ES2283229B2 - Mejoras en el equipo y en el procedimiento para evaluar la autorreparacion de mezclas asfalticas. - Google Patents
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Abstract
Mejoras en el equipo y en el procedimiento para evaluar la autorreparación de mezclas asfálticas. Los equipos de rueda deambulante que simulan las cargas de tráfico sobre los firmes de carretera se emplean para el estudio de distintas propiedades de las mezclas asfálticas, pero hasta el momento no se han empleado para el estudio del fenómeno de autorreparación de la mezcla. La presente invención aporta mejoras novedosas a los equipos de rueda deambulante dedicados al estudio de la reflexión de fisuras. Mediante la introducción de cuatro nuevas piezas (13) de confinamiento lateral de la probeta de ensayo y la inclusión de ciclos frío-calor y movimientos de tracción y compresión en el procedimiento de ensayo se logra considerar la autorreparación de la mezcla asfáltica durante el proceso de fisuración.
Description
Mejoras en el equipo y en el procedimiento para
evaluar la autorreparación de mezclas asfálticas.
La invención está dirigida al ámbito de los
ensayos de materiales para carreteras, especialmente mezclas
asfálticas. Permite incluir la capacidad de autorreparación en la
resistencia a la reflexión de fisuras de capas asfálticas colocadas
en rodadura y sistemas antirreflexión de fisuras. Es del interés de
los técnicos de carreteras y de la industria de fabricación de
equipos para ensayos de laboratorio.
El fenómeno de reflexión de grietas consiste en
que las juntas y grietas de un pavimento, generalmente de hormigón
o de capas tratadas con cemento, se propagan a través de la capa
asfáltica colocada encima, hasta aparecer en la superficie de la
carretera, causando la entrada de agua, acelerando el deterioro del
firme e incrementando con ello los costes de mantenimiento.
Las cargas de tráfico producen en las juntas y
grietas dos tipos de movimientos que causan en la capa asfáltica
superior tensiones cortantes y tensiones por flexión. Por otro
lado, los descensos de temperatura causan la retracción térmica de
las capas fisuradas o con juntas constructivas, produciendo la
abertura progresiva de juntas y fisuras, lo que genera tensiones de
tracción en la capa asfáltica superior, aún sin fisurar.
Por último, durante los períodos cálidos, las
capas del firme se dilatan y el ligante que contienen las capas
asfálticas gana fluidez, produciéndose un fenómeno parcial de
autorreparación de las fisuras incipientes, en el que juega un
papel muy importante el efecto de reamasado de la mezcla asfáltica
que provocan las ruedas de los vehículos al circular sobre la zona
parcialmente fisurada. Este efecto de autorreparación es muy
importante a la hora de pronosticar los años que transcurrirán hasta
que la fisura atraviese la capa y aparezca en la superficie de la
carretera.
Debido a estas consecuencias -técnicas y
económicas- negativas que causa la reflexión de grietas en las
capas asfálticas el fenómeno ha sido estudiado, empleando diversas
técnicas que incluyen métodos numéricos, experimentación a escala
real y experimentación en laboratorio.
Los estudios de laboratorio consisten en simular
sobre probetas de material las acciones que la capa asfáltica sufre
en la carretera. Estas acciones pueden ser simuladas mediante
equipos servohidráulicos, que sometan a las probetas de ensayo a
esfuerzos estáticos o cíclicos. También puede utilizarse como
mecanismo de simulación de las cargas una rueda deambulante, que
con movimiento de vaivén somete la probeta de ensayo a cargas
cíclicas.
Los equipos de laboratorio ideados para el
estudio de la reflexión de fisuras en capas asfálticas, que emplean
el procedimiento de rueda deambulante para simular las cargas de
tráfico, se denominarán en el ámbito de este documento equipos de
rueda deambulante para la reflexión de fisuras (en adelante equipos
RDRF).
Es un equipo RDRF el denominado
Moving-Wheel Tracking Device, cuya descripción
pormenorizada se puede encontrar en el artículo "Experimental
and analytical model for the role of reinforced asphaltic membrans
in retardation of reflective cracking" de I. Ishai, M. Liben,
O. Kiev y E. Altus, publicado en 1993 en Proceedings of the
Association of Asphalt Paving Technologists.
