Boletín de la Comisión Permanente del Asfalto
EDICIÓN DIGITAL Nº 14
PRIMER CUATRIMESTRE 2025
STAFF SU MA RIO
Boletín “El Asfalto” Edición digital, número 14 1er cuatrimestre de 2025
Coordinadores de edición:
Dr. Ing. Hugo D. Bianchetto Dr. Ing. Rodolfo Adrián Nosetti
Comité editorial: Dra. Ing. Silvia Angelone
Diseño y diagramación: Ilitia Grupo Creativo - ilitia.com.ar
Edición y corrección: Dolores Cuenya
El Asfalto es una publicación digital periódica de la Comisión Permanente del Asfalto de la República Argentina, sin valor comercial.
Propietario:
Comisión Permanente del Asfalto de la República Argentina Av. Paseo Colón 823 (1063) 10° Piso B – C.A.B.A.
ISSN EN TRÁMITE
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• NOTA EDITORIAL
• EVENTOS TÉCNICOS EN MÉXICO CON PRESENCIA DE PROFESIONALES DE LA COMISIÓN PERMANENTE DEL ASFALTO
• XL REUNIÓN DEL ASFALTO “Ing. Jorge Marcelo Lockhart – Ing. Jorge Raúl Tosticarelli”
• PRÓXIMOS EVENTOS
• TRABAJO TÉCNICO
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos.
Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
• OBITUARIO
Dr. Alejandro José Tanco
NOTA EDITORIAL
¡El asfalto une… y la CPA lo celebra!
Bienvenidos a la decimocuarta edición de nuestro boletín digital, correspondiente al primer cuatrimestre de 2025.
Para el que suscribe, este no es un editorial cualquiera: en primer lugar, porque significa mi despedida como presidente de la institución y, por otra parte, porque se avecinan hechos trascendentes para nuestra querida CPA, como la celebración de nuestros 80 años de vida. Como parte de este festejo realizaremos, en la ciudad de Córdoba, el InterCila 2025, el día 6 de mayo y, a continuación, los días 7 y 8 del mismo mes, un seminario técnico con la participación de conferencistas nacionales e internacionales.
Pasando a la actualidad de nuestro sector, y tal como venimos citando en los anteriores editoriales, seguimos viendo con gran preocupación la importante caída en el consumo de ligantes asfálticos (durante el año 2024, la producción y venta de asfalto tuvo cifras inferiores a las registradas en el año 2020, en plena pandemia). Esto tiene que ver con una no menos preocupante caída en la actividad del sector, que pone en peligro la integridad de la red vial y tiene posibles consecuencias para la seguridad de los usuarios. Deseamos fervientemente que esta situación se revierta a la brevedad, generando modelos de gestión creativos que permitan realizar las tareas de mantenimiento esenciales y que aseguren la operatividad de nuestras carreteras.
En nuestra sección técnica, compartimos el interesante trabajo "Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales del bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix", a cargo
de Félix Pérez; una especie de racconto de las investigaciones de su carrera.
Además, en este número, realizamos la reseña de lo que fue nuestra XL Reunión del Asfalto, realizada en Buenos Aires en el mes de noviembre de 2024, del Seminario Taller Internacional en la Ciudad de México y del VIII Seminario Internacional del Asfalto de Monterrey.
Como es costumbre, agradecer al grupo editor, a los autores de los trabajos técnicos, a los entrevistados que gentilmente han participado de este número y, de manera especial, a nuestros auspiciantes, quienes permiten que este boletín continúe llegando a ustedes de manera gratuita.
Por último, a modo de despedida, desde estas líneas quiero fundamentalmente AGRADECER: a mis colegas de Comisión Directiva, por el apoyo brindado en el período de mi presidencia; y a todos los socios, entidades y auspiciantes, porque con su aporte permiten que podamos llevar a cabo el objetivo de nuestra comisión, que es bregar por el buen uso del asfalto. Porque el asfalto une… y la CPA lo celebra.
Ing. Mario Roberto Jair Presidente de la Comisión Permanente del Asfalto
Ing. Mario Roberto Jair
EVENTOS TÉCNICOS EN MÉXICO con presencia de profesionales de la Comisión Permanente del Asfalto
Durante el segundo semestre de 2024 tuvieron lugar sendas reuniones internacionales relacionadas con la actividad vial en Ciudad de México y en Monterrey.
El Simposio Taller Internacional “La cal en las vías terrestres” se celebró en el marco del 50° aniversario de la Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres A.C., AMIVTAC. Tuvo lugar los días 8 y 9 de agosto de 2024, en el máximo foro de la ingeniería civil de México: el Colegio de Ingenieros Civiles de México. Contó con la presencia de 325 profesionales y técnicos, más la audiencia desde distintas latitudes, ya que fue transmitido vía streaming
En el evento, el Dr. Ing. R. Adrián Nosetti presentó la conferencia “Filleres en mezclas asfálticas”,
enfocada en los beneficios técnicos de la cal en la mejora del desempeño de las mezclas asfálticas, destacando su efecto positivo en la durabilidad, resistencia a la humedad y comportamiento mecánico de las mismas.
