Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga

Resumen Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga Autor: Manuel Javier Navarro Gómez / Tutor: José Rodrigo Miró Recasens La necesidad de armonizar las mezclas bituminosas empleadas en todos los países europeos (con diferentes orografías, condiciones climáticas, solicitaciones impuestas por el tráfico, etc.) ha dado lugar a unas especificaciones de carácter amplio y muy abierto, que constituyen un único marco de referencia. Se ha pretendido con ello que puedan aplicarse a la tecnología de los diferentes países, si bien éstos necesitan definir en un anejo nacional las categorías de cada una de las características especificadas y el método específico de ensayo para determinarlas. En consecuencia, España, al igual que el resto de países de la Unión Europea, debe adaptarse a estas normas armonizadas. Se deduce, por tanto, la necesidad de estudiar y valorar la influencia que la nueva normativa europea de mezclas bituminosas está teniendo y tendrá en nuestro país, así como la adaptación de la correspondiente normativa española, tanto de especificaciones como de procedimientos de ensayo. Con esta tesina se pretende analizar uno de los métodos de ensayo más relevantes, pero hasta ahora de uso poco habitual en España: la elaboración de probetas con compactador de placa (UNE-EN 12697-33:2006+A1). Concretamente, el objetivo principal de esta tesina ha sido la propuesta de un protocolo para la compactación de probetas de mezcla bituminosa (mediante el empleo del compactador de rodillo) que garantice obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall y en un número total de pasadas comprendido entre 10 y 50, que es lo que establecen el PG-3 y la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1, respectivamente. Para llegar a determinar este protocolo de compactación, se han ido evaluando razonada e iterativamente una serie de parámetros, hasta conseguir la densidad deseada. Los parámetros evaluados han sido: el número de ciclos de carga, la presión (carga aplicada), el número de pasadas, la altura del molde y la vibración. Ha sido necesario realizar un total de 15 probetas, de las cuales se han obtenido tres protocolos de compactación válidos. Por último, parte de las probetas se ha ensayado a fatiga y otra parte a pista, tratando de verificar si la utilización de diferentes protocolos de compactación influye, además de en la densidad de las muestras, en su módulo a flexotracción y la resistencia a las deformaciones plásticas. Palabras clave: Normas armonizadas, protocolo de compactación, compactador de rodillo, ciclo de carga, presión, número de pasadas, altura del molde, vibración, densidad, módulo a flexotracción, deformaciones plásticas. Abstract Analysis of the new asphalt specimens compacting procedure for wheel tracking and fatigue testing Author: Manuel Javier Navarro Gómez / Tutor: José Rodrigo Miró Recasens The need for harmonization of bituminous mixtures used in all European countries (with different terrain, weather conditions, solicitations imposed by traffic, etc.) has led to a specification too broad and open, that constitute a unique framework. By this, it has been meant to apply these specifications to the technology of different countries, although they need to define in a national appendix the categories of each of the specified characteristics and the specific test method for determining them. Consequently, Spain, like the other European Union countries, must adapt to these harmonized standards. It follows, therefore, the need to study and assess the influence that the new Asphalt European Standard is having and will have in our country in the future, and the adaptation of the relevant Spanish legislation, both in terms of specifications and test procedures. The aim of this thesis is to analyze one of the most relevant test methods, which is still hardly used in Spain: specimen preparation by roller compactor (UNE-EN 12697-33:2006 + A1). In particular, the main objective of this thesis is proposing a protocol for asphaltic specimen compaction (by using the roller compactor) that should guarantee obtaining a greater Marshall density than 98% with a number of passes between 10 and 50, as it is set at the PG-3 and the UNE-EN 12697-33:2006 + A1 standards, respectively. To get to determine this compaction protocol, a reasoned and iteratively set of parameters have been evaluated until the desired density has been achieved. The evaluated parameters have been: the number of loading cycles, pressure (applied load), the number of passes, mould height and vibration. There has been the need for the elaboration of 15 specimens, from which three valid compaction protocols have been obtained. Last but not least, part of the specimens has been tested to fatigue and the rest to wheel tracking, trying to verify whether the use of different protocols of compaction influence in their flexotraction stiffness and permanent deformation resistance (in addition to the density of the samples). Key words: Harmonized standards, compaction protocol, roller compactor, loading cycle, pressure, number of passes, mould height, vibration, density, flexotraction stiffness, permanent deformations. ÍNDICE Índice 1. Introducción......................................................... 1 2. Objetivos.............................................................. 3 3. Estado del Arte.................................................... 5 3.1. Situación creada por el marcado CE..................................... 5 3.2. Las nuevas normas de ensayo EN 12697............................. 6 3.2.1. Métodos de ensayo prioritarios para la adaptación de la normativa española a la europea............................................... 8 3.2.2. El ensayo de pista en la normativa europea de mezclas bituminosas................................................................................ 9 3.2.3. Los ensayos de módulo y fatiga en la normativa europea de mezclas bituminosas.................................................................. 13 3.3. Métodos europeos de compactación..................................... 15 3.3.1. Compactador de impactos......................................................... 15 3.3.2. Compactador giratorio............................................................... 16 3.3.3. Compactador vibratorio.............................................................. 18 3.3.4. Compactador de placa............................................................... 20 4. Metodología......................................................... 21 4.1. Plan de trabajo...................................................................... 21 4.2. Metodología de laboratorio.................................................... 23 4.2.1. Mezclado en laboratorio............................................................. 23 4.2.2. Preparación de probetas mediante compactador de impactos.. 29 4.2.3. Determinación de la densidad aparente de probetas bituminosas por el método hidrostático...................................... 36 4.2.4. Elaboración de probetas con compactador de placa................. 40 4.2.5. Compactación en laboratorio de mezclas bituminosas mediante compactador vibratorio............................................... 47 4.3. Características y funcionamiento del rodillo compactador.... 52 Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 5. Resultados de los ensayos de compactación.. 57 5.1. Probetas Marshall.................................................................. 57 5.2. Probetas compactadas con rodillo de acero......................... 57 5.3. Resumen de resultados......................................................... 67 6. Análisis de resultados........................................ 71 6.1. Influencia de la altura del molde............................................ 71 6.2. Influencia de la vibración....................................................... 72 6.3. Ensayos de fatiga.................................................................. 74 6.4. Ensayos de pista................................................................... 79 7. Conclusiones....................................................... 85 8. Referencias bibliográficas.................................. 89 Anejos....................................................................... 91 Anejo Número 1. Granulometría de los áridos........................... 91 Anejo Número 2. Informes de resultados. Probetas Marshall.... 93 Anejo Número 3. Informes de resultados. Probetas compactadas con rodillo de acero.................. 101 Anejo Número 4. Informes de resultados. Ensayos de fatiga.... 133 Anejo Número 5. Informes de resultados. Ensayos de pista...... 181 1. INTRODUCCIÓN 1 1. Introducción La entrada de España en la Unión Europea ha supuesto cambios muy importantes en nuestras vidas. El paso al euro, por ejemplo, nos obligó a calcular constantemente de euros a pesetas y viceversa. Todavía hoy, siete años después, no es raro seguir escuchando precios en las antiguas pesetas. El sector de fabricación de mezclas bituminosas acaba de experimentar un cambio similar al que se produjo con la entrada del euro. Desde hace muchos años, nuestras normas de referencia han sido las NLT (elaboradas inicialmente por el antiguo Laboratorio del Transporte) y, más recientemente, las normas UNE. Ahora, son las normas UNE-EN. Después de casi 15 años de trabajo, el Comité Europeo de Normalización (CEN) ha finalizado las series de normas europeas EN 13108 y EN 12697. Son normas actualmente en vigor y adoptadas a nivel nacional como normas UNE-EN. Sustituyen a las normas españolas UNE (y/o a las NLT) y son técnicamente idénticas a las normas europeas EN, en virtud del compromiso establecido entre los organismos de normalización de los países miembros del CEN. La serie EN 13108 recoge las normas correspondientes a especificaciones de materiales y de calidad de las mezclas bituminosas: el Ensayo Tipo Inicial (Initial Type Testing) y el Control de Producción en Fábrica (Factory Production Control). Un total de 10 normas imprescindibles para conocer, además de los requisitos de los materiales constituyentes y las propiedades de las mezclas bituminosas, los sistemas de verificación de la conformidad para cada tipo de mezcla y uso previsto, el contenido de los certificados y declaraciones de conformidad y la información relativa al marcado CE reglamentario que debe acompañar al producto. La serie EN 12697 consta de 43 normas que definen los métodos de ensayo para la caracterización de las mezclas bituminosas. Estos métodos de ensayo han pretendido englobar los métodos de los diferentes países, pudiendo en numerosos casos elegirse entre varias posibilidades. La necesidad de armonizar las mezclas bituminosas empleadas en todos los países europeos (con diferentes orografías, condiciones climáticas, solicitaciones impuestas por el tráfico, etc.) ha dado lugar a unas especificaciones de carácter amplio y muy abierto, que constituyen un único marco de referencia. Se ha pretendido con ello que puedan aplicarse a la tecnología de los diferentes países, si bien éstos necesitan definir en un anejo nacional las categorías de cada una de las características especificadas y el método específico de ensayo para determinarlas. En consecuencia, España, al igual que el resto de países de la Unión Europea, debe adaptarse a estas normas armonizadas. Se deduce, por tanto, la necesidad de estudiar y valorar la influencia que la nueva normativa europea de mezclas bituminosas está teniendo y tendrá en nuestro país, así Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 2 como la adaptación de la correspondiente normativa española, tanto de especificaciones como de procedimientos de ensayo. A tal efecto, en julio de 2008, el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) inició un ensayo interlaboratorios con el objeto de obtener datos sobre la aplicación del método de compactación (UNE-EN 12697-33:2006+A1) y el método de ensayo de probetas de pista de laboratorio (UNE-EN 12697-22:2008+A1) en diferentes mezclas bituminosas por parte de diferentes laboratorios. Uno de los laboratorios participantes fue el Laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y esta tesina surgió a raíz de aquel ensayo en anillo del CEDEX. Concretamente, con esta tesina se pretende analizar uno de los métodos de ensayo más relevantes, pero hasta ahora de uso poco habitual en España: la elaboración de probetas con compactador de placa (UNE-EN 12697-33:2006+A1). 2. OBJETIVOS 3 2. Objetivos Ya se ha visto en el capítulo introductorio que la adaptación de nuestras mezclas bituminosas en caliente al ámbito comunitario de las especificaciones técnicas armonizadas supone la evaluación de algunas propiedades mediante normas de ensayo europeas diferentes a las que se venían usando hasta ahora en España. Consecuentemente, se deben establecer las prescripciones respecto de nuevos parámetros de caracterización. Por no existir en España experiencia de algunos de estos nuevos ensayos, ha sido necesario llevar a cabo trabajos de investigación, con el fin de calibrar los nuevos métodos y establecer con ellos las referencias para la evaluación y caracterización de las propiedades de las mezclas bituminosas empleadas habitualmente en la Red de Carreteras del Estado. Esta tesina se centra en el análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de fatiga y de pista mediante el empleo del compactador de rodillo (UNE-EN 12697-33:2006+A1). Concretamente, se trata de determinar una distribución de energías de compactación a lo largo de las fases que constituyen el proceso que permita obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall y en un número total de pasadas de rodillo comprendido entre 10 y 50, que es lo que establecen el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) y la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1, respectivamente. Así pues, el objetivo principal de esta tesina es la propuesta de un protocolo para la compactación de probetas de mezcla bituminosa (número de pasadas, energía de compactación y orden de ejecución de tales pasadas), así como comprobar si el protocolo de compactación escogido tiene influencia tanto en la densidad de las muestras, como en su módulo a flexotracción y en su resistencia a las deformaciones plásticas. Finalmente, se pretende establecer conclusiones que sirvan para poder conocer la problemática que pueda conllevar la ejecución de estos ensayos y el comportamiento de las mezclas. 3. ESTADO DEL ARTE 5 3. Estado del Arte Como base teórica y parte introductoria de esta tesina, antes de describir la metodología de los diferentes ensayos y de analizar los resultados obtenidos en éstos, se dedica un capítulo a definir el Estado del Arte, donde se hace un repaso de la situación actual y de las técnicas relacionadas con esta tesina. Este capítulo es fundamental para explicar las aportaciones que realiza esta tesina al estado del conocimiento actual. 