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• CARLOS HUANCA

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UNIVERSIDAD SAN PEDRO – Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:

“COMPORTAMIENTO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE POR EL EMPLEO DEL CAUCHO EN SU DISEÑO”

ÍNDICE

1. Introducción .......................................................................................................................... 04 2.Motivación ............................................................................................................................. 05 3.Plan de Investigación ............................................................................................................. 05 3.1.Planteamiento del Problema ........................................................................................... 05 3.2.Formulación del Problema .............................................................................................. 06 3.3.Importancia del Proyecto ................................................................................................ 06 3.4.Objetivos ......................................................................................................................... 07 3.4.1.Objetivos Generales ................................................................................................. 07 3.4.2.Objetivos Específicos ............................................................................................... 07 3.5.Hipótesis ......................................................................................................................... 07 3.6.Identificación de las Variables en Estudio ...................................................................... 07 3.7.Limitaciones .................................................................................................................... 08 4.Marco Referencial ................................................................................................................. 08 4.1.Marco de Antecedentes ................................................................................................... 08 4.1.1.Nivel Internacional ................................................................................................... 08 4.1.2.Nivel Nacional ......................................................................................................... 11 4.1.3.Nivel Local ............................................................................................................... 12 4.1.4.Estudios o Proyectos Técnicos Anteriores .............................................................. 12 4.1.5.Otras Fuentes Informativas ..................................................................................... 14 4.1.5.1.Publicaciones Especializadas ........................................................................... 14 4.1.5.2.Publicaciones Electrónicas .............................................................................. 16 4.2.Marco Teórico ................................................................................................................. 16 4.2.1.Asfalto ...................................................................................................................... 16 4.2.1.1.Propiedades Físicas y Químicas del Asfalto .................................................... 19 4.2.1.2.Pruebas para Determinar las Propiedades del Asfalto ..................................... 21

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4.2.1.3.Asfaltos Modificados ....................................................................................... 27 4.2.2.Materiales Pétreos .................................................................................................... 27 4.2.3.Caucho ..................................................................................................................... 29 4.2.3.1.Caucho Natural ................................................................................................ 29 4.2.3.2.Caucho Sintético .............................................................................................. 30 4.2.4.Mezcla Asfáltica en Caliente .................................................................................. 31 4.2.4.1.Propiedades de las Mezclas Asfálticas ............................................................ 31 4.2.4.2.Propiedades Volumétricas de las Mezclas Asfálticas ...................................... 39 4.2.4.3.Características y comportamiento de las Mezclas Asfálticas .......................... 40 4.3.Método de Diseño .......................................................................................................... 44 4.3.1.Estabilidad Marshall ............................................................................................... 46 4.3.2.Flujo Marshall ......................................................................................................... 46 4.4.Modificación de Mezclas Asfálticas Mediante la Incorporación de caucho de Neumáticos Fuera de Uso .................................................................................................... 47 4.4.1. Métodos para la Producción de Granos de Caucho ................................................ 48 4.4.1.1.Proceso Ambiental ........................................................................................... 48 4.4.1.2.Trituración Criogénica ..................................................................................... 48 4.4.2. Aplicación de los Granos de Caucho en las Mezclas Asfálticas ............................ 49 4.4.2.1.Proceso de Vía Húmeda ................................................................................... 49 4.4.2.2.Proceso Por Vía Seca ....................................................................................... 50 5.Diseño y resultado de la Investigación .................................................................................. 52 5.1. Diseño de la Investigación ............................................................................................ 52 5.1.1. Metodología ........................................................................................................... 52 5.1.2. Variables ................................................................................................................. 54 5.1.2.1.Variable Dependiente ...................................................................................... 54 5.1.2.2.Variable Independiente .................................................................................... 55 5.1.3. Población y Muestra ............................................................................................... 55 5.1.4. Técnicas e Instrumentos de Investigación .............................................................. 55 5.2.Desarrollo Experimental ................................................................................................ 56 5.2.1.Caracterización de los Materiales ........................................................................... 56

