La Experiencia Australiana y Aplicación en Chile - Álvaro González - UDD

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Corporación de Desarrollo Tecnológico

Corporación de Desarrollo

Tecnológico

28 de agosto de 2013

Conferencia Tecnológica:

“Asfalto Espumado; la experiencia australiana y su aplicación en Chile”

Álvaro González

Investigador Docente Facultad de Ingeniería Universidad del Desarrollo

www.cdt.cl

“La Experiencia Australiana y Aplicación en Chile”

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28 de Agosto de 2013 2

6ª CONFERENCIA TECNOLÓGICA:

ASFALTO ESPUMADO

La Experiencia Australiana

y Aplicación en Chile

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28 de Agosto de 2013

Alvaro González, Investigador Docente, Universidad del Desarrollo

Fernando Paniagua, Alumno de magíster PUC, Ingeniero Investigador, SERVIAL

Carlos López, Alumno de doctorado PUC, Ingeniero Investigador, CIIV

Guillermo Thenoux, Profesor Titular Pontificia Universidad Católica de Chile

3

e Iniciación:

«Investigation on Cohesion, Strength and

Deformational Characteristics of Foamed

Bitumen Recycled Pavements»

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• Proyecto a 3 años.

• Todavía en desarrollo.

• En colaboración con del Departamento de Ingeniería y

Gestión de la Construcción de la UC.

• Apoyo del Australian Road Research Board (ARRB) y el

Laboratorio Nacional de Vialidad.

• Patrocinio del Instituto Chileno del Asfalto.

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Prueba Tradicional en Laboratorio:

• ITS: Tracción Indirecta (caso Chile)

• UCS: Compresión Simple

Año 2002- Primer proyecto de

reciclado en Chile

Actualmente 50-100 km al año. Norte de

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400

1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0% 3,5% 4,0%

TSR ( % ) IT S (kP a)

Contenido Asfalto (%)

ITS seco ITS saturado TSR

Reciclado en frio con “AE” en Chile

Protocolo de Ingeniería

1. EVALUACIÓN y DIAGNÓSTICO DEL PAVIMENTO

2. DISEÑO DE MEZCLAS

3. DISEÑO ESTRUCTURAL

4. PROCESO CONSTRUCTIVO Y CONTROL DE CALIDAD 5. DESEMPEÑO (PERFORMANCE)

Diseño de Mezclas Laboratorio Métodos Tradicionales (Deficientes) • ITS (Tracción Indirecta) • UCS (Compresión Simple)

Problemática/Necesidad de Investigar:

Manual de Carreteras MOP-Chile 2012

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HIPÓTESIS:

Los Ensayos Tradicionales no entregan necesariamente los valores óptimos de Asfalto Espumado (AE) y Filler Activo (FA), por lo que la

caracterización mecánica del diseño de mezclas puede complementarse con ensayos no tradicionales que evalúen de manera más válida propiedades mecánicas en estos materiales.

OBJETIVO GENERAL:

Evaluar propiedades mecánicas en los ensayos tradicionales, y contrastar estos resultados con los ensayos no tradicionales

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Obtener muestras representativas y consistentes del reciclado de pavimentos asfálticos locales

2. Medir el efecto (sensibilización) del contenido de asfalto en los ensayos de laboratorio tradicionales (ITS y UCS).

3. Contrastar estos ensayos tradicionales mediante la ejecución de ensayos complementarios (Modulo Resiliente-MR, Corte

Directo-CD y Fatiga por Tracción Indirecta-ITFS).

4. Proponer mejoras al método de dosificación actual, que sensibilice ante distintos contenidos de los estabilizadores.

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Suposición:

Espesor Densidad Aporte en Peso Aporte en %

Carpeta Asfáltica CA: 6 cm

2300 kg/m3 138 kg/m2 32%

Base Granular BG: 14 cm

2100 kg/m3 294 kg/m2 68%

432 kg/m2

Simulación

Materiales y Métodos

6 cm: CA

14 cm: BG

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vs

Matriz Factorial de Estudio en Laboratorio

Variables N˚ Niveles Valores

1 Graduación

Granulométrica 3

A 5%

% Finos Pasante Tamiz 0,075mm (#200). N=1

B 10%

C 15%

2 % Asfalto

Espumado 4

0.00%

Agua espumación: 2,5% Temperatura Asfalto a inyectar: 160˚C

(Ver sección caracterización del AE). N=2 1.25%

2.50% 3.75%

3

Tipo de Ensayo

(asociado al método de fabricación)