3.1. Situación creada por el marcado CE Éste es un tema que se ha tratado en numerosas Jornadas Técnicas preparadas por diversas entidades relacionadas con el mundo de las mezclas bituminosas, como por ejemplo, la Asociación Española de Fabricantes de Mezclas Asfálticas (ASEFMA), el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), etc. A continuación, se presentan algunas de las cuestiones más relevantes tratadas por Potti (2007) durante su exposición en la Jornada Técnica del marcado CE de las mezclas bituminosas, que tuvo lugar en Barcelona el pasado 21 de junio de 2007. El marcado CE es un “pasaporte” para la libre circulación de productos en el mercado interior de la Unión Europea (UE), representa el respaldo de la “aptitud” del producto para el uso previsto y significa que el producto es conforme con una norma armonizada o un Documento de Idoneidad Técnica Europeo (DITE). Hasta el momento no se disponía de unos criterios normalizados que agrupasen de manera común los diferentes tipos de mezclas asfálticas que se desarrollaban en cada uno de los estados miembros y que disponían de características y normalización individuales. En el Real Decreto 1630/1992 y en el Real Decreto 1382/1995 se dictan disposiciones para la libre circulación de productos de construcción, en aplicación de la Directiva 89/106/CEE, modificada por la Directiva 93/068/CEE, incluyendo la documentación que han de aportar los fabricantes de productos de construcción para demostrar el correcto cumplimiento del marcado CE. El marcado CE es obligatorio, tras los periodos reglamentarios de implantación, para cualquier familia de productos que disponga de una especificación técnica armonizada publicada oficialmente. En diciembre del año 2006 las normas de productos armonizados para mezclas bituminosas (EN 13108-1, EN 13108-2, EN 13108-3, EN 13108-4, EN 13108-5, EN 13108-6 y EN 13108-7) fueron publicadas en el Diario Oficial de la Unión Europea (DOUE). La fecha de inicio de aplicación de estas normas fue el 1 de marzo de 2007, iniciándose así el periodo transitorio, que finalizó el 1 de marzo de 2008. Todas Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 6 las legislaciones nacionales debieron adaptarse a estas normas armonizadas dentro de este periodo. El marcado CE de las mezclas bituminosas es obligatorio desde el 1 de marzo de 2008, según el BOE de 5 de mayo de 2007. Sin embargo, el marcado CE no es una “marca de calidad” puesto que únicamente respalda los aspectos relativos a los requerimientos esenciales de seguridad, salubridad y protección al medio ambiente, con una fiabilidad basada en la evaluación de los riesgos relacionados con estos aspectos. Naturalmente, el marcado CE tampoco respalda el buen empleo y manipulación del producto ni, por supuesto, el diseño correcto de la obra civil o edificación en la que deba ser empleado. Las marcas de calidad de producto que son de tipo voluntario, como por ejemplo la marca N de AENOR, pueden seguir siendo empleadas pero no sustituyen al marcado CE sino que, en todo caso, lo complementan. La Comisión Europea impone que estas marcas voluntarias no contengan elementos ya cubiertos por el marcado CE y que se empleen acompañando al marcado CE de forma inequívoca y, al menos, en igualdad de condiciones. 3.2. Las nuevas normas de ensayo EN 12697 La normativa europea relativa a las mezclas bituminosas en caliente está recogida básicamente en las dos series de normas EN 13108 y EN 12697. La primera de ellas tiene por objeto establecer las especificaciones de las mezclas bituminosas, habiéndose elaborado por mandato de la Comisión Europea (Directiva 89/106/CEE sobre productos de construcción) y, en consecuencia, posee el carácter de obligatoria. Esta norma tuvo, como todas las normas armonizadas, un periodo de coexistencia con las normativas nacionales y entró en vigor el 1 de marzo de 2008. En esta serie de normas se recogen las especificaciones para siete tipos de mezclas bituminosas en caliente. De todas ellas, las relativas a hormigones asfálticos (EN 13108-1), mezclas bituminosas para capas delgadas (EN 13108-2) y mezclas bituminosas drenantes (EN 13108-7), se corresponden con las mezclas bituminosas en caliente de empleo generalizado en nuestro país, recogidas en los artículos 542 y 543 del PG-3. El resto de tipos, las mezclas bituminosas tipo Soft Asphalt (EN 13108-3), Hot Rolled Asphalt (EN 13108-4), Stone Mastic Asphalt (EN 13108-5) y los másticos bituminosos (EN 13108-6), son mezclas de uso habitual en Gran Bretaña, Alemania y países nórdicos, y prácticamente no se utilizan en España. La EN 13108-8 se refiere a la mezcla bituminosa reciclada, esto es, a los materiales bituminosos para reciclar procedentes de pavimentos bituminosos fresados o de mezclas bituminosas fuera de especificación. Además, en la EN 13108-20 y la EN 13108-21 se recogen los sistemas de evaluación de la conformidad de las mezclas bituminosas: en la EN 13108-20 se indican las propiedades y los métodos de ensayo de las mezclas bituminosas; en la EN 13108-21, los requerimientos para evaluar el sistema de calidad del control de producción. 3. ESTADO DEL ARTE 13 embargo, para cargas por eje menores a 13 toneladas, caso de España, se puede emplear el Procedimiento B del dispositivo pequeño. Se establecen 6 categorías en función de la pendiente del ensayo en pista (de 5 mm a 20 mm por 1.000 ciclos) y 7 categorías para la deformación proporcional de rodera (del 13% al 16%). En la tabla D.1 de la Norma EN 13108-20 también se especifican como posibles temperaturas de ensayo: 45 ºC, 50 ºC y 60 ºC. En definitiva, el antiguo método español recogido en la Norma NLT-173 se corresponde en alguna medida con el dispositivo de tamaño pequeño con ensayo en aire, si bien no se contempla en el procedimiento europeo el sistema de compactación de las probetas con placa vibratoria. Además, hay variaciones significativas del procedimiento de ensayo (carga aplicada, frecuencia de vaivén y expresión de resultados) que modifican el resultado obtenido con la antigua Norma NLT-173. Así pues, para determinar la resistencia a las deformaciones plásticas, de acuerdo con la normativa europea, es necesario: • En primer lugar, la puesta a punto de un nuevo procedimiento de compactación de los tres permitidos por la Norma EN 12697-33. Dado el tamaño de las probetas, el dispositivo con ruedas neumáticas no es adecuado y, por la dificultad de ejecución, se debería descartar también el rodillo con placas verticales deslizantes. En consecuencia, la compactación se realizaría con un compactador de placas de rodillo de acero. Con él se estudiarían las posibilidades de compactación para alcanzar un volumen determinado y, por consiguiente, un determinado porcentaje de huecos, bien mediante energía constante o con energía controlada. • En segundo lugar, debe adaptarse el antiguo método de ensayo NLT-173 en cuanto a la carga de la rueda, la frecuencia del movimiento de vaivén y la toma de datos y resultados, siguiendo lo exigido en la Norma EN 12697-22 (Procedimiento B en aire). En conclusión, los fabricantes de mezclas bituminosas están obligados a ensayar la resistencia a la deformación permanente de las mezclas bituminosas con este nuevo ensayo para obtener el marcado de conformidad CE. Las administraciones, por su parte, tienen que establecer los umbrales del porcentaje de la profundidad de la rodera y de la pendiente de deformación en pista como parámetros de especificación. 3.2.3. Los ensayos de módulo y fatiga en la normativa europea de mezclas bituminosas Para determinar las características funcionales de las mezclas bituminosas, la serie de normas EN 13108 utiliza las denominadas propiedades fundamentales, que son, básicamente, el módulo dinámico, la fatiga y la resistencia a las deformaciones plásticas mediante el ensayo de compresión triaxial. El módulo de rigidez se puede determinar mediante ensayos dinámicos de flexión (con 2, 3 y 4 puntos de fijación), compresión diametral (tracción indirecta), tracción y Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 14 tracción-compresión, tal como se indica en la Norma EN 12697-26. Sin embargo, no contempla ningún procedimiento de compresión simple dinámica con control de carga, tal como se recogía en nuestra antigua Norma NLT-349. Por tanto, habría qua analizar las ventajas e inconvenientes de los procedimientos reseñados en la norma europea y seleccionar uno de ellos. A priori, uno de los procedimientos que parece más práctico es la medida del módulo por compresión diametral (Anejo C de la norma) porque permite el empleo de probetas y testigos de poco espesor (entre 30 mm y 75 mm). Sin embargo, se entiende que para cálculo de dimensionamiento analítico de firmes el módulo debe ser calculado con la ley de fatiga, bien con la probeta prismática (con 4 puntos de fijación) o con la trapezoidal. En cualquier caso, es necesario determinar, al menos, la equivalencia de este nuevo método con los 11.000 MPa (a 20 ºC y 10 Hz) que se especifica en el Artículo 542 del PG-3 para las mezclas de alto módulo. Respecto a la fatiga de las mezclas bituminosas, el método europeo de ensayo EN 12697-24 establece varios procedimientos de ensayo de fatiga mediante flexión (con 2, 3 y 4 puntos de fijación) y compresión diametral. El procedimiento de ensayo a flexión con 3 puntos de fijación (Anejo C) de la norma europea es idéntico a la antigua Norma NLT-350. Sin embargo, en la Norma EN 13108-20 sólo se admite el empleo de los procedimientos a flexión con 2 y 4 puntos de fijación. Además, como el procedimiento de flexión de probetas prismáticas con 4 puntos de fijación (véanse las figuras 4a y 4b) es el único que permite determinar la fatiga a 20 ºC, es precisamente éste el procedimiento de fatiga especificado para determinar las características funcionales a la misma temperatura que se empleaba antiguamente en nuestro país, si bien la frecuencia actual de 30 Hz es superior a la que se venía utilizando. Figuras 4a y 4b. Máquina de fatiga (con 4 puntos de fijación) del Laboratorio de Caminos de la UPC. 3. ESTADO DEL ARTE 15 Otra posibilidad sería realizar el ensayo a 15 ºC y, en este caso, se debería emplear el método de flexión de probetas trapezoidales con dos puntos de fijación (método francés). 3.3. Métodos europeos de compactación Una vez indicados los factores y condiciones que se consideran fundamentales para realizar la puesta a punto y adaptación de los métodos analizados, se pretende hacer un repaso de los métodos europeos de compactación actuales y de las técnicas relacionadas con éstos. La nueva serie de normas EN 12697 recoge un total de 4 métodos de compactación en laboratorio de mezclas bituminosas, ya sea mediante compactador de impactos, compactador giratorio, compactador vibratorio o compactador de placa. Precisamente, estos 4 métodos de compactación fueron uno de los temas tratados por Rubio Guzmán (2009) durante su exposición en la Jornada Técnica de mezclas bituminosas que tuvo lugar en Madrid el pasado 11 de febrero de 2009. A continuación, se presentan algunas de las cuestiones más relevantes que se trataron. 3.3.1. Compactador de impactos Objeto y campo de aplicación Este apartado describe el método de moldeo de probetas de mezclas bituminosas mediante compactación por impactos. Dichas probetas se utilizan, principalmente, para determinar la densidad aparente. Se basa en la norma actualmente en vigor, la UNE-EN 12697-30:2006+A1, versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12697-30:2004+A1:2007. Esta norma se aplica a mezclas bituminosas (tanto las obtenidas en laboratorio como las obtenidas mediante toma de muestras a pie de obra) en las que la granulometría del árido no sea mayor de 22,4 mm. Principio Para preparar las probetas, la mezcla bituminosa recién mezclada de acuerdo con la Norma UNE-EN 12697-35:2006+A1, se transfiere a un molde de acero de compactación especificado. Así, la mezcla se compacta en uno de los compactadores por impactos especificados, por medio de un peso deslizante que se deja caer desde una altura establecida, un número determinado de veces, dentro de un periodo de tiempo especificado, sobre la base del martillo de compactación, situado sobre la parte superior de la probeta de la mezcla bituminosa. Después se deja que la probeta se enfríe hasta la temperatura ambiente. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 16 Otras cuestiones relevantes • El método con “pedestal de madera” es similar al recogido por la antigua Norma NLT-159 (aparato Marshall), utilizado anteriormente en nuestro país (véase la figura 5a). • La norma exige que haya un dispositivo para contar y registrar los golpes (véase la figura 5b). • La norma especifica 50 golpes por cara. Sin embargo, la Norma UNE-EN 13108-20 permite diferentes energías de compactación (25, 50, 75 y 100 golpes por cara). • La gran experiencia existente en nuestro país aconseja que la compactación por impacto se continúe empleando como método básico de fabricación de probetas, tanto para la dosificación como para el control de las mezclas bituminosas. • Las probetas así compactadas pueden ser utilizadas para el cálculo de densidades y de huecos, para la determinación de la sensibilidad al agua, para la pérdida de partículas de las mezclas drenantes y como referencia para las probetas de pista. Figuras 5a y 5b. Aparato Marshall del Laboratorio de Caminos de la UPC. 3.3.2. Compactador giratorio Objeto y campo de aplicación Este apartado describe el método a seguir para la compactación de probetas cilíndricas de mezclas bituminosas, utilizando un compactador giratorio. Esta compactación se consigue combinando una acción de deslizamiento giratorio y una fuerza resultante vertical aplicada mediante un cabezal mecánico. Se basa en la norma actualmente en vigor, la UNE-EN 12697-31, versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12697-31:2007. 3. ESTADO DEL ARTE 17 Este método se utiliza para: • La determinación del contenido de huecos de aire de una mezcla, para un número de giros dado, o para la obtención de una curva de densidad (o de contenido de huecos) en función del número de giros. • La preparación de probetas de una altura dada y/o a una densidad predeterminada, para posteriores ensayos de sus propiedades mecánicas. Esta norma europea se aplica a mezclas bituminosas (tanto elaboradas en laboratorio como extraídas mediante muestreo en la zona de trabajo) cuya granulometría máxima no sea superior a 31,5 mm. Principio La mezcla bituminosa está contenida en un molde cilíndrico, limitada por placas de suplemento, y durante todo el ensayo se mantiene a una temperatura constante, dentro de las tolerancias especificadas. La compactación se consigue por la combinación simultánea de una compresión estática débil y de la acción de esfuerzo cortante resultante del movimiento (elíptico) del eje de la probeta, que genera una superficie cónica de revolución cuyo ángulo en el vértice es 2Φ, mientras que los planos de las bases de la probeta deberían permanecer aproximadamente perpendiculares al eje de la superficie cónica (véase la figura 6). Leyenda F Fuerza axial resultante h (ng) Altura de la probeta después de un número n de revoluciones Φ Ángulo Figura 6. Diagrama del movimiento de la probeta. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 18 Cuando la probeta se extrae del equipo para ser utilizada en otros ensayos mecánicos, la temperatura y la presión cambian, y esto puede afectar a la densidad medida. La densidad debería medirse, entonces, de acuerdo con la parte aplicable de la Norma EN 12697-6. Otras cuestiones relevantes • La presión aplicada es de 0,6 MPa, igual que la especificada por la normativa Superpave. El ángulo giratorio interno efectivo debe ser de 0,82º y la velocidad de giro de 30 rpm, aunque según Butcher (1998), la velocidad de rotación no influye en la densificación de la muestra. • La norma no especifica el número de giros para compactar las probetas. Sin embargo, la Norma UNE-EN 13108-20 especifica diez energías de compactación diferentes, aplicando entre 10 y 240 giros. • Este método de compactación venía siendo utilizado en Francia (LCPC) y Estados Unidos (Superpave). En España, no obstante, las experiencias eran más bien escasas, pero se entiende que éste será el método básico en un futuro próximo. 3.3.3. Compactador vibratorio Objeto y campo de aplicación Este apartado describe un método de ensayo para la preparación de probetas de mezcla bituminosa utilizando una técnica de compactación vibratoria. Se basa en la norma actualmente en vigor, la UNE-EN 12697-32:2003+A1, versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12697-32:2003+A1:2007. Este método se aplica a mezclas inconsistentes y a testigos, y se utiliza para establecer una densidad de referencia para una mezcla bituminosa, de acuerdo con los procedimientos descritos en la Norma EN 12697-9, o por la facilidad de compactación, según se describe en la Norma EN 12697-10. Principio Después de la mezcla, preparación y acondicionamiento de una probeta de mezcla bituminosa en el laboratorio, el calentamiento de un testigo extraído de la superficie de la carretera hasta la temperatura de compactación, o el acondicionamiento del material mezclado en la planta de producción, el material o el testigo se coloca en un molde normalizado, que dispone de una placa de asiento y de un manguito, y se compacta mediante un martillo vibratorio. Si se requiere, la probeta se compacta hasta el punto de compactación de rechazo y se determina la densidad de rechazo, de acuerdo con la Norma EN 12697-9. 