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La durabilidad del pavimento bituminoso ayuda a mantener los costos de mantenimiento al mínimo. Se discuten varios factores que afectan la durabilidad de los pavimentos bituminosos. La durabilidad es la capacidad de una estructura para sobrevivir y seguir funcionando según se requiera. La construcción de carreteras debe sobrevivir toda la vida de diseño con un mantenimiento limitado.
Tabla de contenido
Durabilidad del pavimento bituminoso
El pavimento bituminoso gana rendimiento y longevidad en función de la calidad y el comportamiento de los materiales con los que se construye. Aquí el componente principal es el betún. Hay varias posibilidades de que los materiales bituminosos fallen.
- La exposición al oxígeno y varios efectos de la temperatura pueden endurecer el betún.
- Los agregados de mala calidad utilizados en la construcción de carreteras pueden romperse
- Los agregados de mala calidad afectan la adherencia del betún bajo la carga y la intemperie del tráfico continuo
- Problemas de alta porosidad y permeabilidad que causan la degradación del pavimento.
Envejecimiento del Betún en Pavimento
El betún envejece cuando se expone a la atmósfera. La tasa de endurecimiento del betún depende de las condiciones climáticas y de la naturaleza del betún. Hay dos procesos principales de envejecimiento en el betún. ellos son:
1. proceso de oxidación
Este proceso consiste en combinar oxígeno del aire con compuestos aromáticos y resinas. La reacción da asfaltenos. Esto aumenta la fracción polar de alto peso molecular del betún. Este aumento aumenta la viscosidad del betún. Un aumento de la viscosidad desestabiliza el betún. Un estado inestable refleja una discontinuidad en el material componente. La disminución de la cohesión debido a la incertidumbre provoca el agrietamiento bajo tensión. La tasa de oxidación es un factor perjudicial en áreas de alta temperatura.
2. pérdida de volatilidad
La presencia de sustancias de bajo peso molecular en el betún se ve facilitada por las altas temperaturas, lo que provoca la pérdida de volátiles. La tasa de pérdida de materia volátil del betún de grado penetrante es relativamente pequeña después de la colocación. El envejecimiento del betún provoca un estado endurecido. Las condiciones de curado están determinadas por un valor de penetración bajo o un índice de penetración creciente. Esto también tiende a aumentar el punto de reblandecimiento de las muestras de betún. Dicho endurecimiento hace que el material se vuelva quebradizo y provoca grietas en condiciones extremas. El envejecimiento del betún se puede expresar de las siguientes formas: índice de envejecimiento. dónde,
La Figura 1 a continuación muestra el envejecimiento del betún durante la mezcla, el almacenamiento, el transporte, la aplicación y durante la vida útil.
Figura 1: Envejecimiento del betún expresado por el índice de envejecimiento (de Shell Bitumen Handbook, 2003)
La permeabilidad como factor de durabilidad en pavimentos bituminosos
La medida en que se produce la penetración de agua y aire en las mezclas bituminosas depende de la permeabilidad del pavimento bituminoso. Las mediciones de permeabilidad de las muestras de betún se pueden realizar con una prueba simple. Un lado de la muestra de betún es penetrado por el fluido bajo presión. Mida el agua que sale del otro lado de la muestra de betún. El fluido permeante utilizado puede ser aire o agua. Los rangos de permeabilidad para tres mezclas asfálticas diferentes se muestran en la Tabla 1.
Tabla.1: Clasificación de vacíos según el rango de permeabilidad de la mezcla asfáltica
| Permeabilidad, k (cm/s) | Condición de transmisión | tipo vacío | mezcla |
| Diez-Cuatro la siguiente | impermeable | impermeable | Atestado |
| Diez-Cuatro hasta 10-2 | Mal drenaje | semieficaz | asfalto de masilla de piedra |
| Diez-Cuatro eso es todo | buen drenaje | eficaz | asfalto poroso |
Los factores que afectan la permeabilidad de los pavimentos bituminosos son:
- Volumen vacío
- Tamaño de distribución de vacíos
- continuidad nula
La Figura 2 muestra el cambio en la permeabilidad del concreto asfáltico, asfalto laminado en caliente, mezcla asfáltica porosa y asfalto con masilla de piedra versus la porosidad total presente en cada muestra.