También participó el Ing. Javier Castaña, en representación de Calidra, como uno de los organizadores del simposio, que también contó con la presencia de destacados representantes de la comunidad internacional.
Expositores y autoridades del evento. El Dr. Nosetti es el tercero desde la izquierda.
Folleto del Simposio Taller Internacional “La cal en las vías terrestres”.
Hugo Bianchetto rodeado de destacados profesionales mexicanos de la ingeniería de caminos. De izquierda a derecha, los Dres. Ing. Jorge Cepeda, Jorge Alarcón, Saúl Castillo y Carlos Fonseca.
Por su parte, el Dr. Ing. Hugo Bianchetto intervino en el VIII Seminario Internacional del Asfalto, entre los días 9 y 11 de octubre de 2024, en la ciudad de Monterrey. En dicho encuentro, que contó con más de 300 asistentes, impartió la conferencia “Pavimentos asfálticos con aporte de RAP: estado del arte, nuevas tendencias y experiencias en el Cono Sur de América”. Además, y dentro de las actividades del Encuentro Universitario del Asfalto,
El Dr. Nosetti durante su disertación.
Folleto del VIII Seminario Internacional del Asfalto.
que tuvo lugar dentro del mencionado seminario, expuso la charla “Incidencia de la superficie de los pavimentos en la seguridad vial”. Por último, fue entrevistado por el canal de Youtube "Asfalto en caliente", del capítulo estudiantil de la Asociación Mexicana del Asfalto (AMAAC) de la Universidad de Guadalajara, para departir sobre temas relacionados con aspectos académicos y de investigación en universidades en Argentina.
XL REUNIÓN DEL ASFALTO
“Ing. Jorge Marcelo Lockhart – Ing. Jorge Raúl Tosticarelli”
Durante los días 28 y 29 de noviembre de 2024 se realizó en la Ciudad Autónoma de Buenos Aires la XL Reunión del Asfalto “Ing. Jorge Marcelo Lockhart – Ing. Jorge Raúl Tosticarelli”, en el Aula Magna de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Buenos Aires, organizada por la Comisión Permanente del Asfalto.
Acto de Apertura de la XL Reunión del Asfalto. De izquierda a derecha, Ing Fabrizio Cattaneo (Cámara Argentina de la Construcción); Ing. Emma Albrieu (presidenta de la Asociación Argentina de Carreteras); Ing. Mario Jair (presidente de la Comisión Permanente del Asfalto); Ing. Guillermo Oliveto (decano de la UTN Regional Buenos Aires); Ing. Víctor Farre (Dirección Nacional de Vialidad); e Ing. Pablo Pablo Morano, de la Dirección de Vialidad de la Provincia de Buenos Aires.
El encuentro contó con más de 165 participantes de todo el país y profesionales de Brasil, Chile, Colombia, El Salvador, España, Francia, Perú y Uruguay.
En ambas jornadas, se sucedieron exposiciones de trabajos técnicos y tres conferencias magistrales, a cargo del Dr. Juan Gallego, de la Universidad Politécnica de Madrid, España, el Ing. Ricardo Bardasano, de la Asociación Técnica de Emulsiones Bituminosas de España; y el Dr. Jorge Prozzi, de la Universidad de Texas, EE. UU.
Además, durante las jornadas participaron profesionales de todo del ámbito académico, empresarial y reparticiones oficiales, que presentaron 37 trabajos técnicos basados en las diferentes temáticas del asfalto.
La CPA presentó dos documentos generados por los Subcomités de Aditivos y de Especificaciones Técnicas: el libro de “Pavimentos sostenibles”, basado en la reutilización de plásticos reciclados, y el proyecto de “Pliego de especificaciones para mezclas recicladas in situ con emulsión asfáltica”.
La XL Reunión también contó con un momento emotivo en el que se rindió especial homenaje póstumo a los Ings. Jorge Tosticarelli y Jorge Lockhart, en reconocimiento a sus destacados aportes a la institución, en presencia de familiares de ambos homenajeados.
Antes de concluir el encuentro, se realizó el lanzamiento del InterCILA, en el marco de la celebración de los 80 años de la CPA, a desarrollarse en mayo de 2025 en la ciudad de Córdoba. También, las autoridades de la Asociación Paraguaya de Caminos invitaron formalmente a participar del CILA de Paraguay, previsto para noviembre de 2025.
Se realizó el lanzamiento del InterCILA, con sede en Córdoba y con el auspicio de Camino de las Sierras; y del Seminario 80°
Aniversario de la CPA. Y los reconocimientos a los Ing. Tosticarelli y Lockhart.
