la prueba SPST de las cuatro mezclas diferentes de HMA que
se probaron a una temperatura de prueba de 50 C [1,12,13,25] . Para la prueba SPST, Faruk et al. [26] propuso
preliminarmente los siguientes criterios de selección de laboratorio para identificar mezclas de HMA que
son resistentes
resistente a la formación de surcos según las pruebas SPST: (1) resistencia al corte (
s s)
COV promedio general es de aproximadamente 14%, que es significativamente menor que el umbral de
COV del 30% (es decir, COV 30%) que se usa típicamente para corroborar la credibilidad estadística de
las pruebas de HMA.
[1,12,13,24] . Por lo tanto, al igual que la prueba HWTT, la prueba SPST puede considerarse una
prueba bastante repetible con baja variabilidad estadística en los resultados de la prueba. [13] .
200 psi y (2) SSE 17 kJ / m 2. Teniendo esto en cuenta,
Se puede concluir que el HMA se mezcla con alta resistencia a la formación de surcos.
tienden a presentarse alto s s, GRAMO s, y SSE valores; y bajo
C s y valores del índice SSE,
4.5. Los resultados de la prueba HWTT
respectivamente.
De acuerdo con los resultados de la prueba presentados en Cuadro 5 , la mezcla de HMA
Los tipos C, D y F pasan satisfactoriamente y cumplen con la resistencia al corte
(
s s) 200 psi y SSE 17 kJ / m 2 criterios de selección, respectivamente, con la excepción de la mezcla
de PFC que solo cumple con los SSE Criterios
[26] . los
s s El valor de la mezcla de PFC es de 126,55 psi, mucho menos que el umbral propuesto por
Faruk et al. de 200 psi. [26] . Tenga en cuenta que en el campo,
Figura 12 presenta los resultados gráficos de las pruebas HWTT realizadas en las cuatro mezclas
de HMA a una temperatura de prueba de 50 C [12,13] . Los criterios tradicionales de detección de
aprobado-suspenso de HMA para el HWTT se basan en una profundidad de surco máxima medida ( RD) de
0,5 pulgadas (es decir,
RD 0.5 pulgadas) y el número de pases de carga hasta la falla (o terminación de la prueba), lo que
ocurra primero [5,12,13] . Sin embargo, uno debe
746
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Cuadro 5
Resultados de la prueba de laboratorio SPST a 50 C.
s s( psi)
Tipo de mezcla de HMA
Tipo D
Tipo F
PFC
Tipo C
C s( en en)
GRAMO s ( ksi)
SSE ( kJ / m 2)
Índice SSE
419,92
0,14
3.11
55,82
40,83
(11%)
(3%)
(9%)
(17%)
(8%)
247,58
0,09
2,82
28,84
23.55
(7%)
(15%)
(11%)
(4%)
(11%)
126,55
0,16
0,87
18,62
52,16
(13%)
(26%)
(41%)
(18%)
(21%)
291,91
0,09
3,27
34,69
24,87
(9%)
(14%)
(21%)
(5%)
(19%)
Nota: Los valores entre paréntesis corresponden al coeficiente de variación (COV) de 3 repeticiones.
c) Mezcla de tipo F: eRL ð% Þ = 56% y RD D r Þ = 0,44
0,50
d) Mezcla de PFC: eRL ð% Þ = 70% y RD D r Þ = 0,30
Tipo D - PG 64-22 Tipo
F - PG 76-22 PFC - PG
0,40
Basado en esto eRL ð% Þ enfoque analítico y considerando que un
Rutting (adentro)
76-22
0,30
alto cuantitativo eRL ð% Þ Si desea obtener el valor deseado, las mezclas de HMA se clasificarían de la
siguiente manera en términos de resistencia a la formación de surcos: (1) Tipo D, (2) Tipo C y PFC, y (3)
Tipo C - PG 64-22
Tipo F, respectivamente. Sin embargo, como es evidente en Figura 12 , también es importante tener en
cuenta que todas las mezclas de HMA en particular evaluadas en este estudio pasan y satisfacen
0,20
satisfactoriamente los criterios estándar de formación de surcos HWTT de un RD (RD 0,5 pulgadas
0,10
[12,5 mm]) con su eRL ð% Þ valores superiores al 50% o con
0,00
rendimiento de campo satisfactorio teóricamente esperado basado en las predicciones de la prueba
RD D r Þ < 1.0 [5,13,29] . Cuantitativamente, todas las mezclas de HMA se consideran aceptables con un
0
5,000
10,000
15.000
20.000
25 000
HWTT.
Sin pases
4.6. Comparaciones de resultados de pruebas, clasificación de mezcla de HMA y análisis estadístico
Figura 12. Resultados de las pruebas HWTT.
tenga en cuenta que el número aplicable de pasadas de carga HWTT es una función del aglutinante
Tabla 6 resume los resultados de las pruebas de laboratorio para los parámetros seleccionados
de asfalto PG de la siguiente manera: PG 64XX = 10,000 pasadas; PG 70-XX = 15.000 pases; y PG
para clasificar comparativamente las mezclas de HMA según el potencial predictivo de los
76XX = 20.000 pases [1,5,25,29,30] . Por lo tanto, la sensibilidad de la carga HWTT pasa a fallar en
respectivos métodos de prueba. Para evaluar comparativamente la capacidad de los parámetros
las propiedades del aglutinante de asfalto se debe tener en cuenta al analizar comparativamente los
para seleccionar y discriminar las mezclas de HMA, se introdujo el concepto de razón discriminatoria
resultados de las pruebas presentadas en Figura 12 .
(DR) en el análisis de datos de Tabla 6 . Como se documenta en otros estudios [6,13,24–27] , el DR es
una razón aritmética de dos correesponjando valores paramétricos (por ejemplo, | E * | 54,4 C, 5 Hz, FN, o SSE) comparar un buen material (por
Para tener en cuenta los efectos del aglutinante asfáltico considerado en los criterios de
selección de aprobado-suspenso de HWTT, se podría utilizar la profundidad de surco obtenida en el
ejemplo, Tipo C en el caso de DM) con un material relativamente
número de pasadas asociado con el PG correspondiente y comparar el valor medido con la
material deficiente o de referencia (por ejemplo, tipo F en caso de DM). Cuanto mayor sea la DR en
profundidad máxima de surco de 0.5- pulgada (12,5 mm) para determinar la vida equivalente en celo
magnitud, mayor será la diferencia entre los materiales y más eficaz será el parámetro para
de laboratorio. La formulación para la duración equivalente de la formación de surcos en el
discriminar y diferenciar los dos materiales, por ejemplo, Tipo C / F = 5,12 o Tipo C / PFC = 4,85. Es
laboratorio, teniendo en cuenta los efectos del aglutinante asfáltico PG, se expresa matemáticamente
importante mencionar que para el caso de la
en la Ec. (12) :
eRL ð% Þ ¼ 1
parámetros Índice FN, mi pag, y RD, donde los valores más bajos son indicativos de mejores
materiales, se realizó una modificación en el cálculo de la DR.
RD PG ¼ 1 0:08 D RD
12 : 5
PG
Þ ¼ 1 RD
DrÞ
D 12 Þ
dónde eRL ð% Þ es la vida útil de laboratorio restante equivalente de la mezcla de HMA como un
porcentaje de la RD terminal (es decir, 0.5 pulgadas
[12,5 mm]) en unidades porcentuales (%) y RD PG es el RD medido correspondiente al grado de
aglutinante de asfalto, es decir, el RD (en
mm) a 10,000, 15,000 y 20,000 pasos de carga HWTT para PG 64Aglutinantes asfálticos XX, PG 70-XX y PG 76-XX, respectivamente. El paraproducto métrico (0:08 D RD PG ÞÞ se denomina relación de profundidad de surco en el grado equivalente de
aglutinante de asfalto PG, denotado como RD D r Þ. Matemáticamente, cuanto mayor sea el valor cuantitativo de eRL
ð% Þ, cuanto
mayor sea la resistencia de la mezcla a la formación de surcos en el laboratorio. Usando la
ecuación. (12) , Los siguientes resultados fueron obtenidos:
introducido invirtiendo las mezclas de HMA, por ejemplo, Tipo C / PFC) 1 / (Tipo
C / PFC) = PFC / Tipo C = 45,89 en caso de Índice FN ( RLPD) o 8.87 para mi pag
(RLPD) o 1.01 para RD ( HWTT).
