RESISTENCIA AL AHUELLAMIENTO DE MEZCLAS SUPERPAVE MEDIANTE ENSAYOS DE RUEDA DE HAMBURGO Y FLOW NUMBER

Abstract

El Aeropuerto Internacional Comodoro Arturo Merino Benítez ha decidido innovar en Chile especificando el Diseño SUPERPAVE (SUperior PERforming Asphalt PAVEments) para MAC (Mezclas Asfálticas en Caliente). Es por esto que la empresa constructora a cargo del proyecto ha encargado el diseño de la mezcla a utilizar al Laboratorio de Ensaye de Materiales y Control de Obras LEMCO. En base a esto, la presente memoria se enfoca en el diseño volumétrico de una MAC, por medio de la metodología SUPERPAVE y la evaluación del comportamiento a largo plazo, ante el ahuellamiento. Cabe mencionar que el diseño de la MAC se realiza en colaboración conjunta con un grupo de memoristas.El diseño SUPERPAVE busca estimar las propiedades volumétricas óptimas de la mezcla y simular adecuadamente lo que ocurre tanto en la etapa de construcción de la carpeta asfáltica, como también, en la compactación que ocurre bajo la acción vehicular y su desempeño en el tiempo. Para esto, se seleccionan los elementos constituyentes de la mezcla: agregado y ligante asfáltico; además de escoger la estructura del agregado de diseño y el contenido óptimo de asfalto, todo esto, en base a las especificaciones y criterios del método.La deformación permanente, es uno de los deterioros más comunes que ocurren en las MAC. Como parte del diseño de la mezcla existen varios ensayos de laboratorio, para optimizar el desempeño en campo, incluidos el ensayo de Rueda de Hamburgo y Flow Number (FN).Se busca determinar la prematura falla por susceptibilidad al stripping o desprendimiento de la MAC, debido a causas como la debilidad en la mezcla del agregado pétreo, inadecuada rigidez del bitumen (stiffness) o daño por humedad. Para esto se efectúa el ensayo de Rueda de Hamburgo, donde se evalúa la profundidad del ahuellamiento en condiciones más extremas (bajo agua y a altas temperaturas), a especímenes de mezclas bituminosas fabricados y compactados en laboratorio. A su vez, se realiza el ensayo de Flow Number como un método complementario para medir la deformación permanente en la MAC, el cual también se ejecuta a altas temperaturas, pero en estado seco. Además el Flow Number puede resultar ser un ensayo más selectivo de las mezclas, bajo la situación de probetas no confinadas.El objetivo general de este trabajo, es presentar los resultados de ambos ensayos realizados sobre la mezcla obtenida mediante el diseño SUPERPAVE, la cual cuenta con asfalto modificado de clasificación PG 82-22 y agregado con tamaño máximo nominal de 19 [mm].Como objetivo secundario, se comparan las ventajas y desventajas de Rueda de Hamburgo y Flow Number, en base a las condiciones y resultados de los ensayos, lo que permita asegurar el buen desempeño y la resistencia al ahuellamiento de la mezcla diseñada en laboratorio.Comodoro Arturo Merino Benítez International Airport has decided to innovate in Chile by the specifying of SUPERPAVE (SUperior PERforming Asphalt PAVEments) design for MAC (Hot Asphalt Mixtures). For this reason the construction company in charge of the project has commissioned the mix design to LEMCO Materials Testing and Control Laboratory. Based on this, the present report focuses on the MAC volumetric design, through the SUPERPAVE methodology and evaluation of long-term behavior, before rutting. It is worth mentioning that the MAC design is done in collaboration with a group of students.The SUPERPAVE design seeks to estimate the optimum volumetric properties of the mixture and to simulate adequately what happens both, in the stage of construction of asphalt binder, as well as in the compactation that occurs under vehicle action and its performance over time. For this purpose, the constituent elements of the mixture are selected: aggregate and asphalt binder; In addition of choosing the structure of the aggregate of design and optimum content of asphalt, all this, based on the specifications and criteria of the method.Permanent deformation is one of the most common deteriorations that occur in MACs. As part of the design of the mix there are several laboratory tests to optimize performance in the field, including the Hamburg Wheel test and Flow Number (FN).It is sought to determine the premature failure due to susceptibility to stripping or detachment of the MAC, due to causes such as weakness in the mixture of the stony aggregate, inadequate stiffness or moisture damage. Because of this, the test of Hamburg Wheel is performed, where the depth of the rutting is evaluated in more extreme conditions (under water and at high temperatures), to samples of bituminous mixtures manufactured and compacted in laboratory. Instead, the Flow Number test is performed as a complementary method to measure permanent deformation in the MAC, which is also executed at high temperatures, but in the dry state. Moreover, Flow Number may prove to be a more selective test for mixtures, under the situation of unconfined specimens.The general objective of this work is to present the results of both tests performed on the mixture obtained by the SUPERPAVE design, which has modified asphalt PG classification 82-22 and aggregate with maximum nominal size of 19 [mm].As a secondary objective, the advantages and disadvantages of the Hamburg Wheel and Flow Number tests are compared, based on the conditions and results of these tests, which ensures the good performance and resistance to the rutting of the mixture designed in the laboratory.