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¿Qué es el Ensayo de Fatiga en Ingeniería de Pavimentos?

pavement-testing · materials testing · pavement design 8 idiomas
Definición
El ensayo de fatiga evalúa la resistencia de mezclas asfálticas y materiales de concreto a la falla bajo carga repetida (cíclica). Para asfalto, los ensayos principales son el ensayo de fatiga por viga (AASHTO T321, flexión en 4 puntos), el ensayo de fatiga cíclica por tracción indirecta (IDT) (AASHTO TP107) y el ensayo de capa de rodadura de Texas (TxDOT Tex-248-F). Para concreto, el ensayo de fatiga por flexión establece la relación de esfuerzo versus repeticiones de carga admisibles mediante el módulo de rotura (ASTM C78). Los resultados, expresados como curvas S-N (esfuerzo versus ciclos hasta la falla) o relaciones de fatiga basadas en deformación, sirven como datos de entrada críticos para la Guía de Diseño Mecanicista-Empírico de Pavimentos (MEPDG) y explican directamente el desarrollo de grietas por cocodrilo (fatiga) observadas durante la inspección de pavimentos en campo.

¿Qué es el Ensayo de Fatiga?

Aparato de ensayo de fatiga por viga de flexión en 4 puntos en un laboratorio de asfalto que muestra una probeta de viga asfáltica montada en un soporte de flexión metálico

El ensayo de fatiga es un procedimiento de laboratorio que determina la resistencia de un material a la falla bajo carga repetida (cíclica). En ingeniería de pavimentos, el ensayo de fatiga evalúa cuántas aplicaciones de carga puede soportar una mezcla asfáltica o un material de concreto antes de que se inicien y propaguen grietas hasta la falla. El ensayo mide la relación entre el nivel de esfuerzo o deformación aplicado y el número de ciclos hasta la falla (Nf) , expresada gráficamente como una curva S-N (esfuerzo vs. ciclos) o una relación de fatiga basada en deformación.

El ensayo de fatiga es esencial porque los materiales de pavimento en servicio experimentan millones de ciclos de carga repetida del tráfico. Cada paso de vehículo genera un pulso de deformación por tracción en la parte inferior de la capa asfáltica (para pavimentos flexibles) o un esfuerzo de flexión en la losa de concreto (para pavimentos rígidos). Con el tiempo, estas cargas repetidas causan la acumulación de microdaño en el material, microgrietas que se inician, crecen y se coalescen formando macro-grietas visibles que aparecen en la superficie del pavimento como grietas por cocodrilo (fatiga) .

El concepto de falla por fatiga en pavimentos fue reconocido por primera vez en las décadas de 1950 y 1960 mediante ensayos acelerados de pavimentos y observaciones de rendimiento en campo. La investigación del Asphalt Institute, la Universidad de California en Berkeley (Monismith, 1966) y los Shell Laboratories establecieron las relaciones fundamentales entre la deformación por tracción y la vida a fatiga que forman la base del diseño moderno de pavimentos. El Shell Pavement Design Manual (1978) y el Asphalt Institute MS-1 (9.ª Edición, 1981) incorporaron relaciones de fatiga que aún se utilizan hoy, refinadas mediante investigaciones posteriores en el marco del Strategic Highway Research Program (SHRP) , el National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) y el Long-Term Pavement Performance (LTPP) program.

El ensayo de fatiga cumple múltiples funciones críticas en la ingeniería de pavimentos. Proporciona datos de caracterización de materiales utilizados para clasificar mezclas según su resistencia a la fatiga durante el proceso de diseño de mezclas. Suministra parámetros de entrada para la Guía de Diseño Mecanicista-Empírico de Pavimentos (MEPDG) implementada en el software AASHTOWare Pavement ME Design. Permite la evaluación forense de fallas prematuras de pavimentos comparando las propiedades de fatiga medidas con las expectativas de diseño. Y apoya la investigación y desarrollo de materiales mejorados, incluyendo ligantes modificados con polímeros, mezclas con pavimento asfáltico reciclado (RAP), tecnologías de mezcla asfáltica tibia y materiales reforzados con fibras.

