Sistema de categorización integral de mezclas asfálticas para capas finas y ultrafinas en pavimentos

Abstract

Traditional design procedures of asphalt mixtures are based on volumetric parameters and the compliance with certain mechanical and functional properties, and do not provide minimum requirements in terms of cracking resistance, a property that plays a major role in the durability of the pavement, and neither promote the use of sustainable technologies. In order to overcome these barriers and seek the balance between properties, this doctoral thesis aims to develop a multi-labelling scheme for asphalt mixtures for thin asphalt wearing courses according to their mechanical, functional and environmental performance. The developed labelling system allows the comparison and benchmarking of different asphalt mixtures, providing the chance to choose the most safety and environmentally demanding option for each specific situation. The development of this tool involved the generation of an extensive database on mechanical functional and environmental performance of bituminous mixture; the lack of information about some properties made it necessary to carry out a laboratory testing and a monitoring phase to complete the database. Once all the data was collected, the labelling strategy for evaluating the performance of thin asphalt wearing courses was designed. The approached methodology is flexible enough to be tailored to suit countries’ specific requirements because construction techniques, used materials, traffic, weather conditions, age of the pavement, preservation techniques, etc., differ from one country to another. In order to realize the potential of the developed tool, the study was focused on the Spanish case because different Spanish IMs were involved and all the collected data belongs to the Spanish road network. The findings in this research clearly demonstrate that the developed labelling scheme shows promise; it allows not only the assignation of performance labels to any asphalt mixture based on its attributes but also the comparison of features between different asphalt mixtures for thin asphalt wearing courses.

Los procedimientos para el diseño de mezclas asfálticas habitualmente utilizados en España se basan en parámetros volumétricos y en el cumplimiento de ciertas propiedades mecánicas y estructurales, y no tienen en cuenta otras propiedades tan importantes como la resistencia a la fisuración, o no potencian el empleo de tecnologías sostenibles. Con el objetivo de hacer frente a estas barreras y encontrar el equilibrio entre las distintas propiedades durante el diseño y la selección de las mezclas, en esta tesis doctoral se ha desarrollado un sistema integral de categorización de mezclas bituminosas para capas de rodadura finas y ultrafinas en función de su rendimiento mecánico, funcional y ambiental. La herramienta desarrollada no solamente permite evaluar los distintos atributos de las mezclas, sino también comparar entre ellas, y por lo tanto seleccionar la mezcla óptima para cada situación. El desarrollo de este sistema supuso la generación de una extensa base de datos acerca de las propiedades mecánicas, funcionales y ambientales; la falta de información sobre algunas propiedades hizo necesario tener que completarla con los resultados de un trabajo experimental de laboratorio y un trabajo de campo. A partir de la base de datos, se diseñó la metodología a seguir para la catalogación de cualquier mezcla bituminosa para capas finas y ultrafinas. La metodología propuesta fue diseñada con suficiente flexibilidad para ser adaptada a los requisitos particulares de otros países puesto que la normativa y especificaciones, procedimientos constructivos, tipologías de mezclas, materiales empleados, climatología, tráfico, edad del pavimento, etc. difieren de un país a otro. Para materializar dicho sistema, se particularizó en el caso español puesto que los datos recopilados pertenecían a la red viaria española. Los resultados obtenidos muestran cómo la categorización de cualquier mezcla bituminosa es factible siguiendo la metodología propuesta, y permite comparar rendimientos entre distintas mezclas, demostrándose el potencial del presente desarrollo.