También es un equipo RDRF el equipo Wheel
Reflective Cracking (WRC). Una descripción completa de este equipo
y su funcionamiento puede encontrarse en el artículo
"Development of new laboratory equipment for the study of
reflective cracking in asphalt overlays", de J.Gallego y
J.N. Prieto, presentado en el Transportation Research Board 2006
Annual Meeting, y publicado en enero de 2007 el nº 1970 de la serie
Transportation Research Record. El WRC se utiliza instalándolo en
la máquina conocida como Wheel Tracking (BS
598-110: 1998), máquina ésta última que aporta la
rueda deambulante.
Sin perder generalidad, y por mayor claridad
expositiva, se hará referencia en lo que sigue al ejemplo del
WRC como equipo RDRF, ya que posiblemente es el último de este tipo
que se encuentra en el estado del arte. Esta descripción servirá
después para introducir las mejoras que esta invención aporta como
novedad.
La figura 1 muestra un esquema del WRC. Se
compone de dos soportes (1) que permiten girar a sendos chasis (2)
mediante los correspondientes ejes de giro (3). Los chasis tienen
sobre su base una placa, fija (4) en un caso y deslizante (5) en el
otro. Los chasis se apoyan, en la parte central del WRC sobre un
balancín (6), que asegura que ambos chasis, con el deambular de la
rueda de carga (7) sobre sus caras superiores (16), sufran
desplazamientos verticales antisimétricos respecto al eje del
balancín. El balancín se apoya sobre una goma (8) que permite una
deformación vertical absoluta en el centro del equipo. Un
micromotor (9) estira de la placa deslizante. La probeta de ensayo
(10), incluyendo geotextiles o cualquier otro sistema antirreflexión
de fisuras, se fija con pegamento epoxi a las placas (4 y 5), y
mediante unos elementos mecánicos (11), de modo que no se produzca
un despegue prematuro de la probeta de ensayo (10) respecto de las
placas fija y deslizante.
Al dar comienzo el ensayo, la rueda de carga (7)
comienza a deambular, pasando de un chasis a otro en movimiento
cíclico, y provocando en la sección central de la probeta de ensayo
(10) un esfuerzo de corte y otro de flexión, a la vez que el
movimiento impuesto por el micromotor (9) sobre la placa deslizante
(5) impone un esfuerzo de tracción en la sección central de la
probeta.
Por lo tanto los equipos RDRF no permiten
estudiar los períodos de autorreparación, ya que no existe
reamasado de la mezcla, porque:
- \bullet
- en algunos casos la rueda de carga no está en contacto con la superficie superior de la probeta, por lo que no existe reamasado.
- \bullet
- Los ensayos se realizan a temperaturas no superiores a 20ºC, inadecuadas para estudiar la autorreparación.
- \bullet
- la probeta de ensayo no está confinada lateralmente, con lo que la circulación de la rueda directamente sobre la probeta a temperaturas iguales o superiores a 40ºC, en lugar del reamasado de la mezcla provocaría el desmoronamiento lateral de la probeta.
La presente invención introduce mejoras en los
equipos RDRF y en sus procedimientos de ensayo para superar estas
limitaciones.
La figura 2 muestra un esquema de la
configuración adecuada de equipos RDRF, en la que se ha adoptado el
diseño de chasis sin cara superior, de modo que la rueda de carga
(7) deambula directamente sobre la superficie (12) de la probeta de
ensayo (10). A partir de esta disposición constructiva, las
novedades de diseño constructivo que aporta esta invención
son:
- 1.
- Se han añadido cuatro piezas (13) laterales, de la misma altura que la probeta de ensayo (10), que la confinan lateralmente para que la probeta no se desmorone durante el efecto de reamasado que produce a temperaturas iguales o mayores de 40ºC el paso de la rueda de carga (7).
- 2.
