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• Oscar Quesada

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MEZCLA ASFÁTICA CON ASFALTO MODIFICADO CON CAUCHO DE LLANTA (AMC), DURABLE, RESISTENTE DE EXCELENTE COMPORTAMIENTO EN CAMPO. Las ventajas de las mezclas asfálticas preparadas con asfalto modificado con caucho de llanta son: Menor reflexión de fisuras, mayor durabilidad, menor mantenimiento, disminución de espesores, mayor resistencia a la fatiga, menor susceptibilidad térmica, mayor resistencia al ahuellamiento y menor impacto ambiental por el uso de caucho de llantas, Las variables más relevantes en el éxito de las mezclas asfálticas preparadas con asfalto modificado con caucho de llanta (AMC), son el asfalto modificado en sí y la gradación utilizada. Para obtener una excelente calidad de la mezcla asfáltica preparada con AMC y que su comportamiento sea muy superior a las mezclas convencionales, se debe garantizar una granulometría especial que permita la incorporación del asfalto dentro de los vacíos de la mezcla asfáltica, este tipo de gradación se conoce a nivel internacional como mezcla Tipo GAP-GRADED. DISEÑO MARSHALL DE MEZCLA ASFÁLTICA PREPARADA CON ASFALTO MODIFICADO CON CAUCHO RECICLADO DE LLANTA Y MATERIALES DE LA CANTERA LA SUIZA PLANTA MHC. El Marshall es el método recomendado para determinar el contenido óptimo de asfalto modificado con caucho reciclado de llanta. Es importante determinar pruebas de desempeño para verificar la calidad de la mezcla diseñada. Caracterización del asfalto modificado con caucho Tabla 1. Características del asfalto Modificado con Caucho Tipo II R DT

MANUFACTURAS Y PROCESOS INDUSTRIALES LTDA

N.R: 1 REPORTEDECALIDAD DEASFALTOS MODIFICADOS CON CAUCHO DELLANTA PMLC-30

FECHA :

NOVIEMBRE 28 DE 2009

COCHADA No.

N.A.

CLIENTE :

MARIO HUERTAS COTE (MHC)

DESPACHO No.

N.A.

T I P O D E A S F A L T O:

ASFALTO MODIFICADO CON CAUCHO DE LLANTA MOLIDO (PMLC-30) TIPO I I NORMA DE

PROPIEDAD Penetración @25°C, 100 gr, 5 seg, (mm/10) Penetración @4°C, 200 gr, 60 seg, (mm/10) Punto de ablandamiento, (ºC) Resiliencia @25°C, % Viscosidad Haake @175°C (347°F), cP Peso Específico Punto de Chispa, (ºC)

REFERENCIA

ASTMD-5

ESPECIFICACION A.S.T.M. D-6114-97

REPORTE DE FRECUENCIA

FECHA

RESPONSABLE

CONTROL

DE

ULTIMO

ENSAYO

MIN

MAX

DE CALIDAD

ENSAYO

ENSAYO

25

75

55

PORCOCHADA 28/11/2009

MPI

ASTMD-5

15

-----

45

PORCOCHADA 28/11/2009

MPI

ASTMD-36

54,4

-----

75

PORCOCHADA 28/11/2009

MPI

ASTMD-5329

20

-----

51

PORCOCHADA 28/11/2009

MPI

ASTMD-2196

1500

5000

2400

PORCOCHADA 28/11/2009

MPI

INV E-707

----

----

1,03

ASTMD-93

232,2

----

286

ASTMD-1754

-----

1

0,5

SEMANAL

28/11/2009

MPI

ASTMD-5

75

-----

88,0

SEMANAL

28/11/2009

MPI

TRIMESTRAL

28/11/2009

MPI

PORCOCHADA 28/11/2009

MPI

PRUEBAS AL RESIDUO TFOT Pérdida por Calentamiento en película en Movimiento @163°C, 5 horas (%) Penetración del residuo después de la pérdida por calentamiento, % de la penetración original

