Estudio de los procesos de compactación y post-compactación de mezclas bituminosas empleando nuevos índices energéticosaplicación a mezclas de alto módulo que contienen cantos rodados

Resumo

El diseño de mezclas bituminosas empleando la máquina giratoria es muy utilizado en Estados Unidos y cada vez más en Europa. Este método simula mejor el proceso de densificación de las mezclas que el método Marshall, que es el que actualmente se emplea en España. En esta tesis se ha desarrollado una metodología que permite estimar la energía asociada a los procesos de compactación y post-compactación de una mezcla bituminosa partiendo de los resultados proporcionados por una máquina giratoria. Para ello, se han definido cuatro nuevos índices: dos de tipo volumétrico, Mix Stability Index (MSI) y Mix Resistance Index (MRI), determinados a partir de la evolución del porcentaje de huecos con el número de ciclos; y dos de tipo energético, Energy Mix Stability Index (EMSI) y Energy Mix Resistance Index (EMRI), calculados a partir del esfuerzo cortante necesario para compactar las mezclas. Con estos índices es posible estudiar la facilidad de compactación y la resistencia a la post-compactación de cualquier tipo de mezcla bituminosa y estimar el consumo energético de ambos procesos; además, se ha comprobado que son sensibles a la angulosidad del árido y a la penetración y dotación de ligante. Se han establecido unos valores mínimos de los índices de post-compactación (MRI y EMRI), en función del tipo de granulometría, que garantizan un comportamiento adecuado frente a las deformaciones plásticas. El procedimiento desarrollado se ha empleado para diseñar mezclas de alto módulo en las que se ha reemplazado parte de los áridos de machaqueo por cantos rodados, logrando disminuir el consumo energético en los procesos de fabricación y puesta en obra, presentando también un buen comportamiento frente a las deformaciones plásticas. Se ha analizado la influencia del porcentaje de cantos introducido, del tamaño de la fracción reemplazada y del tipo y dotación de ligante en la energía consumida. Además, se ha comprobado que la introducción de cantos rodados en pequeñas proporciones (10%) mejora la compactabilidad de las mezclas manteniendo una resistencia adecuada a las deformaciones plásticas y presentando una mayor resistencia a fatiga que las mezclas de alto módulo fabricadas en su totalidad con áridos de machaqueo. Por último, a partir de las curvas porcentaje de huecos-ciclos, proporcionadas por cualquier máquina giratoria, se han obtenido modelos de regresión que permiten estimar la energía asociada a los procesos de compactación y post-compactación, aunque la compactadora no disponga de sensores para la medida del esfuerzo cortante.