- El micromotor (9) es capaz de forzar movimientos de tracción y también compresión de modo que se puedan simular los ciclos contracción-dilatación que sufren los firmes de carretera en los ciclos invierno-verano y los ciclos noche-día.
En cuanto al procedimiento de ensayo esta
invención introduce las siguientes novedades:
- 1.
- El micromotor (9) forzará alternativamente movimientos de tracción y de compresión mientras que los procedimientos de ensayo en equipos tipo RDRF hasta ahora sólo preveían movimiento de tracción.
- 2.
- La temperatura de ensayo, que en equipos tipo RDRF era constante, de 20ºC o inferior, fluctuará entre temperaturas bajas de servicio, menores o iguales a 5ºC, y temperaturas altas de servicio, iguales o superiores a 40ºC, coincidiendo estos extremos de temperatura con el final de los movimientos impuestos de tracción y de compresión respectivamente.
Otros aspectos de los equipos tipo RDRF como la
preparación de las probetas, el criterio de fallo, que indica el
final del ensayo, etc., no son objeto de mejora por esta invención,
por lo que se harán de acuerdo con los procedimientos anteriores a
esta invención o por cualquiera otros que se estimen
convenientes.
Las figuras 3, 4, y 5 muestran un modo de
realización de la invención.
La figura 3 es un alzado, y presenta los
soportes (1) que sujetan los chasis (2), mediante sendos ejes de
giro (3). Los chasis están equipados con unas escuadras laterales
(14) con el único objetivo de rigidizar el chasis. Asimismo se
observa un balancín (6) sobre el que se apoyan los chasis y la
probeta de ensayo (10), adherida a la placa fija (4) de un chasis y
a la placa deslizante (5) del otro chasis. En esta vista se han
omitido los elementos de confinamiento lateral de la probeta por
mayor simplicidad en esta figura.
Sin embargo la figura 4 es una vista en planta y
sí permite ver las piezas (13) de confinamiento lateral, así como
advertir que los chasis (2) no disponen de cara superior, por lo
que la probeta de ensayo, una vez instalada, recibirá directamente
el peso de la rueda de carga sobre su superficie (12).
La figura 5 es una vista lateral de este modo de
realización de la invención y permite ver el hueco (15) en el
chasis correspondiente a la placa deslizante, a través del cual
actúa el micromotor, con movimiento longitudinal tanto de tracción
como de compresión.
\newpage
Todo el conjunto, incorporando las mejoras de
esta invención, y montado en una máquina de rueda deambulante, debe
introducirse en una cámara con control de temperatura, para hacer
que la evolución de la temperatura siga ciclos
frío-calor en fase con los movimientos de tracción
y compresión que a través del hueco (15) impone el micromotor.
Claims (4)
1. Mejora en los equipos de rueda deambulante
que simulan las cargas de tráfico sobre los firmes de carretera
para el estudio de reflexión de fisuras, caracterizada por
la incorporación de Un micromotor (9) capaz de producir un
movimiento de vaivén que actúa sobre la probeta de ensayo (10),
fijada en uno de sus extremos, y que se traduce en tensiones de
tracción y compresión en la probeta de ensayo (10).
2. Mejora en equipos de rueda deambulante según
reivindicación 1, caracterizada por la incorporación de
cuatro piezas (13) que confinan lateralmente la probeta de ensayo
(10), y que son de la misma altura que la probeta de ensayo.
3. Mejora en el procedimiento de ensayo para
utilizar en los equipos de rueda deambulante descritos en las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por incorporar
movimientos alternos de tracción y compresión de la probeta de
ensayo (10) forzados por el micromotor (9).
4. Mejora en el procedimiento de ensayo según
reivindicación 3, caracterizada por que se somete a la
probeta de ensayo (10) a un régimen variable de temperaturas, que
fluctúa entre bajas temperaturas de servicio, menores o iguales a
5ºC, y altas temperaturas de servicio, mayores o iguales a 40ºC,
estando las fluctuaciones gobernadas por una alternancia cíclica
frío-calor en fase con los movimientos de
tracción-compresión objeto de la reivindicación
3.
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