RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL
DISEO DE MEZCLA DE ASFALTO EN CALIENTE
22PROYECTO DE TESIS: RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU
REUTILIZACIN PARA EL DISEO DE MEZCLA DE ASFALTO EN CALIENTE
UNIVERSIDAD SEOR DE SIPAN
FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
PROYECTO DE TESIS
RECICLADO DE PAVIMENTOS ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL
DISEO DE MEZCLA DE ASFALTO EN CALIENTE
Autores:
PAIVA IPANAQUE, GERMANRAMOS VILCARROMERO, GREYSSI MILAGROS
Pimentel, 27 de Mayo del 2013
INFORMACION GENERAL
1. Ttulo del proyecto de investigacin:RECICLADO DE PAVIMENTOS
ASFLTICOS Y SU REUTILIZACIN PARA EL DISEO DE MEZCLAS DE ASFALTO EN
CALIENTE
2. Autores:PAIVA IPANAQUE GERMANRAMOS VILCARROMERO, GREYSSI
MILAGROS
3. Asesor:ING. NEPTON RUIZ SAAVEDRA
4. Tipo de investigacin:Investigacin Experimental
5. Facultad y Escuela Profesional:Facultad de Ingeniera,
Arquitectura y Urbanismo. Escuela de Ingeniera Civil
6. Duracin del proyecto: 4 MESES
7. Fecha de inicio:
8. Presentado por:
____________________________ ____________________________ Paiva
Ipanaque German Ramos Vilcarromero Greyssi MilagrosAutorAutora
_____________________________Ing. Nepton Ruiz SaavedraAsesor
9. Aprobador por:
____________________________ ____________________________ Jurado
(presidente) Jurado (secretario)
____________________________Jurado (vocal)
10. Fecha de presentacin
I. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
1.1 Descripcin del proyecto
El reciclado de pavimentos constituye una alternativa de
rehabilitacin de firmes ms competitivay sostenible que la actuacin
convencional de refuerzo, ya que permite minimizar la utilizacin de
recursos no renovables, ridos naturales y ligantes hidrocarbonados
de origen petrolfero ypreviene la creacin de residuos y la ocupacin
de botaderos, disminuyendo por consiguiente lanecesidad de
transportar estos materiales desde y hacia la obra.Sin embargo, en
la actualidad, las tcnicas de reciclado no estn suficientemente
implantadas.En este proyecto se utilizar el mtodo de diseo de
mezclas Marshall con material reciclado de pavimentos asflticosy as
obtendremos mezclas bituminosas en caliente con altas tasas de
reciclado con prestacionesiguales o superiores a las de una mezcla
en caliente convencional, de alta calidad.
1.2 Descripcin de la realidad problemtica
El pavimento de una carretera est sujeto a la accin continua del
trfico y de la meteorologa. Estos dos factores, junto con el
envejecimiento natural de los materiales, hacen que el pavimento
sufra un proceso de progresivo deterioro. Este envejecimiento y
deterioro del pavimento asfltico conlleva una disminucin paulatina
en los niveles de seguridad y confort del trfico, que al sobrepasar
ciertos valores hacen necesaria una operacin de conservacin.La
conservacin de la red viaria es en la actualidad un aspecto de gran
importancia debido a los recursos que moviliza. El presupuesto
necesario para el mantenimiento, as como los problemas ambientales
que de l se derivan, justifican la bsqueda de nuevas tcnicas que
permitan reducir costes y sean respetuosas con el medio. En este
contexto, el reciclado de firmes, como medio de racionalizar los
recursos, toma un renovado protagonismo y se convierte en una
necesidad.La creciente sensibilizacin social acerca de la necesidad
de preservar el medio ambiente ha hecho que la legislacin sea hoy
mucho ms proteccionista que en el pasado. Esto dificulta la
obtencin de materias primas adecuadas, aumentando su coste y el de
su transporte hasta la obra, ya que casi nunca se producen en el
lugar donde se necesitan. De igual manera, es creciente la
dificultad para encontrar un botadero para los materiales retirados
del firme a precio razonable. Estos problemas son especialmente
ciertos en mbitos urbanos.El desecho de los materiales envejecidos
del firme, adems de provocarproblemas relacionados con la
adquisicin de nuevas materias y con su vertido,resulta
contraproducente desde el punto de vista tcnico, ya que pese a
estarenvejecidos, conservan buena parte de sus cualidades. El
fresado yreutilizacin del conglomerado asfltico comporta un gran
ahorro, ya querequiere slo de un 1% a un 3% de betn adicional,
mientras que un nuevoconcreto asfltico puede necesitar ms del 6%.
Este aspecto, junto con elreducido coste de transporte y la escasa
energa necesaria para la produccinde un firme reciclado, hacen que
el ahorro energtico sea importante respectode la construccin
convencional de pavimentos.
1.3 Formulacin dela pregunta de InvestigacinEs posible obtener
nuevas mezclas que tengan las mismas caractersticas mecnicas
originales incorporando diferentes cantidades de asfalto lquido y
agregados de aportacin a pavimentos reciclados de asfalto?
