Laboratory determination of hydraulic anisotropy of dense graded asphalt concrete

Determinación en laboratorio de la anisotropía hidráulica del concreto asfáltico de granulometría continua

El concreto asfáltico de granulometría continua es utilizado ampliamente en carreteras como estructura de soporte de cargas vehiculares, sin embargo, también es utilizado con propósitos hidráulicos en revestimientos de canales así como en caras y núcleos de presas. En la etapa del diseño de estas obras es necesario contar con los datos de permeabilidad de los materiales con los que serán construidas y aunque en algunos casos es suficiente conocer este parámetro en una sola dirección, en otros es necesario determinarlo en dos direcciones. Al parámetro que indica la relación de los coeficientes de permeabilidad entre las direcciones axial y transversal se le conoce como anisotropía hidráulica (A). Existen estudios que estiman A en el concreto asfáltico, sin embargo, no se dispone de un procedimiento estándar que determine estos resultados en el laboratorio. Esta investigación muestra los resultados de pruebas de permeabilidad axial en permeámetro de carga constante y el desarrollo de un dispositivo de prueba de permeabilidad radial en concreto asfáltico elaborado con propósitos hidráulicos. Como resultado de esta investigación se determinó que el proceso de compactación del concreto asfáltico, dado en una dirección, provoca que el material tenga un comportamiento anisótropo desde el punto de vista hidráulico, obteniendo una relación de anisotropía de entre 7.1 y 10.4, para la mezcla asfáltica estudiada. Esta investigación es de gran utilidad para los ingenieros que diseñan estructuras hidráulicas de concreto asfáltico ya que se pone a su disposición un procedimiento de laboratorio sencillo para determinar la anisotropía hidráulica de este material.

Introducción

El hormigón asfáltico ha sido ampliamente utilizado como material de construcción, principalmente en la construcción de carreteras y, en menor medida, en barreras impermeables. Aunque se han utilizado diferentes tipos de hormigón asfáltico para la construcción de barreras hidráulicas, incluyendo dentro de estas estructuras los núcleos de las presas, los paramentos de las presas y los revestimientos de los canales (USSD, 2011), (USBR, 1976), el más utilizado es el hormigón asfáltico denso graduado. Esto según la Comisión Internacional de Grandes Presas, que presenta en su boletín 84 (ICOLD, 1992) un informe detallado sobre este tipo de presas construidas hasta su fecha de publicación. En estas estructuras es de suma importancia conocer la conductividad hidráulica de los materiales con los que se va a formar y, para ello, se realizan ensayos para determinar su coeficiente de permeabilidad (k).

Los estudios de permeabilidad suelen presentar los valores de k obtenidos en una sola dirección. En muchas aplicaciones y con ciertos materiales, esto puede ser suficiente y correcto (Li, Kayhanian, & Harvey, 2013; Mallick, Cooley, Teto, Bradbury, & Peabody, 2003). Sin embargo, cuando el comportamiento hidráulico de un material es muy diferente en una dirección que en otra. Presentar el coeficiente de permeabilidad en una sola dirección puede llevar a estimar comportamientos en la estructura que se alejan de la realidad (Aniskin & Memarianfard, 2012; Jing, Zhang, Thimm, & Zepp, 2008).