ensayo del mscr de la penetración al desempeño de asfaltos-guillermo loría.pdf

8/20/2019 Ensayo del MSCR de la penetración al desempeño de asfaltos-Guillermo Loría.pdf

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¿Qué es el LanammeUCR?

LanammeUCR es un laboratorio de laUniversidad de Costa Rica dedicado a:

• Investigación aplicada

• Docencia

• Transferencia tecnológica

• Cooperación técnica

•Primer laboratorio del ramo ACREDITADO ISO 17025 – 2002 en la regiónlatinoamericana

•80 ensayos acreditados


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Áreas de Especialidad

• Ingeniería Sísmica y Gestión del Riesgo.

• Ingeniería de Suelos y Rocas (Geotecnia).

• Ingeniería Estructural.

• Ingeniería de Materiales de Construcción.

• Ingeniería Vial (Programa PITRA –

Ley 8114 y 8603).

• LEY 7099: Laboratorio nacional de referencia

•LEYES 8114 y 8603: Garantizarla máxima Eficiencia de Inversión

Pública en Reconstrucción y Conservación de la Red Vial

Costarricense Fiscalización, investigación, transferencia deTecnología, apoyo a municipios, evaluación de redes viales y

puentes, especificaciones 1.0% Impuesto al combustible


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• 150 trabajadores

• Ingenieros civiles, topógrafos

• Ingenieros químicos

• Químicos

• Ingenieros mecánicos

• Administradores

• 3 Abogados

• Técnicos

•

1 geólogo – 3 geógrafos

• 50 estudiantes asistentes

LanammeUCR-Capacidad Instalada

8000 m2 edificios


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Capital Humano

12 Ph D

12 M Sc

Graduados de:


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LanammeUCR-Potencial Científico

NANO

ESCALA

NATURAL

MICRO

MACRO

-TOP 5 de Laboratorios de Carreteras en el Mundo-

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/2014-07-14%2017.02.20.mov


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LanammeUCR-Resumen

• 50 proyectos de investigación

• 300 auditorías técnicas de proyectos viales

• > 300 cursos de capacitación

•

> 80 000 km de pavimentos evaluados• > 3 000 participantes en TT

• Convenios con 35 municipios

• Manuales de especificaciones

• > 60 asesorías al Ministro

• > 200 puentes evaluados

2013: más de 70

publicacionescientíficas.

2014: más de 20

publicacionescientíficas.


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Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos EstructuralesUniversidad de Costa Rica

El Ensayo del MSCR:de la penetración al desempeño de asfaltos

Luis Guillermo Loria S., MSc, PhD.Coordinador General, PITRA-LanammeUCR

@lgloria27


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IntroducciónDeterioros en pavimentos

Daño porhumedad

Agrietamiento porfatiga

Agrietamientotérmico

Deformaciónpermanente


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Introducción

Deteriorospor

deformaciónpermanente

Roderas(ahuellamientos).

Desplazamientosde mezcla(shoving).

Corrugación

superficial.

Otros.


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Fallas por deformaciónpermanente

• Tipo estructural: falla del paquete estructural

Mezcla asfáltica

Base granular

Subbase

Subrasante

Deformación

permanente


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•Tipo funcional: falla de la mezcla

Deformación

permanenteBajavelocidad

Altatemperatura

Mezcla asfáltica

Base granular

Subbase

Subrasante


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Evolución

Penetración

Viscosidad

Desempeño


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Evolución

Ensayos Químicos:Composición

Ensayos físicos:Características

Ensayos reológicos:Propiedades de Ingeniería


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Prueba de penetración

0 Sec.5 Sec.

100 g. Penetración


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Especificación de penetración


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25°C (77°F)

Bajo

Medio

Alta

Temperatura

P e n e t r a t i o n , 0 .

1 m m

Misma clasificación Comportamiento!!!!!


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Especificación de viscosidad AC


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Para qué cambiar?Para qué tanta

complicación?


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Limitaciones de los sistemas de clasificación segúnpenetración y viscosidad

• Viscosidad: solo efecto viscoso

• Penetración: medida empírica

• No se cuantifican propiedades en bajas temperaturas

• Problemas con ligantes modificados o recuperados

•

Ensayos a una temperatura• Envejecimiento a largo plazo no contemplado

• Mismo grado y propiedades completamente distintas

Para qué cambiar?Para qué tanta complicación?


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Primario Secundario

Punto de flujo

Repeticiones de carga

D e f o r m a c i ó n p e

r m a n e n t e ,

p

•Deformaciónalta

•↓ tasa dedeformacionesplásticas

•Con cambiosvolumétricos

•Deformación baja

•Constante tasa dedeformaciones plásticas

•Con cambios volumétricos

•Deformación alta

•↑ tasa dedeformacionesplásticas

•Sin cambiovolumétrico

Terciario


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Deformación permanenteen mezcla asfáltica

Deformaciones

elásticas son

totalmente

recuperables e

independientes

del tiempo

Deformaciones

viscoelasticas son

dependientes

del tiempo y

recuperables

Deformaciones

viscoplasticas son

permanentes y

dependientesdel tiempo

Deformaciones

plásticas son

permanentes e

independientesdel tiempo

Elastico

Carga timeDescarga

Visco elastico

Visco-Plástico

time

Verano

Viscoso no

lineal

Viscoso

Lineal


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Modelos de deformaciónpermanente

MAGNITUD DE LARODERA

• La magnitud de la rodera es estimada cada capa osubcapa en la profundidad media.