1.4 Justificacin e importancia
Permitir determinar la relacin costo beneficio, mediante un
anlisis para asegurar la factibilidad econmica de la utilizacin del
reciclado en los diferentes proyectos de construccin y
rehabilitacin de pavimentos asfalticos.
Como una alternativa para disminuir el consumo de materiales
nuevos y al mismo tiempo reducir la explotacin de canteras y el
consumo de betn.
La conservacin de la red viaria es en la actualidad un aspecto
de gran importancia debido a los recursos que moviliza. El
presupuesto necesario para el mantenimiento, as como los problemas
ambientales que de l se derivan, justifican la bsqueda de nuevas
tcnicas que permitan reducir costos y sean respetuosas con el
medio. En este contexto, el reciclado de pavimentos, como medio de
racionalizar los recursos, toma un renovado protagonismo y se
convierte en una necesidad.
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo general
Preparar y ensayar la dosificacin de mezcla para determinar la
proporcin adecuada de mezcla bituminosa a reciclar, ridos y
asfalto.
1.5.2 Objetivos especficos
Caracterizar la mezcla bituminosa a reciclar. Determinar las
proporciones del rido de aportacin. Determinar la cantidad y tipo
de betn nuevo de aportacin. Realizar el Anlisis granulomtrico del
material disgregado. Indagar sobre la recuperacin de materiales de
los pavimentos asflticos deteriorados para su reciclaje. Estudiar
el contenido de ligante en las mezclas asflticas.
1.6 Alcances y Limitaciones
Este trabajo consiste en una prueba piloto con el acopio y
utilizacin de materiales disgregados de capas asflticas de
pavimentos en servicio o excedentes de una mezcla asfltica no
utilizada; la preparacin de una nueva mezcla asfltica en caliente
mezclando dichos materiales con agregados ptreos y con cemento
asfltico nuevos.
II. MARCO TEORICO
2.1 Antecedentes de otras investigaciones
El reciclado de pavimentos asflticos en caliente no es una idea
nueva ya que en Estados Unidos se comenz a utilizar desde 1915,
aunque las obras con esta tcnica fueron muy escasas durante varias
dcadas debido al bajo precio del asfalto y a que los equipos no
estaban adaptados para utilizar esta tcnica.
Fue a principios de los aos 70's cuando el reciclado de
pavimentos comenz a tener gran importancia debido principalmente a
la crisis del petrleo, al aumento de los precios del betn y al
creciente inters por la conservacin de la energa y del medio
ambiente.
Algunos pases dieron gran impulso a estas tcnicas,
principalmente Estados Unidos que pas de 50.000 toneladas de mezcla
bituminosa reciclada en el ao 1975 a 25 millones de toneladas en
1980.
De acuerdo con Anderson (1996), en el estado de Washington se
han utilizado mezclas bituminosas con MBR para la construccin y
rehabilitacin de firmes desde el ao 1977, logrndose reutilizar
entre 1977 y 1981 ms de 23,000 toneladas de MBR.
En 1991 el WSDOT (Washington State Department of Transportation)
comenz a estudiar el material recuperado de las carreteras que
rehabilitaban para su reutilizacin y cinco aos ms tarde public una
serie de recomendaciones para el uso de material reciclado en las
mezclas bituminosas, entre las ms relevantes tenemos las
siguientes: Se permite la utilizacin de hasta un 20% de MBR en la
fabricacin de mezclas nuevas sin necesidad de un diseo
especfico.
Se permite la utilizacin de hasta un 80% de MBR en la fabricacin
de mezclas nuevas siempre que se cumplan con los mismos criterios
de diseo empleados para las mezclas convencionales.Despus de
haberse realizado dichos estudios y del impulso que significaron
para el reciclado de mezclas, se logr alcanzar, en el estado
Washington, unos volmenes de reutilizacin de entre 100.000 y
200.000 toneladas de MBR cada ao.
Casi todas las administraciones de los Estados Unidos presentan
una situacin similar en cuanto a la utilizacin de MBR para la
fabricacin de mezclas recicladas en caliente en planta, sin
embargo, cada estado cuenta con sus especificaciones en cuanto al
porcentaje de MBR permitido dependiendo del tipo de planta que se
utilice para su fabricacin.
Queda claro entonces, que la mayora de las administraciones de
los Estados Unidos consideran el reciclado de pavimentos asflticos
en caliente en planta como una prctica habitual para la
rehabilitacin de firmes. Adems han logrado obtener resultados tan
satisfactorios como los que se consiguen con las mezclas
convencionales gracias a un adecuado control de todo el proceso de
fabricacin y puesta en obra de las mezclas recicladas y al gran
apoyo de las administraciones, de la Federal Highwqy Administration
y de la National Asphall Pavement Association entre otros
organismos.
Al igual que los Estados Unidos, Canad empez a trabajar con el
reciclado de pavimentos asflticos hace varias dcadas y por tanto es
uno de los pases punteros en la utilizacin de estas tcnicas.
Con todos estos aos de experiencia, las administraciones
canadienses han llegado a establecer una serie de especificaciones
para el uso del MBR en la fabricacin de mezclas nuevas, y el
Ministerio de Transportes de Ontario ha definido parmetros que
deben cumplir el MBR y la mezcla final mediante el empleo del
ensayo Marshall.