3. ESTADO DEL ARTE 19 Una vez terminada la compactación, se determina la densidad aparente de la probeta compactada, de acuerdo con la Norma EN 12697-6:2003+A1. Para materiales inconsistentes preparados o compactados en el laboratorio, o para materiales mezclados en la planta de producción y compactados en el laboratorio, la densidad de rechazo es una indicación de la densidad máxima potencial que se puede conseguir bajo las condiciones existentes a pie de obra. Otras cuestiones relevantes • La compactación vibratoria se realiza mediante un martillo vibratorio eléctrico provisto de dos pisones metálicos de 102 mm y 146 mm de diámetro (véase la figura 7). • La compactación se realiza con el pisón pequeño en distintas posiciones del molde, aplicando 10 segundos de vibración en cada posición hasta totalizar 120 segundos. El pisón grande se acciona unos segundos para eliminar las irregularidades existentes en la superficie de la probeta. La compactación se realiza por ambas caras de la probeta. • En España no se tenía experiencia con este método aplicado en mezclas bituminosas. Sin embargo, sí se utilizaba un método similar con materiales granulares tratados, descrito en la Norma NLT-310. Leyenda 1 Vástago 2 Pie apisonador: – Tipo 1 (Ø 146 mm) – Tipo 2 (Ø 102 mm) 3 Tornillos de apriete 4 Cuerpo del molde 5 Placa de asiento 6 Pestillo Figura 7. Conjunto típico para compactación vibratoria. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 20 3.3.4. Compactador de placa Objeto y campo de aplicación Este apartado describe el método de compactación de probetas de mezcla bituminosa en forma de paralelepípedo (placas). Estas placas se utilizan directamente para ensayo posterior, o se cortan probetas de ellas. Se basa en la norma actualmente en vigor, la UNE-EN 12697-33:2006+A1, versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12697-33:2003+A1:2007. Este método se aplica a mezclas bituminosas elaboradas en laboratorio o en una planta de mezclado. Principio Una determinada masa de mezcla bituminosa se compacta en un molde rectangular, al ser sometida a una carga aplicada mediante un rodillo liso de acero o un dispositivo equivalente. El rodillo liso de acero se puede mover directamente sobre la mezcla bituminosa, originando una acción de amasado de la mezcla. El rodillo efectúa las pasadas, de acuerdo con un plan de barrido especificado, si es aplicable. Otras cuestiones relevantes • La norma describe los métodos de compactación siguientes: o Método del neumático. o Método del rodillo de acero. o Método de deslizamiento de placas. • Para una determinada masa de mezcla bituminosa, las probetas se preparan, bien sometiéndolas a una energía de compactación controlada, o bien hasta que se obtiene un volumen especificado y, por tanto, un contenido de huecos también especificado. • En España no se tenía experiencia con este método de compactación para mezclas bituminosas. No obstante, ha debido adquirirse por ser, en la práctica, el único método que permitía compactar probetas para el ensayo de pista UNE-EN 12697-22 (Procedimiento B en aire). 4. METODOLOGÍA 21 4. Metodología En este capítulo se describen tanto el plan de trabajo utilizado como la metodología seguida en la realización de los diferentes ensayos: mezclado en laboratorio (UNE-EN 12697-35:2006+A1), preparación de probetas mediante compactador de impactos (UNE-EN 12697-30:2006+A1), determinación de la densidad aparente de probetas bituminosas por el método hidrostático (UNE-EN 12697-6:2003+A1), elaboración de probetas con compactador de placa (UNE-EN 12697-33:2006+A1) y compactación en laboratorio de mezclas bituminosas mediante compactador vibratorio (NLT-173/84). Por último, se describen las características y el funcionamiento del rodillo compactador utilizado, el CRT-RC2SV de Cooper. 4.1. Plan de trabajo Como ya se ha comentado en el capítulo segundo, esta tesina se centra en el análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de fatiga y de pista mediante el empleo del compactador de rodillo (UNE-EN 12697-33:2006+A1). Concretamente, se trata de determinar una distribución de energías de compactación a lo largo de las fases que constituyen el proceso, que permita obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall y en un número total de pasadas de rodillo comprendido entre 10 y 50, que es lo que establecen el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) y la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1, respectivamente Así pues, el objetivo principal de esta tesina es la propuesta de un protocolo para la compactación de probetas de mezcla bituminosa donde se establezcan, tanto el número de pasadas, como la energía de compactación y el orden de ejecución de tales pasadas. Una vez determinado tal protocolo, se pretende ensayar parte de las probetas elaboradas para comprobar si el protocolo de compactación escogido tiene influencia en el módulo a flexotracción de las muestras y la resistencia a las deformaciones plásticas El plan de trabajo consiste en las actividades que se describen a continuación. Elección del tipo de mezcla La mezcla bituminosa que se utiliza en la fabricación de todas las probetas es del tipo AC 22 BASE 50/70 G, lo que equivaldría a una antigua G-20. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 22 Se justifica el tipo de mezcla elegido porque, al tratarse de una mezcla con una cantidad considerable de árido grueso (el 30% de la masa total de árido queda retenido por el tamiz de 12,5 mm) y dadas las dimensiones (sobre todo la altura) de las probetas (405 mm x 305 mm x 50 mm), el procedimiento de compactación resulta más dificultoso que con otros tipos de mezcla con menos cantidad de árido grueso. Por este motivo, se cree que el protocolo de compactación que resulte para este tipo de mezcla servirá también para otros tipos de mezcla con menos cantidad de árido grueso. Fabricación de la mezcla La mezcla se fabrica a partir de árido y ligante. El árido es de origen calizo y suministrado por la empresa Canteras Foj, S.A. (Vallirana). Además, cabe señalar que la proporción de árido que debería quedar retenido por el tamiz de 20 mm (según el huso granulométrico correspondiente al tipo de mezcla elegido) se ha agregado a la proporción de árido retenido por el tamiz de 12,5 mm, dada la dificultad que supondría compactar, en moldes de 50 mm de altura, mezcla bituminosa con áridos de más de 20 mm de tamaño. Los tamaños inferiores a 4 mm se obtienen a partir de una arena 0/4 mm cuarteada, de la cual se tiene gran disponibilidad en el laboratorio y cuya granulometría encaja adecuadamente dentro de los husos establecidos por la norma. En el Anejo Número 1 se recogen, tanto el huso granulométrico correspondiente al tipo de mezcla que se fabrica (AC 22 BASE 50/70 G), como la granulometría de los áridos utilizados. El ligante utilizado es un betún de penetración B-50/70 y su contenido es del 5% sobre la masa total de árido. Preparación de las probetas Primeramente, se preparan un total de 6 probetas Marshall con el fin de obtener la densidad de referencia de la mezcla fabricada (densidad Marshall). Seguidamente, mediante el método de compactación del rodillo de acero, se preparan las probetas necesarias para determinar un protocolo de compactación que permita obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall y en un número total de pasadas de rodillo comprendido entre 10 y 50, que es lo que establecen el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3) y la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1, respectivamente. En este caso, el número de probetas a fabricar no está prefijado sino que se van haciendo en función de los resultados obtenidos. El método de preparación de estos dos tipos de probetas se describe más adelante, en el apartado dedicado a la metodología de laboratorio. 4. METODOLOGÍA 29 Tipo de mezcla Ligante Mezcla bituminosa reciclada Mezclado mecánico Mezclado manual Mástico bituminoso y áridos Grado de penetración No incluido 4 minutos 5 minutos Incluido 5 minutos Según sea apropiado Modificado Incluido o no incluido 5 minutos Según sea apropiado Distinta del mástico bituminoso y áridos Grado de penetración No incluido 3 minutos 5 minutos Incluido 5 minutos Según sea apropiado Modificado Incluido o no incluido 5 minutos Según sea apropiado Tabla 2. Tiempos máximos de mezclado. Informe del ensayo El informe del ensayo o de los ensayos para los que se han preparado las muestras debe contener la siguiente información: • La composición de la mezcla. • Si se requiere, la representación gráfica de la distribución granulométrica. • La naturaleza y origen de los materiales componentes. • El método de mezclado utilizado (mezclado manual o mezclado mecánico) y el tipo de mezclador. • Si 10 segundos antes de añadir el filler se mezclaron previamente otros componentes. • La temperatura de mezclado. • La duración de la operación de mezclado. • Cualquier desviación con respecto al procedimiento descrito en este apartado. 4.2.2. Preparación de probetas mediante compactador de impactos Objeto y campo de aplicación Este apartado describe el método de moldeo de probetas de mezclas bituminosas mediante compactación por impactos. Dichas probetas se utilizan, principalmente, para determinar la densidad aparente. Se basa en la norma actualmente en vigor, la UNE-EN 12697-30:2006+A1, versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12697-30:2004+A1:2007. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 30 Esta norma se aplica a mezclas bituminosas (tanto las obtenidas en laboratorio como las obtenidas mediante toma de muestras a pie de obra) en las que la granulometría del árido no sea mayor de 22,4 mm. Principio Para preparar las probetas, la mezcla bituminosa templada recién mezclada de acuerdo con la Norma UNE-EN 12697-35:2006+A1, se transfiere a un molde de acero de compactación especificado. Así, la mezcla se compacta en uno de los compactadores por impactos especificados, por medio de un peso deslizante que se deja caer desde una altura establecida, un número determinado de veces, dentro de un periodo de tiempo especificado, sobre la base del martillo de compactación, situado sobre la parte superior de la probeta de la mezcla bituminosa. Después se deja que la probeta se enfríe hasta la temperatura ambiente. Equipo • Compactador de impactos con yunque de acero El compactador de impactos con yunque de acero (véase la figura 12) es un equipo accionado mecánicamente que debe constar de los componentes siguientes: o Placa de asiento de acero, de 15 mm de espesor y de 600 mm × 610 mm aproximadamente, situada horizontalmente sobre una base firme. o Tres pies de la misma rigidez, tanto en la dirección de compresión como en la dirección transversal, equipados con amortiguadores de caucho, que se corresponden con la masa del pedestal de compactación. o Pedestal de compactación (véase la figura 13) fabricado de hierro fundido, con una masa de 100 kg como mínimo. o Dispositivo de sujeción, con leva excéntrica (véase la figura 12) para sujetar el molde de compactación. o Martillo compactador, formado por un vástago cilíndrico de guía, un peso deslizante (véase la figura 14) de (4.550 ± 20) g de peso, y un pie (véase la figura 15) de (3.960 ± 20) g de peso. o Mecanismo de elevación accionado mediante cadena, para el peso deslizante, diseñado de forma que la longitud de la caída libre sea de (460 ± 3) mm. o Dispositivo para contar y registrar el número de impactos. 4. METODOLOGÍA 31 Leyenda 1 Equipo básico con mecanismo de elevación accionado por motor para el peso deslizante y contador de impactos (mostrado sin pantalla protectora) 2 Martillo compactador con vástago de guía para el peso deslizante 3 Leva excéntrica para el dispositivo de sujeción 4 Base del molde con molde de compactación acoplado 5 Pedestal de compactación 6 Placa de asiento de acero 7 Pies 8 Pantalla protectora Figura 12. Representación esquemática del compactador de impactos. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 32 Medidas en milímetros Leyenda 1 Mecanismo de elevación 2 Placa de asiento 3 Pie Figura 13. Representación esquemática del pedestal de compactación, apoyado sobre pies. Medidas en milímetros Medidas en milímetros Leyenda 1 Contrapeso Figura 14. Peso deslizante del martillo compactador. Leyenda 1 Esfera La tolerancia en el diámetro del pie del martillo de compactación debe ser de ± 0,5 mm. Figura 15. Pie del martillo compactador. 4. METODOLOGÍA 33 El compactador de impactos se debe instalar de manera que la placa de asiento esté horizontal. Debe ser posible insertar vertical y centradamente el martillo compactador sobre el molde de compactación, a fin de asegurar una caída, prácticamente libre de rozamiento, del peso deslizante a lo largo del vástago de guía. El compactador se debe instalar de manera que el peso deslizante esté vertical, con una tolerancia de + 5º. • Molde de compactación El molde de compactación debe tener (101,6 ± 0,1) mm de diámetro interior, y estar formado por un manguito de prolongación, el cuerpo del molde y la base del molde. La base del molde debe ser de un material de acero suficientemente rígido para utilizarse sin que se produzcan deformaciones, y sus superficies deben de estar revenidas. En las figuras 16, 17, 18 y 19 se muestra un ejemplo de un molde típico, del manguito de prolongación, del cuerpo del molde y de la base del molde, respectivamente. Medidas en milímetros Medidas en milímetros Leyenda 1 Manguito de prolongación 2 Cuerpo del molde 3 Base del molde Figura 16. Molde de compactación típico para compactador de impactos. Figura 17. Manguito de prolongación típico para el molde de compactación. • Hornos o placas para calentar Hornos o placas para calentar los áridos, el material bituminoso, los moldes de probetas, los martillos compactadores y otros equipos, para obtener las temperaturas de mezclado y de moldeo que se requieren. Las unidades de calentamiento deberían controlarse mediante termostato para que mantengan la temperatura requerida con una tolerancia de 5 ºC. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 34 Medidas en milímetros Medidas en milímetros Figura 18. Cuerpo de molde típico para el molde de compactación. Figura 19. Base de molde típica del molde de compactación. Forma y dimensiones de las probetas La probeta debe ser un cilindro de (101,6 ± 0,1) mm de diámetro y (63,5 ± 2,5) mm de altura. El tamaño máximo del árido de la mezcla no debe exceder de 22,4 mm. Preparación de la probeta Las probetas se preparan utilizando mezcla bituminosa obtenida en el laboratorio. Dado que la cantidad de mezcla que se necesita para una probeta de altura especificada varía dependiendo de la densidad máxima de la mezcla, la cantidad de mezcla que se requiere para la altura especificada, entre 1.050 g y 1.400 g, se debe determinar realizando una compactación de prueba. Las probetas preparadas a partir del mismo lote deben tener, en la medida de lo posible, la misma masa. La cantidad de mezcla preparada para la compactación no debe ser mayor de la necesaria para 4 probetas. Procedimiento • Si se necesita después de la operación de mezclado, la cantidad de mezcla que se requiere para una probeta se debe mantener, durante un periodo de tiempo no superior a 3 horas, sin circulación de aire fresco, en un horno con la temperatura ajustada a un máximo de 130 ºC. Sin embargo, la temperatura de la mezcla no debe exceder de la temperatura citada en el siguiente punto. • La mezcla debe alcanzar rápidamente la temperatura de compactación. Para mezclas elaboradas con betún de tipo de pavimentación de acuerdo con la Norma Europea EN 12591, la temperatura de compactación es la temperatura de referencia recogida en la Norma UNE-EN 12697-35:2006+A1. 