AASHTO T321, Ensayo de Fatiga por Viga (Flexión en 4 Puntos)

La AASHTO T321-17 (Método Estándar de Ensayo para Determinar la Vida a Fatiga de Mezclas Asfálticas Compactadas Sometidas a Flexión Repetida) es la norma principal para el ensayo de fatiga de mezclas asfálticas en América del Norte e internacionalmente. El ensayo, conocido como ensayo de fatiga por viga o ensayo de fatiga por flexión en 4 puntos, somete una probeta prismática rectangular de viga a carga haversine (sinusoidal) repetida en modo de deformación controlada hasta la falla.

Requisitos de la Probeta de Ensayo

La probeta de ensayo es una viga rectangular cortada de una losa compactada en laboratorio o de un núcleo de campo, con dimensiones finales de 380 ± 6 mm de largo × 50 ± 6 mm de alto × 63 ± 6 mm de ancho. La viga se prepara a partir de material compactado según AASHTO PP 3 (Compactación de Losas) o a partir de núcleos de calzada obtenidos según ASTM D5361. Se debe cortar un mínimo de 6 mm de ambos lados de la losa compactada para producir superficies cortadas paralelas y lisas, libres de daños en los bordes. El contenido de vacíos de aire objetivo es típicamente 7% ± 1%, representando el nivel de vacíos de aire en servicio después de la compactación de construcción y cierta densificación inicial por tráfico. El Tamaño Máximo Nominal del Agregado (NMAS) de la mezcla debe ser ≤ 19 mm para asegurar que las dimensiones de la probeta proporcionen una relación adecuada de tamaño agregado-probeta.

Procedimiento y Configuración del Ensayo

El ensayo se realiza en un marco de ensayo servo-hidráulico o electromecánico equipado con un accesorio de flexión en 4 puntos que aplica la carga a través de dos abrazaderas internas (119 mm centro a centro) mientras la viga se apoya en dos abrazaderas externas espaciadas 357 mm. El accesorio de carga está alojado en una cámara de temperatura controlada mantenida a la temperatura de ensayo ± 0.5 °C.

El procedimiento de ensayo estándar implica acondicionar la probeta a la temperatura de ensayo (típicamente 20 °C para ensayos estándar) durante un mínimo de 2 horas, montar la viga en el accesorio de flexión en 4 puntos con las abrazaderas apretadas para evitar deslizamiento sin inducir preesfuerzo, aplicar una forma de onda de carga haversine (sinusoidal) a una frecuencia de 5-10 Hz (10 Hz es estándar) en modo de deformación controlada (amplitud de desplazamiento constante), seleccionar un nivel de deformación típicamente en el rango de 250-750 microdeformaciones para mezclas convencionales (hasta 2000 microdeformaciones pueden usarse para mezclas altamente modificadas o experimentales), continuar la carga hasta que la probeta alcance el criterio de falla definido, y registrar datos de carga, deflexión y ángulo de fase en intervalos especificados.

Parámetros Calculados Clave

ParámetroFórmulaUnidadesValores Típicos
Esfuerzo Máximo de Tracción (σₜ)σₜ = (0.357 × P) / (b × h²)Pa (kPa o MPa)500-3000 kPa
Deformación Máxima de Tracción (εₜ)εₜ = (12 × δ × h) / (3L² - 4a²)m/m (microdeformación)200-800 με
Rigidez a Flexión (S)S = σₜ / εₜPa (MPa)5000-12000 MPa
Ángulo de Fase (φ)φ = 360 × f × sgrados20-45°
Energía Disipada por Ciclo (D)D = π × σₜ × εₜ × sin(φ)J/m³100-500 J/m³

Donde: P = carga pico a pico (N), b = ancho de la viga (m), h = altura de la viga (m), δ = deflexión máxima en el centro de la viga (m), L = luz entre abrazaderas externas (0.357 m), a = espaciado entre abrazaderas internas y externas (0.119 m), f = frecuencia de carga (Hz), s = desfase temporal entre los picos de carga y deflexión (s).