En 1990 los canadienses reciclaron 530,000 toneladas de MBR y
788.000 fueron acumuladas para su posterior reutilizacin, y al ao
siguiente, solamente en la provincia de Ontario se utilizaron 1.3
millones de toneladas de MBR de los cuatro millones de toneladas
obtenidas.
De acuerdo con Emery (1993). Los tcnicos Canadienses han dejado
de considerar el MBR como un residuo, ya que trabajado
correctamente puede sustituir grandes porcentajes de material
nuevo.
El reciclado en planta en caliente ha presentado un
significativo crecimiento en Canad y muchas agencias y empresas se
estn especializando en esta industria para lograr mejores
rendimientos, y no se descarta que en un futuro las mezclas
recicladas sustituyan a las convencionales.
Las tcnicas de reciclado de mezclas en caliente desarrolladas en
Estados Unidos a comienzos de los aos 70's llegaron a Europa a
finales de esa dcada, y hay numerosos pases europeos, especialmente
Alemania, Austria, Holanda y Dinamarca, que las han utilizado con
regularidad logrando mezclas recicladas con un
comportamientoequivalente al de las mezclas convencionales
fabricadas en caliente.
Desde hace aos, algunos pases europeos como Blgica, estn
investigando y trabajando en la reutilizacin de los materiales
provenientes del fresado o escarificado de pavimentos.
De acuerdo con Van Heystraeten et. al. (1991 y 1993), el
reciclado en planta se inici en este pas en 1980, pero fue entre
19S3 y 1985 cuando present un mayor desarrollo. Ya para 1986 se
contaba en Blgica con 65 centrales preparadas para el reciclado, de
las cuales, 5 eran continuas y el resto discontinuas, sin embargo
en ese ao el precio del betn cay, y se perdi en gran medida el
inters por reciclar, pero en 1989 las tasas por concepto de vertido
de residuos aumentaron drsticamente y desde entonces el reciclado
de pavimentos no ha dejado de ser una prctica habitual en la
construccin y rehabilitacin de carreteras en este pas.
En la actualidad, los daneses cuentan con una amplia red de
plantas asflticas que se encargan de recibir y reciclar el material
bituminoso de pavimentos envejecidos y utilizan las mismas
especificaciones para las mezclas recicladas que para las
convencionales, basando el diseo de los firmes fabricados con
mezclas recicladas en el mtodo Marshall.
Durante los ltimos aos, el uso de materiales reciclados para la
construccin de carreteras se ha venido incrementando en todo el
mundo. Esto se debe, a que cada da ms gobiernos adoptan polticas
para minimizar el empleo de materiales nuevos, y promover el empleo
de materiales reciclados, adems de los grandes avances tecnolgicos
que en este campo se han logrado en los ltimos aos y que facilitan
cada vez ms su empleo.
Por otra parte, el almacenamiento de los residuos es cada vez ms
costoso, debido al espacio necesario y a las limitaciones
ambientales que se incrementan cada da. Este problema, ha llegado a
puntos insostenibles en algunos pases con gran densidad de
poblacin, y aunque Espaa cuenta an con suelo abundante para
vertederos, la preocupacin por el medio ambiente y las regulaciones
de la Comunidad Europea, restringen cada vez ms su utilizacin.
De acuerdo con la Federal Highway Administration (2000).
Holanda. Dinamarca, Alemania, Suecia y Estados Unidos son algunos
de los pases que tienen actualmente los mayores porcentajes de
mezclas fabricadas con materiales reciclados y cuentan con la
tecnologa y experiencia suficiente para considerar una prctica
normal el reciclado de pavimentos.
En la figura se muestra los volmenes anuales estimado
actualmente, de produccin y utilizacin de MBR en algunos de los
pases con mayor experiencia en el reciclado de pavimentos en el
mundo.
La estrategia comunitaria se dirige a reducir la cantidad de
residuos en origen, reutilizando y reciclando todo lo que sea
factible para eliminar nicamente lo que no sea posible tratar de
otra manera, y es por esto que se est presionando a las diferentes
administraciones europeas para que fomenten el reciclado del
material fresado de los pavimentos envejecidos y lo reutilicen en
la fabricacin de nuevas mezclas.
En Espaa se present a principios de los 80's un inters inicial
por el reciclado en central y parte del impulso de estos aos en las
centrales de tambor-secador-mezclador fue debido a las
posibilidades que ofrecan para el reciclado de mezclas.
De acuerdo con Ruiz (2001), las principales experiencias se
dieron en Catalua, impulsadas por ACESA, pero la bajada de precios
del betn que se produjo en la primera mitad de los 80 llev a que el
reciclado perdiese inters al poco tiempo de que se empezasen a
hacer los primeros tramos.
Segn Del Pozo (2001), la concesionaria ACESA ha venido
utilizando tmidamente el reciclado de mezclas asflticas en caliente
desde 1983, utilizando porcentajes menores al 20% de MBR para capas
de base e intermedias en obras de rehabilitacin de firmes en las
autopistas A-2 y A-7.
