Para ello se diseña un vástago o cabezal <strong>de</strong> carga con una secciónproporcional a la <strong>de</strong>l neumático. Sus características provienen <strong>de</strong>l análisis<strong>de</strong> sensibilidad <strong>de</strong> la Sd, efectuada en el estudio <strong>de</strong> Young S. Doh et al,2007, <strong>de</strong>l cual surge que tanto “D” como “r” son variables importantes enel análisis <strong>de</strong> sensibilidad, no siendo así el diámetro <strong>de</strong> la probeta, dadoque no se encontraron diferencias significativas entre los resultados <strong>de</strong> laresistencia a la <strong>de</strong>formación para los diámetros <strong>de</strong> 150 o 100 mm. De ellose llega a que tanto para probetas <strong>de</strong> 150 mm o 100 mm <strong>de</strong> diámetro lasdimensiones más apropiadas para este vástago son un diámetro “D” <strong>de</strong> 40mm y bor<strong>de</strong>s con una curvatura correspondiente a un radio “r” <strong>de</strong> 10 mm(Figura 8).Figura 8: Diferentes vástagos estudiados por Young S. Doh et al.Figura 6: Comparación <strong>de</strong> las formas <strong>de</strong>l neumático y el cabezal <strong>de</strong> cargaOtra variable significativa es la velocidad <strong>de</strong> aplicación <strong>de</strong> la carga.Inicialmente el ensayo se llevó a cabo a una velocidad <strong>de</strong> carga <strong>de</strong> 50.8mm/min correspondiente a la velocidad <strong>de</strong>l ensayo Marshall, luego SungHyun Baek et al, 2009 (5) en su investigación analiza la variación <strong>de</strong> losvalores <strong>de</strong> Sd <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> un rango <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> carga entre 10 y 70mm/min, concluyendo que la velocidad don<strong>de</strong> mejor correlaciona el valor<strong>de</strong> la resistencia a la <strong>de</strong>formación con los resultados <strong>de</strong>l ensayo <strong>de</strong> ruedacargada es para 30 mm/min, y que Sd disminuye a medida que se reducela velocidad <strong>de</strong> carga.Figura 9: Curva carga vs <strong>de</strong>formación <strong>de</strong>l ensayo <strong>de</strong> punzonado2.2.2 Cálculo <strong>de</strong> la resistencia a la <strong>de</strong>formación SdUna vez obtenida, <strong>de</strong> la curva <strong>de</strong> la Figura 9, la carga máxima P que producela falla, es posible calcular la resistencia o tensión <strong>de</strong> <strong>de</strong>formación como:El área transversal (Ap) <strong>de</strong>l vástago, para D y r <strong>de</strong>terminados, es variableen función <strong>de</strong> la profundidad que penetra el mismo <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> la probeta,por lo tanto Ap es una función <strong>de</strong> la <strong>de</strong>formación “y” que sufre la probeta,variando entre un mínimo que correspon<strong>de</strong> a y = 0 hasta un área máximapara y = r, ecuación (4).Figura 7: Sección <strong>de</strong>l vástago <strong>de</strong> cargaPara el caso particular <strong>de</strong> D= 40 mm y r=10mm, el área resultaPor lo tanto, el ensayo consiste en aplicar a una probeta <strong>de</strong> mezcla asfálticauna carga, a una velocidad establecida, hasta alcanzar la rotura <strong>de</strong> la mismaa 60 ºC <strong>de</strong> temperatura: el vástago se introduce en la mezcla asfálticaprovocando una <strong>de</strong>formación “y” cuando se aplica la carga P; se registra laevolución tanto <strong>de</strong> la carga como <strong>de</strong> la <strong>de</strong>formación “y” durante el ensayotal como se muestra en la Figura 9..90 <strong>Carreteras</strong> - Octubre 2011
Remplazando en la ecuación (3) resulta:Don<strong>de</strong>:Sd: Resistencia a la <strong>de</strong>formación en (MPa.);P: máxima carga <strong>de</strong> falla (N);Ap: área <strong>de</strong>l círculo proyectadoD: Diámetro (mm) <strong>de</strong>l cabezal <strong>de</strong> cargar : radio (mm) <strong>de</strong> curvatura en la base <strong>de</strong>l cabezal <strong>de</strong> cargay = <strong>de</strong>formación vertical (mm.) <strong>de</strong> la probeta para y < r, mientras quepara y > r, y = r = 10.2.2.3 Programa experimentalEl Laboratorio Vial <strong>de</strong>l IMAE diseñó, <strong>de</strong>sarrolló y puso a punto un prototipo<strong>de</strong>l equipo <strong>de</strong> ensayo <strong>de</strong> punzonado que se muestra en la Figura 10, en élse observa que el mismo consiste en dos platos <strong>de</strong> acero paralelos, en elinferior, en bajo relieve, están indicadas las posiciones para ubicar tantoprobetas <strong>de</strong> 100 y 150 mm