ES2220171B1 - Procedimiento de ensayo de corte para la evaluacion de la union entre capas proporcionada por los riegos de adherencia. - Google Patents
Procedimiento de ensayo de corte para la evaluacion de la union entre capas proporcionada por los riegos de adherencia.Info
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Abstract
Procedimiento de ensayo de corte para la evaluación de la unión entre capas proporcionada por los riegos de adherencia. Método desarrollado para la dosificación, caracterización y posterior control de los riegos de adherencia entre capas, a partir de la valoración de su resistencia a las tensiones tangenciales provocadas por la aplicación de un esfuerzo cortante en la unión de las capas, mediante un ensayo de corte.
Description
Procedimiento de ensayo de corte para la
evaluación de la unión entre capas proporcionada por los riegos de
adherencia.
La presente tecnología se engloba dentro de la
ingeniería de carreteras, concretamente dentro del ámbito de la
caracterización mecánica de la adherencia entre capas proporcionada
por las emulsiones bituminosas utilizadas como riegos de adherencia
en la construcción de firmes de carreteras.
En el proyecto de un firme de carretera se supone
que las capas asfálticas van a estar totalmente unidas, trabajando
de forma solidaria. Para ello, durante su construcción, se procede
a la aplicación de un riego de adherencia, un material que se
encarga de adherir una capa con la inmediatamente superior, de forma
que el comportamiento de todas ellas sea lo más parecido al de un
elemento único. Sin embargo, la experiencia ha puesto de
manifiesto que esta unión no siempre se consigue, ocasionando
deterioros prematuros en el firme y una reducción de su vida de
servicio.
La adherencia final conseguida entre capas
depende no sólo de cómo se haya realizado el riego, de que la
dotación sea la apropiada, de que se haya adherido bien a la capa
inferior, o de que el tráfico de obra no lo haya levantado, sino
también de cómo se ha ejecutado la nueva capa, si han quedado
coqueras en su parte inferior, de la compactación de la capa en su
parte inferior, de la calidad del mástico de la nueva capa, etc.
Sin embargo, durante la fase de construcción, esta propiedad
apenas se controla. El control se reduce a una mera inspección
visual del riego efectuado y al control de la dotación del mismo,
pero no se verifica la calidad final conseguida en la adherencia
de las capas, que es lo que en realidad se debería medir.
Para evaluar el grado de adherencia entre dos
capas asfálticas se han desarrollado fundamentalmente dos
tipologías de ensayo: de tracción y de corte, ambos de cierta
complejidad y por tanto de difícil aplicación en el control de las
capas ejecutadas. Por ello, se ha desarrollado un nuevo ensayo de
corte, de ejecución muy sencilla, capaz de medir la resistencia a
las tensiones tangenciales provocadas por la aplicación de una
fuerza cortante sobre la unión de dos capas.
Este ensayo permite tanto el control de la
calidad alcanzada en obra mediante la rotura de testigos, como la
evaluación del efecto de diferentes riegos de adherencia mediante
la rotura de probetas fabricadas en el laboratorio. Además, el
mismo ensayo permite evaluar la acción del agua sobre los riegos, al
ensayar probetas o testigos que han permanecido sumergidos en un
baño de agua durante un cierto periodo de
tiempo.
tiempo.
El objeto de la presente invención es el
procedimiento desarrollado para la dosificación, caracterización y
posterior control de los riegos de adherencia entre capas,
mediante un nuevo ensayo de corte, que pretende medir la resistencia
a las tensiones tangenciales, provocadas por la aplicación de una
fuerza cortante, que se producen en la unión de dos capas
asfálticas, adheridas o no por un riego de adherencia. También se
mide la deformación o el desplazamiento de una de las capas
respecto la otra.
El análisis de fuerzas y tensiones en que se basa
el ensayo de corte es el indicado en la figura 1. La parte A se
debe considerar totalmente rígida, indeformable, mientras que la
parte B representa la capa asfáltica superior. En el análisis de
esfuerzos cortantes, se considera despreciable el peso propio del
elemento B frente al peso total de A (como se verá más adelante,
éste contempla el peso de una capa asfáltica y el peso de un molde
cilíndrico de acero). El momento flector en los apoyos es nulo. La
ecuación que da el valor de las tensiones tangenciales sobre la
junta de unión de ambas partes, siendo S la superficie de la sección
transversal, es:
\tau=\frac{P/2}{S}
Las probetas fabricadas en laboratorio están
formadas por dos capas asfálticas, entre las que se extiende el
riego de adherencia a estudiar. Análogamente, se puede estudiar el
efecto adherente del riego entre una capa bituminosa sobre una de
hormigón o del propio ligante de las mezclas, no extendiendo
entonces riego. Este sistema bicapa se prepara dentro de un molde
cilíndrico de 177.8 mm de altura y 101.6 mm de diámetro interior,
figura 2. La altura total de ambas capas debe ser inferior a la
altura del molde.
Las capas asfálticas se compactan por impacto,
mediante el aparato Marshall, aplicando 100 golpes en la cara
superior. Una vez realizada la primera capa, ésta se debe dejar
enfriar. Para realizar el ensayo siempre en las mismas condiciones,
de forma que no afecte el betún de la mezcla, se realiza un corte
superficial de pocos milímetros de espesor.
Cuando la superficie cortada está seca, se
extiende la dotación escogida de la emulsión a analizar mediante un
pincel y se deja el tiempo suficiente para que la emulsión rompa.
Luego, se vierte la mezcla bituminosa en caliente y se compacta la
que será la capa superior. Finalmente, se extruye la capa superior
de forma que la junta quede en el exterior del molde, a 5 mm de
separación.