En 1986 ACESA llev a cabo un proyecto de investigacin en
colaboracin con REPSOL para poner a punto un rejuvenecedor que
compensara las alteraciones en la composicin qumica y estructura
coloidal del betn envejecido contenido en el MBR.
A estos efectos se construy un tramo de ensayo de
aproximadamente 1.5 km en la autopista A-2 para estudiar el proceso
de envejecimiento del ligante y la degradacin de la mezcla sometida
a condiciones reales, obtenindose resultados satisfactorios.
Posteriormente aunque hubo un nuevo impulso en el reciclado en
los aos 90, se ha referido principalmente al reciclado in situ en
fro, por las ventajas econmicas que ofrece, de cualquier forma hay
indicios de que en los prximos aos se puede ver un importante
desarrollo del reciclado en caliente en central con la aparicin de
la normativa especfica para la fabricacin de mezclas recicladas en
caliente en planta, adems de que se cuenta con experiencias muy
recientes de la aplicacin de esta tcnica en Catalua y Andaluca.
En 1999 se inici en Andaluca la rehabilitacin estructural de la
autova A-92 por parte de GIASA (Gestin de infraestructuras de
Andaluca. S.A.). En la provincia de Granada se rehabilit un tramo
de 15 km de firme utilizando una capa de base tipo G-25 que contena
un 25% de MBR (Belmonte et.al., 2001).La mezcla reciclada se llev a
cabo en una planta de tambor-secador-mezclador con anillo central
para incorporacin de MBR, utilizndose un total de 160.000 toneladas
de mezcla reciclada con unos resultados satisfactorios.
En Catalua, la empresa RUBAU S.A. despus de realizar numerosos
ensayos y consultas y tras el informe favorable que emiti el Centro
de Estudios de Carreteras, decidi iniciar a principios de 1998 el
montaje de la primera planta discontinua de Espaa adaptada
expresamente para el reciclado de mezclas asflticas en
caliente.
Segn Pellic (2001), a mediados de 199S ya estaba preparada la
planta para fabricar mezclas recicladas, y se extendieron
experimentalmente este tipo de mezclas en 500 metros de la variante
de Palams, desde entonces. RUBAU est fabricando mezclas recicladas
en caliente en planta con buenos resultados.
A principios de 1999 otra empresa catalana. PABASA, adapt su
planta discontinua para el reciclado de mezclas asflticas en
caliente en planta, convirtindose de esta forma en la segunda
empresa de Catalua y de Espaa con la infraestructura suficiente
para realizar grandes volmenes de mezclas de este tipo.
De acuerdo con Moreno (2001), despus de algunos ajustes. PABASA
consigui, en diciembre de 1999, fabricar 3.000 toneladas de mezcla
reciclada tipo G-25 con un 10% de MBR, extenderlas y compactarlas
en un polgono industrial prximo a Barcelona. El resultado inicial
fue satisfactorio y se dar seguimiento a la evolucin de la mezcla
en funcin del trfico y del tiempo.
En el ao 2000 PABASA realiz dos tramos de prueba, el primero en
varios polgonos del Maresme, donde se extendieron casi 12.000
toneladas de mezcla G-25 con un 30% de MBR en capas de base. El
segundo tramo se ejecut en la obra "Conexin de la A-18 con la N-150
en Sabadell", donde se extendieron unas 3,000 toneladas en capa de
base de mezcla tipo G-20 con un 30% de MBR e intermedia con mezcla
S-20 y tambin 30% de MBR.
Analizando todo lo anterior, se puede decir con certeza, que el
reciclado de mezclas asflticas en planta en caliente es una tcnica
adecuada y con un gran potencial de futuro a nivel mundial, para la
reutilizacin de los materiales recuperados de pavimentos
envejecidos en la fabricacin de mezclas nuevas.
2.2 Base terica-cientfica
Las normas de ensayos de materiales y especificaciones generales
de construccin para carreteras del ao 2007 publicado por el
Instituto Nacional de Vas de Colombia en su artculo 462 07
RECICLADO DE PAVIMENTO ASFLTICO EN PLANTA Y EN CALIENTE manifiesta
la posibilidad de utilizar materiales disgregados de capas
asflticas depavimentos en servicio o excedentes de una mezcla
asfltica no utilizada, para la preparacin de unanueva mezcla
asfltica en caliente mezclando dichos materiales con agregados
ptreos y concemento asfltico nuevos y, de ser necesario, agentes
rejuvenecedores y otros aditivos, normas que nos sirven de base
pararealizar el proyecto de tesis buscando ensayar una dosificacin
de mezclas bituminosas en caliente con altas tasas de reciclado con
prestaciones iguales o superiores a las de una mezcla en caliente
convencional, de alta calidad
2.3 Definiciones de trminos tcnicos
Adhesin:Es la propiedad de la materia por la cual se unen dos
superficies desustanciasiguales o diferentes cuando entran en
contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.
Abrasin: Desgaste mecnico de agregados y rocas resultante de la
friccin y/o impacto.
Absorcin: Fluido que es retenido en cualquier material despus de
un cierto tiempo de exposicin (suelo, rocas, maderas, etc.).