indistintamente, mientras que en el superior seadosa un tubo <strong>de</strong> acero que permite guiar al vástago <strong>de</strong> carga durante elensayo para que el mismo no se <strong>de</strong>svíe.El conjunto se ubica en la prensa Marshall para la aplicación <strong>de</strong> la carga. Laadquisición <strong>de</strong> datos se realiza en forma electrónica y luego son volcadosautomáticamente a una planilla <strong>de</strong> cálculo.1 Las mezclas asfálticas se compactan en probetas <strong>de</strong> 300 mm x 300 mmx 50 mm, <strong>de</strong> manera <strong>de</strong> garantizar que para ambos ensayos tengan lasmismas condiciones <strong>de</strong> para una misma mezcla, por duplicado.2. Se lleva a cabo el ensayo <strong>de</strong> rueda cargada <strong>de</strong> acuerdo a la norma BS EN12697-22:2003: Bituminous Mixtures for Hot Mix Asphalt. Part 22. WheelTracking Test <strong>de</strong> acuerdo al Procedimiento B para probetas pequeñas, endos líneas, central y lateral, sobre una misma probeta.3. Se calcula la Profundidad <strong>de</strong> ahuellamiento proporcional, PRaire(ecuación 1) y la Pendiente <strong>de</strong> ahuellamiento, WTSaire (ecuación 2), y se lospromedia para cada probeta, <strong>de</strong> manera que se obtienen dos valores paracada condición <strong>de</strong> ensayo.4. Sobre la mitad <strong>de</strong> la probeta no ensayada se calan dos probetas <strong>de</strong> 100mm <strong>de</strong> diámetro cada una.5. Las probetas obtenidas se mantienen durante 30 minutos en un baño <strong>de</strong>agua a 60 ºC y luego se las ensaya en la prensa Marshall con una velocidad<strong>de</strong> 50.8 mm/min.6. Se calcula la Resistencia a la <strong>de</strong>formación, Sd (ecuación 6), se promedianlos resultados <strong>de</strong> ambas probetas.7. Se establece la correlación entre los resultados obtenidosComo el fin <strong>de</strong> esta investigación es la propuesta <strong>de</strong> un control expeditivoen obra <strong>de</strong> las mezclas asfálticas se propone como velocidad <strong>de</strong> aplicación<strong>de</strong> cargas la correspondiente al ensayo Marshall, 50.8 mm/min, más allá <strong>de</strong>lo informado en el punto 2.2.1. Esto evita la <strong>de</strong>scalibración <strong>de</strong> la prensa y laposibilidad <strong>de</strong>l uso simultáneo <strong>de</strong> la misma para ambos ensayos.2.3 Análisis <strong>de</strong> resultadosFigura 11: Secuencia <strong>de</strong> ensayosFigura 10: Dispositivo y Cabezal <strong>de</strong> ensayoPara satisfacer el objetivo planteado se diseñó un plan experimental don<strong>de</strong>se estableció que para cada mezcla asfáltica o para una misma mezclay distintos grados <strong>de</strong> compactación se efectuara el siguiente protocolo(Figura 11):Se sometieron a los ensayos <strong>de</strong> rueda cargada y resistencia a la <strong>de</strong>formación,siguiendo el protocolo establecido, un total <strong>de</strong> 12 mezclas, para algunas <strong>de</strong>ellas se varía su grado <strong>de</strong> compactación en un rango amplio entre el 90 % yel 100% <strong>de</strong> la <strong>de</strong>nsidad Marshall <strong>de</strong> referencia, a los efectos <strong>de</strong> manifestarla influencia <strong>de</strong> este parámetro en el estudio y confirmar la posibilidad <strong>de</strong>un control en laboratorio. A título <strong>de</strong> ejemplo se analiza el comportamientoque presenta una mezcla asfáltica compuesta por agregados basálticos conasfalto modificado y variando el grado <strong>de</strong> compactación <strong>de</strong> la mezcla. Enla Figura 12 se correlacionan los resultados obtenidos <strong>de</strong> la Profundidad <strong>de</strong>ahuellamiento proporcional, PRaire a través <strong>de</strong>l ensayo <strong>de</strong> rueda cargadaluego <strong>de</strong> 10000 ciclos <strong>de</strong> carga respecto a la Resistencia a la <strong>de</strong>formación,Sd. Se observa que es una mezcla que para la condición <strong>de</strong>l 100% <strong>de</strong><strong>de</strong>nsidad tiene un buen comportamiento a la <strong>de</strong>formación permanente, perola <strong>de</strong>formación aumenta al disminuir el grado <strong>de</strong> compactación. Tambiénse muestra que existe un buen grado <strong>de</strong> correlación (R2= 89%) entre losvalores <strong>de</strong> PRaire y Sd. Con la misma metodología se presenta en la Figura13 la comparación para el total <strong>de</strong> muestras ensayadas, se evi<strong>de</strong>ncia lamisma ten<strong>de</strong>ncia general que para una mezcla en particular.<strong>Carreteras</strong> - Octubre 2011 .91