Autoridades de la CPA durante el acto de reconocimiento a los Ings. Jorge Lockhart y Jorge Tosticarelli. Arriba, junto a la esposa y las hijas del Ing. Lockhart; abajo, junto a familiares y allegados del Ing. Tosticarelli.
Las Ings. Gabriela Durán, Alejandra Navarro, Verónica Rodríguez y Gigena y Ana Clara Marco, de Camino de las Sierras (izq.). El Ing. Andrés Puglissi exponiendo su trabajo técnico (centro). El Ing. Javier Ulloa, de Colombia, efectuando una pregunta luego de una sesión de artículos técnicos (der.)
El Ing. Huamán Guerrero, de Perú, durante su disertación (izq.). La Ing. Rosana Gutiérrez, de la DNV (centro) y el Ing. Lisandro Daguerre, de la UNLP impartiendo sus ponencias (der.).
El Dr. Jorge Prozzi (izq.) y el Ing. Gustavo Mezzelani (der.) durante sus presentaciones en el evento.
Jugando de locales…. Profesionales, investigadores y alumnos de la Universidad Tecnológica Nacional participando de la XL Reunión, en la sede de la UTN-Buenos Aires. De izquierda a derecha: Mario Jair, Ignacio Zapata Ferrero, Guido Garay, Hugo Bianchetto, Malena Umpierrez, Luciana Viva, Demian Palumbo, Nidia Fretes, Pablo Cabrera, Carolina Gerardi y Julián Rivera.
La Ing. Alejandra Navarro, de Camino de las Sierras, (izq.) y el Dr. Demián Palumbo, de la UTN, explicando sus trabajos técnicos.
El encuentro contó con más de 165 participantes de todo el país y profesionales de Brasil, Chile, Colombia, El Salvador, España, Francia, Perú y Uruguay.
Próximos Eventos
Nacionales e Internacionales
INTERCILA 2025
“CAMINO AL XXIII CILA DE ASUNCIÓN 2025”
6 de mayo 2025
Modalidad virtual, sin cargo.
La Comisión Permanente del Asfalto organiza e invita al InterCila 2025, “Camino al XXIII CILA de Asunción 2025”, a realizarse el día 6 de mayo a partir de las 10:00 h. Informes e inscripción: www.intercila.com
TERCER CONGRESO ARGENTINO DE GEOLOGÍA
APLICADA A LA INGENIERÍA Y AL AMBIENTE
Del 23 al 27 de septiembre 2025
Córdoba, Argentina
Para más información sobre inscripción, envío de trabajos y detalles del evento, visite la página oficial: www.congreso2025.asagai.org.ar
SEMINARIO
80°ANIVERSARIO CPA
7 y 8 de mayo 2025
Hotel Quinto Centenario Córdoba, Argentina
80 años en el camino del buen uso del asfalto.
Informes e inscripción: www.cpasfalto.com.ar
XXIII CONGRESO IBEROLATINOAMERICANO DEL ASFALTO 17 al 21 de noviembre del 2025 Asunción, Paraguay
Asunción será la sede de la vigésima tercera edición del Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto (XXIII CILA), del 17 al 21 de noviembre de 2025. Informes: www.cilacongreso.com
14° CONGRESO DE LA VIALIDAD URUGUAYA
Del 17 al 19 setiembre 2025 Montevideo, Uruguay
Informes e inscripción: www.congresovialidadauc.org congresoabu@grupoelis.com.uy
REUNIÓN ANUAL DEL TRANSPORTATION RESEARCH BOARD (TRB)
Del 11 al 15 de enero de 2026 Washington D.C., EE. UU.
La Reunión Anual del Transportation Research Board (TRB) es el evento mundial más grande de profesionales e investigadores del transporte, con un enfoque en soluciones innovadoras para todos los modos de transporte. Se llevará a cabo del 11 al 15 de enero de 2026 en Washington DC, EE. UU.
Informes: TRB@spargoinc.com
TRABAJO TÉCNICO
Tenacidad,
parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
Autor: Prof. Dr. Félix Pérez Jiménez
A los compañeros y amigos en estas rutas de investigación
1. Presentación
La tenacidad es el parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Es a la conclusión que se llega después de analizar los resultados de tres ensayos que he implementado durante los años de investigación que tanto en la Universidad de Cantabria como finalmente en la UPC he dedicado a la caracterización de los materiales bituminosos.
Si bien estos ensayos tienen objetivos distintos, al final tienen un denominador común. Ponen de manifiesto que el comportamiento tenaz de los materiales bituminosos es la propiedad con que está relacionada la resistencia a la disgregación de las mezclas bituminosas porosas -ensayo Cántabro-, la resistencia a la fisuración a tracción de las mezclas -ensayo Fénix- o la resistencia a la fisuración por fatiga de las mezclas bituminosas -ensayo Ebade-.