4. METODOLOGÍA 35 Para mezclas elaboradas con betún de acuerdo con las normas europeas EN 14023 o EN 13924, la temperatura de compactación debe definirse por el suministrador. • Antes de la preparación de la primera probeta se calienta el pie del martillo compactador y el molde completo. Si las probetas se preparan en lotes, el pie y la base del molde solamente se deben calentar antes de la preparación de la primera probeta del lote. • Sobre la base del molde de compactación montado, que se ha calentado hasta la temperatura de compactación, se coloca un disco de filtro. Después, utilizando un embudo, la mezcla calentada se vierte en el molde de compactación en porciones y se distribuye con la espátula. Se debe tener cuidado para que no se produzca segregación. Una vez llenado el molde, se nivela suavemente la superficie de la mezcla con la espátula y se cubre con un segundo disco de filtro. El interior del molde de compactación no debe recubrirse con un agente de separación. • Entonces debe comenzar, sin demora, el procedimiento de compactación. Se llena el molde y se compacta la probeta antes de que transcurran 4 minutos. El manguito de prolongación se debe ajustar sobre el cuerpo del molde y se debe conectar al pedestal de compactación, con ayuda del dispositivo de sujeción. Cuando el martillo compactador se haya instalado, se compacta la probeta antes de que transcurran entre 55 segundos y 60 segundos, mediante la aplicación de impactos, haciendo que el peso deslizante caiga desde una altura de (460 ± 3) mm. El peso deslizante no se debe retener cuando rebote después del impacto. De acuerdo con la finalidad del ensayo de la probeta que se compacta, se puede establecer un número de impactos u otro. En este caso, como la densidad de estas probetas se utiliza para calcular una densidad de referencia para otras probetas que se ensayan a fatiga y a pista, el PG-3 establece que se apliquen 75 golpes por cara. • Se invierte el cuerpo del molde. Con ayuda de la leva excéntrica del dispositivo de sujeción, se comprime el molde de compactación hasta que quede plano sobre la base del molde. Se compacta la probeta de acuerdo con lo indicado en el punto anterior, mediante el mismo número de impactos adicionales. El procedimiento de compactación debe terminar en menos de 4 minutos. Se quitan los discos de filtro y se marca la probeta a efectos de identificación. • Se deja que la probeta se enfríe, al aire o con ayuda de un ventilador, hasta 40 ºC de temperatura aproximadamente y se extrae del molde con el dispositivo de extrusión. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 36 Informe del ensayo El informe del ensayo debe incluir, al menos, la siguiente información: • La identificación de la mezcla. • El método de fabricación de la mezcla. • El tipo de compactador de impactos. • Las condiciones de ensayo. • La temperatura de compactación. • El número de impactos. 4.2.3. Determinación de la densidad aparente de probetas bituminosas por el método hidrostático Objeto y campo de aplicación Este apartado describe el método de ensayo utilizado para la determinación de la densidad aparente de las probetas bituminosas compactadas obtenidas en laboratorio. Se basa en la norma actualmente en vigor, la UNE-EN 12697-6:2003+A1, versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12697-6:2003+A1:2007. Selección del procedimiento de ensayo para determinar la densidad aparente de materiales bituminosos compactados La norma describe cuatro procedimientos: • Procedimiento A Densidad aparente – en seco: para probetas con una superficie muy cerrada. • Procedimiento B Densidad aparente – en seco con superficie saturada (SSD): para probetas con una superficie cerrada. • Procedimiento C Densidad aparente – probeta impermeabilizada: para probetas con una superficie abierta o rugosa. 4. METODOLOGÍA 37 • Procedimiento D Densidad aparente por dimensiones: para probetas que tengan una superficie regular y formas geométricas, es decir, cuadradas, rectangulares, cilíndricas, etc. La cuestión principal en la selección de un procedimiento para determinar la densidad aparente de los materiales bituminosos, es decidir si los huecos de la superficie de la probeta se tienen en cuenta como una parte suficientemente precisa del volumen de la probeta. El procedimiento ideal tiene en cuenta exactamente aquellos huecos que son parte de la composición volumétrica del material, pero prescinde de los huecos que se han producido como irregularidades de la probeta debidas al método de preparación de ésta. Siguiendo las directrices del Anejo A (informativo) de la norma, se selecciona el Procedimiento B (Densidad aparente – SSD). El Procedimiento B es adecuado para medir la densidad aparente de probetas bituminosas con una baja relación de huecos y un bajo nivel de absorción de agua o un desagüe lento del agua absorbida. Se debería extremar el cuidado para alcanzar el estado de superficie saturada y seca de la probeta. Una película excesiva de humedad sobre la superficie llevará a una subestimación de la densidad aparente, y por tanto a una sobreestimación del nivel de huecos en la probeta, o a una subestimación del nivel de huecos llenados con el ligante. El excesivo desagüe del agua llevará a una sobreestimación de la densidad aparente, y por tanto a una subestimación del nivel de huecos de la probeta. La aplicabilidad de este procedimiento está relacionada con el nivel de huecos y con el diámetro de los poros: para materiales de granulometría continuada, tales como el hormigón asfáltico (con poros relativamente pequeños) con contenidos de huecos de hasta el 5% aproximadamente (v/v), y para materiales que eleven los huecos de mayor diámetro en la probeta (por ejemplo, asfalto mezclado con un mastique mineral) hasta un 4% aproximadamente (v/v). Términos y definiciones Para los fines de este apartado se aplican los siguientes términos y definiciones: • Densidad máxima Masa por unidad de volumen, sin incluir los huecos de aire, de una mezcla bituminosa a una temperatura de ensayo conocida. • Densidad aparente Masa por unidad de volumen, incluidos los huecos de aire, de una probeta bituminosa a una temperatura de ensayo conocida. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 38 Principio La densidad aparente de una probeta bituminosa, compactada e intacta, se determina a partir de la masa de la probeta y de su volumen. La masa de la probeta se obtiene pesando la probeta seca en el aire. El volumen de la probeta se obtiene a partir de su masa en el aire y de su masa en el agua. La probeta se satura primero con agua, y después su superficie se seca con una gamuza. Materiales Agua, con una densidad conocida a la temperatura de ensayo. La densidad del agua a 25 ºC debe ser 997,1 kg/m3 (véase la tabla 3). Temperatura del agua (ºC) Factor de corrección K Densidad del agua (kg/m3) Temperatura del agua (ºC) Factor de corrección K Densidad del agua (kg/m3) 10 1,0027 999,8 20 1,0012 998,3 11 1,0026 999,7 21 1,0010 998,1 12 1,0025 999,6 22 1,0007 997,8 13 1,0023 999,4 23 1,0005 997,6 14 1,0022 999,3 24 1,0003 997,4 15 1,0021 999,2 25 1,0000 997,1 16 1,0019 999,0 26 0,9997 996,8 17 1,0017 998,8 27 0,9995 996,6 18 1,0016 998,7 28 0,9992 996,3 19 1,0014 998,5 29 0,9989 996,0 20 1,0012 998,3 30 0,9986 995,7 Tabla 3. Densidad del agua. Tamaños y manipulación de las muestras El espesor mínimo de la probeta debe ser de 20 mm o dos veces el tamaño nominal máximo del árido, lo que sea mayor. Se deben tomar precauciones para asegurar que la probeta no resulta alterada durante su manipulación. Las probetas se deben almacenar en un lugar fresco, a una temperatura que no exceda de 25 ºC. Preparación de la muestra Las probetas se deben limpiar, si fuese necesario, mediante cepillado o lavado con agua, según se requiera. Las probetas deben estar secas, tener un contenido de humedad conocido, o se deben dejar que se sequen a temperatura ambiente hasta obtener la masa constante. • P • • P ro c • Ll e La U N El es p El no El de s un i se g in c po s La s U N c e d G e So di c e n a N E - m p e c m o mi m o s c r i fo r g r e c lui d s ib s N E - d i m e n e br e c ha a do m e - E N m ol d c ifi c o ld e sci o ld e r ito r m e e ga d a s le. te m - E N m ie n e ral i e e l s o d e e z c N 1 2 d e c a d e y bl e e s e e e m e ci ó s l a m p e N 1 2 n to i d a l r o o lu c e l m c la 2 6 9 s e d a, la e e n e ll n e n t ó n d a s e e r a 2 6 9 d e a de s o dill c ió n m ol d 9 73 e du r p l a n e l Fi g en a el t e e d e l e s q a tu r 9 73 e c o s o s n e n d e bit 3 5 : ca r a n a ca l li g g ur a a c a p e n a m q ui n r as 3 5 : o m p s e p n tr e u m : 20 lie n n te d e g a n a 21 c on p ar t el m is n a s d : 20 p a c p ul v e e m in o 06 + n ta m á e b a n te . A p la t a d m o m a s , p e 06 + c ta c v e r l r o o s a + A p á s d a s e bit u p li c m a d o o ld a . A p ar a c o + A c ió n r iz a o dil l a 1. p re v d e 2 e s e u m c aci a s a a n e c A nt e a c o m p 1. n a u n l o y s e v ia m 2 h e p u in o ón a ( M n te r c o n e s d c on p a c n a s y l a e me h or a u lv e o so de M ± r ior n u d e se g c ta c s ol a pl a p r e nt e a s. e ri z , c o pa r ± 0 , , s na co m g ui c ió n uci a c a r e p e h z a n o m o r afi n , 1 % s i p a me r u n d ón a d e p ar a h a s n li g o p n a e % ) d fu e a la , e nz a na d e b ja b e m a s ta g er a p or e n l a d e e se , t e a r l s u b e n b o n m e z d l a a m ej e a s c m e a e ni e l a c u pe n s n o s z cl a e a en t e m p c ar a e z c a pli c e n d c o m rfi c s e r s a l i a b i a te m t e c p lo , a s i c la c a b d o m p a c ie r l a i ge i tu m a c u m p e c o n , p a nte bit u b le . cu i a ct a ta n a s ra, m i n u er d e r a n u n a ra rna u m . S i da a ci ó n li s d o s n os a d o a tu r n p fin a s d in o S e do ó n s a efi n s e a . r a ro d a ( v el m o sa e x y se y u n id a ap l co n d e d u c v é a m ol d d e x ti e ev a p u ni f a s l ic a n e c c to a a se d e. e du e nd ita n p is o f or m e a u n 4. l a c o m a n t la cid e n d o o na m e n n a ME T a m p a t ia d fig a s la o c la c o la pe l T OD O N a ct d h e ur a s e g m c ua l m e o m o N l íc u O L O N or m aci e re n a 2 1 g ún ez c l qu e z c o s N or m u la O GÍA 45 m a ón n te 1 ). lo c la ier c la, ea m a de Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 46 La compactación se debe realizar con un movimiento suave y continuo, sin interrupciones. • Compactación mediante una energía especificada Si F ≥ 2 kN, se debe aplicar una carga fija, F ± 5%. Se compacta hasta que se ha alcanzado el número de pasadas requeridas. • Compactación con una energía de compactación controlada La carga se debe aplicar de manera que la compactación se realice mediante el desplazamiento controlado de la precarga y de la carga. La precarga y la carga se deben aplicar paso a paso, aumentando la carga después de cada pasada del rodillo. • Compactación para obtener un contenido de huecos o un grado de compactación especificados o Compactación mediante una energía constante Se debe aplicar una carga fija, F ± 20%. Se compacta hasta que el rodillo se apoye sobre el molde o, si el compactador de rodillo está equipado con un dispositivo de parada, cuando se alcance la altura deseada de la placa de mezcla bituminosa, que es la altura final requerida de la muestra. o Compactación con energía de compactación controlada El número de incrementos de carga hasta alcanzar la carga principal debe variar de forma que se alcance el contenido de huecos prescrito o que se obtenga la altura final deseada de la placa de mezcla bituminosa. • Extracción del molde Cuando la compactación se termina, se deja que la placa de mezcla bituminosa se enfríe hasta la temperatura ambiente, antes de extraerla del molde. Informe del ensayo El informe del ensayo debe incluir la siguiente información: • Referencia a la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1. • Referencia y fórmula de la mezcla bituminosa. 4. METODOLOGÍA 47 • Tipo de mezclado. • Fecha de compactación. • Masa de la probeta, M. • Dimensiones del molde y espesor nominal de la probeta. • Método de compactación utilizado (volumen especificado o energía de compactación especificada, tipo de compactador). • Condiciones de ensayo y cualquier detalle del procedimiento no especificados en la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1, y cualquier incidente que pudiese haber afectado a los resultados. • Temperatura de referencia para el mezclado. • Medición de la densidad y método utilizado para medirla. 4.2.5. Compactación en laboratorio de mezclas bituminosas mediante compactador vibratorio Objeto y campo de aplicación Este apartado describe un método de ensayo para la preparación de probetas de mezcla bituminosa utilizando una técnica de compactación vibratoria. Se basa en la antigua Norma NLT-173/84. Este método de compactación de probetas de mezcla bituminosa en forma de paralelepípedo (placas) se utilizaba hasta la entrada en vigor de la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1. Es decir, estas placas se utilizaban directamente para el antiguo ensayo de pista. Aparatos y material necesarios • Conjunto de compactación Está formado por el molde, el collarín y los cuatro angulares construidos en acero y con la forma y dimensiones que se detallan en las figuras 22 y 23. • Base de compactación Esta base está formada por una pieza prismática de hormigón de 60 cm x 60 cm x 20 cm, como mínimo, y apoyada en una de sus caras mayores sobre un dispositivo de anclaje con amortiguación. Su forma y dimensiones están indicadas en la figura 24. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 48 Figura 22. Molde de compactación típico para las antiguas probetas de pista (NLT-173/84). Figura 23. Angulares y collarín típicos para las antiguas probetas de pista (NLT-173/84). 4. METODOLOGÍA 49 Figura 24. Base de compactación típica para las antiguas probetas de pista (NLT-173/84). Figura 25. Elemento compactador típico para las antiguas probetas de pista (NLT-173/84). Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 50 • Elemento compactador La compactación de la mezcla dentro de los moldes se realiza mediante una placa de acero sobre la que van montados dos vibradores iguales, cuyas excéntricas, de 9,5 kg de masa y girando a la velocidad de 314 rad/s (3.000 rpm), proporcionen en cada uno una fuerza centrífuga de 3 kN (300 kgf), y dispuestos ambos de forma que sus excéntricas giren hacia el centro de la placa. Su forma y dimensiones se indican en la figura 25. • Dispositivos de extensión y enrase Para lograr una uniforme y homogénea distribución de la mezcla en el molde, así como un correcto enrasado, se dispone de los útiles correspondientes con la forma y dimensiones que se detallan en la figura 26. Figura 26. Aparatos de extensión y enrase típicos para las antiguas probetas de pista (NLT-173/84). Procedimiento El molde y el collarín se calentarán en la estufa a una temperatura unos 15 ºC superior a la temperatura de compactación. Una vez calientes, se coloca el molde sobre la base de compactación en su anclaje y se monta el collarín. A continuación, se vierte la mezcla ya preparada en el molde (véase la figura 27), a una temperatura 10 ºC superior a la de compactación, como mínimo, evitando las s c S s U s s eg c or r S o b s e r U n a s e c re g r es b re r ea a v e c ol o g a c po n la liz a e z o c a c io n n di e m e a u n ac a a n e n es e n t e z c n a Fi g a b a e n d e t es c la co m g ur a a d a los e l . ya m p a 2 8 a , s v é m a ni v ac t 8 . C o s e d é rti c a te r Fi g v el a t ac o lo c d e s c e s r ial g ur a a d a ió n c a c s m o s d e , y a 2 7 a s e n in i c ió n o n t e l m y s 7 . D i e c i ci a de t a e m ol d e d i str c ol o a l d l el e e l c d e. d is t ibu c o c a e 7 e m e c oll a t ri b c ió n a el 7 5 s e nt o a rí n b uy e n d e el e s e g o c o n y e u e l a em g u n o m p y s e u ni f a m e m en t n do p a c e s u f or m e zc l t o c s d c ta d u s t me l a e c o m d e d d or s t itu y e m e e n e m p a d ur a s o b y e e nt e l m o a c t a ci b re l po e y o ld e t ad o ón . l a m r l o y e e . or . m ez c o s c e nr a (v é c la c u a a s a é as ya a tr o a c e l a niv e o a n 4. c on a f i e la d n g u ME T l o i gu d a. u la r T OD O o s ra r e s O L O úti l 28 s , q O GÍA 51 l es ) y ue Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 52 Seguidamente, se completa el proceso de compactación mediante otros 3 periodos de 75 segundos cada uno, realizados girando el compactador, en el mismo sentido y sucesivamente, 90º respecto a la posición inicial. La compactación puede aceptarse como correcta siempre que la altura de la probeta esté dentro de ± 2 mm respecto a los bordes del molde. Una vez finalizada la compactación, se deja enfriar la mezcla a temperatura ambiente durante un periodo mínimo de entre 12 y 24 horas. 