Using petrographic techniques to evaluate the induced effects of NaCl, extreme climatic conditions, and traffic load on Spanish road surfaces

Abstract

The asphalt surface layer is the most exposed to weather and traffic conditions on roads, especially those subjected to winter maintenance. Therefore, a deep knowledge of the mechanisms which can damage this layer is necessary to improve its design, construction and long-term use. With this purpose, two types of asphalt mixtures used on roads from NW Spain were subjected to durability tests (freezing-thaw and thermal-stress) with a saturated NaCl solution. After the durability tests, a wheel tracking test was performed on the samples, and the resultant material was analyzed by optical polarized light and fluorescence microscopy. This analysis showed that the binder-aggregate low adhesion was the main responsible of the asphalt mixture damage. This damage was concentrated in the aggregates because the binder acted as an impermeable wall. Consequently, the NaCl solution penetrated and degraded the aggregates quickly and strongly.Utilización de técnicas petrográficas para evaluar los efectos inducidos del NaCl, condiciones climáticas extremas y el paso del tráfico en las superficies de las carreteras españolas. Las capas de rodadura son las más expuestas al clima y al efecto del tráfico, especialmente en carreteras sometidas a mantenimiento invernal. Por este motivo, es importante conocer mejor los mecanismos de deterioro de dichas capas a la hora de mejorar su diseño, construcción y uso a largo plazo. Con este fin, dos tipos de mezclas asfálticas utilizadas en el NO de España fueron expuestas a ensayos de durabilidad (heladicidad y choque térmico) con una solución saturada de NaCl. Después, se realizó el ensayo de pista y el material deteriorado y deformado resultante fue analizado mediante microscopia óptica de luz polarizada y de fluorescencia. Dicho análisis mostró que el principal responsable de la degradación de la mezcla fue la baja adhesión árido-betún. Esta degradación se concentró en el árido debido a que el ligante actuó como una pared impermeable. En consecuencia, la solución de NaCl pudo penetrar y degradar rápida e intensamente el árido.