La tenacidad es el trabajo que hay que aplicar a los materiales flexibles y dúctiles para producir su fallo a medida que se van deformando. Su rotura no es frágil, sino que siguen manteniendo resistencia a lo largo de ese proceso de fallo. Además, en el caso de los materiales bituminosos su respuesta cambia con la temperatura. Al bajar la temperatura, aumenta la tensión aplicada para deformar el material y romperlo, disminuye su ductilidad -deformación de fallo-, mientras que la tenacidad oscila, presentando un máximo a la temperatura óptima de uso.
La tenacidad depende de la resistencia y de la ductilidad. La tenacidad está relacionada con el producto de la ductilidad por la resistencia en el ensayo Fénix; y en el Ebade, la densidad de energía disipada (tenacidad) está relacionada con el producto del cuadrado de la deformación de fallo (ductilidad) por
Trabajo Técnico
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
la tensión máxima. Estas relaciones han permitido integrar en un mismo diagrama los tres parámetros que definen el comportamiento de los materiales bituminosos: la tensión que ofrecen a su deformación -módulo de deformabilidad-, su deformación de fallo -ductilidad- y el trabajo empleado para su fallo -tenacidad-.
Al representar, en estos diagramas, la variación de estos parámetros de un material bituminoso (betún o mezcla) con la temperatura tenemos una curva para cada material, curva característica que nos muestra la temperatura en que el material presenta su máxima energía y su mejor comportamiento.
El proceso para desarrollar e implementar estos ensayos ha sido largo y laborioso y se ha realizado con la colaboración y el aporte de los alumnos que han realizado su maestría y doctorado (1-21) en el Laboratorio de Caminos de la UPC. Hacer referencia a estos trabajos en este artículo da una mejor idea de cómo y por qué se desarrollaron estos ensayos y las ventajas que aportan.
2. Ensayo Cántabro. Método UCL
El mecanismo de deterioro que presentan las mezclas porosas es el de la disgregación por efecto de los esfuerzos abrasivos y de impacto del tráfico. Esto llevó a implementar el ensayo Cántabro, que consiste en someter a una probeta de mezcla tipo Marshall al esfuerzo abrasivo y de impacto de la máquina de Los Ángeles (22). El análisis de su sensibilidad y repetibilidad previo a su normalización fue llevado a cabo en el Laboratorio de Caminos de la Universidad de Cantabria (Calzada M.A.-1) (23).
El ensayo puede hacerse introduciendo las probetas a diferentes temperaturas, lo que permite mostrar cómo el ligante va perdiendo su flexibilidad y tenacidad al bajar la temperatura y se convierte en un material frágil que se disgrega con facilidad. Con base en este ensayo, se implementó una metodología para la caracterización de betunes, método UCL (Miró R.-2) (24) (25). Mediante su uso se compara la respuesta de diferentes betunes, ensayando en el Cántabro a diferentes temperaturas probetas fabricadas con la misma granulometría (abierta y sin
Figura 1. Método UCL. Efecto de la temperatura y del tipo de ligante en las pérdidas del ensayo Cántabro.
polvo mineral), el mismo contenido de ligante y diferentes tipos de betún.
En la Figura 1 se recogen estos resultados para betunes de diferentes penetraciones, junto a betunes modificados con polímeros.
Al representar pérdidas frente a temperaturas, el ensayo Cántabro nos ofrece directamente la curva característica de los productos ensayados y nos indica claramente su temperatura óptima de uso (cuando las pérdidas son menores y la tenacidad es máxima).
Se observa que las mezclas fabricadas con betunes modificados con polímeros son más resistentes a este mecanismo de deterioro. Resisten la misma energía de deterioro (300 revoluciones del tambor) con una menor disgregación. Su tenacidad es mayor. Es una manera de medir este parámetro fundamental de los materiales bituminosos a la que hemos hecho referencia: su tenacidad.
El ensayo Cántabro está indicado, en principio, para mezclas con huecos en las que las partículas están unidas fundamentalmente por una película del mástico. Así, este ensayo nos permite analizar el efecto del tipo o calidad del polvo mineral sobre el comportamiento del mástico (Bianchetto H.D.-8), del uso de rejuvenecedores y ligantes modificados en la mejora de los másticos de mezclas envejecidas (Alarcón J.-7).
También ha servido para mostrar y corroborar la aplicación de la concentración crítica para obtener la relación óptima betún/polvo mineral.
3. Ensayo y diagrama Fénix
En la caracterización mecánica de las mezclas bituminosas, uno de los ensayos habitualmente usados es el de tracción indirecta, ensayo pensado para materiales elásticos y rígidos. En su aplicación a las mezclas bituminosas hay que tener muy en cuenta la velocidad de aplicación de carga y la temperatura del ensayo para que se den esas condiciones en su rotura. En el Laboratorio de Caminos se ha realizado este ensayo a 10 ºC y se ha aplicado al control de calidad de las mezclas recicladas basado únicamente en la resistencia tracción (Martínez A. H.-5). También se ha utilizado a temperaturas bajas para
Figura 2 – Ensayo BTD. Fabricación y rotura probetas.