Tenga en cuenta que la regla general del golpe para el análisis de DR es que el material de
referencia (o dato de referencia), en el denominador o divisor de cada comparación de DR
paramétrica, debería ser teóricamente la mezcla de bajo rendimiento o la mezcla de HMA de control
en ese grupo respectivo. [6,13,24–27] . En Tabla 6 , estas mezclas de HMA serían Tipo F para DM,
PFC para FN y RLPD, Tipo F para HWTT, etc. De manera similar, el numerador debería ser
teóricamente la mezcla de HMA con mejor desempeño en la comparación de grupo paramétrico
respectivo, por ejemplo, Tipo C para DM, FN y RLPD; y Tipo D para SPST y HWTT,
respectivamente. Entonces, según los resultados en Tabla 6 , se puede concluir lo siguiente: (1) el tipo
C se identifica consistentemente como la mejor combinación, mientras que el PFC exhibe las
características más pobres entre todos los parámetros evaluados; (2) el análisis de RD sugiere que el Índice
FN, con valores DR más altos, es el parámetro más adecuado / eficaz para
a) Mezcla tipo C: eRL ð% Þ = 70% y RD D r Þ = 0,30
b) Mezcla de tipo D: eRL ð% Þ = 73% y RD D r Þ = 0,27
747
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Tabla 6
Comparaciones de resultados de laboratorio de DM, FN, RLPD, SPST y HWTT.
Tipo de mezcla de HMA
Prueba DM
Prueba RLPD
Prueba FN
Prueba SPST
HWTT; Profundidad de surco
(pulg) / (Pases de carga)
| E * | 54,4 C, 5 Hz ( psi)
| E * | 37,8 C, 5 Hz ( psi)
FN (ciclos)
Índice FN (micrones / ciclos)
mi P (micrones)
s s ( psi)
SSE (kJ / m2)
Tipo D
45,667
1,53,000
1217
7,68
6485.02
419,92
55,82
Tipo F
37.000
88,333
4.139
3,98
3245,88
247,58
28,84
0,21 (20 000)
PFC
39.000
1,15,333
959
26,92
17.188,76
126,55
18,62
0,15 (20 000)
Tipo C
1,89,274
4,29,167
9862
0,59
1938.37
291,91
34,69
0,15 (10.000)
0,13 (10.000)
Razones discriminatorias (RD)
Tipo C / D
4.14
2,81
8.11
13.09
3.35
0,70
0,62
0,90
Tipo C / F
5.12
4.86
2,38
6,78
1,67
1,18
1,20
1,45
Tipo C / PFC
4.85
3,72
10.29
45,89
8,87
2,31
1,86
1.01
Tipo F / D
0,81
0,58
3,40
1,93
2,00
0,59
0,52
0,62
Tipo F / PFC
0,95
0,77
4.32
6,76
5.30
1,96
1,55
0,70
Tipo D / PFC
1,17
1,33
1,27
3,51
2,65
3.32
3,00
1,11
Clasificación HMA
Tipo de mezcla
1
Tipo C
Tipo C
Tipo C
Tipo C
Tipo C
Tipo D
Tipo D
Tipo D
2
Tipo D
Tipo D
Tipo F
Tipo F
Tipo F
Tipo C
Tipo C
Tipo C
3
PFC
PFC
Tipo D
Tipo D
Tipo D
Tipo F
Tipo F
PFC
4
Tipo F
Tipo F
PFC
PFC
PFC
PFC
PFC
Tipo F
Selección y diferenciación de mezclas de HMA seguidas de FN; y (3) sobre la base de los valores
y los parámetros de prueba FN pueden identificar al Tipo C como la mezcla superior (categoría A).
altos de DR en magnitud, el | E * | evaluado en
Sin embargo, estos parámetros no identifican ninguna diferencia estadística entre las otras
54,4 C (5 Hz) muestra capacidades superiores de detección y diferenciación que la evaluación a 37,8
categorías de mezclas (Tipo D, F y PFC).
C (5 Hz).
gorized como B. Por otro lado, Índice FN y mi PAG Los parámetros de prueba distinguen a PFC como la
mezcla más pobre, mientras que no identifican ningún signo
Para analizar más a fondo el potencial de los respectivos parámetros de prueba
ters (a saber | E * |, FN, índice FN, mi pag, s s, SSE, y RD) para diferenciar las mezclas de HMA,
nica diferencia entre las tres mezclas Tipo D, Tipo F y Tipo
ANOVA y la diferencia honestamente significativa de Tukey
C.La capacidad de detección superior de las pruebas SPST y DM (a 54,4 C) se ve reforzada por su
(HSD) se aplicaron métodos de análisis estadístico con un nivel de confiabilidad del 95% para cada
menor variabilidad estadística en los resultados de la prueba, con valores de COV aceptables que
método de prueba respectivo [31] . Las mezclas se clasificaron en diferentes 'grupos alfabéticos': A,
promedian 11% a 14% (es decir, COV <30%) - ver Tablas 2 y 5 . Por el contrario, los métodos de
B, C y D como se muestra en
prueba FN y RLPD exhiben una mayor variabilidad en los resultados de sus pruebas, con valores
Tabla 7 . Las mezclas de HMA en el mismo grupo tienen valores paramétricos que estadísticamente
generales de COV que promedian más del 30% ( Tablas 3 y 4 ).
no son significativamente diferentes y viceversa. Los grupos están organizados en un orden de
superioridad de la siguiente manera: A> B> C> D; donde A se asocia a mezclas de HMA que
presentan el mejor comportamiento en cuanto a resistencia al surco. Es necesario resaltar que si
bien la prueba HSD de Tukey tiene en cuenta la variabilidad estadística dentro de una prueba al
5. Correlación con el rendimiento de la formación de surcos en el campo
comparar las mezclas de HMA y sus correspondientes resultados, el análisis DR compara
La realización de pruebas de laboratorio fiables y repetibles para mezclas de HMA constituye un
directamente solo los valores medios y, en consecuencia, ignora la naturaleza aleatoria de la prueba
de laboratorio. mediciones. Tenga en cuenta que los análisis estadísticos de ANOVA y HSD de
elemento crucial para el diseño adecuado de la mezcla de HMA y la selección de materiales para
Tukey no se pudieron aplicar en los resultados de la prueba HWTT ya que solo se probó un conjunto
garantizar un rendimiento de campo satisfactorio. Uno de los principales desafíos de los métodos de
de réplicas de muestra por HMA
prueba de laboratorio es su capacidad para representar y correlacionar con datos reales de
rendimiento de campo. En todo el mundo, no se ha aceptado universalmente ningún método de
ensayo de laboratorio único que tenga una buena correlación con el rendimiento de formación de
surcos en el campo de los pavimentos de HMA. [7] . Aunque los resultados de las pruebas de
mezcla.
Los resultados de la prueba presentados en Tabla 7 indican que a un nivel de confiabilidad del
laboratorio brindan predicciones de primera mano con respecto al comportamiento de la mezcla de
95%, solo los parámetros de prueba DM (a 54.4 C) y SPST tienen la capacidad de diferenciar
HMA en el campo, varios factores tienen una influencia significativa en el desempeño de la formación
estadísticamente el potencial de resistencia a la DP entre las mezclas de HMA probadas en tres
de surcos de HMA, incluidos, entre otros, el diseño de la mezcla, las propiedades volumétricas, el
Grupos A, B y C distintivos. Los parámetros de prueba FN y RLPD (con solo dos agrupaciones) no
diseño estructural del pavimento (espesores de capa), la carga de tráfico, velocidad del vehículo y
pueden capturar por completo ninguna diferencia estadística significativa entre las mezclas de HMA
condiciones climáticas, particularmente alta temperatura [14,23,32] . Es necesario darse cuenta de que
evaluadas, pero todos pueden distinguir el Tipo Cmix como estadísticamente diferente con un
las condiciones de prueba son muy diferentes entre el laboratorio y el campo. En el laboratorio, las
laboratorio superior.
condiciones de prueba controladas, como la presión de confinamiento fija, la temperatura uniforme y
actuación de oratoria. Por ejemplo, se ve que tanto | E * | 37,8 C, 5 Hz
Tabla 7
ANOVA y análisis de pruebas HSD de Tukey (pruebas DM, FN, RLPD y SPST).