4.3. Características y funcionamiento del rodillo compactador En este apartado se cree conveniente describir las características y el funcionamiento del rodillo compactador utilizado, el CRT-RC2SV de Cooper. Introducción Numerosos autores, como por ejemplo, Button et al. (1992), Consuerga et al. (1992) y Khan et al. (1998), ya consideraban, hace más de diez años, que la compactación con rodillo es el mejor método de preparación de probetas en laboratorio por fabricar las losas de mezcla bituminosa que más se parecen a los materiales in situ. El rodillo compactador, accionado neumáticamente, fue diseñado para proveer una solución al problema de fabricar en laboratorio losas homogéneas suficientemente amplias para ser utilizadas en la máquina de pista. Se utiliza para compactar losas de mezcla bituminosa hasta llegar a una cierta densidad o para proporcionar un esfuerzo compresivo (energía de compactación) estándar a una gama de diversos materiales bituminosos. Puede aplicar cargas de hasta 30 kN sobre un ancho de 305 mm, lo que equivaldría al equipo de compactación in situ más pesado utilizado en carreteras. Además, con la posibilidad de vibración, para simular mejor las condiciones en carreteras. Se controla mediante un PLC (Programmable Logic Controller), pudiéndose seleccionar tanto el número de pasadas como la energía de compactación. El equipo está alojado en un recinto de seguridad y no funciona a menos que las puertas de acceso estén perfectamente cerradas. Las losas o probetas pueden ser de 305 mm x 305 mm o de 405 mm x 305 mm, y su espesor de 50 mm hasta 100 mm. Se pueden utilizar en la máquina de pista o, aserradas en vigas o probetas circulares, para caracterizar la fatiga o determinar el módulo de rigidez de la mezcla bituminosa en cuestión. 4. METODOLOGÍA 53 Características técnicas Carga máxima 30 kN sobre un ancho de 305 mm a 7 bar Recorrido del carro ± 150 mm Tiempo de ciclo Variable hasta 10 ciclos por minuto Frecuencia de vibración 0-50 Hz Fuente de alimentación 220-240 V AC / 50 Hz / 13 A Dimensiones 1.900 mm x 1.100 mm x 1.520 mm Peso 596 kg Tabla 4. Características técnicas del rodillo compactador. Información general • El rodillo compactador reproduce el número de pasadas establecidas por el usuario a través del PLC. • La carga aplicada puede ser constante en todas las pasadas o incrementada pasado un número de ciclos preestablecido. La carga aplicada se ajusta con los cuatro reguladores de presión etiquetados como PRESSURE 1, PRESSURE 2, PRESSURE 3, y PRESSURE 4. • El número de pasadas y la presión son mostrados durante la compactación en la pantalla del PLC. • La compactación puede ser interrumpida apretando el botón rojo del botón doble etiquetado como RUN/STOP. En caso de hacerlo, el carro continua su recorrido hasta completar la pasada y se para. La compactación puede retomarse apretando el botón verde del botón doble etiquetado como RUN/STOP. • Si una puerta del recinto de seguridad es abierta o se presiona el botón etiquetado como EMERGENCY STOP, la compactación se para inmediatamente. Para reiniciar el rodillo compactador, se deben cerrar las puertas y asegurarse de que el botón EMERGENCY STOP no está accionado. Sistemas de control • Presión El rodillo compactador puede aplicar cuatro presiones diferentes. Se ajustan con los reguladores situados debajo de los indicadores de presión (véase la figura 29). An 54 • álisi s E P 8 D p e M a N E c L A a P E c C d L e s de l E l r a P R E 8 ,0 D e p ri m e fe c M á s a pli N ú m E l P c ua L a c A d e a pli P R E E l n c on C o n d e p L a ú e je c l nue a n g E S S ba es m e r c to s a ca d m e r P L C tro c o n e m á ca r E S S n ú m fig u n fi g p re ú lti m c ut a vo p g o SU r . ta r a v b o a d e d a. r o d C p pr e n fig á s, r se SU m e r u r a g ur a si ó ma a d o roce de U R E m a v e z o w w e la n d e p p er m e si ur a P R o U R E r o a rs e a r e ó n. a c o o . dimi e pr e E 2 a n e z c o w a v n te, p a s m it on e a ci ó R E bli g E 2 , de e e n e l n o nfi e nto e si o 2 , P e ra , o n v e e n s a d e a e s. ó n d S S g at o , P R p a n tr e n ú m gu F de c o n e P R , s e la (c o n l d a s a l u d e S U R o ri a RE a s a e 0 m e r ra c F ig u c om p e s q R E S e r m e o m b a t s u s u pr e R E a m E S S a da s y 1 r o d c ió n u ra p act a q u e S S U r ed e z c b a d t a b u ari e si o 1 t en t S U R s d 1 0 0 d e p n h e 29. a ció n e a d U R E uc e c la d o d b la o c o n e t ie n t e R E d e 0 . p a s e c h Cu n de p dm E 3 e l a se d e 5, c o n e s s n e an 3 y P R s a d h a q ad r p rob e m ite 3 , a p p r la p s e n fig s e h un te s y P R R E S d as q u e r o d e tas P R y P p o s r od p r o e m ur a h a c n ú s d RE S S U e n e d a d e m de m R E S PR s ibi l uz c o be t m u e a r e c e s ú m e d e E S S UR n 0 a a m an m ez c S S R E S l id a c a ta) e st r e l n s ie e r o q u S U R R E pr o lm a do s c la b i U R S S U a d lo . r an n ú m m p o m u e R E 2 , o v o a c e s d e i tum i R E U R E de qu la m e r p re m íni m la 4. P R o c a e n a e l r o i nos a 1 e E 4 q u e Z s e r o d en mo p r R E S a q u a da o dil a pa r e s d 4 a u e Z a h e q u d e or d o d e r es i S S U u e e e n lo c r a lo s d e 0 a d m cu h a r u iv a pa d e n e d i ón UR e l P n el c o m s en s 0 h a m it e an d r ud i a le n sa d n n d os p R E 3 P L C P L m pa c s ayo s a s t e n d o i n ( n ci a d a s u m p a ue d 3 y C s L C , c ta d s de t a 4 pr e el ( 2 0 a s s p m éri a s a d a y P s e s , in d or pist a 4 ,0 esi r o 0 04 d e ar a co . a da s e P R E s al t cl u . a y d ba on e o dill ) d e p a c a . s, e r E S S t e l u so d e fa t r . S e s o c d en p re s a d a q u e au S U R a c n o t iga S in d e c o n o m s ió n a u e t i m e RE c o n o h a e m e 0 n ta c m in a n y u na i en e nt a E 4 n fig u a bi é m b a 0 h c te a c y c d e en a d a p u u r a é n d a rg o h as t p o c o m ar g e l a q u a e u e d a ci ó d o s o , t a o r m o g a a s u e e n d e ó n s e 5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE COMPACTACIÓN 61 Por este motivo, parece lógico utilizar moldes de 50 mm de altura. Sin embargo, dada la gran cantidad de material que hay que verter en estos moldes (en algunos casos, hasta casi 15.000 g), la altura de 50 mm puede resultar escasa, dificultando tal vertido. Si se utilizan moldes de 100 mm de altura, desparece una parte importante de las dificultades que conlleva la operación de vertido de la mezcla en los moldes. • Vibración En principio, la inclusión de la vibración en cualquiera de los ciclos de carga tiene que ayudar a conseguir una compactación mejor. Sin embargo, dado que se trata de una vibración bastante enérgica (se recuerda que la frecuencia de vibración es de 50 Hz), una utilización excesiva de esta vibración puede llegar a degradar mecánicamente la mezcla. Para llegar a determinar el protocolo de compactación deseado, se deben ir evaluando razonada e iterativamente cada uno de estos parámetros hasta conseguir una densidad superior al 98% de la densidad Marshall de la mezcla bituminosa y en un número total de pasadas de rodillo comprendido entre 10 y 50. A continuación, se pretende justificar el protocolo de compactación utilizado en la elaboración de cada una de las probetas, así como describir los resultados obtenidos y las dificultades encontradas en cada caso. Probetas R-01, R-02 y R-03 Se trata de las tres primeras probetas que se compactan con el rodillo compactador. Al no saber qué protocolo de compactación utilizar, para la primera probeta, la R-01, se utiliza el protocolo sugerido por Marrón (2008). Los protocolos de compactación utilizados para las probetas R-02 y R-03 son ligeras variaciones del primer protocolo. Con esto se pretende detectar alguna variación en el grado de compactación de las probetas. En la probeta R-01 se obtiene una densidad del 93,9% de la densidad Marshall (2.247 kg/m3); en la R-02, un 95,1% (2.278 kg/m3); y en la R-03, un 94,3% (2.394 kg/m3). Ninguna de las densidades obtenidas alcanza el mínimo establecido por el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes (PG-3), que es el 98% de la densidad Marshall. Consecuentemente, ninguno de los tres protocolos de compactación utilizados es válido. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 62 Además, cabe señalar que ninguna de las tres probetas alcanza los 50 mm de espesor. Estos resultados sugieren añadir algo más de árido (y, por tanto, también de betún) en las siguientes probetas que se fabriquen. También es destacable el hecho de que parte del betún escurre hacia la parte inferior de las probetas, quedando una mezcla no del todo homogénea. Esto sugiere introducir algunos cambios, tanto en la fabricación como en la compactación de las probetas. El primero, intentar que el vertido de la mezcla en el molde no se haga de golpe sino por capas y mezclando bien todo el material (véanse las figuras 33a y 33b). No obstante, el tiempo es un factor clave en este proceso, ya que cuanto más se tarda, más temperatura pierde la mezcla y más difícil resulta la compactación posterior. Figuras 33a y 33b. Distribución y enrase de la mezcla. El segundo de los cambios consiste en tener en cuenta la posible inclusión de la vibración durante el proceso de compactación. La experiencia con otros métodos de compactación que sí la incluyen sugiere que este problema de escurrimiento del betún se reduce considerablemente. Por último, se observa que parte del árido grueso de las probetas queda machacado. Esto se debe, en parte, a la dificultad que supone compactar una mezcla con una cantidad considerable de árido grueso en moldes de 50 mm de altura. Se recuerda que el 30% de la masa total de árido queda retenido por el tamiz de 12,5 mm. Probetas R-04 y R-05 Para tratar de alcanzar los 50 mm de espesor, se decide añadir algo más de árido (y, por tanto, también de betún) en estas dos probetas. La masa de áridos pasa de 12.500 g a 12.700 g. Consecuentemente, la masa de betún, del 5% sobre la masa total de árido, pasa de 625 g a 635 g. Por otra parte, dado el grado de penetración del betún utilizado, un B-50/70, la temperatura de referencia para la mezcla fabricada debe ser de 150 ºC, según la Norma UNE-EN 12697-35:2006+A1. En consecuencia, la temperatura máxima de mezclado debe ser de 170 ºC (20 ºC por encima de la temperatura de referencia, también según la Norma UNE-EN 12697-35:2006+A1). 5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE COMPACTACIÓN 63 Vistos los problemas tenidos en la fabricación de las tres primeras probetas para apenas alcanzar la temperatura de referencia de la mezcla, se decide aumentar la temperatura de moldes y áridos, de 160 ºC a 175 ºC. Sin embargo, la temperatura del betún se mantiene en 160 ºC, con tal de no envejecer (oxidar) prematuramente el betún. Los protocolos de compactación utilizados para las probetas R-04 y R-05 son prácticamente iguales entre ellos, salvo que el segundo incluye vibración en el segundo ciclo (Presión 2). Con ello se pretende detectar alguna variación en el grado de compactación de las probetas debida exclusivamente a la vibración. En la probeta R-04 se obtiene una densidad del 92,1% de la densidad Marshall (2.206 kg/m3); en la R-05, un 93,9% (2.250 kg/m3). Ninguna de las dos densidades obtenidas alcanza el mínimo establecido por el PG-3. Por tanto, ninguno de los dos protocolos de compactación utilizados es válido. Sin embargo, pese a no alcanzar la densidad mínima, sí es destacable el hecho de que los grados de compactación de las dos probetas difieran en casi dos puntos porcentuales debido exclusivamente a la inclusión de la vibración en el proceso de compactación. Por último, cabe señalar que ninguna de las dos probetas alcanza aún los 50 mm de espesor. Concretamente, el espesor medio de la probeta con mayor espesor, la R-05; es de 49,6 mm. No obstante, se descarta la posibilidad de seguir aumentando las cantidades de árido y betún, por las dificultades que ya conlleva la operación de vertido de la mezcla en los moldes de 50 mm de altura. Probetas R-06 y R-07 Los protocolos de compactación utilizados para las probetas R-06 y R-07 son prácticamente iguales entre ellos, salvo que el segundo incluye vibración en el segundo ciclo (Presión 2). Con ello se pretende corroborar la variación en el grado de compactación de las probetas debida exclusivamente a la vibración. En la probeta R-06 se obtiene una densidad del 94,9% de la densidad Marshall (2.271 kg/m3); en la R-07, un 95,8% (2.295 kg/m3). Ninguna de las dos densidades obtenidas alcanza todavía el mínimo establecido por el PG-3. En consecuencia, tampoco estos dos protocolos de compactación son válidos. Sin embargo, pese a no alcanzar la densidad mínima, vuelve a ser destacable el hecho de que los grados de compactación de las dos probetas difieran tanto debido exclusivamente a la inclusión de la vibración en el proceso de compactación. Esta diferencia, esta vez, es de casi un punto porcentual. No obstante, los dos resultados obtenidos están lejos del 98% de la densidad Marshall que exige el PG-3. Dado que se ha realizado un número considerable de pasadas (casi 30) a una presión muy elevada, se plantea la posibilidad de que el no conseguir los Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 64 resultados deseados no se deba a los protocolos de compactación utilizados sino al tipo de mezcla escogido, por ejemplo, porque contiene una cantidad considerable de árido grueso y los moldes utilizados sólo tienen 50 mm de altura. Por este motivo, se sugiere preparar una probeta con el mismo tipo de mezcla fabricado hasta el momento pero compactándola como se venía haciendo hasta el cambio de normativa, esto es, de acuerdo con la antigua Norma NLT-173/84. Probeta R-08 Esta probeta se prepara mediante compactador vibratorio (véanse las figuras 34a y 34b), según la antigua Norma NLT-173/84. Figuras 34a y 34b. Base de compactación y elemento compactador típicos para las antiguas probetas de pista (NLT-173/84). Se obtiene una densidad del 98,3% de la densidad Marshall (2.355 kg/m3), superando por apenas medio punto porcentual el mínimo establecido por el PG-3. Consecuentemente, se descarta la posibilidad de que el no conseguir los resultados deseados con el rodillo compactador se deba al tipo de mezcla escogido. Probeta R-09 La gran novedad que presenta esta probeta es que se prepara en un molde de 100 mm de altura (véase la figura 35), el doble de la altura de los moldes que se venían utilizando hasta el momento. De esta manera, desparece una parte importante de las dificultades que conllevaba la operación de vertido de la mezcla en los moldes. Por este motivo, también se decide aumentar las cantidades de árido y betún. La masa de áridos pasa de 12.700 g a 14.200 g. Consecuentemente, la masa de betún, del 5% sobre la masa total de árido, pasa de 635 g a 710 g. El protocolo de compactación utilizado para la probeta R-09 es exactamente igual que el utilizado en la probeta R-07. Con ello se pretende detectar alguna variación en el grado de compactación de las probetas debida exclusivamente a la altura del molde utilizado. 5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE COMPACTACIÓN 65 En la probeta R-09 se obtiene una densidad del 99,1% de la densidad Marshall (2.373 kg/m3), superando en algo más de un punto porcentual el mínimo establecido por el PG-3. Figura 35. Probeta R-09 compactada con rodillo de acero. Por tanto, el protocolo de compactación utilizado en este caso sí es válido. Además, el espesor medio de esta probeta es de 50,7 mm, superando por primera vez los 50 mm de espesor. También cabe destacar el hecho de que los grados de compactación de las probetas R-09 y R-07 difieran tanto debido exclusivamente a la altura del molde. La diferencia es de casi 3,5 puntos porcentuales. Probeta R-10 Una vez conseguido un protocolo de compactación que permite obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall, se propone determinar otro protocolo que también permita obtener una densidad superior a la mínima establecida por el PG-3 pero sin utilizar la vibración. El protocolo de compactación utilizado para la probeta R-10 es similar al primero de todos, el sugerido por Marrón (2008) para la probeta R-01. La diferencia más significativa, no obstante, es la altura del molde utilizado, que en la probeta R-10 es de 100 mm. Para la probeta R-10 se obtiene una densidad del 95,0% de la densidad Marshall (2.274 kg/m3), muy lejos del mínimo establecido por el PG-3. En consecuencia, este protocolo de compactación no es válido. