Efecto de la granulometría y fibra en el desempeño de las mezclas drenantes en Costa Rica Informe Final Proyecto N°15

Abstract

En Costa Rica, la estación lluviosa dura aproximadamente 8 meses, esto causa grandes problemas de seguridad vial para el tránsito en las carreteras principales, produciéndose una baja resistencia a la fricción, pérdida de visibilidad incluso en el día debido a que el tráfico pesado produce mucho spray. Debido al éxito en el desempeño de las mezclas drenantes en otros países, este tipo de mezclas fueron evaluadas en el laboratorio para determinar las propiedades ingenieriles adecuadas, con el objetivo de introducir el uso de este tipo de mezclas en la tecnología de pavimentos costarricense. Se realizó un diseño experimental factorial completo que consistió en la evaluación de 4 granulometrías con una fuente de agregado típico y tres niveles de fibra (sin fibra, 0.5% fibra y 2% de cal). Todas las mezclas se diseñaron con el método Superpave y con el compactador giratorio con 100 giros, utilizando el asfalto AC-30 modificado con 1.5% de un polímero. El desempeño de la mezcla se evaluó con ensayos en el Analizador de Pavimentos Asfálticos (APA) a dos temperaturas y con ensayos de módulo resiliente a tensión diametral en especímenes sin acondicionar y también en especímenes acondicionados con un ciclo de humedecido. Basados en los resultados, se demostró que el agregado, 0.5% de fibra y 2% de cal presentaron la menor deformación permanente y el mayor índice de Rigidez Retenido, el cual es un buen indicador de la durabilidad de las mezclas drenantes. Los resultados demostraron que el uso de 2% de cal fue estadísticamente significativo en el módulo resiliente y en la resistencia a la deformación permanente de las mezclas drenantes. En general, 2% de cal fue más beneficioso para la mezcla comparado con el 0.5% de fibra de celulosa. Los cambios pequeños en la granulometría, aún tan pequeños corno ± 2.5% en el porcentaje retenido en el tamiz 4.75 mm (N° 4), tuvieron un efecto significativo estadísticamente sobre la resistencia a la deformación permanente y en el módulo resiliente de las mezclas drenantes.

In Costa Rica the rainy season lasts approximately 8 months. This causes a serious safety problem in the principal highways due to hydroplaning and loss of visibility resulting from excessive water splash from heavy traffic. Open graded friction course (OGFC) mixes have been proposed in other countries to deal with this safety problem. This paper conducts laboratory evaluation of OGFC mixes to determine their suitability and assess engineering properties required to introduce these type mixes in Costa Rican pavement technology. The paper outlines Phase I of a larger investigation aimed at understanding performance of OGFC mixes in Costa Rica. In this phase, a full factorial experiment consisting of four gradations of a typical aggregate source, and three levels of fiber (no fiber, 0.5% of pellet cellulose fiber and 2% of lime) were evaluated. The mix designed was carried out according to SUPERPAVE at 100 gyrations using a typical Costa Rican asphalt binder (AC-30) modified with 1.5% of polymer. The mix performance was evaluated using the Asphalt Pavement Analyzer (APA) at two temperatures, and by the resilient modulus indirect tension test on conditioned/unconditioned specimens. The results obtained showed that the aggregate source, 0.5% fiber and 2% lime presented the lower permanent deformation and the highest Index of Retained Stiffness, which is a good indicator of the durability of the wearing course. The paper demonstrated that the use of 2% lime had statistically significant effect on both resilient modulus and resistance to permanent deformation of the OGFC mixes. Generally speaking, 2% lime was more beneficial to the mix compared to the use of 0.5% cellulose fiber. Small changes in the aggregate gradation, even as small as ± 2.5% retained on the 4.75 mm sieve, were found to have statistically significant effects on both rut resistance and resilient modulus of OGFC mixes.