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5.2.1.1.Agregados Pétreos ........................................................................................... 56 5.2.1.2.Ligante Asfaltico ............................................................................................. 63 5.2.2.Mezcla de Áridos .................................................................................................... 64 5.2.3.Diseño Marshall de la Mezcla Patrón ..................................................................... 70 5.2.4.Ensayo Marshall para Mezcla Modificadas Mediante el Proceso por Vía Seca ..... 71 5.2.4.1.Metodología para la Confección de la Mezcla con Incorporación de Caucho 73 5.2.4.2. Ensayos Marshall en Mezclas Asfálticas Modificadas con Gránulos de Caucho .............................................................................................................................. 73 5.2.4.3. Estudio del Efecto de la Incorporación del Caucho en los Parámetros Marshall ............................................................................................................................ 75 5.2.5.Resultados Finales ................................................................................................... 88 6.Conclusiones ......................................................................................................................... 90 7.Recomendaciones ................................................................................................................. 91 8.Bibliografía y Referencias .................................................................................................... 92 Anexos ..................................................................................................................................... 95 Anexo A ................................................................................................................................... 96 Anexo B ................................................................................................................................. 110 Anexo C ................................................................................................................................. 113 Anexo D ................................................................................................................................. 120

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1. INTRODUCCIÓN:

La fuerte demanda de neumáticos derivada de la cada vez mayor presencia del parque automotriz en la sociedad, ha dado lugar a la aparición de un grave problema como sumatoria de determinados desequilibrios medioambientales, contaminación atmosférica, invasión de espacios tradicionalmente ocupados por los ciudadanos y como no la producción de residuos. El principal problema que existe para el reciclaje de neumáticos usados, es la dispersión geográfica en la generación de estos residuos, que presenta serias dificultades al proceso de recogida, sobre todo económico, común a la aplicación de cualquier tecnología. Además, se presentan una serie de problemas de almacenamiento, al ser un producto altamente inflamable y capaz de producir nubes tóxicas en caso de incendio, que se unen a las financieras, por el gran volumen que ocupan. Si nos centramos exclusivamente en el problema técnico de la eliminación de los neumáticos de caucho usado, éste pasa por la aplicación de las tecnologías de procesamiento para la separación de los componentes que actualmente se utilizan. Sin embargo, hemos decidido tomar parte de esta problemática, teniendo referencia de información de otros países, que se ha podido comprobar que es posible el reciclaje de estos residuos y que además, es factible su utilización en múltiples prestaciones, interesantes aplicaciones, un sinnúmero de usos con resultados muy favorables en todos los casos. Parecen ser dos temas ajenos el de la historia del pavimento asfáltico y el de la historia de la humanidad, pero no lo es para el ingeniero que está en busca de combinar ambas en una fusión ecologista que intente no sólo mejorar la calidad de vida sino que también preservarla. Fue en esa complicada búsqueda que nos topamos con una posible solución que lograra conjuntar la voluntad del progreso y la protección al medio ambiente por medio del desarrollo de un pavimento asfáltico modificado con características óptimas para la construcción, que en otras condiciones, sólo significarían un aumento del volumen de basura, la cual actualmente significa un grave problema que acarrea complicaciones a corto, mediano y largo plazo, no sólo para unos cuantos, sino para la humanidad entera.

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2. MOTIVACIÓN: En nuestra actualidad el factor medio ambiente ha ganado cada vez más atención y preocupación en nuestra sociedad y por ende, se vio la problemática que se viene dando por los neumáticos fuera de uso, generando así la acumulación de botaderos causando contaminación del medio ambiente. Es precisamente en ese ámbito donde encontramos el motivo de esta investigación. Con tantas cosas aún por desarrollar y tantos problemas que solucionarle al ser humano, se descuidó el control de los recursos. Es decir, como ambiciosa sociedad, que siempre está en la búsqueda de mejorar y facilitar la vida, nos hemos ocupado más por crear y no por preservar lo existente. Es de gran importancia investigar el ámbito de la reutilización de materiales fuera de uso, por el cual se optó por estudiar uno en particular, cual fue el rubro automotriz, donde se trató de los neumáticos fuera de uso que viene incrementándose considerablemente en los últimos años, este incremento se viene generando en todo el mundo, ya que en otros países ya han realizado estudios satisfactorios de reutilización de neumáticos fuera de uso en pavimentos, motivándonos a investigar el proceso de reciclado del material en desuso y aplicarlo en nuestra localidad o en nuestro País. 3. PLAN DE INVESTIGACIÓN: 3.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: La poca conciencia del ser humano, la falta de una política ambiental eficiente, la poca capacidad innovadora, el vertiginoso crecimiento del parque automotriz, entre otros, han derivado en una contaminación irracional de nuestro planeta. Los neumáticos son uno de los que tienen un alto impacto en el medioambiente: no se descomponen, son ideales como nido de roedores e insectos, son potenciales focos de incendios con la consecuente contaminación no sólo del suelo sino también del aire y además las sustancias de las que están fabricados. Los neumáticos en nuestro país van a parar al botadero de basura en donde terminan formando parte de la contaminación del aire y del suelo; de tal manera que el planteamiento acerca de la validez de confeccionar una mezcla asfáltica a través de la incorporación del caucho en su diseño, nos lleva a un segundo paso basado en un concepto técnico, el cual consiste en diseñar una nueva mezcla de uso no convencional en la actividad de la construcción.

