Estudio del comportamiento a fatiga de asfaltos mediante el uso del reómetro de corte dinámico

Studying asphalt binder fatigue pattern by using a dynamic shear rheometer

El objetivo principal del artículo fue el de determinar el comportamiento a fatiga de diferentes tipos de asfaltos a partir de ensayos en el reómetro de corte dinámico (DSR). Los ensayos en el DSR se realizaron a un esfuerzo senosoidal de amplitud constante, a una frecuencia de 1,59 Hz y a 20 °C. Los asfaltos estudiados fueron B-13/22, B-40/50, B-60/70, B-80/00, B-150/200 y un BM-3c (asfalto modificado). Durante los ensayos se midió la evolución de la deformación, el módulo complejo, el ángulo de desfase, la energía disipada y el ratio de energía disipada con los ciclos de carga, parámetros para determinar el ciclo de fallo por fatiga de los asfaltos. En primer lugar se estableció en las curvas de evolución de la deformación con los ciclos de carga el rango de deformación de rotura, zona donde la evolución de la deformación crece en forma súbita y se presenta el fallo por fatiga. Luego del análisis del ratio de energía disipada (DER) y de la evolución de la deformación con los ciclos de carga, se determinó el ciclo donde se produce el fallo. Del estudio se obtuvo un nuevo criterio de fallo de fatiga, consistente en calcular la fatiga del asfalto cuando alcanza un valor de 10% pasado el valor máximo de la curva de ratio de energía disipada. Por último, se obtuvieron las leyes de fatiga de los asfaltos con los resultados de deformación de rotura y ciclo de fallo.

Introducción

El fenómeno  de fatiga es una de las principales causas del daño  de las mezclas bituminosas, de ahí la importancia de su estudio. Múltiples autores han definido su comportamiento y evaluado su proceso mediante la ejecución de ensayos de laboratorio con la aplicación de esfuerzos, deformaciones o desplazamientos controlados en forma cíclica (Baren et al.,  2002;  Mihai et al.,  2005;  Di Benedetto, 1997); sin embargo, se ha estudiado menos el asfalto como causa de dicho proceso. La normativa Superpave dentro de los ensayos propuestos plantea el uso del reómetro de corte dinámico para establecer el agrietamiento por fatiga de los asfaltos mediante el análisis de G* sen δ en ensayos a deformación controlada, a una frecuencia de 1,59 Hz y en los prime  ros ciclos de carga (Kennedy et al., 1998). No obstante, varios autores han estudiado el comportamiento del  asfalto  con  base en los criterios de análisis hechos por Superpave y manifestado la escasez de información del sistema, razón por la cual han planteado nuevas hipótesis a tener en cuenta en el análisis del comportamiento del asfalto y de su fallo por fatiga (Anderson et al., 2001; Cho y Bahia, 2007; Shen y Carpentier, 2005; Pérez-Jiménez et al., 2008).