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 66 Sin embargo, pese a no alcanzar la densidad mínima, es destacable el hecho de que los grados de compactación de las probetas R-10 y R-01 difieran en algo más de un punto porcentual, debiéndose principalmente a la diferencia de altura de los moldes. Probeta R-11 Como en la probeta R-09 se superó sobradamente la densidad mínima exigida por el PG-3, para la probeta R-11 se propone un protocolo de compactación similar pero sin vibración. No obstante, como en aquel protocolo se realizaron un número considerable de pasadas (casi 30) a una presión muy elevada, en el protocolo de compactación de la probeta R-11 se propone reducir el número de pasadas del segundo ciclo. Para la probeta R-11 se obtiene una densidad del 95,9% de la densidad Marshall (2.296 kg/m3), lejos aún del mínimo establecido por el PG-3. Consecuentemente, tampoco este protocolo de compactación es válido. Probeta R-12 Como en la probeta R-11 no se alcanzó la densidad mínima exigida por el PG-3, para la probeta R-12 se propone un protocolo de compactación similar pero aumentando el número de pasadas del segundo ciclo. Además, se incluye un tercer ciclo para que la variación de presión durante el proceso de compactación sea más gradual. En la probeta R-12 se obtiene una densidad del 96,5% de la densidad Marshall (2.311 kg/m3). No se alcanza el mínimo establecido por el PG-3 y, por tanto, el protocolo de compactación utilizado no es válido. Probeta R-13 El protocolo de compactación utilizado para la probeta R-13 es exactamente igual que el utilizado en las probeta R-06. La única diferencia es la altura del molde utilizado, que en la probeta R-13 es de 100 mm. Para la probeta R-13 se obtiene una densidad del 97,4% de la densidad Marshall (2.331 kg/m3), algo más de medio punto porcentual por debajo del 98%. No se alcanza el mínimo establecido por el PG-3 y, en consecuencia, el protocolo de compactación utilizado en este caso tampoco es válido. Sin embargo, pese a no alcanzar la densidad mínima, es destacable el hecho de que los grados de compactación de las probetas R-13 y R-06 difieran tanto debido exclusivamente a la altura del molde. La diferencia es de 2,5 puntos porcentuales. 5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE COMPACTACIÓN 67 De la misma manera, también cabe destacar el hecho de que los grados de compactación de las probetas R-13 y R-09 difieran en más de 1,5 puntos porcentuales debido exclusivamente a la inclusión de la vibración en el proceso de compactación. Probeta R-14 El protocolo de compactación utilizado para la probeta R-14 es similar al de la probeta R-13, salvo que se aumenta el número pasadas del segundo ciclo (Presión 2) con tal de conseguir una densidad mayor. Se obtiene una densidad del 98,8% de la densidad Marshall (2.366 kg/m3), superando en casi un punto porcentual el mínimo establecido por el PG-3. Consecuentemente, el protocolo de compactación utilizado en este caso sí es válido. Probeta R-15 Una vez conseguido un protocolo de compactación que permite obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall sin utilizar la vibración, se propone determinar otro protocolo que también permita obtener una densidad superior a la mínima establecida por el PG-3 pero utilizando los cuatro ciclos (cambios de presión) que permite el rodillo compactador. Con esto se pretende que la variación de presión durante el proceso de compactación sea más gradual. De esta manera, se cree que el daño mecánico que se le puede producir a la mezcla es menor. Para la probeta R-15 se obtiene una densidad del 98,3% de la densidad Marshall (2.353 kg/m3), superando en casi medio punto porcentual el mínimo establecido por el PG-3. Por tanto, este protocolo de compactación también es válido. 5.3. Resumen de resultados La tabla 6 recoge todos los protocolos de compactación utilizados, incluyendo tanto los valores de cada una de las variables que los componen, como los resultados obtenidos. 5. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE COMPACTACIÓN 69 Probeta Presión 1 Nº pasadas (n1) Presión 2 Nº pasadas (n2) Presión 3 Nº pasadas (n3) Presión 4 Nº pasadas (n4) Altura molde Vibración Espesor medio (hm) Densidad aparente (ρbssd) % Densidad Marshall R-01 2,5 bar 9 pasadas 4,0 bar 10 pasadas 5,0 bar 10 pasadas 6,0 bar 5 pasadas 50 mm No 49,2 mm 2.247 kg/m3 93,9% R-02 2,5 bar 19 pasadas 3,5 bar 15 pasadas --- --- --- --- 50 mm No 49,2 mm 2.278 kg/m3 95,1% R-03 2,5 bar 10 pasadas 5,0 bar 16 pasadas --- --- --- --- 50 mm No 49,3 mm 2.257 kg/m3 94,3% R-04 3,0 bar 4 pasadas 5,0 bar 12 pasadas 5,5 bar 8 pasadas --- --- 50 mm No 49,1 mm 2.206 kg/m3 92,1% R-05 3,0 bar 4 pasadas 5,0 bar 12 pasadas 5,5 bar 8 pasadas --- --- 50 mm Presión 2 49,6 mm 2.250 kg/m3 93,9% R-06 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 50 mm No 49,4 mm 2.271 kg/m3 94,9% R-07 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 50 mm Presión 2 49,0 mm 2.295 kg/m3 95,8% R-08 (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) 50 mm Sí 51,8 mm 2.355 kg/m3 98,3% R-09 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 100 mm Presión 2 50,7 mm 2.373 kg/m3 99,1% R-10 3,0 bar 9 pasadas 5,5 bar 10 pasadas 7,0 bar 10 pasadas 8,0 bar 5 pasadas 100 mm No 57,2 mm 2.274 kg/m3 95,0% R-11 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 12 pasadas --- --- --- --- 100 mm No 54,0 mm 2.296 kg/m3 95,9% R-12 4,0 bar 4 pasadas 6,0 bar 20 pasadas 7,0 bar 6 pasadas --- --- 100 mm No 53,0 mm 2.311 kg/m3 96,5% R-13 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 100 mm No 52,2 mm 2.331 kg/m3 97,4% R-14 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 36 pasadas --- --- --- --- 100 mm No 51,7 mm 2.366 kg/m3 98,8% R-15 3,0 bar 4 pasadas 4,0 bar 6 pasadas 6,0 bar 6 pasadas 7,0 bar 24 pasadas 100 mm No 50,7 mm 2.353 kg/m3 98,3% (*) La probeta R-08 se prepara mediante compactador vibratorio, según la antigua Norma NLT-173/84. Tabla 6. Resumen de los protocolos de compactación utilizados y de los resultados obtenidos. 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS 71 6. Análisis de resultados Una vez determinados tres protocolos de compactación válidos, en este capítulo se analizan los resultados obtenidos en los diferentes ensayos, tratando de verificar si la utilización de diferentes protocolos de compactación influye, tanto en la densidad de las muestras como en su módulo a flexotracción y la resistencia a las deformaciones plásticas. 6.1. Influencia de la altura del molde En este apartado se comparan tres pares de protocolos de compactación en los que la única (o principal) diferencia entre ellos es, precisamente, la altura del molde. La figura 36 muestra las diferencias de densidad existentes entre tales protocolos. Figura 36. Influencia de la altura del molde en la densidad final de las probetas. Se puede observar que en todos los casos la diferencia entre densidades es superior a un punto porcentual. En el primer caso, en los protocolos de las probetas R-07 y R-09, la diferencia entre densidades supera los 3 puntos porcentuales. Se trata de la diferencia más grande y esto se pude deber, principalmente, a dos factores. El primero, haber realizado un número considerable de pasadas (casi 30) a una presión muy elevada en el segundo Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 72 ciclo de carga (Presión 2); el segundo, haber incluido la vibración, precisamente, en este segundo ciclo de carga. En el segundo caso, en los protocolos de las probetas R-06 y R-13, la diferencia entre densidades es de 2,5 puntos porcentuales, algo más baja que en el caso anterior pero aún importante. La única diferencia entre estos protocolos y los dos anteriores es la no inclusión de la vibración en el segundo ciclo de carga. Parece, por tanto, que la configuración de los ciclos de carga de estos protocolos, unida a la utilización del molde de 100 mm de altura, proporciona grados de compactación adecuados. Esta configuración consiste en: • Un primer ciclo de carga a baja presión (4,0 bar) y con muy pocas pasadas (sólo 4), con la finalidad de acomodar la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un segundo ciclo de muchas pasadas (26) y a presión muy elevada (7,0 bar), que constituye la verdadera compactación. En el tercer caso, en los protocolos de las probetas R-01 y R-10, la diferencia entre densidades es de algo más de un punto porcentual, la más baja de los tres casos. Sin embargo, este caso no es tan determinante como los anteriores en lo que a la influencia de la altura del molde se refiere, ya que en los protocolos de las probetas R-01 y R-10 existen diferencias entre los ciclos de carga, no de número de pasadas pero sí de presiones. Finalmente, se concluye que la altura del molde es un parámetro determinante a la hora de conseguir un grado de compactación adecuado. Sólo se han conseguido densidades superiores al 98% de la densidad Marshall utilizando el molde de 100 mm de altura. 6.2. Influencia de la vibración En este apartado se comparan tres pares de protocolos de compactación en los que la única diferencia entre ellos es, precisamente, la inclusión de la vibración en alguno de los ciclos de carga. La figura 37 muestra las diferencias de densidad existentes entre tales protocolos. Se observa que en todos los casos la diferencia entre densidades es de, por lo menos, un punto porcentual. En el primer caso, en los protocolos de las probetas R-04 y R-05, la diferencia entre densidades alcanza casi los 2 puntos porcentuales y se trata de la diferencia más grande. Sin embargo, ambas densidades están muy lejos del 98% mínimo de densidad Marshall. Esto se puede deber a haber realizado dos primeros ciclos de carga a baja presión (3,0 bar en el primer ciclo y 5,0 bar en el segundo) y excesivamente largos 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS 79 Como ya se ha comentado anteriormente, dado que todas las probetas que se comparan ahora han sido preparadas con molde de 100 mm de altura y sin vibración, tal diferencia de módulo sólo se puede deber a la configuración de los ciclos de carga (presión aplicada y número de pasadas). Los protocolos de las tres primeras probetas (R-11, R-12 y R-13), las de menor módulo, responden a la siguiente configuración: • Un primer ciclo de carga a baja presión (4,0 bar) y con muy pocas pasadas (sólo 4), con la finalidad de acomodar la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un segundo ciclo (y, en el caso de la probeta R-12, también un tercero) de más o menos pasadas a presión muy elevada (7,0 bar), que constituye la verdadera compactación. Se cree que el cambio brusco de baja presión a una presión muy elevada daña mecánicamente la mezcla, reduciendo su módulo de rigidez inicial. El protocolo de la probeta R-15, sin embargo, responde a una configuración algo distinta a las anteriores: • Un primer ciclo de carga a presión más baja (3,0 bar) y con muy pocas pasadas (sólo 4), con la finalidad de acomodar la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un segundo ciclo de carga con algo más de presión (4,0 bar) y con pocas pasadas (6), para seguir acomodando la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un tercer ciclo de carga a presión elevada (6,0 bar) pero con pocas pasadas (6), para introducir la verdadera compactación. • Un cuarto y último ciclo de carga muy enérgico, a presión muy elevada (7,0 bar) y con muchas pasadas (24). Con este protocolo se supera el mínimo de densidad Marshall establecido por el PG-3 y, además, se obtiene un módulo de rigidez inicial mucho mayor. Se intuye, por tanto, que una variación gradual de la presión durante el proceso de compactación produce bastante menos daño mecánico a la mezcla. 6.4. Ensayos de pista En este apartado se pretende comprobar si la utilización de diferentes protocolos de compactación influye también en el comportamiento de las muestras en el ensayo de pista. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 80 Objeto y campo de aplicación La Norma UNE-EN 12697-22:2008+A1 describe los métodos de ensayo a seguir para determinar la susceptibilidad de los materiales bituminosos a deformarse cuando están sometidos a carga. El ensayo es aplicable a mezclas con tamaño máximo de árido menor o igual a 32 mm. Los ensayos son aplicables tanto a probetas preparadas en laboratorio, como a probetas extraídas de un pavimento; las probetas se mantienen en un molde con su superficie enrasada con el borde superior del molde. La susceptibilidad de los materiales bituminosos a deformarse se evalúa por la rodera formada por pasadas repetidas, a temperatura constante, de una rueda sometida a carga. De acuerdo con la norma se pueden utilizar tres tipos alternativos de dispositivo: dispositivos de tamaño grande, dispositivos de tamaño extragrande y dispositivos de tamaño pequeño. Con los dispositivos de tamaño grande y extragrande, las probetas se acondicionan en aire durante el ensayo. Con los dispositivos de tamaño pequeño, las probetas se acondicionan en aire o en agua. En este caso se usa un dispositivo de tamaño pequeño (Procedimiento B en aire). Términos y definiciones En el contexto de este apartado se aplican los términos y definiciones siguientes: • Espesor nominal Para las probetas preparadas en laboratorio, espesor de referencia que han de tener las probetas. • Profundidad de la rodera Reducción en el espesor de una probeta, causada por las pasadas repetidas de una rueda sometida a carga. • Ciclo de carga Dos pasadas (ida y vuelta) de la rueda cargada. Símbolos y abreviaturas • d5.000 Profundidad de la rodera, en mm, después de 5.000 ciclos de carga. 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS 81 • d10.000 Profundidad de la rodera, en mm, después de 10.000 ciclos de carga. • N Número de ciclos. • PRDAIRE Profundidad proporcional de la rodera, en %, para el material sometido a ensayo en N ciclos, usando un dispositivo de tamaño pequeño para ensayo en aire. • RDAIRE Profundidad de la rodera, en mm, para el material sometido a ensayo en N ciclos, usando un dispositivo de tamaño pequeño para ensayo en aire. • WTSAIRE Pendiente de deformación en pista, en mm para 103 ciclos de carga, calculada como velocidad media de aumento de la profundidad de rodera, con pasadas repetidas de una rueda sometida a carga, de un dispositivo de tamaño pequeño aplicando el Procedimiento B para ensayo en aire. Principio La susceptibilidad de un material bituminoso a deformarse (véase la figura 42), que se evalúa midiendo la profundidad de la rodera producida por pasadas repetidas, a una temperatura fija, de una rueda sometida a carga. Corte de las probetas Las probetas se han de cortar de tamaño suficiente, para que se puedan aserrar de manera que se obtengan probetas rectangulares de dimensiones 260 mm x 300 mm como mínimo (para dispositivos de tamaño pequeño). Procedimiento B Se pone la máquina en movimiento y se toman lecturas del desplazamiento vertical de la rueda, primero la lectura inicial y después 6 ó 7 veces como mínimo en la primera hora, y después de esto, al menos, una lectura cada 500 ciclos de carga. La posición vertical de la rueda se define como el valor medio del perfil de la probeta en una longitud de ± 50 mm aproximadamente del centro del área de carga en el punto medio del recorrido, medido en, al menos, 25 puntos aproximadamente igualmente espaciados. La posición vertical de la rueda se debe medir sin detenerla. El ensayo de pista se continúa An 82 h a s e C á • In E n A n A c o C o p u álisi s a st a e a d á lc I n L m d W d d fo r n e n ál c o o m p om u e d s de l a q d e ul o n c li L a p m e d d o n WT d 5.0 0 d 10. 0 r m e e l A isi s o nt i p a c m o y d e l nue q ue 20 o y e li n a p e n d ia n n de T S A I 0 0 0 00 e d e A ne j s d e i nu c ta c y a s as e vo p s e m m e x p a ci ó n di e n t e I RE e e j o N e r e aci c ió s e e g u roce e a p m , p re ó n d e n t e la e e e ns a N ú m e s u ón n i n hi z u ra r dimi e p li q lo q si ó d e l t e d fó r e s l a e s l a e s l a a y o m e u lta , s n fl u z o e r q e nto q u e q u e F ó n d l a r d e r m u a i n a p a p o ro 5 do s e p u ye e n ue de c e n 1 e o c F ig u d e l r o d de f u la : n cli p ro f p ro f 5 s s p r e e n el lo s c om p 1 0. c u r u ra 4 os d ad a f or m : na c f un d f un d e r e e te n n el an á s r e p act a 00 0 r ra 4 2. re s a e ma c ió d id d id e c o n d e c o á li s e s u a ció n 0 c an t Pr o s ul t e n a a ci ó W n d ad ad o g e e c o m p s is u lt a n de p c icl o t es o be t t ad a ir e ó n e WT d e l a d e d e e n l o m p or t de a do p rob e o s . t a R os e e n T S A a r o e la e la os m pr o t a m re s s o e tas de R -0 6 pi s A IR E o d a ro d ro d in f o b a m ie s ul t o bt e de m c a 6 /P s ta, E = a d a d e r d e r f or m a r s nt o t a d e ni m ez c a rg a de s e n d 1 a ( m r a d r a d m e s s i o d e d os do s c la b i a , o s pu é n m 1 0.0 0 mm d e s d e s s d e la e l a d e s c i tum i o h é s d m m 0 0 - 5 m /1 0 s pu é s pu é e r e uti l a s m e l o c on i nos a as t d el p a d5. 0 0 3 c é s é s e s u l iz a m u e o s e al t a pa r t a q en s a ra 0 00 c icl o de de u lt a a ci ó e st e n s t ur a r a lo s q u e s ay o 1 0 o s 5. 