Tabla 2. Temperaturas para la Producción de la Mezcla Asfáltica con AMC

Del Asfalto Modificado con Ripio de Llanta, Malla No.30, °C

Temperaturas (ºC) 175 + 5

De los Agregados, °C

175 + 5

De Compactación, °C

175 + 5

Temperaturas

CARACTERIZACION DE LOS MATERIALES PETREOS Los materiales utilizados en este estudio corresponden a la cantera la Suiza de la planta MHC y están descritos así: Triturado pasa 3/8’’, Arena de Trituración pasa 4 mm, Triturado ¾’’, Triturado 1’’ todos de la Quebrada Suiza y Arena del Río Saldaña Tabla 3. Resumen de ensayos a los materiales pétreos, comparado con especificación INVIAS-07 PROPIEDAD

NORMAS INVIAS

VALOR

ESPECIFIC. CUMPLE INVIAS – 02 ESPECIFICAC.

Equivalente de arena

E - 133

51,0%

50% Min.

Si

Porcentaje de Caras fracturadas

E-227

95,3%

75% Min.

SI

Índice de alargamiento

E – 230

25,0%

30% Max.

SI

Índice de aplanamiento

E – 230

9,7%

30% Max.

SI

Relación Partículas Planas y Alargadas

E – 240

0,08%

10% Max.

SI

índice de Plasticidad

E– 125/126

N.P.

NP

SI

Peso Unitario aparente de llenante en Tolueno

E – 745

0,73

0,5 – 0,8 g/cm3

SI

Peso Volumétrico Suelto y Seco

-------

1657

------

-----

Granulometría Tipo GAP - GRADED Los porcentajes de cada material combinados para obtener el material mezclado que cumpla con la gradación GAP-GRADED son los siguientes: LB-100-1: Triturado 3/8’’, Quebrada La Suiza LB-100-2: Arena Triturada pasa 4 mm, Quebrada La Suiza LB-100-3: Arena del Río Saldaña LB-100-4: Triturado pasa ¾’’, Quebrada La Suiza LB-100-5: Triturado de 1’’, Quebrada La Suiza

25% 15% 20% 20% 20%

En la figura 1. Se muestra el comportamiento de la mezcla de materiales frente a los límites de la gradación tipo GAP-GRADED.

Figura 1. Curva Granulométrica GAP GRADED ¾’’ Diseño Marshall de la Mezcla Tipo GAP-GRADED con Asfalto Modificado con Caucho de Llanta. Teniendo en cuenta que la mezcla va a ser aplicada como capa de rodadura, las curvas de diseño como: resistencia, densidad Bulk y vacíos con aire en la mezcla, determinan el contenido óptimo de ligante: Propiedad A la Estabilidad Máxima (Kg-f)

Asfalto 6,4%

A la Densidad Máxima (g/cm3)

7,7%

Al 5% de Vacíos con aire

6,6%

Porcentaje optimo de asfalto promedio

6,9%

Propiedades Mecánicas de la Mezcla Asfáltica Diseñada En la Tabla 4, se presentan las características de la mezcla asfáltica, al contenido óptimo de ligante asfalto-caucho (6,9%) determinado en el diseño Marshall, empleando como criterio el promedio de los porcentajes de asfalto-caucho para la máxima estabilidad Marshall, la máxima densidad Bulk y el contenido de vacíos promedio (5%). Tabla 4 características de control de Diseño Marshall ESTABILIDAD DENSIDAD 3 (Kgf) (T/m )

>900 1610 1 2

VAM (%)

1

VACIOS CON AIRE (%)

2

VFA (%)

FLUJO (mm)

RELACIÓN FILLER/ LIGANTE EFECTIVO

RELACIÓN ESTAB./FLUJO (Kgf /mm)