• Magnitud total de la rodera:

RD= magnitud de la rodera (pulg)εp

i = deformación permanente de cada sub-capa (pulg/pulg)

hi = espesor de cada sub-capa (pulg)


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Modelos de deformaciónpermanente

CARPETA ASFÁLTICAMODELO GENÉRICO

εp = deformación permanente acumulada a N-repeticiones de carga(pulg/pulg)

εr = deformación resilente de la capa asfáltica (pulg/pulg)

N = número de repeticiones de carga

T = temperatura del pavimento (F)

ai = constantes de regresiónβri = factores de ajuste de laboratorio a campo

βri = factores de calibración


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Ensayos fundamentales dedeformación permanente•Creep repetido o deformación cíclica no reversible•Multiple Stress Creep Recovery (MSCR)


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Equipo

Reómetro de Corte Dinámico(DSR)


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Creep repetido

Tiempo (s) D e f

o r m a c i ó n p e r m a n

e n t e a

c o r t a n t e ( % )

Deformación

cortante instantánea

Deformación cortanterecuperable

Deformación cortante

permanente

Un ciclo decarga

Posicióndel torque


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Creep repetido


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MSCR


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Norma MSCR AASHTO TP 70

•Asfaltos envejecidos en horno RTFO

•Altas temperaturas de ensayo

• 10 Ciclos por nivel de esfuerzo

– 1 segundo de carga a un esfuerzo cortante constante

• 0,1 kPa

• 3,2 kPa – 9 segundos de recuperación


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Configuración de ensayo

E s f u e r z o

D e f o r m a c i ó n

Tiempo (s)

Tiempo (s)

3,2 kPa

0,1 kPa

1 10


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Ensayo MSCR

N R bl C


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Non-Recoverable CreepCompiance (Jnr)

Deformación cortante permanenteEsfuerzo cortante aplicado

%

D e f o r m a

c i ó n

Tiempo (s)

Deformación permanente

Ciclo 1

Deformación permanenteCiclo 2

Deformación permanente

Ciclo 3

% R ió MSCR


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% Recuperación MSCRRecuperación elástica

%

D e f o r m a

c i ó n

Tiempo (s)

10 ciclos 0,1 kPa

Asfalto con estructura débil ybaja recuperación elástica

Asfalto con estructurafuerte y alta

recuperación elástica

10 ciclos 3,2 kPa

N Si t d G d


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Nuevo Sistema de Gradode Desempeño PG (MSCR)

Condición

@ 3,2

@ 3,2 − @ 0,1

@ 0,1

Tránsito estándar

< 1 × 1 07 ESALs

< 4 < 0,75

Tránsito alto

1 × 1 07 − 3 × 107ESALs

< 2 < 0,75

Tránsito muy alto

> 3 × 1 07 ESALs

< 1

< 0,75

Una reducción de Jnr a la mitad típicamente genera una reducción de la mitad de

la deformación

Jnr Se utiliza para determinar el grado de desempeño del liganteLigantes asfálticos modificados y sin modificar

N Si t d G d


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Nuevo Sistema de Gradode Desempeño PG (MSCR)

PG 64-22 & 64-28 PG 70-22 PG 76-22

%

R e c u p e r a c

i ó n J n r 3 , 2 k P a

Jnr 3,2 kPa0 1 2 3 4 5

10

20

30

40

Estándar

Alto

Muy Alto

Jnr es mejor correlacionando ladeformación permanente que el

parámetro G*/sin δ

I t d ió


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IntroducciónDeterioros en pavimentos

Daño porhumedad

Agrietamiento porfatiga

Agrietamientotérmico

Deformaciónpermanente


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Agrietamiento por fatiga

•Falla estructural de un pavimento.

•Se genera cuando los materiales que conforman la estructura sufrenagrietamiento relacionado con la deformación en tensión horizontal por tracciónen la fibra extrema de la primera capa.

Mezcla asfálticaBase granular

Subbase

Subrasante

εt

Fatiga


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Modelo de fatiga

Ecuación típica para la determinación del desempeño a fatiga:

Donde:

N f =Número de repeticiones de

carga a la fatiga

ε = deformación unitaria

E* = Módulo ante carga dinámica

k1,2,3 = Constantes de calibración

Lo que se busca


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Ensayos

LinearAmplitude

Sweep(LAS)


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Ensayos

%

D e f o r m a c i ó n

a p

l i c a d a

Ciclos de carga

Barrido defrecuencias

Ensayo a deformación controlada paraevitar la deformación acumulada


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Ensayos

Utilizando el Daño Viscoelástico Continuo es posible calcular la vida a fatiga acualquier nivel de deformación

Barrido de amplitudesAjuste

Aumento sistemático de la cargapara acelerar el daño


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APT 2016_COSTA RICA

Fechas importantes

27 de Febrero del 2015: Inicio de recepción de resumenes

5 de Junio del 2015: Fecha límite de envío de resúmenes10 de Julio del 2015: Notificación de aceptación de resúmenes / posters

9 de Octubre del 2015: Fecha límite de recepción de artículos para la revisión por

pares

15 de Junio del 2016: Comentarios, notificaciones de aceptación y rechazo de artículos

11 de Marzo del 2016: Presentación del artículo completo

19 al 21 de Setiembre del 2016: Congreso APT 2016


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Muchas gracias

http://www.lanamme.ucr.ac.cr/

[email protected]@lgloria27

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