0 1 0 a do ó n ra s s ay o a s s en s e l a o d e 0 3 c de 0 0 0 0 .0 0 s d de s e n o s de s ayo s a p r e p i c icl o ca 0 c i 0 0 c d e l d i n e l de m s de r of u i st a o s rg a i cl o c ic l os i fe r l e n fa t ol d pist a u n d a . de a ); o s d l os en r en t n s a t ig a d e d a y d d id a c a d e c d e sa y t e s a yo a , d d if e d e fa t a d a rg a c a r e c a y o s s p r d e d a d e re t iga de a , s r ga a rg a s d e r ot o e pi d o q nt e la s e ( m a ( m e p i o c o s t a q u e e s p ro d ca l m m ) mm i st a o lo s a . e n p u e d e r l cu ( 4 ) ; m ). a . s d o s e d a r a la 4 ) d e s e a n 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS 83 compararse, se decide analizar por separado los resultados de las probetas preparadas con molde de 50 mm de altura de los de las preparadas con molde de 100 mm. A continuación, se comparan los protocolos de las dos únicas probetas preparadas con molde de 50 mm que han sido ensayadas a pista, la R-04 y la R-06. La figura 43 muestra la evolución de la profundidad de la rodera en cada una de las probetas ensayadas. Figura 43. Ensayos de pista (con molde de 50 mm de altura). Se puede observar que en la probeta de mayor densidad, la R-06, la profundidad de la rodera es menor (5,9 mm, al final del ensayo). La diferencia con la rodera de la otra probeta ensayada, de menor densidad, es de 2,5 mm al final del ensayo. Por otra parte, las inclinaciones de las rodadas en aire (pendientes de deformación en pista, WTSAIRE) de las dos probetas son similares entre los ciclos de carga 5.000 y 10.000. En este caso, se verifica, por tanto, la idea de que un mayor grado de compactación supone una mayor resistencia a las deformaciones plásticas. Sin embargo, el número de probetas preparadas con molde de 50 mm que han sido ensayadas ha sido sólo dos. A diferencia de los ensayos de fatiga, no se ha podido comparar un número mayor de protocolos. Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 84 No obstante, se hizo un ensayo de pista con una probeta preparada con el molde de 100 mm de altura, concretamente, la R-14 (con un 98,8 % de densidad Marshall). El informe de resultados de este último ensayo de pista se incluye en el Anejo Número 5. Pese a no disponer de ningún otro ensayo de pista con probetas preparadas con molde de 100 mm para poder compararlo, se cree que la idea de que un mayor grado de compactación supone una mayor resistencia a las deformaciones plásticas también es válida para probetas preparadas con molde de 100 mm. 7. CONCLUSIONES 85 7. Conclusiones El objetivo principal de esta tesina ha sido la propuesta de un protocolo para la compactación de probetas de mezcla bituminosa (mediante el empleo del compactador de rodillo) que garantice obtener una densidad superior al 98% de la densidad Marshall y en un número total de pasadas comprendido entre 10 y 50, que es lo que establecen el PG-3 y la Norma UNE-EN 12697-33:2006+A1, respectivamente. Para llegar a determinar este protocolo de compactación, se han ido evaluando razonada e iterativamente una serie de parámetros, hasta conseguir la densidad deseada. Los parámetros evaluados han sido: • El número de ciclos de carga, variable de dos hasta cuatro. • La presión (carga aplicada), variable de 0 a 4,0 bar en el primer ciclo de carga, y de 0 a 8,0 bar en los ciclos siguientes. • El número de pasadas, variable de 2 a 100 en el primer ciclo de carga, y de 0 a 100 en los ciclos siguientes. • La altura del molde, de 50 mm o 100 mm. • La vibración, pudiéndola incluir (o no) en cualquiera de los ciclos de carga. En total se han obtenido tres protocolos de compactación válidos. El primero de ellos corresponde a la probeta R-09, con un 99,1% de densidad Marshall. Su configuración consiste en: • Un primer ciclo de carga a baja presión (4,0 bar) y con muy pocas pasadas (sólo 4), con la finalidad de acomodar la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un segundo ciclo muy enérgico, de muchas pasadas (26) a presión muy elevada (7,0 bar) y con vibración, que constituye la verdadera compactación. El segundo protocolo de compactación válido corresponde a la probeta R-14, con un 98,8% de densidad Marshall. Su configuración es idéntica a la de la probeta R-09, salvo que en el segundo ciclo de carga se aumenta el número de pasadas (hasta 36) a cambio de prescindir de la vibración. El tercer y último protocolo de compactación válido corresponde a la probeta R-15, con un 98,3% de densidad Marshall. Sin embargo, su configuración es algo distinta a las anteriores: Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 86 • Un primer ciclo de carga a presión más baja (3,0 bar) y con muy pocas pasadas (sólo 4), con la finalidad de acomodar la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un segundo ciclo de carga con algo más de presión (4,0 bar) y con pocas pasadas (6), para seguir acomodando la mezcla sin perder demasiada temperatura. • Un tercer ciclo de carga a presión elevada (6,0 bar) pero con pocas pasadas (6), para introducir la verdadera compactación. • Un cuarto y último ciclo de carga muy enérgico, a presión muy elevada (7,0 bar) y con muchas pasadas (24). Una vez determinados estos tres protocolos de compactación válidos, se han analizado los resultados obtenidos en los diferentes ensayos de compactación, llegando a la conclusión de que: • La altura del molde es un parámetro determinante a la hora de conseguir un grado de compactación adecuado, ya que sólo se han conseguido densidades superiores al 98% de la densidad Marshall utilizando el molde de 100 mm de altura. • La vibración, sin embargo, no es un parámetro determinante, dado que sí se han conseguido densidades superiores al 98% de la densidad Marshall sin utilizarla. No obstante, se ha verificado que incluyendo la vibración en el proceso de compactación se obtienen densidades mayores. Por último, parte de las probetas compactadas con rodillo de acero se han ensayado a fatiga y otra parte a pista. Se trataba de verificar si la utilización de diferentes protocolos de compactación influye, además de en la densidad de las muestras, en su módulo a flexotracción y la resistencia a las deformaciones plásticas. Analizando los resultados obtenidos en los diferentes ensayos de fatiga, se ha llegado a la conclusión de que: • Un mayor grado de compactación supone también un mayor módulo de rigidez inicial, tanto para probetas preparadas con molde de 50 mm de altura como para probetas preparadas con el molde de 100 mm. • El cambio brusco de bajas presiones a presiones muy elevadas daña mecánicamente la mezcla, reduciendo su módulo de rigidez inicial. • Una variación gradual de la presión durante el proceso de compactación (utilizando los cuatro ciclos de carga) produce bastante menos daño mecánico a la mezcla y permite obtener módulos de rigidez iniciales mayores. 7. CONCLUSIONES 87 Por otra parte, del análisis de los resultados de los ensayos de pista, se ha podido concluir que: • Un mayor grado de compactación supone una mayor resistencia a las deformaciones plásticas, para probetas preparadas con molde de 50 mm de altura. Por todo lo expuesto, se cree que, de los tres protocolos de compactación válidos, el mejor es el de la probeta R-15: • Un primer ciclo de carga de 4 pasadas a una presión de 3,0 bar, sin vibración. • Un segundo ciclo de carga de 6 pasadas a una presión de 4,0 bar, sin vibración. • Un tercer ciclo de carga de 6 pasadas a una presión de 6,0 bar, sin vibración. • Un cuarto y último ciclo de carga de 24 pasadas a una presión de 7,0 bar, sin vibración. Con este protocolo se supera el mínimo de densidad Marshall en un número total de pasadas comprendido entre 10 y 50 (concretamente, en 40 pasadas), y además, se obtienen módulos de rigidez iniciales mucho mayores. 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 89 8. Referencias bibliográficas • AENOR (2006), Métodos de ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Serie de Normas UNE-EN 12697. Tomo 1. AENOR Ediciones, Madrid, octubre de 2006. • AENOR (2007), Mezclas bituminosas. Especificaciones de materiales. Serie de Normas UNE-EN 13108. Tomo 3. AENOR Ediciones, Madrid, noviembre de 2007. • AENOR (2008), Métodos de ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Serie de Normas UNE-EN 12697. Tomo 2. AENOR Ediciones, Madrid, marzo de 2008. • Butcher, M. (1998), Determining Gyratory Compaction Characteristics Using Servopac Gyratory Compactor. Transportation Research Record, 1630: 89-97. • Button, J.W., Little, D.W., Jagadam, V. and Pendleton, O.J. (1992), Correlation of Selected Laboratory Compaction Methods with Field Compaction. Texas Transportation Institute. • CEDEX (1992), Manual de Normas NLT. CEDEX, Madrid, 1992. • Consuerga, A., Little, D.N., Quintus, H.V. and Burati, J. 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PROBETAS MARSHALL 97 Probeta M-05 Datos de la muestra Identificación de la probeta M-05 Fecha de fabricación 21 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G Datos de mezclado Masa de áridos 1.200,0 g Masa de betún (5% sobre árido) 60,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s Datos de compactación Tipo de compactador de impactos Con yunque de acero Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Número de impactos 75 golpes por cara Espesor de la probeta (h1) 66,5 mm Espesor de la probeta (h2) 66,1 mm Espesor de la probeta (h3) 66,5 mm Espesor medio de la probeta (hm) 66,4 mm Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 1.240,5 g Masa de la probeta en agua (m2) 720,9 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 1.243,0 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.372 kg/m3 Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 98 Probeta M-06 Datos de la muestra Identificación de la probeta M-06 Fecha de fabricación 21 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G Datos de mezclado Masa de áridos 1.200,0 g Masa de betún (5% sobre árido) 60,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s Datos de compactación Tipo de compactador de impactos Con yunque de acero Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Número de impactos 75 golpes por cara Espesor de la probeta (h1) 65,3 mm Espesor de la probeta (h2) 65,7 mm Espesor de la probeta (h3) 66,0 mm Espesor medio de la probeta (hm) 65,7 mm Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 1.254,1 g Masa de la probeta en agua (m2) 735,2 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 1.256,4 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.402 kg/m3 ANEJO NÚMERO 2. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS MARSHALL 99 Resumen de resultados Identificación de la probeta Densidad aparente de la probeta (ρbssd) M-01 2.406 kg/m3 M-02 2.402 kg/m3 M-03 2.409 kg/m3 M-04 2.376 kg/m3 M-05 2.372 kg/m3 M-06 2.402 kg/m3 Tabla A2.1. Resumen de las densidades de las probetas Marshall. ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 101 Probeta R-01 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-01 Fecha de fabricación 24 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 12.500 g Masa de betún (5% sobre árido) 625,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Presión 1 2,5 bar Número de pasadas (n1) 9 pasadas Presión 2 4,0 bar Número de pasadas (n2) 10 pasadas Presión 3 5,0 bar Número de pasadas (n3) 10 pasadas Presión 4 6,0 bar Número de pasadas (n4) 5 pasadas Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 49,6 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 48,7 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 49,4 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 102 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 49,1 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 49,4 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 49,3 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 49,1 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 48,8 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 49,0 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 49,4 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 49,5 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 49,6 mm Espesor medio de la probeta (hm) 49,2 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 10.867 g Masa de la probeta en agua (m2) 6.114 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 10.941 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.247 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 93,9% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 103 Probeta R-02 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-02 Fecha de fabricación 24 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 12.500 g Masa de betún (5% sobre árido) 625,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Presión 1 2,5 bar Número de pasadas (n1) 19 pasadas Presión 2 3,5 bar Número de pasadas (n2) 15 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 48,8 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 49,1 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 104 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 50,1 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 49,4 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 49,1 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 48,7 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 48,9 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 49,6 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 49,0 mm Espesor medio de la probeta (hm) 49,2 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 10.824 g Masa de la probeta en agua (m2) 6.145 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 10.888 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.278 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,1% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 105 Probeta R-03 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-03 Fecha de fabricación 24 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 12.500 g Masa de betún (5% sobre árido) 625,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Presión 1 2,5 bar Número de pasadas (n1) 10 pasadas Presión 2 5,0 bar Número de pasadas (n2) 16 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 49,1 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 49,2 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 106 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 49,3 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 48,7 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 49,5 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 49,4 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 48,8 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 49,9 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 49,5 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 49,9 mm Espesor medio de la probeta (hm) 49,3 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 10.909 g Masa de la probeta en agua (m2) 6.153 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 10.977 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.257 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 94,3% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 107 Probeta R-04 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-04 Fecha de fabricación 8 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 12.700 g Masa de betún (5% sobre árido) 635,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 3,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 5,0 bar Número de pasadas (n2) 12 pasadas Presión 3 5,5 bar Número de pasadas (n3) 8 pasadas Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 49,3 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 49,3 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 49, 4mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 114 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 49,0 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 48,4 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 48,5 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 49,0 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 49,0 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 49,2 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 49,4 mm Espesor medio de la probeta (hm) 49,0 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 13.239 g Masa de la probeta en agua (m2) 7.550 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 