Definición de Falla

La AASHTO T321-17 define la falla como el ciclo en el que el producto de rigidez a flexión × número de ciclos de carga (S × n) alcanza un valor máximo (pico) . Este punto corresponde a la iniciación de una macro-grieta en la viga. El método utiliza un ajuste polinomial de 6.º orden para suavizar los datos de S×n vs. ciclos, y el pico se identifica como el máximo de la curva ajustada. El ensayo continúa hasta que el valor de S×n se haya reducido del pico en al menos un 15%.

El criterio de falla más antiguo, reducción del 50% de la rigidez inicial (medida en el ciclo 50), todavía es utilizado por algunos profesionales con fines comparativos, pero ya no es el criterio principal en la norma actual. El criterio del pico de S×n basado en energía (similar a la ahora retirada ASTM D7460) proporciona una definición de falla por fatiga físicamente más significativa y es menos sensible a la selección arbitraria del punto de referencia de rigidez inicial.

Resultados Típicos de Vida a Fatiga

Nivel de Deformación (με)Ciclos Típicos hasta la FallaDuración del Ensayo
200500,000 - 2,000,000+Días a semanas
40010,000 - 200,000Horas a días
800500 - 10,000Horas
160050 - 500Minutos a horas

Interpretación y Aplicación

El ensayo de fatiga por viga produce una relación deformación-vida a fatiga que sigue un modelo de ley potencial: Nf = K₁(1/ε_t)^K₂ donde Nf = ciclos hasta la falla, ε_t = deformación por tracción, y K₁ y K₂ son constantes de regresión específicas de la mezcla. El parámetro de pendiente K₂ típicamente varía de 3 a 6, con valores más altos que indican una mayor sensibilidad a la deformación (reducción más rápida de la vida a fatiga con el aumento de la deformación). El parámetro de intersección K₁ refleja el nivel general de resistencia a la fatiga.

Se aplica un factor de corrección de 10 a 20 para relacionar la vida a fatiga de laboratorio con el rendimiento del pavimento en campo. Este factor de corrección considera varias diferencias entre las condiciones de laboratorio y de campo: carga continua en el laboratorio versus carga intermitente con períodos de descanso en campo, deriva lateral de las cargas de las ruedas que distribuye el daño a lo ancho del pavimento, curación durante los períodos de descanso, gradientes de temperatura y humedad en campo, y diferencias en la propagación de grietas entre vigas delgadas y capas de pavimento de espesor completo.

AASHTO TP107, Ensayo de Fatiga Cíclica por Tracción Directa (AMPT)

La AASHTO TP107-18 (Determinación de la Curva Característica de Daño de Mezclas Asfálticas a partir de Ensayos de Fatiga Cíclica por Tracción Directa) es una norma provisional que utiliza el Asphalt Mixture Performance Tester (AMPT) para determinar la curva característica de daño fundamental de una mezcla asfáltica bajo carga de tracción directa cíclica. A diferencia del ensayo de fatiga por viga empírico, la TP107 se fundamenta en la mecánica del daño continuo y proporciona una propiedad fundamental del material en lugar de un índice empírico.

Probeta y Configuración del Ensayo

El ensayo utiliza probetas cilíndricas de 100 mm de diámetro × 130 mm de altura extraídas de probetas compactadas en el Compactador Giratorio Superpave (SGC) . Se pegan placas terminales a ambos extremos de la probeta con epoxi completamente curado para transmitir la carga de tracción directa sin excentricidad. La longitud de medición para la deformación es típicamente de 70 mm.