Prueba RLPD
Prueba SPST
| E * | 54,4 C, 5 Hz ( psi)
| E * | 37,8 C, 5 Hz ( psi)
FN (ciclos)
Índice FN (micrones / ciclos)
mi PAG( micrones)
s s( psi)
SSE (kJ / m 2)
Tipo D
B
B
B
A
A
A
A
Tipo F
C
B
B
A
A
B
B
PFC
C
B
B
C
C
C
C
Tipo C
A
A
A
A
A
B
B
Tipo de mezcla de HMA
Prueba de DM
Prueba FN
748
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Generalmente se utilizan muestras de capa de gle, la mayoría de las cuales no simulan completamente las
(es decir, D-ESAL en Tabla 8 ), y GRAMO r es la tasa de crecimiento anual del tráfico. Las parcelas de
condiciones de campo in situ.
surcos en el campo en función de los ESAL acumulados son
Como medio para abordar estos desafíos, en este estudio se llevó a cabo un estudio
se muestra en la Figura 15 .
comparativo de los rendimientos de los surcos de HMA en laboratorio versus en el campo. Se
Si una carga de trá fi co equivalente de 6,0 millones de ESAL acumulados se considera
seleccionaron del DSS tres secciones de prueba de carreteras en servicio construidas con las
arbitrariamente como el punto de referencia de referencia (solo para fines de comparación sencilla), se
mismas mezclas de HMA evaluadas en los cinco métodos de prueba de laboratorio. [13] . Detalles de
desprende claramente de Figura 15 que US 83 (Tipo
las secciones de prueba de la carretera extraídas del DSS, con las mismas mezclas de HMA ( tabla 1 )
C) exhibe un desempeño superior con el menor RD (menos de
evaluados en las pruebas de laboratorio DM, FN, RPLD, SPST y HWTT, se presentan en Tabla 8 y Figura 0,15 pulgadas) seguido de US 59 a 0,15 pulgadas (3,75 mm) y, por último, US 271 a
13 [12,13] . Tenga en cuenta que para facilitar la comparación, las tres carreteras seleccionadas del
aproximadamente 0,165 pulgadas (4,13 mm) RD. Esta tendencia de desempeño (es decir, en 6.0
DSS son de la misma clase funcional, es decir, EE. UU., Consulte Tabla 8
millones de ESAL acumulados) es similar a Figura 14 0 s 60 meses de mediciones de rendimiento /
resultados y valida la superioridad de resistencia a la formación de surcos de la mezcla Tipo C (US
83), no hace falta decir que estuvo sujeta a las peores condiciones operativas y ambientales de la
carretera en términos de velocidades de vehículos más bajas y temperaturas más altas del
y Figura 13 .
Figura 14 muestra el rendimiento de formación de surcos medido en las secciones de prueba de
pavimento en verano. , respectivamente, como se muestra en Tabla 8 . En general y en consideración
la carretera durante un período de vida útil de más de cinco años, extraído del DSS [13] . El
de ambos Higos. 14 y 15 , el rendimiento observado de surcos de campo Tipo C en la carretera US
desempeño en el campo muestra que todas las secciones de prueba de la carretera exhibieron una
83, al momento de escribir este artículo, está en línea con las predicciones de todos los métodos de
buena resistencia a la formación de surcos en la vida temprana, ya que el RD medido fue menor de
prueba de laboratorio que clasificaron al Tipo C como generalmente superior a las otras mezclas de
0.26 pulgadas (6.5 mm), que es un nivel asociado con surcos superficiales y muy por debajo
HMA evaluadas.
Criterios de terminal RD de 0,5 pulgadas (12,5 mm) [13,33] . Además, los resultados de campo
respaldan aún más la validez de los criterios de detección de pasa-no pasa para las pruebas HWTT y
En el momento de redactar este documento, el aumento en la tasa de deterioro de la formación
de surcos para US 271 después de 5,00 millones de ESAL acumulados de tráfico en Figura 15 (que
SPST. [25,26,29] .
Además, se ve que la sección de prueba en la carretera US 83, que utilizó la mezcla de tipo C
corresponde a unos 50 meses o
superior según lo predicho por las pruebas de laboratorio, exhibe el mejor rendimiento de formación
4,2 años de vida útil en Figura 14 ) aún no se había diagnosticado por completo, ya que la formación
de surcos en el campo de las tres secciones de prueba evaluadas con el RD más pequeño medido
de surcos de la superficie total de aproximadamente 0.25 pulgadas (6.25 mm) aún era menor que el
alrededor de
criterio de la terminal de 0.5 pulgadas (12.5 mm) que requiere investigaciones forenses y / o
0,14 pulgadas (3,6 mm). Teniendo en cuenta que las secciones de prueba de la carretera no
rehabilitación del pavimento
estuvieron expuestas a las mismas condiciones climáticas y de carga de tráfico, los autores
[13] . No obstante, se especula que la temperatura es una de las causas probables y un factor
reconocen que la comparación directa entre el rendimiento de las diferentes secciones de prueba de
contribuyente, entre otros. Según los datos de campo de DSS, las temperaturas de verano en la
la carretera no sería del todo apropiada. Sin embargo, desde Tabla 8 , se puede observar que las
ubicación regional de US 271 han aumentado a un ritmo de aproximadamente 1,81 C por año desde
condiciones del campo de operación para la autopista US 83 teóricamente podrían ser las peores de
2015, que es un aspecto crítico en el rendimiento de formación de surcos del HMA viscoelástico
todas las secciones de prueba de la carretera, tomando en consideración las bajas velocidades del
(sensible a la temperatura). material [13] . Dentro del primer al segundo año de vida útil en Figura 14 (correspondiente
vehículo (un promedio de 26.4 mph) y las altas temperaturas de verano (un promedio de 63 C a 1
a 1,0 - 3,0 millones de ESAL en Figura 15 ), sin embargo, la alta tasa inicial de acumulación de surcos
pulgada profundidad del pavimento) [13] .
se atribuye en parte a la densificación de HMA bajo carga de tráfico.
En lugar de tiempo (es decir, meses en el eje X horizontal como en
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que para comparar eficazmente los datos de rendimiento
Figura 14 ), se consideró más apropiado técnicamente evaluar comparativamente la formación de
surcos en el campo, directamente como una función de la carga de tráfico en términos de los ESAL
de laboratorio frente a los de campo de las mezclas de HMA, se debe considerar la contribución de
acumulados, es decir, comparando el rendimiento con el mismo número de ESAL acumulados. Tenga
formación de surcos de solo la capa de HMA relevante. Por lo tanto, en lugar de un costoso estudio
en cuenta que, al igual que el RD, los datos de tráfico también se miden de forma rutinaria
forense a gran escala, las contribuciones de las capas respectivas se estimaron a través del
anualmente, en todas las secciones de prueba de carreteras en el DSS utilizando contadores de tubo
modelado ME (utilizando el software AASHTOWare Pavement ME) de las estructuras de pavimento
de tráfico neumático (PTT) y unidades portátiles de pesaje en movimiento (WIM). [12,13] . Tenga en
de carreteras en servicio. Cada sección de prueba de la carretera se modeló utilizando el
cuenta también que con los datos de trá fi co dados en Tabla 8 , los ESAL, en cualquier período de
AASHTOWare Pavement ME para calcular la contribución porcentual de cada capa hacia la
tiempo, pueden estimarse y aproximarse fácilmente usando la Ecuación (13) .
profundidad total de la rodera de la superficie representada en Figura 13 . Las entradas de modelado
ME comprenden la combinación de datos de Tabla 8 , Figura 13 y extractos (espectro de carga de
tráfico completo, propiedades del material de la capa in situ, módulos de la capa in situ, condiciones
climáticas, etc.) del DSS [13] .
