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

Resumo

Dentro do sector das estradas, o constante incremento no prezo do asfalto despois da crise do petróleo e a escaseza de recursos naturais como áridos, levou a que nos últimos anos xurdise un interese polo desenvolvemento de técnicas de pavimentación máis eficientes, como as técnicas de reciclaxe de pavimentos. Doutra banda, o aumento actual na preocupación socio-política por un cambio de paradigma nos modelos de crecemento e desenvolvemento cara a alternativas máis sostibles e circulares, respectuosas co medio ambiente, fomentou tamén o impulso de tecnoloxías a baixa temperatura, as cales implican unha redución importante nas emisións de gases de efecto invernadoiro. Unha das técnicas máis prometedoras é a reciclaxe en frío in-situ con emulsión bituminosa (CIR), debido ás súas vantaxes na eficiencia no uso de materiais e enerxía, redución de emisións e xeración de residuos, e, en xeral, pola súa sustentabilidade e consonancia coa economía circular, xa que permite a reutilización do material fresado das estradas desgastadas (coñecido como Reclaimed Asphalt Pavement—RAP) en novas mesturas, podendo efectuarse todo o procedemento a temperatura ambiente. Sen embargo, o CIR é unha técnica bastante nova, e aínda non se chegou a desenvolver un método de deseño nin de caracterización para este tipo de mesturas internacionalmente aceptados. Os motivos van dende a elevada heteroxeneidade do RAP ata o comportamento particularmente complexo das mesturas recicladas en frío (CRMs), as cales precisan dun certo tempo de curado para adquirir suficientes resistencias mecánicas. Nesta tese doutoral caracterizáronse e estudouse o comportamento mecánico de CRMs preparadas con 100% de RAP e emulsión bituminosa. As mesturas estudadas trataron de simular ás producidas durante un CIR, ás que fará referencia como mesturas CIR, ou CIRMs. En primeiro lugar, analizáronse a compactabilidade e a caracterización mecánica habitualmente incluída nos métodos de deseño, facendo especial fincapé no actual método vixente en España. Púidose ver que os requisitos de resistencia deste método eran excesivamente altos e pouco realistas para CRMs, e recomendouse a súa revisión. Analizouse a influencia das características do RAP en propiedades volumétricas e mecánicas, verificando ademais o comportamento viscoelástico e a maior influencia do volume de ocos de aire na resposta mecánica. Doutra banda, o comportamento dependente da tensión das CRMs motivou a realización dun extenso estudo mediante ensaios triaxiais, que permitiu verificar e analizar dito comportamento. A evolución da rixidez durante o período de curado – x – investigouse mediante ensaios triaxiais dinámicos, obtendo os módulos resilientes tanto a curto como a longo prazo. Ensaios triaxiais monotónicos permitiron coñecer os parámetros de cortante e os esforzos de rotura ante diferentes estados de confinamento; cos que, posteriormente, mediante ensaios triaxiais de carga repetida, estudouse a resposta á deformación permanente de CIRMs curados, a longo prazo. As CIRMs preparados cun 2.50% de ligante residual e un 2.75% de auga engadida mostraron a mellor evolución da rixidez a curto prazo e a mellor resposta á deformación permanente. Non obstante, a longo prazo, a evolución da rixidez foi mellor nas CIRMs con maior contido de ligante residual. Finalmente, este comportamento dependente da tensión axustouse mediante modelos preditivos, que foron incorporados nun software de simulación numérica que permitiu prever a resposta de seccións de pavimento rehabilitadas con CIRM como capa de base. As simulacións mostraron que despois de 7 días de curado, a base de CIRM consegue alcanzar unha rixidez representativa da súa rixidez a longo prazo, e considérase un tempo adecuado para executar a capa de rodadura superficial. O comportamento da base CIRM mostrouse adecuado cunha subbase semirríxida, mentres que presentou esforzos moito máis elevados en presenza dunha subbase flexible. Como consecuencia, no escenario con subbase flexible, agárdase que as deformacións permanentes excesivas ocorran máis cedo.