Estudio de la influencia del módulo resiliente del concreto asfáltico en cámara triaxial comparado con el obtenido por AASHTO 1993 para optimizar el pavimento del proyecto Santa Fe - Valdivia

Abstract

La presente investigación evalúa la influencia del módulo resiliente determinado con el ensayo en camara triaxial dinámica comparado con el obtenido utilizando la Guía de Diseño AASHTO 1993 para optimizar el diseño estructural, incorporando pavimentos reciclados y habiendo seleccionado el ligante asfàltico por Performance Grade para el proyecto de la carretera Santa Fe – Valdivia, en el departamento de Junín. La investigación es de connotación teórico experimental; el proyecto vial consta de una longitud de 11 kms con presencia de suelos granulares a lo largo de la vía. Se ejecutaron 23 calicatas de exploracion geotecnica, de los que se extrajeron los materiales que componen el pavimento en funciones hasta alcanzar el terreno de fundación, para lo cual los mòdulos resilientes de las capas se obtuvieron a partir del CBR en laboratorio. El pavimento propuesto consiste fundamentalmente en reciclar la carpeta asfàltica y base granular existente, formando una nueva capa estructural con emulsiòn asfàltica. Esta sobreyace a la estructura tambièn existente, conformada por una base granular sobre el terreno de fundaciòn. Al paquete estructural mencionado se le coloca un concreto asfàltico, cuyo ligante es seleccionado por grado de desempeño (PG) para el clima y tràfico previstos. Con referencia al concreto asfàltico, tradicionalmente y normativamente su diseño refiere a la selecciòn de un coeficiente estructural de capa, utilizando el àbaco que proporciona la guìa AASHTO 1993, que fija un ùnico valor de mòdulo de elasticidad del concreto asfàltico en 430,000 lbs/plg2, sin considerar los efectos por cambios de clima y tràfico, factores de importancia en el comportamiento mecànico y desempeño del concreto asfàltico. Esta restricción de la guía es mejorada en la presente investigación midiendo el coeficiente estructural a partir de haber determinado el módulo resiliente del concreto asfáltico, elaborando el diseño de la mezcla con los materiales del proyecto para luego confeccionar briquetas y ensayarlas en cámara triaxial dinámica bajo el standard AASTHO TP-31 y ASTM D 4123. De esta manera es posible obtener un coeficiente estructural de diseño, de naturaleza mecanística, vinculado al funcionamiento del pavimento del proyecto, referido a las condiciones de velocidad de circulación y clima. Por otro lado, de acuerdo a las condiciones iniciales del proyecto, se establecía la necesidad del uso de un asfalto modificado con polímeros, condiciòn que fue examinada tomando en cuenta el trafico y temperatura ambiental del lugar, evaluando la naturaleza del ligante de acuerdo a la tecnologìa de selecciòn por peformance grade (PG), obteniendo un asfalto con PG 52-10, equivalente a un asfalto de PEN 85-100, por lo tanto determinando tècnicamente ser innecesario el uso de polímeros. Con referencia a la mezcla asfàltica propuesta, previo diseño Marshall, se elaboraron briquetas especiales que fueron sometidas al ensayo mecanìstico del modulo resiliente en camara triaxial dinamica. El ensayo se acondicionò a la velocidad de circulacion promedio del proyecto de 70 km/h, de esta manera a la frecuencia de 10 Hz y a una temperatura media de 20ºC. El mòdulo resiliente obtenido, de acuerdo a AASTHO TP-31 y ASTM D 4123 para las combinaciones de briquetas ensayadas dio un valor promedio de 544,995 lbs/plg2, otorgando un coeficiente estructural de 0.46 1/plg. Este valor, de naturaleza mecanìstica resultò ser mayor al coeficiente estructural que se obtiene con el mètodo empìrico AASHTO 1993, que para cualquier caso y proyecto toma un valor de 0.43 1/plg, que fija el valor ùnico de 430,000 lbs/plg2 como mòdulo resiliente, determinando la influencia en el valor de los mòdulos, a partir de la mediciòn de la variabilidad que se generan en los espesores de capa resultantes del diseño con los coeficientes estructurales obtenidos. La variabilidad resultante del diseño fue de 17% y 13% para el primer y segundo tramo respectivamente.