D 13 Þ
W 18 D norte Þ ¼ 0: 5 norte D 365 W 18 D D Þ Þð 1 þ ð 1 þ GRAMO r Þ norte Þ
En Eq. (13) , W 18 (n) es el total norte- ESAL de 18 kip del año (es decir, el total de ESAL de 18 kip en
Con base en los resultados del modelado de ME, las contribuciones porcentuales calculadas a la
el año n), n es el período de análisis en años (es decir, 3,0,
formación de surcos de la superficie total de cada capa de HMA respectiva se enumeran en Cuadro 9 :
5,0, 5,5 años, etc., como en este caso), W 18 (d) son los ESAL diarios de 18 kip
PFC (US 271) = 18.33%, Tipo C (US 83) = 8.33%,
Tabla 8
Descripción de las secciones de prueba de carretera en servicio seleccionadas [12,13] .
Carretera (ID de sección)
Estados Unidos 59 (TxDOT-
Mezcla de HMA
Región climática
Designacion
(Distrito)
Tipo D
Húmedo-frío (Atlanta)
Temperatura máxima de verano PVMNT (C)
58
TTI_00001)
Estados Unidos 271 (TxDOT-
Tipo F / PFC
Húmedo-frío (París)
59
TTI_00007)
NOSOTROS 83 (TxDOT-
Tipo C
Seco-cálido (Laredo)
TTI_00041)
63
ADT (%
Promedio de D-ESAL
Velocidad media del vehículo
Camiones)
(GRAMO r)
(SL)
4044
2380
69
(36,10%)
(2,50%)
(75)
2970
2125
66,8
(19,20%)
(2,52%)
(70)
9856
1750
26,4
(9,03%)
(3,25%)
(35)
Leyenda: ADT = Trá fi co diario promedio; Promedio = Promedio; DC = seco-frío; D-ESALs = cargas diarias equivalentes de un solo eje; DW = Seco-Caliente; GRAMO r = Tasa de crecimiento (anual); HMA = asfalto de mezcla en caliente; Max = Máximo; PVMNT = Pavimento;
SL = límite de velocidad; Temp = Temperatura a una profundidad de pavimento de 1 pulgada; WC = húmedo-frío.
749
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
(a) Estados Unidos 59
(b) Estados Unidos 271
(c) Estados Unidos 83
Figura 13. Detalles estructurales de las secciones de prueba de la carretera en servicio [12,13] .
0,30
0,30
0,25
0,25
Estados Unidos 59
0,20
0,20
Estados Unidos 271
Rutting de campo HMA (pulg)
Rutting de campo HMA (pulg)
Estados Unidos 59
Estados Unidos 83
0,15
0,10
0,05
0,15
Estados Unidos 271
Estados Unidos 83
0,10
0,05
0,00
0,00
0
15
30
45
60
75
Meses después de la construcción
Figura 14. Rendimiento de celo en campo como función de tiempo (meses) [12,13] .
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00
ESAL acumulados (millones)
Figura 15. Rendimiento de la formación de surcos en el campo en función de la carga de tráfico (ESAL) [12,13] .
Tipo D (US 59) = 13.06% y Tipo F (US 271) = 16.01%, respectivamente. Estos porcentajes de
C (NMAS de 19 mm de graduación gruesa) tiene una graduación de agregado mucho más gruesa
contribución se utilizaron luego para estimar la contribución del surco de las capas de HMA
que las mezclas Tipo D (de graduación fina) y Tipo F (de graduación fina), con NMAS de 9,5 mm,
relevantes a la profundidad total del surco en la superficie medida 60 meses después de la
respectivamente. Así que, en teoría, su rendimiento superior no fue inesperado. También se
construcción.
encontraron tendencias de rendimiento similares cuando el mismo análisis en Cuadro 9 se realizó con
Si solo las mezclas de HMA de superficie que sostienen directamente la carga de trá fi co en Cuadro
9 se consideran, el orden de superioridad en términos de resistencia al surco es: Tipo C> Tipo D>
una carga de trá fi co equivalente de 6,0 millones de ESAL acumulados. Sin embargo, tenga en
cuenta que la validez de los resultados en Higos. 14 y 15
PFC. Sin embargo, por comparación estadística, la formación de surcos soportada por todas las
capas de HMA en
y Cuadro 9 representa el período de rendimiento y la vida útil de los tramos de la carretera hasta el
Cuadro 9 , con un promedio de 0,03 pulgadas (0,75 mm) son insignificantemente diferentes. En
momento de redactar este documento y; puede, por tanto, no ser exhaustivo.
términos de contribución porcentual de formación de surcos, el Tipo C en la carretera US 83 con un
8,33%, a pesar de soportar las temperaturas más altas de verano (63 C) y el tráfico de movimiento
En general, aunque algunos de los métodos de prueba evaluados en este estudio tienen un
más lento (26,4 mph), superó a todas las demás mezclas de HMA, lo cual es consistente con el
historial bastante comprobado de identificación y detección exitosa de mezclas de HMA propensas a
predicciones y clasificación de la mayoría de los métodos de prueba de laboratorio evaluados en este
la formación de surcos, es posible que la magnitud exacta de los surcos en el campo no se pueda
estudio. Tenga en cuenta también que, como se indica en tabla 1 , Escribe
predecir con precisión mediante pruebas de laboratorio. Debe reconocerse que surcar en el campo
750
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
Cuadro 9
Surco de la capa de HMA en campo a los 60 meses después de la construcción.
Autopista
Rutting de superficie total medido a los 60 meses (pulg)
Mezcla de HMA
Estados Unidos 59
0,17 (4,25 mm)
Estados Unidos 271
0,25 (6,25 mm)
Estados Unidos 271
Estados Unidos 83
Capa de mezcla
Contribución de enrutamiento (%)
Contribución de Rutting (pulgadas)
Tipo D
Superficie
13,06%
0,02 (0,56 mm)
B
Tipo F
Intermedio
16,01%
0,04 (1,00 mm)
C
0,25 (6,25 mm)
PFC
Superficie
18,33%
0,05 (1,15 mm)
D
0,13 (3,25 mm)
Tipo C
Superficie
8,33%
0,01 (0,27 mm)
A
Clasificación
Ocurre continuamente y con frecuencia, aumenta con el tiempo y la carga de tráfico, particularmente
los resultados suelen ser inferiores al 30%; consulte Cuadro 5 por ejemplo, los resultados de la prueba
bajo condiciones crecientes de temperatura en verano.
SPST. Para los métodos de prueba DM, FN y RLPD, la variabilidad a menudo empeora con un
[13] . Por el contrario, cuando se evalúan mezclas de HMA en el laboratorio, se obtiene una propiedad
aumento en la temperatura de prueba con valores de COV superiores al 30%, en parte debido a la
del material asociada con el tipo de método de prueba utilizado (es decir, DM, FN, RLPD, SPST y
naturaleza viscoelástica del HMA. Cuadro 4 Por ejemplo, muestra que la mayoría de los valores de
HWTT) sin tener en cuenta las condiciones variables en el campo. Por lo tanto, intentar correlacionar
COV para los resultados de la prueba RLPD están por encima del 30% y algunos llegan al 106% para
los parámetros medidos experimentalmente con niveles específicos de surco podría, en ocasiones,
el mu
conducir a conclusiones engañosas (correlacionar un valor de laboratorio constante con una variable
buena mano de obra y el cumplimiento meticuloso de los procedimientos de prueba son algunos de los
de campo que cambia continuamente). Los autores sugieren que los resultados de laboratorio
medios para mejorar la repetibilidad de la prueba, la coherencia de los datos y reducir la variabilidad.
l) parámetro, que naturalmente niega la confiabilidad estadística de un método de prueba. La
también deben centrarse en las operaciones de control de calidad y garantía de calidad (QC / QA) en
el campo para evitar fallas prematuras de formación de surcos durante la etapa de diseño de mezcla
de HMA mediante la identificación de mezclas de HMA susceptibles a la formación de surcos. Por lo
tanto, siempre se debe definir un valor umbral estricto para la prueba de laboratorio.