Figura 2: Variación de permeabilidad con contenido de vacíos para varias mezclas asfálticas
Los vacíos también dependen de la naturaleza de los agregados utilizados en la mezcla. El empaque del agregado, junto con su forma, tamaño y textura, gobierna los muchos vacíos presentes en la mezcla. Por lo tanto, la compresión juega un papel en la reducción o el aumento de los vacíos. La compresión de calidad es más importante aquí.
Pegado de pavimentos bituminosos
El betún debe tener buenas propiedades de adhesión de agregados para promover una unión adecuada. Este factor es el principal parámetro que cuestiona la durabilidad de las estructuras bituminosas. Las propiedades de adherencia y resistencia a la delaminación de los pavimentos bituminosos dependen de los siguientes factores, como se muestra a continuación:
1. Propiedades de los agregados
Las principales propiedades de los áridos que afectan a las propiedades adhesivas del betún son:
- porosidad agregada,
- Mineralogía, forma y textura superficial de los áridos
- Revestimiento superficial de áridos y presencia de polvo
- Superficie y propiedades de absorción
- Grado de resistencia a la intemperie y contenido de humedad
- Valor de desgaste del agregado y su pH
- Aditivos agregados utilizados e historial de exposición
Las propiedades mineralógicas y físicas de los agregados utilizados en las mezclas de ingeniería bituminosa influyen en las propiedades adhesivas. En general, los agregados con alto contenido de ácido silícico, como la riolita, la cuarcita y el granito, son más susceptibles a fallas por falta de adherencia. La piedra caliza y la roca ígnea, sin embargo, están funcionando bien. Tienen interacciones materiales complejas. Otro factor que gobierna la adhesión es el comportamiento superficial de los agregados. La energía superficial es propiedad de agregados con cargas superficiales desequilibradas. Esto rompe los enlaces de coordenadas en toda la red cristalina y en el entorno polar de los minerales. Si esta superficie del agregado está recubierta con cargas opuestas, la energía superficial ayudará a promover la unión. Los dos factores principales que afectan la absorción de betún en los agregados son el volumen total del espacio poroso permeable y el tamaño de los poros. La superficie de absorción presente en el betún puede aumentar debido a la presencia de una fina microestructura de poros, huecos y microfisuras. Esto depende de la calidad del agregado y de las condiciones climáticas. Cuanto mayor sea la rugosidad de la superficie del agregado, mayor será la adherencia. La superficie lisa de los agregados los mantiene húmedos. Por lo tanto, es necesario lograr un equilibrio entre la humectabilidad de los agregados y la cohesión entre los agregados. Es decir, el agregado no debe ser demasiado grueso ni demasiado suave. Las influencias mineralógicas se pueden enmascarar al poseer superficies rugosas.
2. Propiedades del betún
- Composición y fuentes del betún.
- factor de durabilidad
- parámetros de meteorización
- Tiempo de curado y efecto de oxidación.
- uso de aditivos
- polaridad electrica
La viscosidad y la tensión superficial son las principales propiedades del betún que afectan la adhesión del betún a los agregados. La medida en que el betún se absorbe en los poros del agregado depende de los factores mencionados anteriormente. La viscosidad y la tensión superficial son parámetros que cambian con la temperatura. La mezcla de árido y betún se realiza siempre a temperaturas elevadas. Hasta 180 grados para betún pluma 40/60. Esto se hace a alta temperatura para que el betún cubra completamente el agregado. Se ha observado la quimisorción del betún en las superficies de los agregados. Se encontró que la interfase bituminoso-árido era un enlace fuerte que formaba una capa de 180 Amstron de espesor. Esta capa está compuesta de cetonas, anhídridos dicarboxílicos, ácidos carboxílicos, sulfóxidos y fracciones que contienen nitrógeno. La figura 3 muestra la alineación de las moléculas de betún en la dirección de la polaridad del sustrato. El agregado tiene principalmente un lado negativo.
Figura 3: Representación de moléculas de betún atraídas por agregados cargados negativamente.
3. Relación de mezcla interactiva para pavimentación bituminosa
- Método de producción
- tipo de mezcla
- Composición de aditivos
- tipo de relleno
- espesor de la película
- Contenido del aglutinante
- compactación y clasificación
- factor cohesivo
cuatro Influencias externas en pavimentos bituminosos
- pH del agua
- efecto de temperatura
- diseño y acabado
- drenaje
- embotellamiento
- construcción
- presencia de sal
- humedad relativa
- Precipitación anual, luz, calor y radiación
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