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3.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: Por lo consiguiente para nuestra investigación, tanto en el comportamiento de la mezcla asfáltica modificada nace la siguiente interrogante: ¿De qué manera se comportaría la mezcla asfáltica en caliente por la incorporación del caucho como componente en el diseño? 3.3. IMPORTANCIA DEL PROYECTO: La reutilización de neumáticos que están fuera de uso radica en que significa una gran solución en lo que respecta al sector medioambiental, por estos motivos se vio con la necesidad de estudiar la incorporación de gránulos de caucho en mezclas asfálticas convencionales. Mediante esta investigación se puede llegar a reducir los residuos sólidos y adicionalmente mejorar el desempeño de los pavimentos. La adición de caucho proveniente de neumáticos a las mezclas asfálticas es una forma de reciclar tales desechos y mejorar las propiedades del pavimento. La utilización de caucho en mezclas asfálticas no es reciente. Varios países, como USA, Canadá, Brasil y España entre otros, han incorporado este tipo de mezclas en tareas de conservación y construcción de pavimentos. En Chile, el estudio de las mezclas asfalto caucho se ha venido investigando desde el año 1999. Actualmente en nuestro país se vienen realizando diferentes estudios sobre la reutilización del caucho reciclado proveniente de los neumáticos en desuso. La solución al problema que plantean los neumáticos fuera de uso, pasa necesariamente por la búsqueda de vías capaces de valorizar adecuadamente este residuo bajo condiciones económicas aceptables y en cantidades suficientes como para contrarrestar en un futuro la acumulación de los neumáticos en los botaderos.

3.4. OBJETIVOS:

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3.4.1. OBJETIVOS GENERALES: - El objetivo de esta investigación es estudiar el comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas a las cuales se les ha incorporado caucho como material granular fino y compararla con una mezcla convencional. 3.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: - Diseñar y describir el comportamiento de la mezcla asfáltica convencional sin caucho en cada una de sus propiedades mecánicas y físicas. - Realizar ensayos que permitan evaluar las propiedades de los agregados pétreos que serán utilizados en la confección de la mezcla asfáltica. - Caracterizar el caucho proveniente del reciclaje de neumáticos, para establecer proporciones a usar dentro de la granulometría del árido a la mezcla. - Realizar ensayos que permitan evaluar las propiedades de la mezcla asfáltica en la cual será utilizado el caucho como parte del material granular fino. 3.5. HIPÓTESIS: - Se demostrará a través de estos ensayos que el uso del caucho en mezclas asfálticas en caliente mejora el comportamiento de las propiedades de las mezclas asfálticas. 3.6. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES EN ESTUDIO:  Variable Independiente: - Cemento Asfáltico. - Agregados Pétreos. - Gránulos de Caucho.  Variable Dependiente: - Calidad en las propiedades de las mezclas asfálticas.