Si la temperatura de ensayo es diferente de la
temperatura ambiente, se deberá disponer de estufas y/o neveras con
reguladores de temperatura, donde las probetas permanecerán el
suficiente espacio de tiempo para adquirir la temperatura escogida.
Aunque es recomendable disponer de una prensa con una cámara
termostatizada para mantener la temperatura de ensayo, éste es
suficientemente rápido para que no se produzca una pérdida o
ganancia de temperatura significativa si se realiza a temperatura
ambiente.
El mismo procedimiento de ensayo se puede aplicar
sobre testigos obtenidos de obra. Los testigos, que como mínimo
estarán formados por dos capas, se introducen en una mordaza
cilíndrica, figura 3, la cuál, mediante una serie de tuercas,
permite confinarlos en la posición requerida, de forma análoga a las
probetas en los moldes.
La ejecución del ensayo se lleva a cabo colocando
las probetas o testigos sobre una base con dos puntos de apoyo
separados 20 cm, figuras 4 y 5, que se coloca sobre el pistón de la
prensa, aplicando una carga a velocidad de deformación
constante.
El ensayo también contempla la posibilidad de que
las probetas y testigos permanezcan sumergidos en un baño de agua,
a determinada temperatura durante un cierto intervalo de tiempo,
antes de ensayarlos a la temperatura deseada.
Durante el ensayo se registra la variación de
carga con el desplazamiento del pistón de la prensa mediante un
equipo informático adecuado, figura 6, determinándose:
- Resistencia máxima a cortante
- Deformación correspondiente a la resistencia
máxima
- Deformación en rotura
- Energía de rotura
Figura 1. Esquema de fuerzas y tensiones
actuantes sobre la disposición de la probeta en el ensayo de
corte.
Figura 2. Moldes para la fabricación y el ensayo
de probetas
Figura 3. Mordazas para el ensayo de testigos
Figura 4. Disposición de la probeta en la prensa
durante la realización del ensayo
Figura 5. Bases para el ensayo de probetas y
testigos
Figura 6. Resultado del ensayo de corte para la
caracterización de la adherencia entre capas de mezcla asfáltica
proporcionada por una emulsión bituminosa.
Figura 7. Resultados del ensayo de corte sobre
probetas, a 5ºC. Efecto de la dotación de emulsión: (a) con 500
g/m^{2}, (b) con 100 g/m^{2} y (c) sin emulsión
Figura 8. Resultados del ensayo de corte sobre
probetas, a 5ºC. Efecto de la acción del agua: (a) con 500
g/m^{2}, (b) con 100 g/m^{2} y (c) sin emulsión
Figura 9. Resultados del ensayo de corte sobre
probetas. Efecto de la temperatura de ensayo: (a) a 5ºC, (b) a
20ºC y (c) a 40ºC (dotación: 400 g/m^{2})
Figura 10. Resultados del ensayo de corte sobre
testigos, a 20ºC. Adherencia entre capa de rodadura
(D-12) e intermedia (S-20)
Figura 11. Resultados del ensayo de corte sobre
testigos, a 20ºC. Adherencia entre 1ª y 2ª capa base
(G-20)
Se incluye a modo de ejemplo los resultados
obtenidos en la aplicación del procedimiento de ensayo para la
caracterización de la adherencia proporcionada por un tipo de
emulsión (ECR-1), figuras 7, 8 y 9, estudiando el
efecto de:
- dotación de emulsión (desde 100 a 500
g/m^{2}),
- acción del agua (24 horas, 60ºC),
- temperatura de ensayo (5, 20 y 40ºC),
Adicionalmente, se incluyen los resultados
obtenidos al aplicar el ensayo de corte para la caracterización de
la adherencia de un riego puesto en obra, a partir del ensayo de
testigos extraídos después de su ejecución, figuras 10 y 11.
Claims (3)
1. Procedimiento para la dosificación,
caracterización y posterior control de los riegos de adherencia
entre capas, caracterizado por determinar la tensión
tangencial de rotura en la superficie de unión de las capas a partir
de la carga vertical que se aplica en el centro del molde o de la
mordaza que convierte la probeta o testigo de ensayo en una viga
rígida biapoyada sobre una base especial, por medio de la cual se
transmite el esfuerzo cortante a la sección de ensayo.
2. Procedimiento para la dosificación,
caracterización y posterior control de los riegos de adherencia
entre capas, según la reivindicación primera, caracterizado
por la base sobre la que se dispone el molde o la mordaza metálica
con la probeta o testigo, en posición horizontal, con dos puntos
de apoyo, sobre uno de los cuales se apoya el molde metálico y
sobre el otro la capa superior de la probeta o testigo.
3. Procedimiento para la dosificación,
caracterización y posterior control de los riegos de adherencia
entre capas, según la reivindicación primera, caracterizado
por las mordazas que confinan el testigo convirtiéndolo en una viga
rígida, que se coloca sobre la base de apoyo que transmite el
esfuerzo cortante en la unión de las dos capas que constituyen el
testigo.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES200200948A ES2220171B1 (es) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Procedimiento de ensayo de corte para la evaluacion de la union entre capas proporcionada por los riegos de adherencia. |
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Publications (2)
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ES2220171A1 ES2220171A1 (es) | 2004-12-01 |
ES2220171B1 true ES2220171B1 (es) | 2006-01-16 |
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FR2089214A5 (es) * | 1970-04-09 | 1972-01-07 | Snam Progetti | |
JPH0663953B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1994-08-22 | 工業技術院長 | 亀裂剪断変位計 |
FR2699279B1 (fr) * | 1992-12-11 | 1995-03-03 | Colas Sa | Appareil et procédé d'essai mécanique permettant d'étudier la fissuration en fatigue de matériaux routiers. |
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- 2002-04-15 ES ES200200948A patent/ES2220171B1/es not_active Expired - Fee Related
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