Procedimiento del Ensayo

La temperatura de ensayo se determina a partir de la base de datos meteorológica LTPP Bind usando la fórmula T_ensayo = (HTPG + LTPG)/2 + 4 °C, con una temperatura máxima de ensayo de 21 °C. El ensayo se realiza a un mínimo de tres niveles de deformación diferentes (típicamente 300, 500 y 800 microdeformaciones) seleccionados según el módulo dinámico (|E*|) de la mezcla según las tablas de referencia de la FHWA. Cada probeta se ensaya en menos de una hora, lo que hace que el método AMPT sea significativamente más rápido que el ensayo de fatiga por viga.

Entre el ensayo de caracterización preliminar y el ensayo de fatiga cíclica, se requiere un período de descanso de 20 a 45 minutos para permitir que la probeta se recupere de cualquier efecto viscoelástico inducido durante la caracterización preliminar.

Fundamento Teórico y Resultado Clave

El método TP107 se basa en tres principios: filtrado de los datos de ensayo para aislar el daño por fatiga de los efectos viscoelásticos y viscoplásticos, una ley universal de evolución del daño que relaciona la reducción de rigidez con el daño acumulado, y la aplicación de la superposición tiempo-temperatura (t-TS) para reducir el tiempo de ensayo.

El resultado fundamental es la curva característica de daño, un gráfico de la pseudo rigidez (C) versus el parámetro de daño (S) . Esta curva es una propiedad del material independiente del modo de carga, la temperatura y la historia de carga. El criterio de falla se define por el pico en el ángulo de fase, el ciclo en el que el ángulo de fase alcanza un máximo y comienza a disminuir, indicando la formación de una macro-grieta.

Ventajas sobre la Fatiga por Viga

El método AMPT ofrece varias ventajas significativas sobre el ensayo de fatiga por viga: la duración del ensayo se mide en horas en lugar de días o semanas, la preparación de la probeta es más sencilla y requiere menos material, el método proporciona una propiedad fundamental del material (curva característica de daño) en lugar de un índice de fatiga empírico, y los resultados pueden utilizarse para predecir tanto el agrietamiento ascendente como el descendente en plataformas de análisis estructural.

Limitaciones

El método AMPT es una norma provisional (designación TP) y aún no ha sido elevada al estado de norma AASHTO completa. El ensayo requiere equipo especializado (el AMPT) y software para el análisis de datos. La curva característica de daño no es directamente compatible con las funciones de transferencia de fatiga tradicionales utilizadas en la MEPDG, requiriendo análisis adicionales para convertir los resultados a parámetros de fatiga convencionales.

Ensayo de Capa de Rodadura de Texas (TxDOT Tex-248-F)

Aparato del Ensayo de Capa de Rodadura de Texas que muestra una probeta asfáltica montada entre dos placas de acero en un laboratorio de ensayo de materiales

El Ensayo de Capa de Rodadura de Texas (TxDOT Tex-248-F) es un ensayo de fatiga especializado desarrollado por el Departamento de Transporte de Texas (TxDOT) en colaboración con el Instituto de Transporte de Texas A&M (TTI) para evaluar la resistencia de una mezcla asfáltica al agrietamiento por reflexión en aplicaciones de capas de rodadura. Mientras que la fatiga por viga (AASHTO T321) simula el agrietamiento por fatiga ascendente debido a la carga del tráfico, el ensayo de capa de rodadura simula directamente el movimiento de apertura y cierre de una grieta o junta existente debajo de una nueva capa de rodadura asfáltica.

Probeta de Ensayo

Las probetas se preparan a partir de cilindros compactados en SGC (150 mm de diámetro × 115 ± 5 mm de altura) o núcleos de campo. El cilindro compactado se recorta a dimensiones finales de 150 ± 2 mm de largo × 76 ± 0.5 mm de ancho × 38 ± 0.5 mm de alto, con una sección transversal rectangular de aproximadamente 76 × 38 mm. Las probetas de laboratorio se compactan a 93% ± 1% de densidad relativa (95% ± 1% para Mezcla Atenuadora de Grietas, CAM). Se ensayan tres probetas réplica por mezcla.