6.2. Potencial de predicción de rutina y correlaciones de campo
En términos de potencial de predicción de surcos y correlación con el rendimiento de campo, los
parámetros de interés (es decir, | E * |, índice FN, mi pag, s s; SSE, y RD) que asegura que la mezcla de
métodos de prueba HWTT y SPST confinados predijeron un rendimiento satisfactorio para las cuatro
mezclas de HMA evaluadas, que se correlacionaron directamente con el rendimiento de campo
HMA pueda soportar una combinación particular
medido. En el laboratorio, las cuatro mezclas de HMA pasaron el HWTT ( Figura 5 ) y SPST ( Cuadro 5 )
de la carga de tráfico y las condiciones ambientales, al tiempo que exhibe una resistencia adecuada a la formación
criterios de detección de aprobado-no aprobado y, en consecuencia, todos los surcos de campo
de surcos en el campo.
medidos en las secciones de prueba de la carretera después de 60 meses de vida útil fueron
significativamente menores que los criterios de terminales RD de 0.5 pulgadas (12.5 mm) para fallas
6. Síntesis y discusión de los resultados de las pruebas de campo y de laboratorio
de campo
[13,33] . De acuerdo a Figura 14 y Cuadro 9 , la capa de campo RD de la mezcla de HMA
Los resultados de laboratorio y de campo se sintetizan y analizan en esta sección. Esto incluye
correspondiente en todas las secciones de prueba de la carretera fue en realidad menor a 0.3
las comparaciones de pruebas de laboratorio, el potencial de predicción de surcos de los métodos de
pulgadas (7.5 mm), lo que indica un desempeño de campo satisfactorio según lo predicho por los
prueba, las comparaciones de mezclas de HMA, la clasificación de los métodos de prueba y los
métodos de prueba HWTT y SPST. Por lo tanto, basándose únicamente en las mezclas de HMA y las
criterios de detección de HMA propuestos para cada prueba.
secciones de carreteras de campo evaluadas en este estudio, se puede considerar que los métodos
de prueba HWTT y SPST confinados han proporcionado un buen potencial de predicción de surcos y
correlación con el rendimiento del campo.
6.1. Comparaciones de pruebas: practicidad, simplicidad y repetibilidad
Con la excepción de la mezcla de PFC, los métodos de prueba no definidos, a saber, DM, FN y
Desde el punto de vista práctico y simple de la prueba, el HWTT encabeza la lista, secundado
RLPD, también indicaron que el Tipo C, Tipo
por el SPST y seguido consecutivamente por el FN, RLPD y, por último, el método de prueba DM.
D, y las mezclas de Tipo F tenían suficiente rigidez de HMA para resistir la PD y funcionar bien en el
Además, si bien el HWTT es un dispositivo independiente, el resto de los otros métodos de prueba se
campo, tal como lo evidencian las mediciones de roderas en el campo en Higos. 14 y 15 , y Cuadro 9 ,
pueden realizar en el probador de rendimiento de mezcla de asfalto (AMPT) u otros marcos /
respectivamente. Debido en parte a su naturaleza de alta porosidad, los tres métodos de prueba no
dispositivos de carga cerrados con cámara de temperatura, como UTM, MTS, Instron, etc. . En
confinados (DM, FN y RLPD) predijeron que la mezcla de PFC tendría un rendimiento deficiente de
términos del tiempo de prueba, el SPST ocupa el primer lugar, tomando como máximo de 10 a 20
formación de surcos en el campo, lo cual, como se observa en Figura 14 y Cuadro 9 , no es el caso en
minutos (es decir, menos de 1 h) por una réplica de muestra de HMA seguido de FN y RLPD en el
el campo. En general, estos resultados y hallazgos contrastantes para la mezcla de PFC indican que
segundo lugar con ambos métodos de prueba tomando en la mayoría 3 h. El HWTT puede tardar
los métodos de prueba de DM, FN y RLPD no fi nidos no son muy ideales para caracterizar las
hasta 7 h por réplica de una muestra de un conjunto, mientras que el DM en el último punto, puede
propiedades de PD y predecir el comportamiento de formación de surcos de mezclas de HMA de alta
funcionar hasta 5 días para completar toda la secuencia de temperatura-frecuencia de prueba. En
porosidad como el PFC.
comparación con la simplicidad asociada con la fabricación de muestras de prueba HWTT y SPST,
los métodos de prueba DM, FN y RLPD tienen un desafío inherente que surge de la naturaleza
laboriosa y la complejidad del proceso de fabricación de muestras cilíndricas de HMA. Además, si
bien los núcleos de campo se pueden probar fácilmente en los métodos de prueba HWTT y SPST, a
6.3. Comparaciones de materiales y mezclas de HMA
menudo es un desafío con los métodos de prueba DM, FN y RLPD [6] . En comparación con el HWTT,
se recomiendan / requieren operadores más competentes para ejecutar los métodos de prueba
SPST, DM, FN y RLPD.
Para la clasificación de la mezcla de HMA, los resultados de las pruebas de laboratorio y de campo
son insignificantemente diferentes. En general, se predijo que la mezcla de tipo C, con una gradación de
agregado grueso, sería superior en el laboratorio y en el campo, contribuyendo menos del 10% a la
formación total de surcos en el campo, mientras que Cuadro 9 muestra una contribución de porcentaje
de dos dígitos (es decir,> 10%) de las otras mezclas de HMA. Nota también de tabla 1 que la mezcla de
tipo C de grado más grueso se compone de características de diseño de mezcla y propiedades
En cuanto a la repetibilidad de la prueba, el orden de rango de superioridad medido en términos
de COV es HWTT (típicamente un COV de un solo dígito)
> SPST> DM> FN> RLPD. Esto significa que hay más credibilidad y confiabilidad en los métodos de
prueba HWTT y SPST con menos variabilidad estadística en los resultados de la prueba que los
métodos de prueba DM, FN y RLPD. Los valores de COV asociados con la prueba HWTT y SPST
volumétricas que son esenciales para la resistencia a la formación de surcos, a saber, el NMAS más
grande a 19 mm, el contenido más bajo de ligante asfáltico (4,6%) y RAP (17%).
El tipo F de grado fino y las mezclas de PFC de alta porosidad, aunque con un grado más alto
de aglutinante de asfalto (PG 76-22), fueron gen-
751
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
generalmente en el rango inferior. En teoría y asumiendo que todos los demás factores son iguales,
Prueba HWTT: los criterios actuales de Tex-242-F a 50 C [5] más una prueba de temperatura
se espera que una calidad de aglutinante de asfalto alta (como PG 76-22) se desempeñe mejor que
seca a 60 C cuando corresponda [35] , es decir,
una calidad de aglutinante de asfalto más baja (como PG 64-22). En realidad, y como es evidente en
RD 0,5 pulgadas (12,5 mm) ( RD D r Þ < 1.0 o eRL ð% Þ> 0,50%).
este estudio, este no es siempre el caso, ya que todo el diseño de la mezcla y la volumetría
desempeñan igualmente un papel interactivo. En otras palabras, no se debe considerar simplemente
Tenga en cuenta que para cada método de prueba, se seleccionaron y adoptaron tentativamente
una variable (como el grado / tipo de aglutinante de asfalto), sino la composición completa del diseño
los respectivos parámetros de detección de aprobado / suspenso de HMA sobre la base de que
de la mezcla y las características volumétricas. Por ejemplo, mientras que la mezcla de tipo F de
estaban asociados con una baja variabilidad estadística y exhibían una correlación superior con los
grado fino utilizó un aglutinante de asfalto de grado superior (a saber, PG 76-22), tiene un NMAS
datos de rendimiento de campo, así como comparaciones con los otros métodos de prueba de
más bajo (casi la mitad, es decir, 9,5 mm) y aproximadamente un 48% más de contenido de
laboratorio y la literatura. Como se discutió anteriormente, aunque algunas publicaciones
aglutinante de asfalto que el tipo C mezclar con PG 64-22. Similitud, el PFC clasificado poroso (con
bibliográficas han sugerido una | E * | valor de 50 ksi para la prueba DM como umbral indicativo [34] ,
PG 76-22) tenía una densidad volumétrica mucho menor (80 ± 2%) que la mezcla de Tipo C (PG
se desprende de este estudio que HMA se mezcla con | E * | tan bajo como 38 ksi se desempeñó
64-22) al 93 ± 1%. Esta baja densidad volumétrica (es decir, AV altos) contribuyó en parte a su baja
excelentemente en el campo. Por tanto, los criterios tentativos de | E * | a 50 C, se propuso que 5 Hz
clasificación general.
