Mechanistic methodology considering asphalt concrete degradation

Abstract

Los pavimentos asfálticos, están constituidos por una capa de rodadura de concreto asfáltico, que es un material conformado principalmente por una combinación de asfalto y agregados pétreos. Por su parte, el asfalto es una mezcla de hidrocarburos y minerales que se afectan al estar expuestos a las condiciones ambientales, principalmente por procesos de oxidación. Al alterarse el asfalto se alteran igualmente las propiedades físico-mecánicas del concreto asfáltico. En este sentido, el presente trabajo consiste en desarrollar un método de diseño, basado en las metodologías mecanicistas, que considere en su análisis, los cambios que se producen en el concreto asfáltico. El estudio se limita en el análisis de dos características variables en el tiempo del concreto asfáltico, que son el módulo dinámico y el comportamiento a la fatiga. El análisis realizado se efectúa por medio de procesos de simulación de las estructuras de pavimentos efectuados en periodos anuales, considerando los cambios estimados en los parámetros descritos en estos mismos periodos. Con el planteamiento realizado es posible analizar mejor el comportamiento de las estructuras diseñadas. Típicamente los pavimentos se diseñan para periodos mayores de 7 años, sin considerar el incremento en el módulo y la disminución de la resistencia a la fatiga. El módulo y la fatiga se ajustarán en el análisis, dejando estables los parámetros de los granulares y capa de subrasante. Los resultados obtenidos con la metodología desarrollada muestran que se requiere un incremento en el espesor de los concretos asfálticos con relación a la metodología tradicional.Asphalt pavements, are constituted by a surface course mixes of asphaltic concrete, which is a material mainly of a combination of asphalt and stone aggregates. On its part, the asphalt is a hydrocarbons and minerals mixture that are affected when it is exposed to environmental conditions, mainly by oxidation processes. When the asphalt is altered, the asphalt concrete physical-mechanical properties are altered as well. In that regard, this research project develops a design method based on mechanistic methodologies, this research project develops a designing method based on mechanistic methodologies that considers in its analysis the changes produced in the asphalt concrete Based on the mechanistic methodology, which allows us to estimate stress and strain at different structure levels, it is possible to relate the values obtained with the materials behavior that compose it. This study is focused only on the analysis of two variable characteristics over time of the asphalt concrete that are the dynamic module and the fatigue behavior. The analysis carried out was done by means of simulation processes of pavement structures on an annual basis, considering the estimated changes in the parameters described. With this approach it is possible to better analyze the designed structures behavior. Typically, pavements are designed for periods longer than 10 years without considering the increase in the modulus and the decrease of the fatigue resistance. The modulus and the fatigue will be adjusted in the analysis leaving the granular parameters and those of the subgrade layer stable. The results obtained with the developed methodology show that an increase in the thickness of asphalt concrete with respect to the traditional methodology is require