Procedimiento del Ensayo

Se dibuja una línea central en la probeta, y la probeta se pega entre dos placas base de acero usando epoxi, con un espacio de 4.2 mm entre las placas que representa la abertura en el pavimento existente. El epoxi se cura durante un mínimo de 24 horas. El conjunto se acondiciona a 25 ± 0.5 °C durante al menos una hora, luego se monta en el Overlay Tester.

La carga se aplica como una forma de onda triangular a 0.1 Hz (10 segundos por ciclo) usando un desplazamiento máximo constante de ±0.315 mm (0.025 pulgadas) , produciendo una carrera total de 0.63 mm. Este desplazamiento simula la apertura y cierre inducidos por temperatura y tráfico de una grieta subyacente. El ensayo finaliza cuando la carga máxima se reduce en un 93% desde el primer ciclo o a los 1,000 ciclos, lo que ocurra primero.

Parámetros de Salida Clave

ParámetroFórmula/FuenteInterpretación
Energía de Fractura Crítica (Gc)Gc = Wc / (b × h)Energía requerida para iniciar una grieta, valores más altos indican mejor resistencia a la iniciación de grietas
Índice de Resistencia a Grietas (CRI, β)Ajustado de y = x^(0.0075β - 1)Ductilidad/flexibilidad durante la propagación de grietas, valores más altos indican un comportamiento más dúctil
Ciclos hasta la FallaExtrapolados a 93% de reducción de cargaVida a fatiga total bajo condiciones de agrietamiento por reflexión

Donde: Wc = área bajo la curva carga-desplazamiento (primer ciclo), b = ancho de la probeta (76.2 mm), h = altura de la probeta (38.1 mm).

Aplicación

El ensayo de capa de rodadura se utiliza principalmente para evaluar mezclas asfálticas de capa de rodadura diseñadas para retardar el agrietamiento por reflexión sobre pavimentos existentes agrietados o con juntas. También se aplica para evaluar la resistencia al agrietamiento de ligantes modificados, mezclas con RAP/RAS, mezcla asfáltica tibia y otros materiales experimentales. La Energía de Fractura Crítica (Gc) es el parámetro principal utilizado para la aceptación y clasificación de mezclas en las especificaciones de TxDOT.

Ensayo de Fatiga del Concreto (Fatiga por Flexión)

El ensayo de fatiga del concreto evalúa la resistencia del Concreto de Cemento Portland (PCC) a la falla bajo carga de flexión repetida. El concreto es un material elástico y frágil que no presenta el comportamiento de curación viscoelástica del asfalto. Su comportamiento a fatiga se caracteriza por la relación de esfuerzo, la relación entre el esfuerzo de flexión aplicado y el Módulo de Rotura (MOR) .

ASTM C78, Ensayo de Módulo de Rotura

La ASTM C78/C78M (Método de Ensayo Estándar para la Resistencia a la Flexión del Concreto Usando Viga Simple con Carga en los Puntos Tercios) es el ensayo estándar para determinar la resistencia estática a la flexión (MOR) del concreto. El ensayo utiliza una viga de 150 mm × 150 mm × 530 mm (tamaño estándar) cargada en los puntos tercios con una luz de 450 mm. La carga se aplica a una velocidad que aumenta el esfuerzo de la fibra extrema a 0.9-1.2 MPa/min. El módulo de rotura se calcula como:

R = (P × L) / (b × d²)

Donde: R = módulo de rotura (MPa), P = carga máxima aplicada (N), L = longitud de luz (mm), b = ancho promedio de la viga (mm), d = profundidad promedio de la viga (mm).