------

>15

4-6

65 75

2 – 3,5

0,8 – 1,2

300-600

2.225

15,25

4,4

73,0

3,5

0,85

460

VAM: Vacíos en agregados minerales VFA: Vacíos llenos con Asfalto

Ensayo de Susceptibilidad al Agua de Mezclas Asfálticas Compactadas-Método de tracción indirecta T.S.R. (INVIAS-725) El ensayo escogido para evaluar adherencia fue el Ensayo de Tracción Indirecta o T.S.R., el cual se realizó con la mezcla de los materiales recibidos, utilizando el asfalto modificado con caucho de llanta (PMLC-30), norma A.S.T.M. D-6114-97, Tipo II. En la Tabla 5 se presenta el resumen de los resultados de la evaluación realizada a la mezcla asfáltica preparada con asfalto modificado con caucho. Tabla 5. Resumen de la evaluación del T.S.R. realizada con asfalto modificado con caucho de llanta Tipo II 2

2

St (lbf/in ) St (lbf/in ) Esfuerzo de Tensión Esfuerzo de Tensión Condición Húmeda Condición Seca

Asfalto

T.S.R.

Evaluación de la Mezcla por Ensayo de Tracción Indirecta (T.S.R.)

62,4

Asfalto Modificado con Caucho de Llanta, Tipo II, Sin Aditivo

75,0

83,3%

CARACTERIZACION DINAMICA DE MEZCLA ASFALTICA PREPARADA CON AMC Las mezclas asfálticas se diseñan para resistir las fallas causadas por cargas de tráfico, cambio en las condiciones climáticas y el cambio de propiedades por envejecimiento. Para evaluar estas características, se realizó ensayos de Módulos dinámicos, Ley de fatiga y deformación permanente los resultados se presentan a continuación: Módulos dinámicos, Los módulos dinámicos se realizaron a una (1) frecuencia de (10 Hz) temperaturas (5°, 25º y 40º Celsius).

y a tres (3)

Tabla 6. Resumen Módulos dinámicos de la mezcla

5

Temp., ºC Probeta

10

25

25 21

10

Media, MPa

21

10

25

21

10,0

Frecuenc., Hz Módulo Dinámico (MPa)

25

40

13185 13803 13925

4213

5045

5560

1085

1511

1754

13269 13381 13775

4232

5043

5601

1051

1442

1683

13556

4949

1421

Fatiga a esfuerzo controlado En la tabla 7 se presentan los resultados de la regresión lineal de los datos de la ley de fatiga para el material, que corresponden a la ecuación de la ley de fatiga representada de la siguiente forma:

Log ( y )  aLog ( x )  b Donde:

Y= STRAIN () X= NUMERO DE CICLOS DE FALLA Tabla 7. Constantes de ecuación de ley de fatiga

a

b

R2

-0,203

3,091

0,938

A continuación se presenta la grafica de la ley de fatiga de la mezcla asfáltica preparada con Asfalto Modificado con Caucho

Figura 2. Fatiga a esfuerzo controlado para los especímenes

DEFORMACIÓN PERMANENTE La prueba es útil para identificar el potencial de ahuellamiento de una mezcla asfáltica, teniendo en cuenta los siguientes criterios: 1. La mezcla no será ahuellable si al cabo de los 3600 ciclos de carga el porcentaje de deformación axial (relación entre la deformación vertical final y el espesor inicial) en los especímenes es menor del 1%. 2. La mezcla podrá ser ahuellable si esta deformación axial se encuentra entre el 1% y el 2%. 3. La mezcla no cumple por ahuellamiento cuando esta deformación supera el 2%.

Figura 3. Deformación permanente de la mezcla asfáltica

EXPERIENCIA DE PRODUCCION Y COLOCACION DE MEZCLA PREPARADA CON ASFALTO MODIFICADO CON CAUCHO DE LLANTA.

El asfalto diseñado para esta prueba fue el AMC Tipo II, el cual es preparado utilizando grano de caucho reciclado (GCR) y asfalto AC-10. En la figura siguiente se muestra la planta portátil utilizada para la incorporación y fabricación del AMC.