5

2 Tradicionales

ITS Φ: 101,6 mm; h: 63,5mm Compactación Marshall. N=4 UCS Φ: 100 mm; h: 116 mm Compactación Proctor Modificado (PM). N=3

3 Complemen-tarios

Módulo Resiliente (M_R) Φ: 100 mm; h: 200 mm Compactación PM. N=2

Corte Directo (CD) Φ: 98,4 mm; h: 22-25 mm Adaptación similar al PM. N=4

Fatiga (ITFS) idéntico a ITS. N=3

4 Condición de

Ensayo 2

Seco 25˚C, 2hs en horno

Curado: 72hs a 40˚C en horno Saturado 25˚C, 24hs en agua

N: Número de Replica

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ITS

(Tracción Indirecta)

UCS

(Compresión Simple)

MR

(12)

Resultados de Laboratorio 0 200 400 600 800

1,25% 2,50% 3,75%

I T

S

[

kPa

]

Contenido Asfalto Espumado [%] SECO

C (#200=15%) B (#200=10%) A (#200=5%)

0 200 400 600 800

1,25% 2,50% 3,75%

I T

S

[kPa

]

Contenido Asfalto Espumado [%] SATURADO

C (#200=15%) B (#200=10%) A (#200=5%) 0

200 400 600 800

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

I T

S

[

kP

a]

Contenido Asfalto Espumado [%] Granulometría B: Seco vs Saturado

(Pasante #200: 10%)

ITS Saturado ITS Seco

(13)

Resultados de Laboratorio

UCS

(Compresión Simpe No Confinada)

0 1000 2000 3000

1,25% 2,50% 3,75%

U C

S

[

kP

a]

C (#200=15%) B (#200=10%) A (#200=5%)

0 1000 2000 3000

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

U C

S

[

kP

a]

Contenido Asfalto Espumado [%] Granulometría B

(Pasante #200: 10%)

(14)

MrTx

(Módulo Resiliente Triaxial)

0 200 400 600 800

1,25% 2,50% 3,75%

Mr

Tx

[MP

a]

A (#200=5%) B (#200=10%) C (#200=15%)

0 200 400 600 800

M odulo (M P a) Theta (kPa)

Granulometría B (Pasante #200=10%). Secas.

1.25% AE_1%Cemento 2.5% AE_1%Cemento 3.75% AE_1%Cemento

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Antecedentes - Planteamiento - Metodología/Materiales - Resultados de Laboratorio - Discusión - Conclusiones Resultados de Laboratorio

C D

(Corte Directo)

Mezcla cortado en el Tamiz 3/8” (9.52mm)

0 200 400 600 800

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

C

D

[kP

a]

Contenido Asfalto Espumado [%] C D vs Granulometría. SECO

A (#200=5%) B (#200=10%) C (#200=15%)

0 200 400 600 800

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

C

D

[kP

a]

Contenido Asfalto Espumado [%] Granulometría B

(Pasante #200: 10%)

Saturado Seco

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ITFS

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Resultados de Laboratorio: Estandarización de resultados

50% 70% 90%

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

% R e si st e n ci a

Contenido Asfalto Espumado [%] Granulometría A: Seco

(Pasante #200: 5%)

MR CD UCS ITS 50% 70% 90%

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

Contenido Asfalto Espumado [%] Granulometría B: Seco

(Pasante #200: 10%)

MR CD UCS ITS ITFS 50% 70% 90%

0,00% 1,25% 2,50% 3,75%

Contenido Asfalto Espumado [%] Granulometría C: Seco

(Pasante #200: 15%)

MR

CD

UCS

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• Se seleccionaron materiales representativos utilizados en mezclas con asfalto espumado.

• Se llevó a cabo ensayos tradicionales (ITS y UCS) y no tradicionales sobre las mismas mezclas.

• Los ensayos tradicionales muestran tendencias

distintas a los ensayos no tradicionales.

• Los resultados indican que se debe revisar la

metodología de diseño de mezclas en Chile. Conclusiones Preliminares

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• Geoff Jameson, Chief Scientist at ARRB Group Ltd.

• Graduated from Melbourne University.

• Worked with VicRoads in road construction and materials.

• International work in Hong Kong, Philippines and other

countries.

• In 1994 he joined ARRB Group Ltd.

• Worked in projects associtated to pavement design,

performance, specifications, full-scale testing, among others.

• In 2011/12 director of WA Pavement Research Centre.