Tipo de ConcretoMOR (psi)MOR (MPa)
Concreto de resistencia normal400-7002.8-4.8
Concreto de alta resistencia700-1,0004.8-6.9
Concreto para pavimentos550-7503.8-5.2

Relaciones de Fatiga del Concreto

La fatiga del concreto bajo carga repetida sigue una relación S-N donde el parámetro clave es la relación de esfuerzo (R = σ_máx / MOR) . La Asociación de Cemento Portland (PCA) desarrolló las ecuaciones estándar de fatiga para el diseño de pavimentos de concreto:

Relación de Esfuerzo (σ/MOR)Relación de Fatiga
> 0.55log N = 11.737 - 12.077(σ/MOR)
0.45 < σ/MOR ≤ 0.55N = (4.2577 / (σ/MOR - 0.4325))^3.268
σ/MOR ≤ 0.45Vida infinita (límite de fatiga)

El límite de fatiga del concreto es aproximadamente 50-55% del MOR, lo que significa que si el esfuerzo de flexión aplicado es menor al 50-55% de la resistencia estática a la flexión, el pavimento puede teóricamente soportar un número infinito de repeticiones de carga sin falla por fatiga. Esto es análogo al concepto de límite de resistencia en pavimentos asfálticos, pero carece del componente de curación que hace que el límite de resistencia del asfalto sea parcialmente reversible.