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3.7. LIMITACIONES: - El proyecto tendrá su área de estudio en la ciudad de Chimbote donde se proveerá de los recursos de la zona para ser el estudio respectivo. - Se realizaran los ensayos de Marshall en los Laboratorios del Ministerio de Transporte y Comunicación, debido que en la localidad no se contaba en su momento con los equipos e instrumentos necesarios para los ensayos respectivos. - Se trabajara solamente el granulo de caucho con un solo tipo de granulometría que pasa por la malla N°30. - Se trabajara la incorporación del caucho granulado con solamente tres tipos de proporciones: 0.5%, 1.0% y 1.5% con respecto del agregado pétreo, los cuales son los favorables en estudios anteriores. 4. MARCO REFERENCIAL: 4.1. MARCO DE ANTECEDENTES: 4.1.1. A NIVEL INTERNACIONAL: http://waste.ideal.es/neumaticos.htm. Supone el tratamiento del 100% de las cubiertas fuera de uso ESPAÑA PROCESA 314.000 TONELADAS DE NEUMÁTICOS, UN 10% MÁS QUE LA MEDIA DE LA UNIÓN EUROPEA. El 70% del caucho se recicla o se reutiliza y el 30% restante se transforma en combustible alternativo. Entre las múltiples aplicaciones del caucho reciclado se encuentra la fabricación de: suelos elásticos prefabricados, granza para campos de fútbol de hierba artificial, pavimentos para parques infantiles o materiales aislantes, tanto térmico como acústico. España cerró el ejercicio con un volumen de Neumáticos Fuera de Uso (NFU) de 314.000 toneladas, según un informe realizado por la Asociación Europea de Fabricantes de Neumáticos y Productos de Caucho (ETRMA, en sus siglas en inglés), cifra que lo posiciona un 10% por encima de la media de los países de la Unión Europea. Este volumen supone el 100% del tratamiento de neumáticos, con la consiguiente reducción del impacto medioambiental. El reparto en porcentajes del total tratado se sitúa en el 70% para reutilización o reciclaje, de ellos, el 50% (153.000 toneladas) solo

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se recicla, un 8% se reutiliza directamente si la cubierta lo permite, y un 12% se reencaucha. El resto, un 30%, se transforma en combustible alternativo para uso en cementeras. Según el estudio de la ETRMA, el mercado español es el quinto país de la Unión Europea que más NFU produce anualmente, tan sólo por detrás de Alemania (568.000 toneladas), Reino Unido (508.000), Italia (421.000) y Francia (369.000). Aunque el proceso de reciclado de neumáticos al final de su vida útil puede mejorar si se amplían las utilidades del caucho, el punto de partida de España, en comparación con estos cuatro países, es positivo. Por este motivo, la gestión adecuada a través de la red de plantas de recogida y tratamiento, que colaboran con los dos sistemas integrados de gestión existentes (Signus Ecovalor y TNU), evita que estos desechos acaben en vertederos. No sucede lo mismo en otros mercados como el italiano o el británico donde sólo se tratan el 83% y el 95%, respectivamente, del volumen generado. El caucho, un material con múltiples utilidades para la Federación Española de la Recuperación y el Reciclaje (FER), miembro del Comité Organizador de SRR, en la actualidad existe recorrido para aprovechar todo el potencial que ofrece este sector. "Aunque el caucho se recicla cada vez más con nuevas aplicaciones, una gran parte del mismo se emplea como combustible alternativo con fines energéticos", asegura Alicia García-Franco, directora general de la FER. "Para optimizar la capacidad tecnológica de las plantas de recuperación y reciclado de NFU, es necesario promover nuevos proyectos y concienciar a la sociedad de las opciones que ofrece el caucho reciclado, de forma que se consuman productos hechos con este material", añade la responsable de esta Federación. Por su maleabilidad y su polivalencia, el caucho ofrece muchas posibilidades al reciclarlo. Entre otras utilidades, las distintas fracciones de este material se pueden utilizar para la fabricación de suelos elásticos prefabricados en forma de baldosas, planchas o rollos, para pavimentos deportivos o parques infantiles. Las partículas de tamaño intermedio pueden dedicarse a rellenar campos de césped artificial, y las más finas como aditivo para mejorar la calidad de las mezclas asfálticas y como componente para la fabricación de piezas en la industria del caucho. Además, este material es un excelente aislante, tanto térmico como acústico, un campo donde existe una importante vía de desarrollo para el sector. Alternativas como estas permiten dar una salida más útil y eficiente al elevado volumen de neumáticos fuera de uso que España genera cada año.