13.309 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.295 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,8% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 115 Probeta R-08 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-08 Fecha de fabricación 15 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 10.400 g Masa de betún (5% sobre árido) 520,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Compactador vibratorio (NLT-173/84) Dimensiones del molde 300 mm x 300 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Espesor de la probeta, lado L (hL1) 52,0 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 52,4 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 53,7 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 51,9 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 51,1 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 50,3 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 53,5 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 53,0 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 52,3 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 49,9 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 50,3 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 51,4 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 116 Espesor medio de la probeta (hm) 51,8 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 10.740 g Masa de la probeta en agua (m2) 6.219 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 10.772 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.355 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 98,3% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 117 Probeta R-09 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-09 Fecha de fabricación 15 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor de la probeta, lado L (hL1) 51,3 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 51,3 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 51,1 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 118 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 50,4 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 50,3 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 50,0 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 50,4 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 50,2 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 50,4 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 51,1 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 51,1 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 50,9 mm Espesor medio de la probeta (hm) 50,7 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 14.388 g Masa de la probeta en agua (m2) 8.376 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 14.430 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.373 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 99,1% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 119 Probeta R-10 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-10 Fecha de fabricación 19 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 3,0 bar Número de pasadas (n1) 9 pasadas Presión 2 5,5 bar Número de pasadas (n2) 10 pasadas Presión 3 7,0 bar Número de pasadas (n3) 10 pasadas Presión 4 8,0 bar Número de pasadas (n4) 5 pasadas Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 62,8 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 68,8 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 63,6 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 120 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 51,8 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 51,6 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 50,9 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 59,3 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 55,6 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 51,7 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 51,9 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 56,4 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 62,7 mm Espesor medio de la probeta (hm) 57,2 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 15.155 g Masa de la probeta en agua (m2) 8.668 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 15.321 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.274 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,0% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 121 Probeta R-11 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-11 Fecha de fabricación 20 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 12 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 55,3 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 58,6 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 57,9 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 122 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 51,6 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 51,5 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 51,6 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 55,3 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 53,0 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 51,1 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 52,1 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 53,7 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 55,9 mm Espesor medio de la probeta (hm) 54,0 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 14.593 g Masa de la probeta en agua (m2) 8.393 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 14.738 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.296 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,9% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 123 Probeta R-12 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-12 Fecha de fabricación 27 de febrero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 6,0 bar Número de pasadas (n2) 20 pasadas Presión 3 7,0 bar Número de pasadas (n3) 6 pasadas Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración No Espesor de la probeta, lado L (hL1) 51,1 mm Espesor de la probeta, lado L (hL2) 50,8 mm Espesor de la probeta, lado L (hL3) 51,6 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 130 Espesor de la probeta, lado L’ (hL’1) 51,0 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’2) 51,5 mm Espesor de la probeta, lado L’ (hL’3) 51,1 mm Espesor de la probeta, lado l (hl1) 50,5 mm Espesor de la probeta, lado l (hl2) 50,6 mm Espesor de la probeta, lado l (hl3) 50,5 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’1) 50,4 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’2) 50,8 mm Espesor de la probeta, lado l’ (hl’3) 50,1 mm Espesor medio de la probeta (hm) 50,7 mm • Datos de densidad Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Masa de la probeta en seco (m1) 14.199 g Masa de la probeta en agua (m2) 8.246 g Masa de la probeta con superficie saturada seca (m3) 14.270 g Temperatura del agua 20 ºC Factor de corrección (K) 1,0012 Densidad del agua (ρw) 998,3 kg/m3 Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.353 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 98,3% ANEJO NÚMERO 3. INFORMES DE RESULTADOS. PROBETAS COMPACTADAS CON RODILLO DE ACERO 131 Resumen de resultados Probeta Presión 1 Nº pasadas (n1) Presión 2 Nº pasadas (n2) Presión 3 Nº pasadas (n3) Presión 4 Nº pasadas (n4) Altura molde Vibración Espesor medio (hm) Densidad aparente (ρbssd) % Densidad Marshall R-01 2,5 bar 9 pasadas 4,0 bar 10 pasadas 5,0 bar 10 pasadas 6,0 bar 5 pasadas 50 mm No 49,2 mm 2.247 kg/m3 93,9% R-02 2,5 bar 19 pasadas 3,5 bar 15 pasadas --- --- --- --- 50 mm No 49,2 mm 2.278 kg/m3 95,1% R-03 2,5 bar 10 pasadas 5,0 bar 16 pasadas --- --- --- --- 50 mm No 49,3 mm 2.257 kg/m3 94,3% R-04 3,0 bar 4 pasadas 5,0 bar 12 pasadas 5,5 bar 8 pasadas --- --- 50 mm No 49,1 mm 2.206 kg/m3 92,1% R-05 3,0 bar 4 pasadas 5,0 bar 12 pasadas 5,5 bar 8 pasadas --- --- 50 mm Presión 2 49,6 mm 2.250 kg/m3 93,9% R-06 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 50 mm No 49,4 mm 2.271 kg/m3 94,9% R-07 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 50 mm Presión 2 49,0 mm 2.295 kg/m3 95,8% R-08 (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) 50 mm Sí 51,8 mm 2.355 kg/m3 98,3% R-09 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 100 mm Presión 2 50,7 mm 2.373 kg/m3 99,1% R-10 3,0 bar 9 pasadas 5,5 bar 10 pasadas 7,0 bar 10 pasadas 8,0 bar 5 pasadas 100 mm No 57,2 mm 2.274 kg/m3 95,0% R-11 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 12 pasadas --- --- --- --- 100 mm No 54,0 mm 2.296 kg/m3 95,9% R-12 4,0 bar 4 pasadas 6,0 bar 20 pasadas 7,0 bar 6 pasadas --- --- 100 mm No 53,0 mm 2.311 kg/m3 96,5% R-13 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 26 pasadas --- --- --- --- 100 mm No 52,2 mm 2.331 kg/m3 97,4% R-14 4,0 bar 4 pasadas 7,0 bar 36 pasadas --- --- --- --- 100 mm No 51,7 mm 2.366 kg/m3 98,8% R-15 3,0 bar 4 pasadas 4,0 bar 6 pasadas 6,0 bar 6 pasadas 7,0 bar 24 pasadas 100 mm No 50,7 mm 2.353 kg/m3 98,3% (*) La probeta R-08 se prepara mediante compactador vibratorio, según la antigua Norma NLT-173/84. Tabla A3.1. Resumen de los protocolos de compactación utilizados y de los resultados obtenidos. ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 133 Probeta R-01/F1 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-01/F1 Fecha de fabricación 24 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 12.500 g Masa de betún (5% sobre árido) 625,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Presión 1 2,5 bar Número de pasadas (n1) 9 pasadas Presión 2 4,0 bar Número de pasadas (n2) 10 pasadas Presión 3 5,0 bar Número de pasadas (n3) 10 pasadas Presión 4 6,0 bar Número de pasadas (n4) 5 pasadas Vibración No Espesor medio de la probeta (hm) 49,2 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 134 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.247 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 93,9% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 14 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 49,0 mm Altura de la probeta (H) 51,0 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 2.696 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 135 Probeta R-01/F2 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-01/F2 Fecha de fabricación 24 de noviembre de 2008 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 12.500 g Masa de betún (5% sobre árido) 625,0 g Temperatura de los áridos 160 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 150 ºC Presión 1 2,5 bar Número de pasadas (n1) 9 pasadas Presión 2 4,0 bar Número de pasadas (n2) 10 pasadas Presión 3 5,0 bar Número de pasadas (n3) 10 pasadas Presión 4 6,0 bar Número de pasadas (n4) 5 pasadas Vibración No Espesor medio de la probeta (hm) 49,2 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 136 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.247 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 93,9% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 14 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 49,4 mm Altura de la probeta (H) 51,3 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 2.768 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 137 Probeta R-07/F1 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-07/F1 Fecha de fabricación 13 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 12.700 g Masa de betún (5% sobre árido) 635,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor medio de la probeta (hm) 49,0 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 138 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.295 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,8% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 50,8 mm Altura de la probeta (H) 48,7 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 3.267 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 139 Probeta R-07/F2 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-07/F2 Fecha de fabricación 13 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 12.700 g Masa de betún (5% sobre árido) 635,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 50 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor medio de la probeta (hm) 49,0 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 140 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.295 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,8% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 50,5 mm Altura de la probeta (H) 48,8 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 3.238 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 147 Probeta R-09/F2 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-09/F2 Fecha de fabricación 15 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor medio de la probeta (hm) 50,7 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 148 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.373 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 99,1% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 49,6 mm Altura de la probeta (H) 50,4 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 3.258 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 149 Probeta R-09/F3 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-09/F3 Fecha de fabricación 15 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor medio de la probeta (hm) 50,7 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 150 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.373 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 99,1% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 50,3 mm Altura de la probeta (H) 50,7 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 3.063 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 151 Probeta R-09/F4 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-09/F4 Fecha de fabricación 15 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor medio de la probeta (hm) 50,7 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 152 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.373 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 99,1% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 51,0 mm Altura de la probeta (H) 50,7 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 3.185 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 153 Probeta R-09/F5 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-09/F5 Fecha de fabricación 15 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 26 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración Presión 2 Espesor medio de la probeta (hm) 50,7 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 154 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.373 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 99,1% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 50,6 mm Altura de la probeta (H) 50,4 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 3.424 MPa ANEJO NÚMERO 4. INFORMES DE RESULTADOS. ENSAYOS DE FATIGA 155 Probeta R-11/F1 • Datos de la muestra Identificación de la probeta R-11/F1 Fecha de fabricación 20 de enero de 2009 Tipo de mezcla AC 22 BASE 50/70 G • Datos de mezclado (placa) Masa de áridos 14.200 g Masa de betún (5% sobre árido) 710,0 g Temperatura de los áridos 175 ºC Temperatura del betún 160 ºC Método de mezclado Mecánico Tiempo de mezclado 150 s • Datos de compactación (placa) Método de compactación Rodillo de acero Dimensiones del molde 405 mm x 305 mm x 100 mm Temperatura de referencia de compactación 160 ºC Presión 1 4,0 bar Número de pasadas (n1) 4 pasadas Presión 2 7,0 bar Número de pasadas (n2) 12 pasadas Presión 3 --- Número de pasadas (n3) --- Presión 4 --- Número de pasadas (n4) --- Vibración No Espesor medio de la probeta (hm) 54,0 mm Análisis del nuevo procedimiento de compactación de probetas de mezcla bituminosa para los ensayos de pista y de fatiga 156 • Datos de densidad (placa) Procedimiento de ensayo Procedimiento B (SSD) Densidad aparente de la probeta (ρbssd) 2.296 kg/m3 Densidad de referencia (Marshall) 2.394 kg/m3 % Densidad Marshall 95,9% • Datos del ensayo de fatiga Fecha de ensayo 25 de septiembre de 2009 Frecuencia de ensayo (f0) 10 Hz Temperatura de ensayo 20 ºC Modo de aplicación de la carga Deflexión constante Deflexión impuesta 150·μm/m Longitud total de la probeta (Ltot) 405,0 mm Longitud efectiva de la probeta (L) 355,5 mm Anchura de la probeta (B) 50,3 mm Altura de la probeta (H) 51,6 mm Módulo de rigidez complejo inicial (Smix,0) 2.943 MPa