Agente rejuvenecedor.-Material orgnico cuyas caractersticas
qumicas y fsicas permitan devolverle al asfalto envejecido las
condiciones necesarias para el buen comportamiento de la nueva
mezcla.
Aglomerante: Material capaz de unir partculas de material inerte
por efectos fsicos o transformaciones qumicas o ambas.
Aglutinante: Sustancia usualmente lquida, que se usa para
disolver las sustancias que componen el pigmento.
Agregado: Material granular de composicin mineralgica como
arena, grava, escoria, o roca triturada, usado para ser mezclado en
diferentes tamaos.
Agregado Angular: Agregados que poseen bordes bien definidos
formados por la interseccin de caras planas rugosas.
Agregado Fino: Material proveniente de la desintegracin natural
o artificial de partculas cuya granulometra es determinada por las
especificaciones tcnicas correspondientes. Por lo general pasa la
malla N 4 (4,75 mm) y contiene finos.
Agregado Grueso: Material proveniente de la desintegracin
natural o artificial de partculas cuya granulometra es determinada
por las especificaciones tcnicas correspondientes. Por lo general
es retenida en la malla N4 (4,75 mm).
Asfalto: Material cementante, de color marrn oscuro a negro,
constituido principalmente por betunes de origen natural u
obtenidos por refinacin del petrleo. El asfalto se encuentra en
proporciones variables en la mayora del crudo de petrleo.
Asfalto De Imprimacin: Asfalto fluido de baja viscosidad (muy
lquido) que por aplicacin penetra en una superficie no
bituminosa.
Bitumen: Un tipo de sustancia cementante de color negro u oscuro
(slida, semislida, o viscosa), natural o fabricada, compuesta
principalmente de hidrocarburos de alto peso molecular, siendo
tpicos los asfaltos, las breas (o alquitranes), los betunes y las
asfaltitas
Cemento Asfltico: Un asfalto con flujo o sin flujo,
especialmente preparado en cuanto a calidad o consistencia para ser
usado directamente en la construccin de pavimentos asflticos.
Concreto Asfltico: Mezcla procesada, compuesta por agregados
gruesos y finos, material bituminoso y de ser el caso aditivos de
acuerdo a diseo y especificaciones tcnicas. Es utilizada como capa
de base o de rodadura y forma parte de la estructura del
pavimento.
Ensayo Marshall: Procedimiento para obtener el contenido de
asfalto y diferentes parmetros de calidad de una mezcla
bituminosa.
Exudacin Del Asfalto: Flujo de asfalto hacia arriba en un
pavimento asfltico, resultando en una pelcula de asfalto sobre la
superficie.
Filler: Material proveniente por lo general de la caliza
pulverizada, polvos de roca, cal hidratada, cemento Portland, y
ciertos depsitos naturales de material fino, empleado en la
fabricacin de mezclas asflticas en caliente como relleno de vacos,
espesante de la mezcla como mejorador de adherencia
Fisura: Fractura fina, de varios orgenes, con un ancho igual o
menor a 3 milmetros.
Flexibilidad: Propiedad de un pavimento asfltico para ajustarse
a asentamientos en la fundacin. Generalmente, un alto contenido de
asfalto mejora la flexibilidad de una mezcla. Granulometra:
Representa la distribucin de los tamaos que posee el agregado
mediante el tamizado segn especificaciones tcnicas.
Grieta: Fractura, de variados orgenes, con un ancho mayor a 3
milmetros, pudiendo ser en forma transversal o longitudinal al eje
de la va.
Impermeabilidad: Capacidad de un pavimento asfltico de resistir
el paso de aire y agua dentro o a travs del mismo.
Imprimacin: Aplicacin de un material bituminoso, de baja
viscosidad, para recubrir y aglutinar las partculas minerales,
previamente a la colocacin de una capa de mezcla asfltica.
Mezcla bituminosa a Reciclar (MBR/RAP).- Es el material
recuperado de pavimentos asflticos envejecidos.
Muestreo: Investigacin de suelos, materiales, asfalto, agua
etc., con la finalidad de definir sus caractersticas y/o establecer
su mejor empleo y utilizacin.
Pavimento Flexible: Constituido con materiales bituminosos como
aglomerantes, agregados y de ser el caso aditivos.
Reciclado en caliente de capas bituminosas Se define como
reciclado a la tcnica consistente en la utilizacin del material
resultante de la disgregacin (mediante fresado, o demolicin y
trituracin) de capas de mezcla bituminosa de pavimentos envejecidos
en la fabricacin de mezclas bituminosas en caliente.
Testigo: Una muestra cilndrica de concreto endurecido, de mezcla
bituminosa compactada y endurecido usualmente obtenida por medio de
una broca diamantina de una mquina extractora.
Vida til: Lapso de tiempo previsto en la etapa de diseo de una
obra vial, en el cual debe operar o prestar servicios en
condiciones adecuadas bajo un programa de mantenimiento
establecido.
Viscosidad: Medida de la resistencia al flujo. Es un mtodo usado
para medir la consistencia del asfalto.
Volumen de Vacos: Cantidad total de espacios vacos en una mezcla
compactada.
