Presentacin de PowerPoint

COMPORTAMIENTO REOLGICO DEL ASFALTO RESPECTO A FALLAS POR DEFORMACIN PERMANENTEUNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERIACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CTEDRA:TECNOLOGIA DEL ASFALTOCATEDRTICO:ING. CASTRO BALBIN, EDWARD

PRESENTADO POR:

AGUILAR RAYA GRIMALDOESTEBAN ARIZAPANA ANTONYSOLANO RAMOS JHEFERSON

HUANCAYO 2014INTRODUCCION

El Comportamiento Reolgico del asfalto respecto a fallas por deformacin permanente en sus diferentes formas es una de las fallas ms importantes e incidentes en el desarrollo de la vida til de los pavimentos asflticos; por lo que se ha elaborado un estudio bibliogrfico dirigido a identificar las principales causas que generan esta falla, En el Per, debido a su diversidad climtica requiere de diseos de pavimentos y mezclas asflticas con propiedades especficas para atender la necesidades de cada regin. El conocimiento de las causas que originan la deformacin permanente y de las condiciones climticas en el Per, permitir anticiparse a un deterioro prematuro de los pavimentos asflticos en el Per, lo que incidir en la economa del pas.A travs del desarrollo del trabajo, se presentan los conceptos de la reologa del asfalto, que depende directamente de la composicin qumica del mismo, presentando las propiedades reolgicas de los materiales asflticos a travs de la mecnica del medio continuo. As mismo, se menciona los ensayos que se realizan.

PROBLEMA:

En el Per debido al clima en algunas zonas de su territorio y otras causas, existe la posibilidad que se presenten deterioros prematuros en sus pavimentos por efecto del Comportamiento Reolgico del Asfalto respecto a fallas de deformacin permanente.Como se sabe, la degradacin de la calidad del pavimento asfltico, que se traduce por irregularidades en los perfiles longitudinales y transversales del pavimento, generalmente ocurre por los mecanismos que producen deformacin permanente tanto en la mezcla asfltica que conforma la carpeta de rodadura, as como tambin en las diferentes capas de la estructura del pavimento, e inclusive en la sub rasante.

OBJETIVOS:

Efectuar un estudio bibliogrfico extensivo sobre los mecanismos que originan la deformacin permanente en los pavimentos asflticos, discutiendo las causas que las producen, y los ensayos utilizados en estos.Efectuar un estudio bibliogrfico extensivo sobre los factores relevantes y mecanismos que originan la deformacin permanente como es la reologa del asfalto, las caractersticas de la mezcla asfltica y agregados; el comportamiento estructural global del pavimento, procesos constructivos, entre otros.En funcin al logro de los dos objetivos mencionados anteriormente, presentar conclusiones y recomendaciones para evitar el deterioro por el mal comportamiento reolgico del asfalto respecto a las fallas por deformacin permanente de los pavimentos asflticos en el Per.

JUSTIFICACION:

Las fallas por deformacin permanente ante el comportamiento reolgico pueden ser de tipo funcional como tambin estructural; por lo tanto son dainas para la durabilidad de los pavimentos asflticos. Por esto existe preocupacin en nuestro Pas, para prevenir su presencia prematura, tomndose en consideracin aspectos determinantes como son el diseo del pavimento, calidad de materiales, procesos constructivos, entre otros aspectos que aseguren un mejor presentando comportamiento del pavimento antes esta posible falla. Toda esta previsin pasa por no utilizar equipos de laboratorio necesarios y ensayos respectivos.

LA REOLOGA DEL ASFALTO

La reologa se define como la ciencia que estudia la deformacin y el flujo de los materiales bajo la aplicacin de una carga. Los antecedentes histricos de la Reologa son, a menudo, difcilmente separables de los de la mecnica del medio continuo.1.PROPIEDADES REOLGICAS DE LOS MATERIALES ASFLTICOS.

La Reologa es la parte de la fsica que estudia la relacin entre el esfuerzo y la deformacin en los materiales que son capaces de fluir siendo una parte de la mecnica de medios continuos. La reologa mide la deformacin de los cuerpos que no son ni slidos ni lquidos, es decir, de cuerpos intermedios entre slido elstico y lquido viscoso.La reologa estudia las siguientes propiedades:1) La teora de la elasticidad y resistencia de los materiales.2) La plasticidad.3) La viscosidad.4) La hidrulica.

B) CARACTERSTICAS REOLGICAS DEL ASFALTO

La reologa es una de las propiedades ms importantes de los productos asflticos. Se refiere a la variacin de las propiedades del flujo a travs del tiempo de aplicacin de una carga e incluye una propiedad muy importante: la viscosidad.