Aplicación Práctica

Para el diseño de pavimentos rígidos (de concreto) utilizando la MEPDG o el software AASHTO Pavement ME Design, la relación de fatiga del concreto se utiliza para calcular el número admisible de repeticiones de carga basado en el esfuerzo en el borde calculado a partir de las ecuaciones de Westergaard o del análisis elástico por capas. El daño por fatiga se acumula utilizando la hipótesis de Miner, y la falla se predice cuando el daño acumulado alcanza 1.0.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre el ensayo de fatiga controlado por deformación y el controlado por esfuerzo?
En el ensayo de fatiga controlado por deformación (desplazamiento controlado), la probeta se deflecta una cantidad constante en cada ciclo, y la carga necesaria para lograr esa deflexión disminuye a medida que la probeta acumula daño. Este modo es más representativo de pavimentos asfálticos delgados donde la respuesta está dominada por las capas subyacentes. En el ensayo controlado por esfuerzo (fuerza controlada), se aplica una carga constante en cada ciclo, y la deflexión aumenta a medida que se acumula daño. El ensayo controlado por esfuerzo es más representativo de pavimentos gruesos. La mayoría de los ensayos de fatiga estándar para asfalto (AASHTO T321, TP107) utilizan el modo de deformación controlada con carga haversine a 5-10 Hz.
¿Cuál es la vida a fatiga típica de un pavimento asfáltico?
La vida a fatiga de un pavimento asfáltico es altamente variable y depende de las propiedades de la mezcla, el espesor de la capa, la carga del tráfico, la temperatura y la capacidad de soporte de la subrasante. En laboratorio, los ensayos de fatiga por viga a 400 microdeformaciones típicamente producen vidas a fatiga que van desde 10,000 hasta 200,000 ciclos dependiendo de la mezcla. En campo, los pavimentos asfálticos bien diseñados pueden soportar entre 10 y 40 millones de Ejes Simples Equivalentes (ESAL) antes de desarrollar grietas de fatiga significativas, asumiendo una mezcla bien diseñada y un espesor estructural adecuado.
¿Qué es el límite de resistencia en la fatiga del asfalto?
El límite de resistencia es el nivel de deformación por debajo del cual un material asfáltico teóricamente tiene una vida a fatiga infinita. Para mezclas asfálticas, el límite de resistencia es aproximadamente 70 microdeformaciones (Monismith, 1970). Por debajo de este umbral, cualquier microdaño acumulado durante la carga se recupera completamente durante los períodos de descanso gracias a las propiedades de curación del ligante asfáltico. Este concepto es fundamental para el diseño de pavimentos perpetuos, donde el espesor de la capa asfáltica se diseña para mantener las deformaciones por tracción por debajo del límite de resistencia.
¿Cómo se relaciona el ensayo de fatiga con las grietas por cocodrilo?
El ensayo de fatiga simula directamente el mecanismo que causa las grietas por cocodrilo (fatiga) en los pavimentos. Las grietas por cocodrilo se inician cuando la carga repetida del tráfico genera deformaciones por tracción en la parte inferior de la capa asfáltica que superan la resistencia a la fatiga del material. El patrón de grietas interconectadas que se asemeja a la piel de cocodrilo se desarrolla cuando múltiples microgrietas se inician, propagan hacia arriba a través de la capa y se coalescen. El ensayo de fatiga cuantifica el número de aplicaciones de carga que un material puede soportar antes de agrietarse, proporcionando los datos necesarios para predecir cuándo aparecerán las grietas por cocodrilo.
¿Qué normas rigen el ensayo de fatiga del asfalto?
Las normas principales para el ensayo de fatiga del asfalto son: AASHTO T321-17 (Determinación de la Vida a Fatiga de Mezclas Asfálticas Compactadas Sometidas a Flexión Repetida), el ensayo de fatiga por viga de 4 puntos, AASHTO TP107-18 (Determinación de la Curva Característica de Daño de Mezclas Asfálticas a partir de Ensayos de Fatiga Cíclica por Tracción Directa), el ensayo de tracción directa AMPT, y TxDOT Tex-248-F (Ensayo de Capa de Rodadura), para evaluación de grietas por reflexión. La ASTM D7460-10 (retirada en 2019) era un método alternativo de fatiga por viga ahora reemplazado por AASHTO T321.
¿Cuál es el número recomendado de réplicas para el ensayo de fatiga por viga?
AASHTO T321 recomienda un mínimo de 3 vigas réplica por mezcla y por condición de ensayo. Para una caracterización completa de fatiga en múltiples niveles de deformación (típicamente 3-4 niveles como 200, 400 y 800 microdeformaciones), se recomienda un mínimo de 10-12 vigas. El coeficiente de variación para el ensayo de fatiga por viga típicamente oscila entre 20-50%, por lo que una réplica adecuada es esencial para obtener resultados fiables. La AASHTO TP107 (tracción directa AMPT) requiere ensayar un mínimo de tres niveles de deformación diferentes con al menos dos réplicas por nivel.
¿En qué se diferencia la fatiga del concreto de la fatiga del asfalto?
La fatiga del concreto y la fatiga del asfalto difieren fundamentalmente en el comportamiento del material y la metodología de ensayo. El concreto es un material elástico y frágil que presenta una curación mínima, por lo que su comportamiento a fatiga se caracteriza por la relación de esfuerzo (esfuerzo aplicado dividido por el módulo de rotura, MOR). El límite de fatiga del concreto es aproximadamente 50-55% del MOR a 2 millones de ciclos. El asfalto es un material viscoelástico sensible a la temperatura que presenta una curación significativa durante los períodos de descanso. La fatiga del asfalto se caracteriza por el nivel de deformación por tracción, y el límite de resistencia es aproximadamente 70 microdeformaciones. El ensayo de fatiga del concreto utiliza vigas de flexión según ASTM C78, mientras que el asfalto utiliza flexión de viga según AASHTO T321.
¿Qué factores afectan la vida a fatiga del asfalto en campo?
Los factores clave que afectan la vida a fatiga en campo incluyen: espesor de la capa asfáltica (capas más gruesas reducen la deformación por tracción en la parte inferior de la capa), propiedades de la mezcla (contenido de ligante, vacíos de aire, VMA, granulometría del agregado, grado del ligante), magnitud y frecuencia de la carga del tráfico (cargas más pesadas y más pasadas aumentan el daño), temperatura (las temperaturas intermedias alrededor de 20 °C son las más críticas para la fatiga), capacidad de soporte de la subrasante (una subrasante más débil aumenta las deformaciones por tracción), calidad de la construcción (compactación, adherencia entre capas), condiciones ambientales (envejecimiento, humedad) y períodos de descanso (intervalos de tráfico y temperaturas nocturnas más frescas permiten la curación).
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