sea 35 ksi en este artículo. Para la prueba SPST, Faruk et al. [26] había propuesto preliminarmente
200 psi y 17 kJ / m 2 mientras que Walubita et al. [35]
Por otro lado, el buen desempeño general de clasificación de la mezcla de tipo D de grado fino
con PG 64-22, particularmente en las pruebas DM, SPST y HWTT, podría atribuirse a los agregados
sugerido de forma conservadora 300 psi y 25 kJ / m 2 a 50 C, respectivamente, como los umbrales
tentativos de detección de pasa-no pasa. Sin embargo,
de cuarcita de alta calidad, RAP (20%) y contenido moderado de aglutinante de asfalto.
el Tipo C y el Tipo F se mezclan con s s entre 200 y 300 psi y SSE entre 17 y 25 kJ / m 2, respectivamente,
Evidentemente, esto ilustra que el rendimiento de una determinada mezcla de HMA es una función
exhibieron satisfac-
interactiva de todas las características volumétricas y del diseño de la mezcla, y que estos factores
tory rendimiento de surcado en el campo después de más de cinco años de vida útil. Por lo tanto,
deben tenerse en cuenta, especialmente en estudios comparativos de esta naturaleza. Por lo tanto,
este estudio ha propuesto de manera compuesta el promedio de
al comparar el rendimiento de diferentes mezclas de HMA, una sola variable, como el grado de
estos
aglutinante de asfalto, el contenido de aglutinante de asfalto, NMAS o el tipo / gradación de agregado
+ 300) / 2 = 250 psi y SSE = ( 17 + 25) / 2 = 21 kJ / m 2.
no debe ser la única base para el juicio, sino el efecto interactivo de la totalidad. mixdesign
umbrales
como
indicado
sobre,
es decir,
s s = ( 200
Para las pruebas FN y RLPD, los criterios de selección tentativos se establecieron utilizando los
características y volumetría. Así, en estudios comparativos de esta naturaleza, Se recomienda
criterios de prueba DM y SPST propuestos anteriormente como el dato de referencia correlativo.
(cuando sea aplicable y factible) normalizar los resultados de la prueba para tener en cuenta
Utilizando los criterios SPST anteriores de
adecuadamente las diferencias en las características del diseño de la mezcla y la volumétrica, como
ss
el grado de aglutinante de asfalto que tienen influencia en el desempeño del HMA y su clasificación
dato, el Índice FN ( Prueba FN) y mi pag ( Los criterios de la prueba RLPD) se establecieron arbitrariamente, en
posterior. Si bien se realizó la normalización para el HWTT con respecto al grado de aglutinante de
números enteros fáciles / simples de usar, es decir, 10 (es decir, FN
250 psi y SSE 21 kJ / m 2, respectivamente, como referencia
asfalto, por ejemplo, este no fue el caso con los otros tres métodos de prueba, un desafío / limitación
Índice 10) y 10,000 metro m (es decir, mi pag
que justifica la exploración en estudios futuros.
Los criterios de FN y RLPD propuestos tentativamente se verificaron / compararon con los criterios
10,000 metro m), respectivamente. los
de prueba de DM y se correlacionaron bien con el mínimo | E * | valor de 35 ksi (a 54,4 C 5 Hz) de la
prueba DM. Zhang et al. [6] cuando com
pelando el Índice FN y RLPD mi pag al DM | E * | resultados de la prueba en
54,4 C, 5 Hz. Además, Zhang et al. [6] también comparó el FN
y resultados de la prueba RLPD y encontraron una fuerte correlación lineal
(R 2 = 92%) con un valor de índice FN de 10 correspondiente a mi pag valores de menos de 10,000 metro
6.4. Clasificación de la prueba y criterios de selección de HMA
metro. Además, Walubita et al. [36] había observado que
HMA se mezcla con Índice FN por encima de 10 (a 50 C) había fallado correspondientemente en la
Teniendo en cuenta todos los factores anteriores, el HWTT y el SPST (como complemento del
prueba HWTT.
HWTT) estarían en el rango superior para las aplicaciones de rutina diaria en la selección de
En el caso del HWTT confinado, los criterios actuales de Tex-242-F de RD 0.5 pulgadas (12.5
materiales y el cribado de diseño de mezcla de HMA contra la formación de surcos, seguidos
mm) a 50 C, donde corresponda, deben complementarse con pruebas a 60 C (pero en condiciones
consecutivamente por FN, RLPD, y métodos de prueba de DM. Tenga en cuenta, sin embargo, que
secas sin baño de agua), particularmente para mezclas de HMA de superficie que se usarán en altas
si bien el tiempo de prueba prolongado es uno de los desafíos para el uso rutinario de DM, la prueba
temperaturas y esfuerzos cortantes. entornos (por ejemplo, intersecciones de carreteras, zonas de
de DM (al igual que FN y RLPD) tiene el potencial de generar otras propiedades de materiales HMA,
parada, cruces, áreas del sector energético de alta actividad de camiones petroleros, etc.) con carga
como el módulo HMA utilizado para el modelado ME y Pavimentos con fines de diseño estructural.
de tráfico de camiones pesados y / o vehículos de baja velocidad [1,25,35] . Un estudio de 2018 de
Debido a esta capacidad para generar múltiples propiedades de materiales de HMA, estos métodos
Walubita et al.
de prueba (DM, FN y RLPD) son ideales para el tipo de investigación de evaluación integral de
materiales y pruebas de laboratorio de HMA.
[35] indicó que mientras que un baño de agua era satisfactorio para las pruebas de HWTT a 50 C, un
baño de agua a temperatura elevada a 60 C (o más) inducía daño prematuro por humedad y
desprendimiento en las muestras de HMA, particularmente para mezclas con aglutinante de asfalto
inferior a PG 76-XX. Por lo tanto, se sugiere la prueba HWTT a 60 ° C para la caracterización de
Teniendo en cuenta solo los resultados de las pruebas de laboratorio y de campo para las mezclas de
Tipo C, D y F (con la exclusión de la mezcla de PFC de alta porosidad), los criterios de detección de
surcos de HMA en condiciones secas, a menos que se trate de mezclas de HMA con grado de
aglutinante de asfalto PG 76-XX o superior.
aprobación y falla de laboratorio propuestos tentativamente contra la formación de surcos de HMA para cada
método de prueba se enumeran a continuación:
Tenga en cuenta que los umbrales preliminares de detección de aprobación-falla anteriores se
basan únicamente en los datos / resultados presentados en este documento y son solo indicativos del
potencial de resistencia suficiente del HMA a la formación de surcos. Además, los números todavía
Prueba de DM: | E * | 35 ksi a 54,4 C y 5 Hz. Prueba FN: Índice
están sujetos a modificaciones a medida que se recopilan más datos y no son exhaustivos. Se
FN 10 a 50 C.
recomienda encarecidamente el perfeccionamiento y la verificación continuos con más estudios de
Prueba RLPD: mi pag
Prueba SPST: s s
10,000 metro ma 50 C.
250 psi y SSE 21 kJ / m 2 a 50 C.
campo de laboratorio de esta naturaleza.