2.6 Siglas y Abreviaturas
AASHTO: Asociacin Americana de Autoridades Estatales de
Carreteras y Transporte (American Association of StateHighway and
Transportation Officials)
ASTM: Asociacin Americana para el Ensayo de Materiales (American
SocietyforTestingMaterials)
MBR/RAP: Es el material recuperado de pavimentos asflticos
envejecidos.
3 MARCO METODOLOGICO
3.6 Tipo de Investigacin:Investigacin Experimental
3.7 Hiptesis Con la incorporacin de diferentes cantidades de
asfalto lquido y agregados de aportacin a pavimentos reciclados de
asfalto es posible obtener nuevas mezclas que tengan las mismas
caractersticas mecnicas originales
3.8 Variables e indicadoresObjeto de Estudio: Mezcla asfltica
reciclada.3.8.A Variable independiente: Incorporacin de asfalto
liquido adicionalIncorporacin de agregados adicionales
3.8.B Variable dependiente: Caractersticas mecnicas de mezclas
asflticas recicladas en caliente.
3.9 Operacionalizacin de las variables:
VARIABLEINDICADORMEDICINRANGO DE VARIABILIDAD
Variable Independiente (x)Incorporacin de agregados de aportacin
y asfalto liquido adicionalCantidad de asfalto
% en peso% en volumenLt/m310%, 20%, 30%
Agregado grueso
%20%, 30%
Arena%%20%, 30%
Variable Dependiente:Caractersticas mecnicas de mezclas
asflticas recicladas en caliente.Densidad de la mezclaKg/m3---
Vacos de aire, o simplemente vacos%---
Vacos en el agregado mineral.%---
EEsEstabilidad Elb---
Densidad FluenciaPulg---
3.10 Estrategia para la demostracin de la hiptesis (Diseo de
Contrastacin de la hiptesis)
La comprobacin de la hiptesis ser realizada y descrita de manera
ordenada y secuencial, comparando resultados obtenidos en el
laboratorio con los mrgenes y tolerancias establecidos en la
normatividad vigente.
La calidad de la mezcla asfaltica se ver reflejada en sus
componentes, los cuales son: asfalto y agregados, estos tienen sus
indicadores que sealarn el cumplimiento de los requisitos mnimos
que establece la normatividad.
La contrastacin de Hiptesis se realizara conel diseo de mezclas
con material reciclado proveniente de pavimentos asflticos,
variando la cantidad de MBR; de agregados ptreos de adicin y de
material bituminoso, hasta obtener la dosificacin de mezclas
bituminosas en caliente con altas tasas de reciclado con
prestaciones iguales o superiores a las de una mezcla en caliente
convencional y de alta calidad.
3.11 Poblacin y MuestraPoblacin: Mezcla asfltica reciclada.
Unidad del objeto de estudio: Nmero de Probetas
Muestra: 60 Muestras
Probeta 1Probeta 2Probeta 3 n=5 Probeta 4Probeta 5
Incorporacin de 10% de asfalto
Incorporacin de 20% de agregados grueso
Incorporacin de 20% de asfalto
n=5
Incorporacin de 30% de asfalto
n=5
Incorporacin de 20% de agregados fino
Incorporacin de 10% de asfalto
n=5
Incorporacin de 30% de agregados grueso
n=5Incorporacin de 20% de asfalto
Diseo de Mezcla N de ensayos 5
Incorporacin de 30% de asfalto
n=5
Incorporacin de 10% de asfalto
n=5
Incorporacin de 20% de agregados grueso
n=5Incorporacin de 20% de asfalto
n=5Incorporacin de 30% de asfaltoIncorporacin de 30% de
agregados fino
n=5Incorporacin de 10% de asfalto
Incorporacin de 30% de agregados grueso
n=5Incorporacin de 20% de asfalto
n=5Incorporacin de 30% de asfalto
N = nmero de probetas por ensayo
3.12 Ensayos, tcnicas y formatos para la recoleccin de datos
3.12.A EnsayosEnsayo Marshall.
Este ensayo nos permitir evaluar las mezclas ya existentes;
facilitndonos conocer la estabilidad y fluencia. Tambin se
determinar el peso especfico total y el anlisis de la densidad y el
contenido de vacios.
