Mechanical Behaviour of Cold In-Place Recycled Asphalt Mixtures with Bitumen EmulsionEffect of Curing Time on the Response of Rehabilitated Pavement Sections

Resumen

Dentro del sector de la carretera, el constante incremento del precio del asfalto tras la crisis del petróleo y la escasez de recursos naturales como áridos, ha llevado a que en los últimos años existiese un interés por el desarrollo de técnicas de pavimentación más eficientes, como las técnicas de reciclado de pavimentos. Por otro lado, el aumento actual en la preocupación sociopolítica por un cambio de paradigma en los modelos de crecimiento y desarrollo hacia alternativas más sostenibles y circulares, respetuosas con el medio ambiente, ha fomentado el impulso de tecnologías a baja temperatura, asociadas con reducciones considerables de las emisiones de gases de efecto invernadero. Una de las técnicas más prometedoras es el reciclado en frío in-situ con emulsión bituminosa (o cold in-place recycling—CIR) debido a sus ventajas de eficiencia en el uso de materiales y energía, reducción de emisiones y generación de residuos, y, en general, por su sostenibilidad y consonancia con la economía circular, permitiendo la reutilización del material fresado de carreteras desgastadas (conocido como Reclaimed Asphalt Pavement—RAP) en nuevas mezclas asfálticas, realizando la totalidad del proceso a temperatura ambiente. El CIR es una técnica bastante nueva, y todavía no se han llegado a desarrollar un método de diseño ni de caracterización para las mezclas recicladas en frío (o cold recycled mixtures—CRMs) que estén internacionalmente aceptados. Eso se debe, entre otros factores, a la heterogeneidad del RAP y al comportamiento particularmente complejo que presentan las CRMs, las cuales necesitan un cierto tiempo de curado para desarrollar sus resistencias mecánicas. En esta tesis doctoral se ha estudiado el comportamiento de CRMs preparadas con 100% de RAP y emulsión bituminosa. Las mezclas estudiadas trataron de simular las producidas durante un CIR, a las que se hará referencia como mezclas CIR, o CIRMs. En primer lugar, se analizaron la compactabilidad y las resistencias empleando procedimientos habitualmente contemplados en los métodos de diseño, con especial atención en el método actualmente vigente en España. Se pudo comprobar que los requerimientos resistentes de dicho método de diseño eran excesivamente elevados y poco realistas para CRMs, y se recomendó su revisión. Se analizó la influencia de las características del RAP en las propiedades volumétricas y mecánicas, comprobando el comportamiento viscoelástico de las CRMs y la elevada influencia del volumen de huecos en su respuesta mecánica. – viii – El comportamiento dependiente de la tensión que presentan las CRMs preparadas con emulsión bituminosa motivó la realización de un extenso estudio mediante ensayos triaxiales, los cuales permitieron verificar y analizar dicho comportamiento. Se investigó el desarrollo de la rigidez durante el período de curado, tanto a corto como a largo plazo, mediante ensayos triaxiales dinámicos de módulo resiliente. Ensayos triaxiales monotónicos permitieron, además, conocer los parámetros a cortante y las tensiones de fallo ante distintos estados de confinamiento; con las que, posteriormente, empleando ensayos triaxiales de carga repetida, se estudió la respuesta a la deformación permanente a largo plazo de CIRMs curadas. Las CIRMs preparadas con 2.50% de ligante residual y 2.75% de agua añadida mostraron la mejor evolución de rigidez a corto plazo, y mejor respuesta a la deformación permanente. Sin embargo, a largo plazo, la evolución de la rigidez fue mejor en las CIRMs con mayor contenido de ligante residual. Finalmente, se ajustó este comportamiento dependiente de la tensión empleando modelos predictivos, los cuales fueron implementados en un software de simulación numérica que permitió predecir la respuesta de secciones de pavimento rehabilitadas con capa de base de CIRM. Las simulaciones mostraron que tras 7 días de curado la base de CIRM logra desarrollar una rigidez representativa de su rigidez a largo plazo, y se considera un momento adecuado para ejecutar la capa de rodadura superficial. El comportamiento de la base de CIRM es adecuado y estable con subbase semirrígida, mientras que presenta tensiones mucho más elevadas en presencia de subbase flexible. Como consecuencia, en el escenario con subbase flexible cabe esperar aparición de deformaciones permanentes más temprana