Evaluación y caracterización de una espuma de asfalto para la producción de una base estabilizada para incrementar la vida útil de pavimentos de bajo costo

Abstract

Proper construction of a pavement implies quality standards that must be met by the materials used, as well as an appropriate design. Pavement construction requires a large amount of natural and monetary resources for the construction of new roads, in the state Michoacán only for the year 2017 was carried out 24.11 km of periodic conservation and 1282.98 km of routine conservation, for a total of 1307.09 km of federal network roads. Most of pavements are exceeded in their structural capacity (useful life) long time before they were designed for: layers moduli, useful life, construction procedures, expected damage. Properties of base layer can be improve with foamed asphalt (bitumen), increasing permissible number of equivalent axes (ESALs), and this results in a durable pavement. To achieve this, the design of a stabilized base must have a percentage of stone aggregate of “filler”, to increase properties of the stone aggregate, this research consists of two types of cement and lime, in dosage of 1% of mass amount if the stone aggregate. There are some methodologies of microstructural analysis such as Scanning Electron Microscopy (SEM) this allows to visualize the reactions and affinity of the mixture materials, which directly affects their performance, which lets understand the phenomena in the difference of the mixtures mechanical strength. The improving base layer properties, which means approximately an additional 30% of investment in construction of a pavement, but increasing its useful life at least 3 times compared to a conventional pavement structure.

La construcción adecuada de un pavimento implica estándares de calidad que deben cumplir los materiales empleados, así como de un diseño apropiado. Se requiere de una gran cantidad de recursos naturales y económicos para la construcción y conservación de nuevos caminos. Tan sólo para el año 2017 en el estado de Michoacán se realizó la conservación periódica de 24.11 km y rutinaria de 1282.98 km, para un total de 1307.09 km de la red federal. Los pavimentos se ven rebasados en su capacidad estructural (vida útil) mucho tiempo antes para lo cual fueron diseñados: módulos de las capas, vida útil, procedimientos constructivos, daño esperado. El asfalto espumado incrementa las propiedades de la capa de base, aumentando el número de ejes equivalentes permisibles, esto da por resultado un pavimento durable. Para lograr esto, el diseño de una base estabilizada debe contar con un porcentaje de “filler”, para incrementar las propiedades del agregado pétreo, este trabajo consta de dos tipos de cemento y cal como materiales de filler, en dosificación del 1% de la masa del agregado pétreo. Existen metodologías de análisis microestructural como la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) que nos permiten visualizar las formaciones de cristales de hidratación y afinidad que tienen los materiales de una mezcla, esto repercute directamente en el desempeño de las mismas, y a la vez permite comprender estos fenómenos en la diferencia de la resistencia mecánica de las mezclas, que se ve reflejado en una mayor vida útil del pavimento. Al mejorar las propiedades de la capa de base, lo que significa aproximadamente un 30% adicional de inversión en la construcción de un pavimento, pero incrementando su vida útil al menos 3 veces comparado con una estructura convencional de un pavimento.