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
la caracterización y diseño de mezclas bituminosas en frío, analizando el proceso de elaboración de las probetas de compactación estática (Castillo S.-4 ) y giratoria (Nosetti A.16). Una variante de este procedimiento aplicando una carga dinámica, módulo resiliente, fue implementado también para la misma finalidad (Limón P.-18). Es un ensayo de muy fácil uso, pero que apenas aporta información sobre los otros parámetros tan importantes para la caracterización de las mezclas bituminosas, como su ductilidad y tenacidad.
Con el fin de analizar el uso de las fibras acrílicas largas (2-6 mm) en la ductilidad de las mezclas, se implementó en el Laboratorio de Caminos un ensayo de tracción, ensayo BTD, donde las probetas eran fabricadas en unas bases especiales que permitían el ensayo de tracción a velocidad constante de deformación -Figura 2 (Fonseca C.H.-3)-. Este ensayo sirvió como base para el desarrollo del ensayo Fénix.
Con objeto de valorar directamente la tenacidad de las mezclas, junto con su resistencia y ductilidad, se implementó en el Laboratorio de Caminos de la UPC el ensayo Fénix (Valdés G.A.-17) (26) (27).
Se trata de un ensayo de tracción desviada, en el que se mide el esfuerzo aplicado en la base de una probeta semicilíndrica para producir su rotura. Durante este proceso, a una velocidad de desplazamiento controlada (1mm/min), se va produciendo el fallo de la probeta de forma lenta y progresiva, al propagarse la grieta y la fisura radialmente desde la ranura creada en su base -Figura 3-.
Esto permite obtener no solo las características mecánicas de la probeta cuando la mezcla está en buen estado (rigidez de la mezcla y resistencia), sino evaluar cómo el betún es capaz de mantener la resistencia de la mezcla al irse deformando la mezcla y propagándose la grieta (tenacidad). Se va aumentando la deformación y se mide la carga que mantiene la mezcla.
En este ensayo se obtienen las tres características de las mezclas antes mencionadas: resistencia RT (carga máxima de rotura), ductilidad DT (deformación desde que se inicia la rotura hasta la mitad de la resistencia) y tenacidad T (energía tenaz de rotura, área en rojo) -Figura 4-. Estas tres variables son medidas a diferentes temperaturas para evaluar el
Figura 3 – Imágenes del ensayo Fénix.
Boletín de la Comisión
Figura 4 – Curva y parámetros obtenidos.
efecto de la temperatura en la respuesta de cada mezcla, curva característica. Estos resultados son representados en un diagrama especial, fuerza-ductilidad/ tenacidad, diagrama Fénix, en el que se pueden ver y comparar las propiedades de las diferentes mezclas a través de sus curvas características.
3.1. Diagrama Fénix
El diagrama Fénix (29) (30) permite analizar gráficamente la variación de las características de resistencia, ductilidad y tenacidad de la mezcla con la temperatura -Figura 5-.
En este diagrama aparece en el eje de abscisas el indicador de ductilidad DT y, en ordenadas, la resistencia RT. También aparecen unas franjas verticales que indican los valores para diferenciar su comportamiento:
- Frágil: DT < 0,25 mm
- Dúctil: DT > 0,50 mm
- Muy dúctil: DT > 1,25 mm
En estas gráficas se han representado, también, unas curvas de isotenacidad, donde el producto RTxDT se mantiene constante. Este producto está relacionado con la energía de tenacidad de la mezcla. El área de la zona de rotura, área rayada en rojo en la gráfi-
ca carga-desplazamiento (T) de la Figura 4, se puede asimilar a un triángulo de base 2DT y altura RT. Esta familia de curvas nos permite valorar este parámetro de la mezcla.
Tenacidad Deficiente
RTxDT < 0,0625 MPa x mm (curva roja)
Tenaces
RTxDT > 0,025 MPa x mm (curva verde)
Muy Tenaces
RTxDT > 0,5625 MPa x mm (curva violeta)
Súper Tenaces
RTxDT < 1,0 MPa x mm (curva azul)
El diagrama Fénix nos permite conocer y valorar la respuesta de las diferentes mezclas a partir de sus curvas características y comparar sus comportamientos. Estas curvas se obtienen representando en el diagrama Fénix los resultados a tres temperaturas (-5, 5 y 20ºC).
A modo de ejemplo, se recogen en las Figuras 5 los resultados del efecto del contenido de betún en dos mezclas típicas usadas en carretera: una mezcla densa convencional tipo AC de granulometría continua, fabricada con un betún de penetración B50/70; y una mezcla BBTM de granulometría discontinua, especial
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
Figura 5a– Efecto de la temperatura y del contenido de betún. Mezcla AC.
para capas de rodadura, fabricada con betún polímero de similar penetración.