752
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
7. Resumen, conclusiones y recomendaciones
de pruebas: cada método de prueba tiene sus pros y sus contras. Además, en lugar de realizar las
pruebas individuales, los estudios futuros deberían considerar el establecimiento de algunos modelos
Este estudio se llevó a cabo para evaluar comparativamente cinco métodos de prueba de
correlativos entre estos métodos de prueba de laboratorio para poder predecir las propiedades
laboratorio (DM, FN, RLPD, SPST y HWTT) para caracterizar las propiedades de deformación
necesarias del material HMA y los parámetros de formación de surcos a partir de una sola prueba, un
permanente de cuatro mezclas de HMA de Texas y predecir su desempeño de surco en relación con
aspecto que sería más económico. Al igual que el HWTT, también se debe explorar en estudios
el desempeño real de surco medido en el campo en servicio. Tramos de prueba de carreteras
futuros una metodología para normalizar los resultados de las pruebas DM, SPST, FN y RLDP para
sometidos a cargas de tráfico convencionales y condiciones climáticas. Las cuatro mezclas de HMA
tener en cuenta las diferencias en los materiales y la volumetría de diseño de mezcla, como el grado
utilizadas para las pruebas de laboratorio son mezclas de Texas de grado fino, grueso y poroso. Los
de aglutinante de asfalto. Además, se recomienda encarecidamente la validación continua de los
datos para el estudio, tanto el rendimiento de laboratorio como de campo, incluido el clima
métodos de prueba de laboratorio y el perfeccionamiento de los respectivos criterios de selección de
(temperaturas) y la carga de tráfico, se extrajeron de la base de datos de pavimentos flexibles y
aprobado-suspenso con más mezclas de HMA, datos de rendimiento en el campo y secciones de
superposiciones de Texas, a saber, el DSS de Texas. Los hallazgos clave, las conclusiones y las
prueba en carreteras. Finalmente, Cabe señalar que los resultados informados en este documento
recomendaciones extraídas del estudio se resumen a continuación:
pertenecen solo a las mezclas de HMA, métodos de prueba, condiciones de prueba de laboratorio,
secciones de pavimento de carreteras, condiciones de campo y período de rendimiento (es decir, la
vida útil desde la construcción hasta el momento de redactar este documento). definido en este
estudio. Por lo tanto, los hallazgos y conclusiones generales pueden no ser exhaustivos.
Todos los métodos de prueba de laboratorio predijeron el rendimiento de formación de surcos de
HMA que se correlacionó bien con el rendimiento de campo medido real. Como se predijo en el
laboratorio, el desempeño en el campo de las mezclas de HMA fue satisfactorio con un surco
medido de menos de 0.1 pulg. (Menos de 2.5 mm) después de 60 meses de vida útil.
Conflicto de interés
Para las mezclas de HMA y las secciones de carreteras de campo evaluadas, el HWTT y el
SPST exhibieron superioridad sobre los otros métodos de prueba, particularmente en términos
Ninguno.
de practicidad, simplicidad y repetibilidad para aplicaciones de rutina diaria en la selección de
materiales y la detección de diseño de mezcla de HMA contra la formación de surcos. El SPST
Reconocimiento y descargo de responsabilidad
complementa bastante al HWTT y / o puede usarse en lugar del otro o como un suplemento. Sin
embargo, a diferencia del HWTT, que es una configuración de prueba independiente, la
Los autores agradecen al Departamento de Transporte de Texas (TxDOT) y a la FHWA por su
configuración SPST requiere un marco / dispositivo de carga cerrado con cámara de
apoyo, en particular al proyecto de base de datos de pavimentos flexibles y superposiciones de
temperatura.
Texas (DSS) que sirvió valiosamente como fuente de datos para el trabajo presentado en este
documento. Un agradecimiento especial y la debida gratitud también a Brett Haggerty por ser pionero
En su mayor parte, algunos de los desafíos asociados con los métodos de prueba DM, FN y
en el trabajo de DSS (Proyecto No: 0-6658) y por su orientación técnica durante el transcurso del
RLPD son (a) la naturaleza laboriosa y la complejidad del proceso de fabricación de muestras
proyecto.
cilíndricas de HMA; (b) variabilidad en los resultados de la prueba, particularmente a altas
temperaturas de prueba; y (c) un tiempo de prueba prolongado en el caso de la prueba de DM.
El contenido de este documento refleja las opiniones de los autores que son responsables de los
Sin embargo, una de las principales ventajas de estos métodos de prueba es que tienen el
hechos y la exactitud de los datos aquí presentados y no necesariamente reflejan las opiniones o
potencial de generar múltiples propiedades del material HMA que pueden usarse
políticas oficiales de ninguna agencia o instituto. Este documento no constituye un estándar, especi fi
simultáneamente para otras aplicaciones, incluido el modelado ME y el diseño estructural de
cación, ni está destinado a propósitos de diseño, construcción, licitación, contratación, licitación, certi
pavimentos, por lo que son muy ideales para la evaluación integral de materiales y las pruebas
fi cación o permiso. Los nombres comerciales se utilizaron únicamente con fines informativos y no
de laboratorio HMA. .
con fines de promoción, publicidad o certificación de productos.
Se encontró que las pruebas de DM, FN y RLPD no fi nidas no eran muy ideales para probar y
predecir el comportamiento de formación de surcos de mezclas de HMA de alta porosidad como
Referencias
el PFC. Por lo tanto, para mezclas de HMA de alta porosidad como PFC, típicamente a 80 ± 2%
de densidad, estas pruebas (DM, FN y RLPD) deben realizarse preferiblemente y cuando
corresponda, en un modo confinado (lateral).
A partir de las pruebas de laboratorio, la predicción del rendimiento y la clasificación de las
mezclas de HMA fue coherente con las expectativas teóricas y también coincidió con el
rendimiento medido en el campo. La mezcla de Tipo C con una gradación de agregados más
gruesa exhibió un rendimiento superior de formación de surcos en el laboratorio con suficiente
rigidez y también contribuyó al menor PD al total de surcos en el campo. El tipo F de grado fino y
el PFC de alta porosidad estaban en el rango más bajo como se esperaba teóricamente, tanto
de las predicciones de laboratorio como del desempeño real medido en el campo en términos de
contribución al surco.
[1] LF Walubita, SI Lee, J. Zhang, ANM Faruk, S. Nguyen, Pruebas de resistencia al cizallamiento, deformación
permanente y surcos de HMA para mezclas de Texas: Informe del año 1. Informe técnico: 0-6744-1, Texas
A&M Transportation Institute, College Station, 2014. TX 77843-3135 .
[2] LF Walubita, TP Nyamuhokya, B. Naik, I. Holleran, S. Dessouky, Sensibilidad
análisis y validación de la prueba de cizallamiento de punzonado simple (SPST) para el cribado de mezclas de
HMA, Constr. Construir. Mater. 169 (2018) 205–214, https://doi.org/
10.1016 / j.conbuildmat.2018.02.198 .
[3] V. Radhakrishnan, GS Chowdari, KS Reddy, R. Chattaraj, Evaluación de la rueda
susceptibilidad al rastreo y al surco en el campo de mezclas bituminosas densas, Road Mater.
Pavimento
Des.
(2017)
1–20,
https://doi.org/10.1080/
14680629.2017.1374998 .
[4] L. Mohammad, Z. Wu, S. Obulareddy, S. Cooper, C. Abadie, Permanente
análisis de deformaciones de mezclas asfálticas en caliente con pruebas de desempeño simples y software de
diseño de pavimentos empírico-mecanicista 2002, Transp. Res. Rec. 2006 (1970) 133–142, https://doi.org/10.3141/1970-16
.
[5] TxDOT - Departamento de Transporte de Texas. Procedimiento de prueba para el Hamburgo
Prueba de seguimiento de ruedas., Designación TxDOT: Tex-242-F, TxDOT, Austin, Texas,
En general, este documento ha demostrado que, dependiendo de los recursos disponibles, se
debe tener precaución en la selección y adaptación de los métodos de prueba de laboratorio para
2014.
https://ftp.dot.state.tx.us/pub/txdot-info/cst/TMS/200-F_series/pdfs/ bit242.pdf .
[6] J. Zhang, AE Alvarez, SI Lee, A. Torres, LF Walubita, Comparación de fl ujo
caracterizar y cuantificar el potencial de resistencia a la formación de surcos de las mezclas de HMA.
ensayos de número, módulo dinámico y carga repetida para la evaluación de la deformación permanente HMA,
Como señalaron Zhang et al. [6] , hay que ser muy cauteloso en cuanto a qué prueba de celo usar
Constr. Construir. Mater. 44 (2013) 391–398, https: // doi. org / 10.1016 / j.conbuildmat.2013.03.013 .
dependiendo de las necesidades específicas y / o el propósito
[7] Q. Li, F. Ni, L. Gao, Q. Yuan, Y. Xiao, Evaluación de la resistencia a la formación de surcos del asfalto
mezclas utilizando una prueba avanzada de deformación permanente con carga repetida bajo
753
LF Walubita y col. / Construcción y materiales de construcción 215 (2019) 737–753
condiciones de campo, Constr. Construir. Mater. 61 (2014) 241–251, https://doi.org/
10.1016 / j.conbuildmat.2014.02.052 .