La viscosidad de asfalto vara con la temperatura en mayor o menor grado (susceptibilidad trmica) y su estudio es muy importante y de inters prctico, porque en todas las aplicaciones del asfalto se debe modificar su viscosidad mediante el calentamiento.

A temperaturas altas el asfalto se considera un fluido viscoso, mientras que a temperaturas bajas de servicio se considera un material slido con propiedades elsticas. Con el propsito de conocer las caractersticas de flujo del asfalto a distintas temperaturas, se utilizan actualmente monogramas y curvas que relacionan las principales propiedades del asfalto.

C) PROPIEDADES REOLGICAS Y COMPORTAMIENTOS EN SERVICIO

La reologa es la rama de la mecnica que analiza el comportamiento de la materia a travs del tiempo de aplicacin de la carga, mediante el estudio de propiedades de flujo y deformacin como la viscosidad, la ductilidad y la fragilidad, permitiendo establecer una relacin entre el estado coloidal de los cementos asflticos y su composicin qumica.

Cualquier material sometido a un esfuerzo cortante suficientemente grande es capaz de deformarse o fluir. Mientras la mecnica racional considera los cuerpos como elementos indeformables y la mecnica elstica los asimila a slidos perfectamente elsticos, consecuentes con la ley de Hooke, la reologa trata el caso ms general en el que las deformaciones producidas, por un agente exterior o por un proceso intrnseco aparecen ligadas ntimamente al factor tiempo.

DEFORMACION PERMANENTE

1.1.DEFORMACIN PLSTICA DE LA MEZCLA ASFLTICA

Se presenta en climas clidos y tambin puede darse por una compactacin inadecuada de las capas durante la construccin, por el uso de asfaltos blandos o de agregados redondeados.

La deformacin permanente en carpetas asflticas ocurre debido a una combinacin del flujo del material (viscoelstico viscoplstico) y el dao en este material, representado por la formacin y propagacin de fisuras.

La capacidad de una mezcla de resistir este tipo de deformacin depende de diversos factores, entre los cuales, la consistencia del ligante y la volumetra de la mezcla (agregados y ligantes)

1.2.AHUELLAMIENTO POR FALLAS EN LA SUBRASANTE, SUBBASE Y BASESon causadas por un excesivo esfuerzo repetido en las capas interiores, sean base o subbase bajo la capa de mezcla asfltica. Aunque los materiales duros pueden reducir este tipo de roderas, es considerado un problema estructural, ms que de los materiales entre s. Esencialmente, no hay suficiente fuerza en el pavimento o dureza para reducir la fuerza aplicada en un nivel tolerable. Tambin puede ser causado por un inesperado debilitamiento de una de las capas generadas por la intrusin de humedad. La deformacin ocurre en las capas inferiores, as como en la subrasante.

1.3.AHUELLAMIENTO POR FALLAS EN LA CAPA DE MEZCLA ASFLTICA.

Es el tipo de falla se produce debido a la escasez de la capacidad portante o a la insuficiencia de soportar cargas pesadas, una mezcla asfltica dbil, va acumulando una pequea pero permanente deformacin plstica, en cada pulso de carga pesada, y eventualmente forma una ruta caracterizada con una inclinacin y deslizamiento lateral de la mezcla, el ahuellamiento puede ocurrir en la capa superficial de asfalto o debido al debilitamiento en las capas inferiores de asfalto.

DEFORMACIN PERMANENTE POR TRACCIN

Generalmente se acepta que en la mayor parte de las situaciones, el trfico genera un dao por fatiga del material que se inicia en la parte inferior de la capa asfltica y se propaga hacia la superficie. En el modelo tradicional de fatiga las fisuras se originan en la fibra inferior de la mezcla bituminosa (zona donde la tensin de traccin es mayor) y se propaga verticalmente hacia la superficie del pavimento.

Dao por fatiga significa que un estado de tensin provocado por una solicitacin, muy alejada del valor de rotura, llega a producir por acumulacin (es decir, por repeticin de la solicitacin un nmero muy elevado de veces) el agotamiento del material, agotamiento que se manifiesta por la fisuracin del mismo.

PRINCIPALES FALLAS QUE SE PRESENTAN POR DEFORMACIN PERMANENTE

4.1.ONDULACIN (OND). Tambin conocida como corrugacin o rizado, es un dao caracterizado por la presencia de ondas en la superficie del pavimento, generalmente perpendiculares a la direccin del trnsito, con longitudes entre crestas usualmente menores que 1,0 m.