En ambas gráficas se aprecia el efecto del contenido de betún y la temperatura para aumentar la ductilidad de las mezclas. Este efecto es más notable en las mezclas BBTM, tanto por el tipo de mezcla como por el tipo de betún utilizado.
Las mezclas ensayadas presentan una tenacidad que aumenta normalmente al pasar la temperatura de 20 a 5ºC, pero que cae notablemente al pasar de 5 a -5ºC. A esta temperatura las mezclas presentan una respuesta menos dúctil y más frágil, y aunque aumente su resistencia disminuye su tenacidad. A 20ºC ocurre lo contrario: aumenta la ductilidad, pero presentan una resistencia muy baja y una tenacidad menor.
A partir del ensayo Fénix se han establecido unas especificaciones sobre la calidad requerida en el uso de las mezclas bituminosas (Mitma N.T.-30). Su empleo permite analizar la incorporación del RAP en la fabricación de mezclas recicladas (Pérez D.-21).
4. Resistencia a la fisuración por fatiga de ligantes y mezclas bituminosas.
Ensayo Ebade
En estos últimos años, las características de las mezclas bituminosas que más interés han despertado han sido las relacionadas con su módulo y su resistencia a la fisuración por fatiga, a partir de ensayos cíclicos de flexotracción. Los resultados obtenidos en estos en-
Figura 5b– Efecto de la temperatura y del contenido de betún. Mezcla BBTM.
sayos han sido empleados sobre todo para el análisis del diseño de secciones de firmes o en el estudio del uso de nuevos materiales o mezclas recicladas en su construcción (Centeno M.-9) y también para el cálculo de deflexiones tras el refuerzo en sistemas de gestión de firmes (Martínez C.-11).
A partir del desarrollo del ensayo BTD, se empezaron varios trabajos para determinar la resistencia a fatiga a partir de ensayos de tracción con cargas cíclicas. En un principio se utilizaron directamente las probetas y mordazas usadas en el ensayo BTD (Cepeda J.-6) y después se pasó al uso de unas mordazas especiales, ensayo TD de tracción directa -Figura 6, ver en página siguiente - (Alonso J.J.-10) (Rodríguez M.-14) (Salazar M.-15). Los ensayos de fatiga realizados con este procedimiento, variando la tracción impuesta (barrido de tiempo), han mostrado que se produce en una deformación similar con independencia de la tracción aplicada. A la misma conclusión se llegó en ensayos de fatiga sobre ligantes realizados con el DSR (Reyes O.-13). Lo que derivó en el ensayo Ebade, en el que se somete al material a un barrido de deformaciones para llegar a la deformación de fallo.
4.1 Ensayo Ebade
El ensayo Ebade (Botella R.-19) (31) (33) es un ensayo cíclico de barrido de deformaciones, implementado con el fin de medir la deformación de fallo en ensayos de fatiga. En el caso de betunes y másticos, los ensayos se llevan a cabo sobre unas probetas cilíndricas -Figura 6ª-, fabricadas por vertido del producto en caliente
en unos moldes cilíndricos de 20 mm de diámetro y 40 mm de altura. La deformación inicial es de 0.00076 (mm/mm) y cada 5.000 ciclos se incrementa la deformación en la misma cantidad.
Figura 6. Ensayo Ebade aplicado a (a) probetas de betún cilíndricas y (b) probetas prismáticas de mezclas.
Para el ensayo de mezclas -Figura 6b- se parte de una probeta prismática de unos 6 centímetros de altura y de 5x 5 cm2 de base, obtenida por serrado de probetas cilíndricas o prismáticas, compactadas en moldes tipo Marshall o de máquina de pista. En este caso el nivel de desplazamiento aplicado a la probeta es de +/- 25 micras (µm) al inicio, que se va incrementando en la misma magnitud cada 5.000 ciclos.
El ensayo puede realizarse a cualquier temperatura, aunque el rango normalmente usado ha sido de entre - 5 y 10ºC. Los ensayos han sido realizados a una frecuencia de 10 Hz, tanto en betunes, como en másticos y mezclas.
En el ensayo se registra cómo va variando el esfuerzo aplicado. A partir de este registro se obtiene la variación de la tensión máxima aplicada en cada ciclo y el módulo asociado. También se determina en este ensayo a partir del área del ciclo de histéresis, la energía disipada en cada ciclo (Botella R.-19).
En las Figuras 7a y 7b se representa la evolución de los parámetros medidos y obtenidos en este ensayo.
La energía disipada va decreciendo dentro de cada escalón y aumenta con el nivel de deformación, hasta llegar a un nivel de deformación en que comienza a descender de forma rápida. La deformación de fallo se asocia al escalón de carga en que la energía disipada baja por debajo del 50 % de la máxima.