Figura 4. Planta portátil para la fabricación de asfalto modificado con caucho Las características del asfalto fabricado son las siguientes:

Tabla 8. Reporte de Calidad de la Muestra de Asfalto Caucho preparada industrialmente Enero 28 al 18,5% TIPO II ASTM 611497 UNIDA DES

RESULTADO DE LOS ENSAYOS

Cp

2000

Penetración, 25 ºc, 100 g, 5s

mm/10

44

25

75

Penetración, 4 ºc, 200 g, 60s

mm/10

36

15

……

Punto de ablandamiento, anillo y bola

ºC

71

54,4

……

Resiliencia a 25 ºc

%

35

20

……

Punto de ignición, copa abierta de Cleveland

ºC

276

232, 2

……

%Po

85

75

…..

%

0,64

……

1,0

ENSAYO Viscosidad aparente a 175 ºc (Haake)

Míni mo

Máxi mo

1500 5000

PRUEBAS AL RESIDUO Penetración a 4 ºc del residuo TFOT, % Penet. Original Pérdida de masa TFOT

MEZCLA ASFALTICA PRODUCIDA La mezcla asfáltica tipo GAP-GRADE se preparo en la planta de mezcla de la empresa MHC en Bogotá, siguiendo los lineamientos de temperatura y dosificación de asfalto y áridos descritos en el diseño Marshall. CARACTERIZACION DE MEZCLA ASFALTICA GAP – GRADE PRUEBA DE CAMPO.

Tabla 9. Características de Control de la mezcla Asfáltica de Campo. ESTABILIDAD (Kgf)

DENSIDAD 3 (T/m )

FLUJO (mm)

CONTENIDO DE ASFALTO

------

----

6,6 – 7,2

2.283

5,5

7,2

>900 1431

CURVA GRANULOMETRI CA 100,0 90,0 80,0

% PASA

70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 100,00

10,00

1,00

0,10

0,01

ABERTURA (mm ) Franja Superior

Franja Inferior

Combinación Materiales

Figura 5. Gradación Material Extraído prueba de campo.

PRODUCCIÓN Y COLOCACION DE MEZCLA ASFALTICA PREPARADA CON AMC

Temperatura de producción de Mezcla Asfáltica.

Tabla 10. Temperaturas de la mezcla Asfáltica preparada y Colocada. Temperatura (°C)

De

170 – 180

Mezcla recién preparada

Tomada en

Chutt de salida Planta de mezcla

145 – 150

Mezcla Cargada a la Pavimentadora

Caracoles de la Pavimentadora

135 – 152

Mezcla primera pasada del Compactador de Rodillo Liso

Pavimento

Densidad de campo

El control de densidades de campo se realizó utilizando un densímetro nuclear, los resultados se resumen en la siguiente tabla.

Tabla 11. Control de densidad de Campo. No. Pasadas Mixto HAMM 1 2 3 4 5 6

Abscisa Acceso Curva Sentido Oriental – Occidental Inicio Curva Sentido Oriental – Occidental Inicio Curva Sentido Oriental – Occidental Inicio Curva Sentido Oriental – Occidental Inicio Curva Sentido Oriental – Occidental Inicio Curva Sentido Oriental – Occidental

Margen

Compactación (%)

Izquierdo

93,1

Izquierdo

93,3

Izquierdo

93,4

Izquierdo

95,2

Izquierdo

96,4

Izquierdo

98,6

Tabla 12. Proceso constructivo involucrado Riego de Liga

Colocación de Mezcla

Compactación

Compactación

Toma de densidades de campo

Textura del Pavimento Colocado

Conclusiones:

Aunque inicialmente parecía complicado el proceso de producción de asfalto, mezcla asfáltica y colocación de la misma, los tramos de prueba nos muestran un panorama muy diferente facilitando la difusión de la técnica. En este momento se cuenta en Colombia con la tecnología, la técnica y el conocimiento requerido, para producir mezclas asfálticas con asfalto modificado con caucho de alta calidad. Las mezclas asfálticas preparadas con asfalto modificado con caucho, presentan menor reflexión de fisuras, mayor durabilidad y una gran resistencia al ahuellamiento y a fisuras por cargas repetidas. La Planta portátil para la producción de AMC, puede ser instalada en cualquier parte del país o del continente, además, contamos con la experiencia y la tecnología para garantizar el éxito en proyectos donde se requiera el asfalto modificado con caucho.