CAUSAS: La ondulacin es una deformacin plstica de la capa asfltica, debido generalmente a una prdida de estabilidad de la mezcla en climas clidos por mala dosificacin del asfalto, uso de ligantes blandos o agregados redondeados. Muchos de los casos suelen presentarse en las zonas de frenado o aceleracin de los vehculos.PRINCIPALES FALLAS QUE SE PRESENTAN POR DEFORMACIN PERMANENTE

4.2.ABULTAMIENTO (AB). Este deterioro se asigna a los abombamientos o prominencias que se presentan en la superficie del pavimento. Pueden presentarse bruscamente ocupando pequeas reas o gradualmente en reas grandes, acompaados en algunos casos por fisuras.

CAUSAS: Se generan principalmente por la expansin de la subrasante o en capas de concreto asfltico colocado sobre placas de concreto rgido, el cual se deforma al existir presiones bajo la capa asfltica (como las generadas por procesos de bombeo).

PRINCIPALES FALLAS QUE SE PRESENTAN POR DEFORMACIN PERMANENTE

4.3.HUNDIMIENTO (HUN). Los hundimientos corresponden a depresiones localizadas en el pavimento con respecto al nivel de la rasante.Este tipo de dao puede generar problemas de seguridad a los vehculos, especialmente cuando contienen agua pues se puede producir hidroplaneo. Los hundimientos pueden estar orientados de forma longitudinal o transversal al eje de la va, o pueden tener forma de medialuna, en cualquier caso, el reporte del dao debe incluir en las aclaraciones la orientacin o la forma del hundimiento, si es fcilmente identificable en campo.

CAUSAS: Existen diversas causas que producen hundimientos las cuales estn asociadas con problemas que en general afectan toda la estructura del pavimento:* Asentamientos de la subrasante.* Deficiencia de compactacin de las capas inferiores del pavimento, del terrapln o en las zonas de acceso a obras de arte o puentes.

PRINCIPALES FALLAS QUE SE PRESENTAN POR DEFORMACIN PERMANENTE

4.4.AHUELLAMIENTO (AHU). El ahuellamiento es una depresin de la zona localizada sobre la trayectoria de las llantas de los vehculos. Con frecuencia se encuentra acompaado de una elevacin de las reas adyacentes a la zona deprimida y de fisuracin.Un ahuellamiento significativo puede llevar a la falla estructural del pavimento y posibilitar el hidroplaneo por almacenamiento de agua.

CAUSAS: El ahuellamiento ocurre principalmente debido a una deformacin permanente de alguna de las capas del pavimento o de la subrasante, generada por deformacin plstica del concreto asfltico o por deformacin de la subrasante debido a la fatiga de la estructura ante la repeticin de cargas.

ENSAYOS DE LABORATORIO RECOMENDADOS PARA ESTUDIOSY CONTROL DE LA DEFORMACIN PERMANENTE.

Las mezclas asflticas pueden tener un comportamiento elstico lineal, elstico no lineal o viscoso en funcin de la temperatura y el tiempo de aplicacin de la carga. A bajas temperaturas el comportamiento es fundamentalmente elstico lineal, y al aumentar la temperatura se empieza a comportar como un material elstico no lineal, apareciendo el comportamiento viscoso a medida que la temperatura contina aumentando.

ENSAYOS FUNDAMENTALES

Los ensayos de laboratorio que se utilizan principalmente para evaluar las deformaciones plsticas o ahuellamientos, se pueden dividir en diversas tipologas principales, entre las que se tienen:

ENSAYOS DIAMETRALES.Este tipo de ensayos no aparecen como los ms indicados o adecuados para evaluar las deformaciones plsticas. Desde que se sabe que es un ensayo de tensin, no puede predecir ahuellamientos en forma eficiente.

B) ENSAYOS UNIAXIALES.Es un tipo de ensayo que puede ser potencialmente usado para predecir el funcionamiento de pavimentos, pero uno de los principales problemas que presenta este tipo de ensayo es la capacidad para predecir el funcionamiento debido a la carga y la temperatura que pueden ser usados en el ensayo. Se sabe que la temperatura y el esfuerzo aplicado en el laboratorio deben ser muy similares al que un pavimento presenta en condiciones reales, estos ensayos por otro lado no conducen a una falla inmediata de los especmenes.

C) CREEP ESTTICO (O SIMPLEMENTE CREEP)El ensayo ms simple para el estudio de la deformacin permanente de mezclas es el llamado ensayo de creep. En algunos pases este ensayo viene siendo realizado a travs de la aplicacin de cargas compresivas por ello se le conoce como ensayo de compresin uniaxial (Brasil) o ensayo de creep; tambin puede ser realizado a travs de la aplicacin de cargas de torsin, flexin y traccin.