Figura 7. Resultados del ensayo Ebade: (a) tensión vs. ciclos; (b) módulo y energía disipada vs. ciclos.
Trabajo Técnico
(a)
(b)
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
4.2. Relación entre los tres parámetros básicos: deformación de fallo, tensión máxima y energía disipada Mediante la aplicación de este ensayo se ha obtenido la deformación de fallo de tres tipos de betunes de diferente naturaleza: de refino, modificado con caucho y modificado con un polímero. Los tres de similar penetración a 20ºC (50-70). Las deformaciones de fallo han sido obtenidas para cada tipo de betún a tres temperaturas (10, 5 y -5 ºC) y dos condiciones de envejecimiento.
Lo mismo se ha realizado con las mezclas con ellos fabricadas. Se trata de una mezcla tipo AC, fabricada en todos los casos con el mismo contenido de betún, 4,5 % sobre
el peso de áridos. Las mezclas fueron ensayadas también a tres temperaturas y dos estados de envejecimiento: sin envejecer y sometidas a un proceso de envejecimiento previo a su fabricación de 24 horas en estufa.
En la Figura 8 se han representado, para betunes y mezclas, para las tres temperaturas de ensayo, los resultados de la deformación de fallo DF frente a la energía disipada acumulada hasta su fallo DED. Esta figura muestra claramente el efecto tan importante que tiene la temperatura y el envejecimiento sobre la deformación de fallo.
Figura 8. Deformación de fallo DF frente a la densidad energía disipada acumulada hasta su fallo DED.
El análisis de los resultados de estos ensayos muestra una relación entre la densidad de energía disipada hasta el fallo DED, la deformación de fallo DF y la resistencia máxima TM,
DED= DF2xTM
Esto puede observarse en las Figuras 9 (betunes y mezclas), donde se han representado los valores para los tres betunes y mezclas ensayadas (envejecidas y sin envejecer y a las tres temperaturas de ensayo 5-3 y 10ºC).
En estas gráficas, para conseguir unas escalas más sencillas de los parámetros usados, se han cambiado sus unidades de referencia.
-En betunes
DED : 108 J/m3 TM : MPa DF : 10-3 mm/mm
-En mezclas
DED : 107 J/m3 TM : MPa DF : 10-4 mm/mm
Figura 9. Energía disipada frente a deformación de fallo y resistencia. Betunes.
La energía disipada por los betunes supera en más de diez veces a la de la mezcla e igual ocurre la deformación de fallo.
4.3. Diagrama Ebade. Comparación del comportamiento de betunes y mezclas. Curvas características Las correlaciones halladas han permitido introducir en los gráficos tensión-deformación unas zonas de energías disipadas, relacionadas con la deformación de fallo y la resistencia, diagrama Ebade. Este diagrama permite, al igual que en el ensayo Fénix, y a partir de las curvas características, evaluar y caracterizar los materiales ensayados, lo que facilita el análisis y comparación de resultados.
Mediante las curvas DF2xTM = Cte definimos unas zonas de energía asociadas a estos ensayos, que nos permiten valorar cómo va cambiando la energía disipada y la tenacidad de los materiales con la temperatura. Se han diseñado dos diagramas, uno para betunes y otro para mezclas.
En el caso de los betunes se han introducido tres curvas de isotenacidad y dos para mezclas.
DF2xTM =10 (Azul)
DF2xTM =20 (Roja)
DF2xTM =30 (Verde)
DF2xTM = 4 (Azul)
DED=0,25 (108 J/m3 )
DED=0,75 (108 J/m3 )
DED=1,5 (108 J/m3 )
DED=0,2 (107 J/m3 )
DF2xTM = 6 (Roja) DED=0,6 (107 J/m3 )
En la Figura 10 se han representado los resultados para los betunes antes de envejecimiento. Estos diagramas nos permiten valorar y comparar de forma fácil y sencilla el comportamiento de los betunes ensayados.
El betún modificado es el material más dúctil. No falla - al nivel de deformación máxima aplicada- a ninguna de las temperaturas ensayadas. El betún caucho y el betún B50/70 presentan también una alta ductilidad a 10 y 3 grados, pero a -5 su respuesta no es tan dúctil.
Los tres betunes muestran una resistencia similar en cada una de las temperaturas de ensayo. Esta resistencia aumenta al bajar la temperatura. Son
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
betunes del mismo rango de penetración, cuya variación es similar con la temperatura.
Figura 10. Comparación respuesta betunes y mezclas. Curvas características.
La tenacidad (DED) de los tres ligantes es parecida a temperaturas altas, pero muy diferente a la temperatura baja, donde el betún polímero ofrece una tenacidad muy superior.
El efecto del tipo de betún sobre la respuesta de la mezcla con ellos fabricadas se aprecia también al representar los resultados de los ensayos en el diagrama Ebade -Figura 10-.
