Heuristic algorithm

Inicialmente se planteó utilizar directamente el criterio de la “máxima” estabilidad Marshall, pero se consideró que el comportamiento general de la mezclas (mezclado y compactación) quedaba mejor controlada por las propiedades volumétricas y no la máxima rigidez de la mezcla. Por lo cual, se resolvió finalmente utilizar las propiedades volumétricas del mismo modo que se utiliza en el diseño de una mezcla tradicional. De este modo, a partir de la Etapa 1 se obtiene la primera aproximación del contenido óptimo de asfalto, pero considerando que se realizarán dos verificaciones adicionales al contenido óptimo. Estas son: verificación de resistencia a la tracción (Etapa 2) y verificación de la durabilidad (Etapa 3).

Una mayor o menor densificación implica una determinada cantidad de vacíos de aire

( ), lo que es fundamental para el desempeño de la mezcla debido a que un contenido alto de (mayores al 8%) podría acelerar la oxidación y el envejecimiento del asfalto mientras que un contenido bajo de (menores al 3%) podría reducir la estabilidad principalmente durante el almacenamiento. Del mismo modo, entre más gruesa sea la película de asfalto que recubre los agregados, más durable es la mezcla. Esta condición generalmente es controlada mediante los Vacíos en el Agregado Mineral ( ). No obstante, si el es muy alto la mezcla podría presentar problemas de estabilidad y resultará poco económica.

Por lo tanto, se mantuvo como primer criterio para determinar el contenido de asfalto de mezclas con RAP, las propiedades Volumétricas (Va y VMA) al igual que en mezclas

4.2.2 Etapa 2. Criterio de resistencia a la tracción

Para asegurar la integridad del bloque durante el proceso de transporte, manipulación y almacenamiento se consideró la resistencia a la tracción. Además, cuando la carga del tránsito y, en particular, cuando la posición de la rueda de carga presente una excentricidad respecto del centro de gravedad del bloque, éste puede quedar sometido a esfuerzos de tracción, lo que refuerza la idea del empleo de la resistencia a la tracción como criterio de diseño de mezcla (sin embargo, y como se explica en el capítulo de diseño del bloque, tanto las dimensiones de éste como sus condiciones de trabazón lateral deberían impedir que el bloque como unidad quede sometido a esfuerzos de tracción mayor comparado con un bloque sin trabazón).

El ensayo de resistencia a la tensión indirecta (ITS) tradicionalmente se ha utilizado para caracterizar las propiedades de resistencia a la tracción de las mezclas asfálticas (Kim & Wen, 2002; Roque & Buttlar, 1992). Aunque el ensayo ITS presenta ventajas tales como el montaje simple para el ensayo y la facilidad de obtención de la probeta, también tiene algunas desventajas como por ejemplo la indentación producida en los puntos de compresión que modifica la distribución de tensiones en el plano de falla como se puede ver en la Figura 4-6, entregando mayor variabilidad en los resultados (Kim & Wen, 2002; Van de Ven & Smit, 1997).

En los últimos años, se le ha dado mayor atención al ensayo de viga semi-circular (Semi Circular Bending Test - SCB), el cual fue originalmente utilizado para caracterizar la resistencia a la fractura en mecánica de rocas y posteriormente se aplicó a las mezclas asfálticas para caracterizar las propiedades de resistencia a la tracción y resistencia a la fatiga aplicando el modo uno (I) de fractura más simple de este material (Huang , Xiang, & Tang, 2005). Este ensayo fue aprobado como norma UNE-EN 1207-44 por el Comité de Estandarización Europeo (CEN - European Committee Standarization). El ensayo SCB consiste en una probeta de mezcla asfáltica semi- circular, apoyada en dos puntos y cargada a flexión en el punto central (Figura 4-7). El ensayo se realiza a una tasa de deformación constante y a diferentes temperaturas. La carga máxima, _á , y la deformación vertical, ∆ se determinar a partir de los resultados del ensayo. La deformación asociada a la fuerza máxima, _á , se determina de la siguiente manera:

á =∆ × 100% (4.2)

Donde:

= altura de la probeta (mm)

∆ = desplazamiento vertical a la máxima fuerza (mm)

El máximo esfuerzo horizontal _á está dado por: á = . ×_× á (4.3) Donde: = diámetro (mm), igual a 2R = espesor (mm) á = fuerza máxima (N)

El proyecto de investigación consideró utilizar ambos ensayos (ITS y SCB) de modo de evaluar cual presenta mejores ventajas para el diseño y control de mezclas para bloques. Las principales ventajas que se identificaron al ensayo SCB como posible reemplazo de ITS son:

 Se reduce el efecto de indentación y la tracción se aplica de forma directa.

 Al aplicar tracción en forma directa se simula de mejor forma las tensiones que se producirían en el bloque de asfalto. Esta última ventaja es especialmente importante cuando se desea comparar el valor de tracción última de la probeta utilizada en el diseño de mezcla con el valor de tracción última de ensayos de control realizados directamente en el bloque de asfalto.

 Se duplica el número de muestras.

4.2.3 Etapa 3. Diseño para cumplir (verificar) durabilidad

Una mezcla asfáltica puede ver afectada su durabilidad principalmente debido a su sensibilidad a la humedad. Para que una mezcla se considere que no es susceptible al daño por humedad debe garantizar un límite mínimo de resistencia retenida de ITSR >

80% (Indirect Tension Strenght Retained). Para la presente investigación se utilizó la norma UNE-EN 12697-12 y UNE-EN 12697-23. El valor ITSR se calcula según la fórmula 4.4.

= × 100 (4.4)

Donde;

ITSR = relación de la resistencia a la tracción indirecta, en porcentaje (%)

ITSw = resistencia a la tracción indirecta del grupo en agua, en kilopascales (kPa)

ITSd = resistencia a la tracción indirecta del grupo seco, en kilopascales (kPa)