CREEP DINMICO:El ensayo de creep dinmico consiste en la aplicacin de pulsos de carga al cuerpo de prueba, a una determinada frecuencia, tiempo de aplicacin de carga e intervalo entre las aplicaciones de las cargas, a una temperatura especificada. Durante la realizacin del ensayo, el cuerpo de prueba es sometido a la aplicacin de una carga de compresin axial penetrante. En general la siguiente combinacin tambin ha sido ms empleada, cada aplicacin de carga tiene una duracin de 0.10 segundos y los intervalos entre las aplicaciones de carga son de 0.90 segundos, aplicados a una frecuencia de 1 Hz; este ciclo es repetido 3,600 veces para cada cuerpo de prueba ensayado, resultando en una hora de ensayo.

E) ENSAYOS TRIAXIALES.La diferencia con los ensayos uniaxiales, es que este tipo de ensayo proporciona una presin de confinamiento, lo que aproxima ms a las condiciones reales a los que est sometido un pavimento, proporciona una temperatura y presin similar a la del lugar, llevando a los especmenes a una falla a corto tiempo. Se tiene poca experiencia, pero se han realizado algunos ensayos sobre deformaciones plsticas sobre todo en triaxiales creep y triaxiales de carga repetida. Son complicados de realizar.

F) ENSAYOS DE CORTE.Este tipo de ensayo incluye al ensayo Superpave de corte SST, es muy complicado de llevar a cabo y muy costoso, no tiene mucha aceptacin, debido a los modelos que utiliza para la prediccin del comportamiento o funcionamiento. No es apropiado su uso en la prediccin de ahuellamientos..

G) ENSAYOS EMPRICOS.Son ensayos basados en la experiencia y en la correlacin de resultados de laboratorio y sus predicciones en cuando a funcionamiento son muy limitadas, de ser empleados, en la mayora requieren de otros ensayos de laboratorio adicionales.

ENSAYOS COMPLEMENTARIOS

Adems de los ensayos ya descritos, vienen siendo bastante utilizados para la caracterizacin mecnica de mezclas otros ensayos. Se trata de ensayos empricos que, sin embargo proveen informaciones importantes no obtenidas a partir de los ensayos mecnicos. Los dos principales ensayos que vienen siendo usados en diferentes pases son el de Prdida por Humedad Inducida (Lotman) y el de Traccin Indirecta; que se consideran por ser de importancia para el diseo de las mezclas asflticas que de alguna manera inciden para determinar su durabilidad y dentro de ello las fallas de la misma; en el presente estudio se presentan estos dos ensayos.

CONCLUSIONES

Como estas fallas son la acumulacin de pequeas deformaciones permanentes frente al comportamiento Reolgico, es necesario incrementar la resistencia de las mezclas no slo utilizando cemento asfltico ms viscoso, sino un tipo de asfalto que se comporte ms como un slido elstico a altas temperaturas del pavimento y as tenga una mejor recuperacin elstica que evite la acumulacin de deformaciones plsticas permanentes. As, cuando se aplique la carga, el cemento asfltico actuar como una banda elstica recuperando su posicin original luego del paso de la carga en lugar de deformarse.

Cuando se evalan las causas de deformacin permanente, las propiedades volumtricas de la mezcla asflticas tienen un rol fundamental. Dentro de los parmetros volumtricos, en ocasiones se recomienda disminuir el contenido de asfalto de las mezclas, mediante el manejo de la granulometra del agregado y valores bajos en el contenido de vacos.

CONCLUSIONES

El contenido de vacos de aire influye en el comportamiento de la deformacin permanente, ya que un porcentaje alto de contenido de vacos puede implicar una deficiente compactacin de la carpeta asfltica y por lo tanto la posibilidad que se presenten fallas de asentamiento o ahuellamiento de tipo estructural pudiendo ser el resultado de un mal proceso constructivo; por otro lado un bajo contenido de vacos pueden generar exudacin del cemento asfltico en zonas de altas temperaturas ocasionando el desplazamiento de la mezcla asfltica en la parte superior de la carpeta, pudiendo luego producirse ahuellamiento por deformacin plstica.

Una compactacin eficiente de la mezcla asfltica, con el equipo de construccin adecuado y a una temperatura dentro del rango aceptable de compactacin, ayuda a prevenir la formacin de ahuellamientos. Evitar la segregacin de la mezcla asfltica durante el transporte y el extendido de la mezcla es un factor favorable para la estabilidad de la mezcla evitando la deformacin de la misma.

BIBLIOGRAFA

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GRACIAS