Metodología para el diseño y la caracterización de mezclas bituminosas tipo SMA

Abstract

[ANGLÈS] Stone Mastic Asphalt (SMA) is a kind of mixture with high binder content and a coarse aggregate skeleton that carries traffic and climatologic load giving very good properties of resistance. Developed in Germany, they were used above all in country of North Europe and United States with very cold winters but actually other countries focus their attention on them. The aim of this work was to investigate about the characterization of SMA and to purpose a new method to evaluate his properties. Through a bibliographic analysis we found the most common tests to optimize mix design procedure in Germany, England, United States and Italy. This analysis showed that investigations focused on rut-resistance, while cracking resistance was not studied with great attention. For these reasons, a laboratory texting was carried out to improve European standard method to evaluate cracking resistance. Two tests were realized: Fénix test and EBADE test, developed in the “Laboratorio de Caminos” of the “Universidad Politécnica de Catalunya”. Their results were compared with for point flexural test, included in the European Standards. The analyzed mixtures were: a SMA 16mm mixture, with rubber modified binder, a SMA 11mm with polymers and fibers modified binder and a conventional AC 16 mixture. The results show the comparatively better cracking resistance of SMA mixture and they demonstrate that EBADE test is more appropriate for her evaluation, because the failure criteria of for point flexural test does not correspond to real specimen rupture.

[CASTELLÀ] Stone Mastic Asphalt (SMA) es un tipo de mezcla bituminosa caracterizado por un alto contenido de betún y un esqueleto pétreo que le confieren muy buenas propiedades para resistir a las acciones del tráfico y climatológicas. Desarrolladas en Alemania, se han difundido sobre todo en los países con inviernos fríos como los estados de la Europa del Norte y Estados Unidos, aunque su calidad ha acabado suscitando interés en otro países entre los cuales España. El objetivo de esta tesina ha sido investigar la caracterización de este tipo de mezcla y proponer una metodología para evaluar sus propiedades. Mediante un análisis bibliográfico se han encontrado los ensayos más utilizados para optimizar su dosificación en Alemania, Inglaterra, Estados Unidos e Italia. Este análisis ha mostrado como las investigaciones más exitosas se han centrado en la evaluación de la resistencia a la deformación permanente, mientras poca atención ha sido prestada al comportamiento a fatiga. Por estas razones se ha decidido efectuar una campaña experimental orientada a mejorar la metodología que la norma europea sugiere para caracterizar las mezclas a fatiga. Se han ejecutado dos ensayos, ensayo Fénix y ensayo EBADE, desarrollados en el Laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Catalunya y se han comparado sus resultados con los resultados del ensayo de flexión en cuatro puntos, previsto por la norma. Las mezclas ensayadas han sido una mezcla SMA de tamaño de árido 16 mm con betún modificado con caucho, una mezcla SMA de tamaño de árido 11 mm con betún modificado con polímeros y fibras estabilizantes y una mezcla convencional AC 16. Los resultados manifiestan la mejor resistencia a fatiga de las mezclas SMA en comparación a la mezcla convencional y muestran como el ensayo EBADE resulta ser más adecuado para su evaluación, ya que el criterio de rotura para el ensayo de flexión de cuatro puntos no corresponde al fallo real de las probetas.