Evaluación del comportamiento a fatiga de las mezclas bituminosas mediante la aplicación del ensayo EBADE

Abstract

La fisuración por fatiga de las capas de mezcla asfáltica es uno de los mecanismos de deterioro más frecuente en los pavimentos flexibles. En ingeniería, la fisuración, y en especial, el fenómeno de fatiga, están asociados al deterioro que se produce en un material a consecuencia de la aplicación de cargas repetidas con una magnitud muy inferior a la resistencia máxima que puede soportar el material.

En el caso de los pavimentos asfálticos, la repetición de las cargas producidas por el tráfico, junto con las tensiones térmicas debido a las variaciones de temperatura, van dando lugar a la progresiva fisuración y rotura de las capas de mezcla asfáltica de la estructura de pavimento. Estos factores, por tanto, equivalen a la pérdida estructural y funcional de las carreteras debido a la degeneración de sus propiedades mecánicas.

Estas consecuencias, conducen a la necesidad de llevar a cabo distintas operaciones de reparación del firme con el fin de devolverle sus características funcionales y estructurales iniciales.

En este contexto, los ensayos de flexión a tensión o desplazamiento constante son comúnmente recomendados por las normas para determinar el comportamiento a fatiga.

Entre estos métodos estándar de laboratorio, se encuentran los ensayos de flexión en dos, tres y cuatro puntos, que simulan dicho comportamiento pero que requieren largos tiempos de ejecución. Además, estos métodos pueden dar resultados erróneos para mezclas muy flexibles, con ligantes asfálticos modificados o altos porcentajes de betún.

Por otro lado, las tensiones residuales térmicas en pavimentos pueden contribuir al proceso de fatiga. Varios de los modelos de simulación se han desarrollado para evaluar estos efectos térmicos; pero, sin embargo, la combinación de fatiga por tráfico relacionada con una disminución de la temperatura ambiente no ha sido suficientemente investigada.

Por esta razón, el Laboratorio de Caminos de la UPC ha creado un nuevo procedimiento de ensayo de fatiga, llamado EBADE (Ensayo de BArrido de DEformaciones), para evaluar este comportamiento en las mezclas bituminosas sometidas o no a tensiones térmicas. Este nuevo ensayo consiste en aplicar una carga cíclica de tensión-compresión bajo diferentes niveles de deformación, para determinar dos niveles de deformación críticos de la mezcla: el nivel límite donde no se registra daño en la mezcla (elástico), y el nivel de deformación en que la mezcla falla, registrando un daño irreversible (irreversible).

En la presente tesina, por un lado, se da a conocer tanto el fenómeno de la fatiga y la evolución de su estudio y determinación hasta la actualidad, como la metodología del nuevo procedimiento EBADE; y por otro lado, se presentan los resultados y principales conclusiones del estudio experimental llevado a cabo para demostrar la sensibilidad y ventajas del nuevo procedimiento propuesto.