Efecto de la radiación ultravioleta en las propiedades mecánicas y dinámicas de una mezcla asfáltica

Effect of ultraviolet radiation on an asphalt mixture’s mechanical and dynamic properties

El objetivo de esta investigación fue el de determinar los efectos de la radiación ultravioleta en las propiedades mecánicas y dinámicas de una mezcla asfáltica. El estudio partió de la caracterización de los materiales y la determinación del porcentaje óptimo de asfalto con la metodología Marshall. Se fabricaron muestras de módulo dinámico, de ahuellamiento y de ley de fatiga, las cuales fueron sometidas a cuatro periodos de radiación ultravioleta en una cámara con condiciones ambientales controla-das. Entre los resultados obtenidos se determinó que a mayor periodo de exposición de radiación ultravioleta la vida en ciclos de la mezcla disminuye, los módulos dinámicos aumentan entre 90 y 132 % y la deformación permanente aminora un 57 %, convirtiéndose así en una estructura más frágil.

Introducción

La carretera constituye una infraestructura de uso cotidiano, que facilita la movilidad, comunicación y calidad de vida de los ciudadanos. En la actualidad es indispensable investigar en qué medida  los componentes climatológicos afectan las propiedades mecánicas  y dinámicas de las capas  de rodadura de  los  pavimentos  flexibles, al igual que otras variables ya ampliamente estudiadas; esto, con el fin de lograr mayor eficiencia en el desarrollo de las estructuras de pavimento y evitar daños prematuros que generarían gastos de mantenimiento no contemplados en el diseño del mismo.

El término envejecimiento se refiere al fenómeno global de evolución lenta e irreversible de la alteración de las propiedades físicoquímicas del material; en el caso de ligantes asfálticos, esta alteración se inicia desde el proceso de producción, continúa durante la preparación y compactación de la mezcla asfáltica, prologándose durante el servicio de la vía, donde es causada principalmente por   la aplicación de cargas, esfuerzos mecánicos y la acción del medio ambiente (oxígeno, radiación solar global, temperatura ambiente, agua, sales, ácidos, óxidos y organización estratigráfica). La celeridad y severidad de este proceso depende de la calidad de la materia prima (asfalto, agregado), cumplimiento de normas y especificaciones según el diseño, temperatura de mezclado, aplicación y compactación, uso de aditivos y rejuvenecedores y mantenimiento preventivo (Afanasieva, 2002).

La radiación solar posee tres grandes clases de ondas de acuerdo con sus longitudes: ultravioleta (UV), visible (VIS), e infrarroja (IR). La longitud de onda de los rayos ultravioleta está entre 295 y 400 nm y representa aproximadamente un 7% de la radiación total. Una de las estaciones meteorológicas de la ciudad de Bogotá está ubicada en las coordenadas 04°42´N y 79°09´W y a una altura de 2.546 msnm, donde la longitud de onda de los rayos ultravioleta es aproximadamente de 305 nm, y los datos observados de radiación en kWh/m2/día son los que aparecen en la Tabla 1 (González y Rodríguez, 2005).