[22] JF Rushing, DN Little, Fluencia estática y carga repetida como rendimiento de surco
pruebas para el diseño de mezclas de HMA en aeropuertos, J. Mater. Civ. Eng. 26 (2014) 1–8, https: // doi. org / 10.1061 /
[8] P. Kandhal, L. Cooley, Pruebas de rutina de laboratorio aceleradas: Evaluación de la
(ASCE) MT.1943-5533.0000952 .
[23] S. Hu, FJ Zhou, T. Scullion, Desarrollo, calibración y validación de un nuevo modelo de surcos ME para el diseño
Analizador de pavimentos asfálticos. NCHRP, Informe No. 508, 2003.
[9] M. Witczak, K. Kaloush, T. Pelleinen, M. El-Basyouny, prueba de rendimiento simple
y análisis de superposición de HMA, J. Mater. Civ. Eng. 23 (2) (2011) 89–99 .
para Superpave Mix Design. NCHRP, Informe No. 465, 2002.
[10] Libro GETT, títulos FR, pruebas de rendimiento simples: resumen de
[24] LF Walubita, Jun Zhang, Abu NM Faruk, Allex E. Alvarez, Tom Scullion, Pruebas de rendimiento de asfalto de
Métodos recomendados y base de datos. NCHRP, Informe No. 547, 2005. doi: 10.17226 / 13949.
mezcla en caliente de laboratorio: probador de rendimiento de mezcla de asfalto versus máquina de prueba
universal, J. Transp. Res. Rec. 2447 (2014) (2014) 61–73 .
[11] LN Mohammad, MA Elsei fi, A. Raghavendra, Y. Mengqiu, Hamburgo WheelSeguimiento de los requisitos de equipos de prueba y mejoras a AASHTO T 324. NCHRP, Documento 219
[25] LF Walubita, SI Lee, J. Zhang, ANM Faruk, S. Nguyen, T. Scullion, Pruebas de resistencia al cizallamiento,
solo en la web, 2016. doi: 10.17226 / 21931. [12] LF Walubita, Gautam Das, Elida Espinoza, Oh Jeongho, Tom
deformación permanente y surcos HMA para mezclas de Texas: Informe final del año 2. Informe técnico:
Scullion, Sang Ick Lee, Jose L. Garibay, Soheil Nazarian, Imad Abdallah, Texas Pavimentos flexibles y
0-6744-2, Texas A&M Transportation Institute, College Station, 2014. TX 77843-3135 .
superposiciones: Informe del año 1: secciones de prueba, recopilación de datos, análisis y datos Sistema de
almacenamiento (No. FHWA / TX-15 / 0-6658-1), Texas A&M Transportation Institute, 2012 .
[26] ANM Faruk, SI Lee, J. Zhang, B. Naik, LF Walubita, Medición de HMA
potencial de resistencia al corte en el laboratorio: la prueba de corte por punzonado simple, Constr. Construir.
Mater.
[13] LF Walubita, SI Lee, AN Faruk, T. Scullion, S. Nazarian, I. Abdallah, Texas Pavimentos flexibles y
superposiciones: Informe del año 5: documentación de datos completa (No. FHWA / TX-15 / 0-6658-3) Instituto
99
(2015)
62–72,
https://doi.org/10.1016/
j.conbuildmat.2015.09.006 .
[27] LF Walubita, J. Zhang, G. Das, XD Hu, C. Mushota, AE Alvarez, T.Scullion, Comparación de las pruebas de
Hamburgo, módulo dinámico y carga repetida para la evaluación de la deformación permanente HMA
de Transporte de Texas A&M, 2017 .
Washington (DC), artículo presentado en la 91a Reunión Anual de TRB, 2012 .
[14] AASHTO (2001). Especificaciones estándar para materiales de transporte y
Métodos de muestreo y prueba. Estándar TP 62-03, Método estándar de prueba para determinar el módulo
dinámico de mezclas de concreto asfáltico en caliente, Washington, DC, 2001.
[28] J. Han, H. Shiwakoti, Métodos de seguimiento de ruedas para evaluar la sensibilidad a la humedad
de mezclas asfálticas en caliente, Frente. Struct. Civ. Eng. 10 (1) (2016) 30–43,
https://doi.org/10.1007/s11709-016-0318-1 .
[15] LF Walubita, J. Zhang, G. Das, XD Hu, C. Mushota, AE Alvarez, T. Scullion, Deformación permanente de asfalto
de mezcla en caliente evaluada por seguimiento de rueda de Hamburgo, módulo dinámico y pruebas de carga
[29] TxDOT. Especificaciones estándar para la construcción y mantenimiento de carreteras,
calles y puentes. Austin, TX; 2004. [30] LF Walubita, ANM Faruk, J. Zhang, X. Hu, IL Sang, La prueba de celo
de Hamburgo
repetida, J. Trans. Res. Rec. 2296 (2012) (2012) 46–56 .
[16] SW Goh, Z. You, RC Williams, X. Li, Criterios preliminares del módulo dinámico de
HMA para la formación de surcos en el campo de pavimentos de asfalto: la experiencia de Michigan, J. Transp. Eng.
- efectos del tiempo de reposo de la muestra de HMA y la variación de la temperatura de prueba, Constr. Construir. Mater.
108 (2016) 22–28 .
[31] JW Tukey, El problema de las comparaciones múltiples. Borrador del manuscrito, Universidad de Princeton, Princeton,
Nueva Jersey, 1953 .
137 (2011) 37–45, https://doi.org/10.1061/(ASCE)TE.1943-5436.0000191 .
[17] MW Witczak, Criterios de especi fi cación para pruebas de rendimiento simples para enrutamiento,
[32] Y. Ali, M. Irfan, S. Ahmed, S. Ahmed, Empirical correlation of permanente
Volumen I: Módulo dinámico (E *) y Volumen II: Número de flujo y tiempo de flujo. NCHRP, Informe No. 580,
Ensayos de deformación para evaluar la respuesta al surco de mezclas convencionales de hormigón asfáltico,
2007. doi: 10.17226 / 23120.
J. Mater. Civ. Eng. 29 (8) (2017), https://doi.org/10.1061/ (ASCE) MT.1943-5533.0001888 .
[18] AK Apeagyei, Rutting como función del módulo dinámico y la gradación, J.
Mater. Civ. Eng. 23 (2011) 1302-1310, https://doi.org/10.1061/(ASCE)
[33] Departamento de Transporte de Texas. Información de gestión del pavimento
MT.1943-5533.0000309 .
Sistema: Manual del evaluador. Año fiscal 2016. [34] TK Pellinen, S. Xiao, rigidez del asfalto de mezcla en caliente.
[19] J. Jiang, F. Ni, L. Gao, S. Lou, Desarrollo de una prueba de carga repetida múltiple opcional
para evaluar la deformación permanente de mezclas asfálticas en función del espectro de carga por eje,
Constr. Construir. Mater. 122 (2016) 254–263, https://doi.org/10.1016/
20, Universidad Purdue, Indiana, 2006 .
[35] LF Walubita, TP Nyamuhokya, B. Naik, I. Holleran, S. Dessouky, Análisis de sensibilidad y validación de la prueba
j.conbuildmat.2016.05.006 .
de punzonamiento simple (SPST) para el cribado de mezclas de HMA, Constr. Construir. Mater. 169 (2018)
[20] Y. Ali, M. Irfan, S. Ahmed, S. Ahmed, Predicción de deformación permanente de
mezclas de hormigón asfáltico: una síntesis para explorar un enfoque racional, Constr. Construir.
Mater.
Informe FHWA / IN / JTRP-2005 /
153
(2017)
588–597,
https://doi.org/10.1016/
j.conbuildmat.2017.07.105 .
205–214 .
[36] LF Walubita, J. Zhang, AE Alvarez, X. Hola, Explorando el índice del número de fl ujo (FN) como un medio para
caracterizar la respuesta de deformación permanente de HMA bajo la prueba FN, J. South Afr. Inst. Civ. Eng.
55 (3) (2013) 103–112 .
[21] Y. Du, J. Chen, Z. Han, W. Liu, Una revisión sobre soluciones para mejorar la formación de surcos
resistencia del pavimento asfáltico y métodos de ensayo, Constr. Construir. Mater. 168 (2018) 893–905, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.151
.