A. Estabilidad y fluencia Marshall
Mediante el equipo Marshall obtendremos la estabilidad, la cual
medir la resistencia a la deformacin de la mezcla. La fluencia mide
la deformacin, bajo carga, que ocurre en la mezcla.Para encontrar
estos resultados primeramente se proceder a calentar el agua del
bao a 140F (60C) y colocar los testigos a ser ensayados por un
perodo de 30 a 40 minutos. Los testigos se ubicarn de manera
escalonada para que todos sean calentados el tiempo especificado
antes de ser ensayados. Se limpian perfectamente las superficies
interiores de las mordazas de rotura y se engrasan las barras gua
con una pelcula de aceite de manera que la mordaza superior se
deslice libremente. Luego de calentarlos el tiempo necesario, se
irn sacando uno a la vez, quitarles el exceso de agua con una
toalla y colocarlo rpidamente en la mordaza Marshall. Se Colocar el
medidor de flujo sobre la barra gua marcada y comprobar la lectura
inicial. La carga se Aplicar a una velocidad de deformacin de 2
pulg/min (50.8 mm/minuto) hasta que ocurra la falla, es decir
cuando se alcanza la mxima carga y luego disminuye segn se lea en
el dial respectivo. El punto de rotura se define como la carga
mxima obtenida y se registra como el valor de estabilidad Marshall,
expresado en Newtons (lbf). Mientras se est determinando la
estabilidad se mantendr firmemente el medidor de deformacin en su
posicin sobre la barra gua; ste se liberar cuando comience a
decrecer la carga y se anote la lectura. Este ser el valor del
flujo para la muestra expresado en centsimas de pulgada. Por
ejemplo si la muestra se deform 3.8 mm (0.15) el valor de flujo ser
de 15. Este valor expresa la disminucin de dimetro que sufre la
probeta entre la carga cero y el instante de la rotura; Flujo en
0.01 pulgadas (0.25 mm). El ensayo se realiza en un minuto contado
desde que se saca el espcimen del bao.Se tendr encuenta lo
siguiente:
El tiempo total transcurrido entre sacar el testigo del bao y
aplicar la carga es de 60 segundos como mximo. El tiempo total en
el agua de bao para cada juego de tres testigos es entre 30 a 40
minutos.
Nota: La estabilidad de la probeta de ensayo: Es la carga mxima
en newton que sta alcanza a 60 c La fluencia: Es la deformacin, en
dcimas de milmetros, que ocurre desde el instante que se aplica la
carga hasta lograr la carga mxima.
En la imagen se observa el equipo en proceso de medir
Estabilidad y Fluencia
B. Determinacin del Peso Especfico Total.
Esta medicin de peso especfico se aplicar a los testigos
extrados de la capa de rodadura, siendo esencial para un anlisis
preciso de densidad-vacos. El peso especfico total de los testigos
extrados se determina pesndolos en aire y en agua.; este
procedimiento es descrito en la norma AASHTOT 166.El peso unitario
promedio para cada muestra se determina multiplicando el peso
especfico total de la mezcla por la densidad del agua 1000
kg/m3.
fig. Testigos para ensayar en prueba Marshall.
C. Anlisis de Densidad y Vacos
El propsito del anlisis es el de determinar el porcentaje de
vacos en la mezcla compactada.Despus de completar las pruebas de
estabilidad y flujo, se realiza el anlisis de densidad y vacos para
cada serie de especmenes de prueba.Resulta conveniente determinar
la gravedad especfica terica mxima (ASTM D2041) para al menos dos
contenidos de asfalto, preferentemente aquellos que estn cerca del
contenido ptimo de asfalto. Un valor promedio de la gravedad
especfica efectiva del total del agregado se calcular de estos
valores. Utilizando la gravedad especfica y la gravedad especfica
efectiva del total del agregado; el promedio de las gravedades
especficas de las mezclas compactadas; la gravedad especfica del
asfalto y la gravedad especfica terica mxima de la mezcla asfltica,
se calcula el porcentaje de asfalto absorbido en peso del agregado
seco, porcentaje de vacos (Va); porcentaje de vacos llenados con
asfalto (VFA) y el porcentaje de vacos en el agregado mineral
(VMA).
D. Porcentaje de Vacos en el Agregado Mineral (VMA)
El porcentaje VMA es calculado con base en el peso especfico
total del agregado y se expresa como un porcentaje del volumen
total de la mezcla compactada. Por lo tanto, el VMA puede ser
calculado al restar el volumen del agregado (determinado mediante
el peso especfico total del agregado) del volumen total de la
mezcla compactada.
E. Porcentaje de Vacos Llenos de Asfalto (VFA)
El porcentaje de VFA, es el porcentaje de vacos nter granulares
entre las partculas de agregado (VMA) que se encuentran llenos de
asfalto. El VMA abarca asfalto y aire, y por lo tanto, el VFA se
calcula al restar los vacos de aire del VMA, y luego dividiendo por
el VMA, y expresando el valor final como un porcentaje.
Nota: Es preciso sealar que el procedimiento de trabajo se
realizar con los Equipos necesarios del laboratorio de la USS
facultad de ingeniera, arquitectura y urbanismo; escuela
profesional de ingeniera civil laboratorio de pavimentos.
3.12.B Tcnicas
Fresado para obtencin de muestras de material de pavimentos
asfltico3.12.C Formatos de recoleccin de datosEn esta parte de la
investigacin se realizar la evaluacin de la informacin de campo
para luego darle una confiabilidad a dicha investigacin, para tal
efecto se utilizar software como Excel.Las mezclas que tienen
valores bajos de fluencia y valores muy altos de estabilidad
Marshall son consideradas demasiado frgiles y rgidas para un
pavimento flexible en servicio. Aquellas que tienen valores altos
de fluencia son consideradas demasiado plsticas y tienen tendencia
a deformarse fcilmente bajo las cargas del trnsito (ensayo
Marshall), comprobando de esta manera la calidad de la mezcla
asfltica en caliente.
Una vez encontrados los resultados del porcentaje de asfalto y
los resultados del ensayo Marshall; analizamos los datos
graficando, tabulando y corrigiendo los valores de estabilidad para
cada testigo ensayado (ASTM D1559), se calcular el promedio de cada
tres juegos de testigos ensayados.
