Aseguramiento de la calidad de las mezclas bituminosas mediante la aplicación del ensayo de módulo resiliente en el control de su ejecución

Abstract

Las mezclas bituminosas, como parte integrante de un firme, deben presentar ciertas propiedades estructurales y funcionales que aseguren el buen comportamiento de las mismas durante su vida de servicio. Para poder garantizar estas propiedades, durante la ejecución de las obras se realiza un control de calidad de la mezcla. A partir de una muestra de la mezcla fabricada en planta, se determina su granulometría y contenido de ligante, sus propiedades volumétricas y, tradicionalmente, su resistencia a la deformación mediante el ensayo Marshall. Sin embargo, la calidad del producto final, es decir, de la mezcla colocada y compactada, sólo se controla a partir de la densidad de testigos extraídos de la capa ejecutada y su comparación con la densidad Marshall patrón. Pero durante las etapas de transporte, extendido y compactación, un mal funcionamiento de los equipos, errores de ejecución o simplemente factores ambientales pueden provocar escurrimiento del ligante, segregación del árido grueso, pérdida de temperatura, contaminación de la mezcla, arrastres, etc., que pueden influir en la calidad final de la mezcla y que mediante este mecanismo de control no pueden detectarse. Por este motivo, se ha llevado a cabo un estudio sobre la aplicación del ensayo de módulo resiliente en el control de ejecución de las mezclas bituminosas, con objeto de encontrar una metodología de control de calidad basada en la evaluación de sus propiedades mecánicas y no sólo en sus propiedades volumétricas, como se ha venido haciendo hasta ahora. Este procedimiento pretende complementar al actual método de control, con la ventaja de que no necesita realizar ninguna actuación adicional, debido a que puede realizarse sobre los testigos extraídos del firme para el control de densidades; además al ser un ensayo no destructivo, las probetas de planta o testigos extraídos del firme podrían ser sometidos a otros ensayos además del módulo resiliente. En primer lugar, se ha aplicado este ensayo sobre probetas elaboradas en laboratorio, con objeto de evaluar la sensibilidad del ensayo frente a variables relacionadas con la composición de la mezcla, elaboración de las probetas y condiciones de ensayo. En segundo lugar, el ensayo se ha aplicado sobre probetas fabricadas a partir de la mezcla obtenida en planta y también sobre testigos extraídos durante el control de ejecución de diferentes obras, comparando los resultados y comprobando que el parámetro determinado, el módulo resiliente, está relacionado con la densidad, pero que, además, es capaz de evaluar la mezcla con mayor sensibilidad que la proporcionada por la compacidad. Finalmente, se ha establecido un criterio de control de calidad de las mezclas bituminosas puestas en obra, a partir de la relación entre el módulo de la mezcla fabricada y el de la obtenida tras su extendido y compactación en obra, a la vez que se han propuesto unos límites de aceptación, penalización y rechazo sobre el producto terminado. Este criterio complementa al actual método de control y permite asegurar la calidad para la que ha sido diseñada la mezcla.

Hot bituminous mixes at the time of their placement and compaction must achieve certain functional and structural properties that assure their good service during the project period. At present the quality control of a bituminous mixture at the time of its manufacture is usually carried out determining gradation and asphalt content and calculating volumetric properties and resistance to deformation by means of the Marshall test from a sample obtained in the asphalt plant. On the other hand, the quality control of final product, that is to say, the placed and compacted mixture, is only controlled by means of the density of extracted field cores and its comparison with the reference Marshall density. But during mixture transport, placement and compaction processes many problems can take place, an equipment not working properly, a bad or inadequate operation, environmental factors, etc., can cause asphalt drainage, coarse aggregate segregation, mixture cooling and contamination, that can influence the final quality of the mixture and not be considered neither detected by current control method. This is the reason why a study about the application of the resilient modulus test has been carried out, with the intention to find a methodology that is based on the evaluation of the mechanical properties and not in the volumetric ones, as have been used up to now. This procedure will complement the present control method and it will have the advantage of not realising any additional action because it can be applied on the field cores extracted from the pavement for density control. In addition, this being a non-destructive testing, means that samples obtained from asphalt plant or field cores extracted from the pavement could also be used in other tests. First, the test has been applied on samples made in laboratory to evaluate the test sensitivity to variables related to the composition of the mixture, samples preparation and test conditions. Then, the test has been applied on samples made in asphalt plant and field cores extracted from different works, comparing the results and verifying that the determined parameter, the resilient modulus, is related to the density, and also that it is able to evaluate the mixture with greater sensitivity than that provided by compaction percentage. Finally, a quality control criterion for bituminous mixtures placement has been established depending on the relationship between asphalt mixture modulus made in plant and field cores modulus after mixture laying and compaction. Certain acceptance, penalization and rejection limits for the end product have been proposed as well. This criterion complements the current control method and assures the quality level for which the mixture has been designed.