Evaluación de la deformación permanente y falla por fatiga de mezclas asfálticas modificadas con macrofibras de vidrio aplicado en vías con sobrecarga vehicular en Lima Metropolitana

Abstract

En los últimos años, las principales vías de Lima han sido afectadas por el incremento del flujo vehicular pesado. Debido a esto, la infraestructura vial es sometida a mayores cargas que ocasionan la aparición temprana o en mayor medida de fenómenos como la deformación permanente y falla por fatiga. Este hecho evidencia que la metodología de diseño empleada no es capaz de combatir dichas fallas. Por esta razón, este trabajo evalúa la deformación permanente y la falla por fatiga de mezclas asfálticas modificadas con macrofibras de vidrio. En primer lugar, se diseñan cuatro mezclas asfálticas según el método Marshall: una mezcla convencional y tres mezclas con adición de 0.20%, 0.60% y 0.80% macrofibras de vidrio. Las mezclas se ensayaron en laboratorio para obtener sus propiedades mecánicas. Después, se crea un modelo del ensayo de Estabilidad y Flujo de Marshall en ANSYS para configurar las características de cada mezcla. Finalmente, se determina la deformación permanente y falla por fatiga de las mezclas mediante un modelo numérico de carpeta sometido a cargas. Los resultados indican que la mezclas con adición de macrofibras de vidrio aumentaron la estabilidad en 40% aproximadamente, mientras que el flujo redujo en 42%. Por otro lado, la deformación permanente y falla por fatiga lograron reducir en 54% y 43% respectivamente. Esto comprueba que la incorporación de macrofibras de vidrio tiene un efecto positivo en la composición de mezcla asfáltica, siendo 0.60% el contenido más adecuado.

In recent years, the main roads in Lima have been affected by the increase in heavy vehicular flow. Because of this, the road infrastructure is subjected to higher loads that cause the early or greater appearance of phenomena such as permanent deformation and fatigue failure. This fact shows that the design methodology used is not capable of combating these failures. For this reason, this work evaluates the permanent deformation and fatigue failure of asphalt mixtures modified with glass macrofibers. First, four asphalt mixtures are designed according to the Marshall method: a conventional mixture and three mixtures with the addition of 0.20%, 0.60% and 0.80% glass macrofibers. The mixtures were tested in the laboratory to obtain their mechanical properties. Then, a Marshall Stability and Flow test model is created in ANSYS to configure the characteristics of each mixture. Finally, the permanent deformation and fatigue failure of the mixtures are determined using a numerical model of a wearing course subjected to loads. The results indicate that mixtures with the addition of glass macrofibers increased stability by approximately 40%, while flow was reduced by 42%. On the other hand, permanent deformation and fatigue failure were reduced by 54% and 43% respectively. This proves that the incorporation of glass macrofibers has a positive effect on the composition of the asphalt mixture, with 0.60% being the most suitable content.