Los resultados de las mezclas muestran la mayor ductilidad y energía de la mezcla fabricada con betún polímero, especialmente a 3 y 10 grados. A -5ºC
las tres mezclas tienen una respuesta similar, frágil y poco tenaz. La densidad de energía disipada hasta su fallo, DED, se encuentra para la mezcla con betún polímero en la zona de alta densidad a 3 y 10 grados, situándose las otras dos mezclas en la zona media.
La tenacidad es realmente el parámetro que mejor define la respuesta de las mezclas, ya que valora la energía de deterioro que puede soportar la mezcla por los efectos abrasivos y de impacto del tráfico y también como consecuencia de las deformaciones estructurales del firme.
La tenacidad tiene un efecto positivo sobre la ley de fatiga y el número de ciclos (Hernández J-12). El ensayo Ebade y las leyes de fatiga con él determinadas han sido utilizadas en el análisis del efecto del envejecimiento en la vida de fatiga (López T.-20).
Para valorar la respuesta de betunes y mezclas y mostrar sus diferencias es importante observar su comportamiento en un amplio rango de temperaturas. Las curvas de tenacidad-temperatura son similares en el ensayo Fénix y Ebade y presentan la misma tendencia a la obtenida en el ensayo Cántabro al medir la resistencia a la disgregación de las mezclas con la temperatura. Esta variación de la tenacidad con la temperatura nos indica el rango de temperatura donde mejor se comporta la mezcla y que debería tenerse en cuenta para establecer su temperatura de uso.
5. Conclusiones
Todas las rutas recorridas en estos trabajos de investigación llevan a la misma estación de destino: la TENACIDAD como característica básica y fundamental de las mezclas bituminosas ante la disgregación y la fisuración por fatiga.
El método UCL, basado en el ensayo Cántabro, el diagrama y el ensayo Fénix y los diagramas y ensayos Ebade ponen de manifiesto la importancia que tienen los parámetros relacionados directamente con la tenacidad de los materiales bituminosos (porcentaje de pérdidas al Cántabro, tenacidad en Fénix y DED en Ebade) en su valoración y caracterización.
En el ensayo Fénix se observa cómo los materiales bituminosos van perdiendo su resistencia a medida que se deforman a tracción, pero esta caída de resistencia es lenta y el trabajo necesario para producir su fallo es considerable.
En los ensayos dinámicos de barrido de deformación (Ebade) se observa una pérdida de rigidez con el nivel de deformación y el número de ciclos aplicados. El material disipa energía para adaptarse a la deformación aplicada. Al aumentar la deformación aumenta la energía disipada hasta llegar a su fallo. La densidad de energía disipada es tanto más grande cuanto mayor es la deformación de fallo.
Tanto en el ensayo Fénix como en el Ebade se observa que la rigidez inicial y resistencia máxima de la mezcla está relacionada con la penetración del betún y apenas cambia con el porcentaje de betún empleado. Sin embargo, la ductilidad y tenacidad mantienen relación con el tipo de betún usado y aumentan con el porcentaje de betún. Los betunes modificados con polímeros muestran una mayor ductilidad y tenacidad.
La resistencia y la ductilidad varían con la temperatura de forma de forma inversa. La ductilidad aumenta al aumentar la temperatura, mientras que la resistencia disminuye.
La tenacidad presenta un máximo, descendiendo al bajar la temperatura -cuando el betún tiene una respuesta frágil- y disminuye también cuando sube la temperatura y la respuesta del betún apenas presenta consistencia y cohesión.
La tenacidad es realmente el parámetro que mejor define la respuesta de las mezclas, ya que valora la energía de deterioro que puede soportar la mezcla por los efectos abrasivos y de impacto del tráfico y también como consecuencia de las deformaciones estructurales del firme.
La variación de la tenacidad con la temperatura, desde el punto de fragilidad al de inconsistencia, curva característica, nos proporciona el rango de temperaturas para su utilización.
Los diagramas implementados tanto para el Fénix como para el Ebade permiten obtener las curvas características de los materiales ensayados y poder comparar su respuesta.
Prof. Dr. Félix Pérez Jiménez
Doctor Ingeniero de Caminos. Catedrático de Caminos y Profesor Emérito de la Universidad Politécnica de Cataluña. Su actividad docente, investigadora y profesional, relacionada con el proyecto, construcción y gestión de la conservación de pavimentos y firmes para carreteras, ha permitido avances relevantes en la implementación de procedimientos y ensayos para la caracterización y diseño de ligantes y mezclas bituminosas usados actualmente por diferentes administraciones de carreteras.
Boletín de la Comisión Permanente del Asfalto
Tenacidad, parámetro fundamental en la caracterización de los materiales bituminosos. Del Cántabro al Ebade, pasando por el Fénix
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