Las graficas estarn comprendidas de acuerdo a lo que se
detalla:
1. Contenido de asfalto Vs. Densidad (por unidad de peso) 2.
Contenido de asfalto Vs. Estabilidad Marshall 3. Contenido de
asfalto Vs. Flujo 4. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacos,
VTM 5. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacos del agregado
mineral, VMA 6. Contenido de asfalto Vs. Porcentaje de vacos llenos
de asfalto, VFA
Una vez que se grafiquen los resultados se revisar la tendencia
de cada grfico, es decir se analizarn los resultados obtenidos en
cada grfica.
1. La estabilidad versus el contenido de asfalto puede tener dos
tendencias:
1.1. La estabilidad crece a medida que el contenido de asfalto
se aumenta, alcanza un pico y luego decrece.1.2. La estabilidad
decrece a medida que el contenido de asfalto se aumenta y no
presenta un pico. Esta curva es comn en mezclas asflticas en
caliente.
2. El flujo crece con el incremento del contenido de asfalto.3.
La densidad crece con el incremento de asfalto, alcanza un pico, y
luego decrece. La densidad pico usualmente ocurre a un contenido de
asfalto mayor que la estabilidad pico.4. El porcentaje de vacios de
aire decrecer con el crecimiento del contenido de asfalto.5.
Elporcentaje de vacos del agregado mineral, VMA, decrece con el
crecimiento del contenido de cemento asfltico, alcanza un mnimo, y
luego crece.6. El porcentaje de vacos llenos de asfalto, VFA, crece
con el incremento de asfalto.
Mediante los resultados que se obtendrn en los ensayos; se
compararn con la normatividad, analizando si estos cumplen o no con
los requisitos especificados en la norma; estableciendo la calidad
de la mezcla asfltica en caliente elaborada con material reciclado
de pavimentos asflticos..
3.13 Materiales, herramientas y equipos3.8.1
Materiales:Agregados ptreos de adicinAgregados recuperados del
pavimentoAsfalto
3.8.2 Herramientas:Tamiz BandejasMoldes MarshallProbetasMartillo
Marshall
3.8.3 Equipos:Computadora e impresoraHornoBalanzaAparato
Marshall
3.14 Anlisis de datos (Anlisis de resultados de ensayos de
laboratorio)Los resultados se presentarn a travs de:Estadstica
descriptiva para las variables, tomadas individualmente.Frecuencias
y porcentajes.Para contrastar la hiptesis se va utilizar el T
STUDEN para comparar las diferencias en los promedios de las
diferencias de los resultados del ensayo.
4 ASPECTO ADMNISTRATIVO
4.6 Cronograma de actividades
4.7 PresupuestoITEMUnidadMetradoCostounitarioPresupuesto
A.-RECURSOS FISICOS
Utiles de escritorioGlb1200200
Refrigerios por trabajo de campoUnd1515225
MaterialesGlb1250250
B.-RECURSOS HUMANOS
Personal de campoUnd1035350
Digitacin de datosGlb1200200
AsistentestecnicosUnd1050500
Asesoramiento de expertosUnd520100
C.- SERVICIOS
Accesoa internetmes4120480
Movilidad de campoUnd5150750
ComunicacionesGlb1200200
Fotografias e impresiones.Glb1150150
TOTAL DE PRESUPUESTO DIRECTO3,405.00
4.8 Fuentes de financiamiento
El presente trabajo de investigacin, ser financiado por recursos
de los estudiantes de Ingeniera Civil encargados del desarrollo del
proyecto.
5 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Quesada Vallejo. 2009. 2.1 Introduccin Reciclado de Pavimentos.
UPC. 03 Mayo 2013. Disponible en:
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/6624/7/06.pdf.
ARTCULO 462 07 RECICLADO DE PAVIMENTO ASFLTICO EN PLANTA Y EN
CALIENTE. 06 Mayo 2013. Disponible en:
http://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Especificaciones/Articulo462-07.pdf
Alarcn Ibarra Jorge, 2003. Captulo 3 Reciclado de Pavimentos
asflticos en planta y en caliente. 06 Mayo 2013. Disponible en:
http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/5906/10CAPITULO3.pdf;jsessionid=29352636E8E4E8A2A8CF0E18418F36DC.tdx2?sequence=10
Captulo IV DISEO DE MEZCLAS ASFLTICAS . 08 Mayo 2013. Disponible
en:
http://www.biblioteca.udep.edu.pe/BibVirUDEP/tesis/pdf/1_130_181_83_1181.pdf
Disponible en:
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/caceres_m_ca/capitulo1.pdf
6 ANEXOS
Fotografas de situacin problemtica
FOTOGRAFAS DE LA REALIDAD PROBLEMTICA
Vista N 01 Fresado de capa de rodadura
Vista N 02 Rehabilitacin de pavimentos asflticos
Vista N 03 Corte de estructura de pavimento con maquinaria
Vista N 04 Corte de carpeta asfltica y recoleccin para
eliminarlo en botadero.PAIVA IPANAQUE GERMANRAMOS VILCARROMERO
GREYSSI MILAGROS