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El compromiso e innovación de las empresas que operan en este sector, ha permitido disponer de un excelente punto de partida para continuar evolucionando. Algunos de estos avances se podrán ver en SRR, salón que se celebrará en paralelo a la Feria Internacional del Urbanismo y del Medio Ambiente. Los primeros estudios sobre la utilización de caucho en mezclas asfálticas comenzaron en el año 1920. Inicialmente se realizaron estudios y pruebas utilizando el caucho molido proveniente del reciclado de neumáticos para modificar el asfalto. Las primeras fórmulas de tiempo y temperatura para modificar el ligante mediante proceso por vía húmeda se realizaron en el año 1960.El departamento de transportes de Arizona (ADOT) coloco la primera membrana SAM en 1968 y la primera membrana SAMI retardadora de fisuración en 1972.La Arizona Refinery Company (ARCo) incorporó granos de caucho provenientes del triturado de neumáticos al agregado, utilizando el sistema PlusRide en los estados de California y Florida, realizando tramos de prueba colocando asfalto-caucho en los sectores con agrietamiento. En el año 1974 el Centro de Investigaciones Elpidio Sánchez Marcos, en España, comienza sus estudios trabajando fórmulas de incorporación de caucho al ligante y posteriormente fabricando mezclas asfálticas que fueron aplicadas en las calles de la ciudad de Barcelona. Uno de los grandes aportes se realizó en el año 1990 cuando la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Autónoma de Madrid, con la tesis doctoral de Juan Gallego Medina realiza un estudio sobre el efecto del empleo de caucho de neumáticos usados por vía seca en las características de mezclas bituminoso en caliente. En Sudamérica, países como Brasil, México y Colombia han realizado tramos de prueba usando los procesos por vía seca y húmeda. En el año 2002, en la ciudad de Buenos Aires, Argentina, se realiza un tramo de prueba utilizando el proceso seco, en un sector de una de las avenidas más importantes de la ciudad. En Chile, existen dos tramos experimentales en los cuales se utilizó el proceso húmedo, los cuales fueron realizados por la Dirección de Vialidad. El primero de ellos, se encuentra en la undécima Región de Aysén en la Ruta X-65 y fue construido en el año 2004. El segundo tramo se realizó en el año 2005, se ubica en la provincia de Los Andes,V Región, para la rehabilitación de la Ruta 60 CH. 4.1.2. A NIVEL NACIONAL:

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Http://elcomercio.pe/edicionimpresa/html/2007-1118/le sacan el polvo a las llanta.html; LE SACAN EL POLVO A LAS LLANTAS: Quieren procesar las llantas usadas para la obtención de polvo de caucho, insumo requerido para la industria automotriz y de la construcción. En el Perú no existe un cementerio de carros. Menos uno de llantas. Tampoco existen normas que den beneficios tributarios a las empresas que reciclan. Menos aún normativas que exijan el reciclaje de los productos que contaminan. A pesar de ello (o por eso mismo), un grupo de estudiantes de la maestría de la Universidad de Piura decidió hacer una propuesta de negocios que involucre el reciclaje de llantas. "Las empresas no tienen cómo deshacerse de las llantas usadas y algunas incluso pagan a los recicladores para que se las lleven”. Al iniciar el estudio, de arranque, tuvieron su primer obstáculo. Las normas municipales prohíben el ingreso a los rellenos sanitarios, aun cuando se pretenda reciclar. Entonces, idearon una red para recoger la materia prima de 1.500 puntos de acopio. "No conocemos otra empresa que esté realizando este servicio, por lo que tendremos la posibilidad de armar un eficiente sistema de acopio", comenta. Uno de los puntos delicados es la negociación del precio por llanta. "Alquilaremos camiones para recoger las llantas, pero se entiende que se le pagará más al que nos traiga el producto a la planta". También planean tejer alianzas con varias municipalidades para trabajar con recicladores formales. "Lo ideal sería que hubiera políticas estatales que promuevan una cultura del reciclaje, pero mientras esto ocurre debemos ir avanzando", comenta Eduardo Silva. Por eso, afirman que su mercado aún no es el Perú. Por ejemplo, en España cuando se compra una llanta nueva, el precio incluye el costo por el reciclaje de la misma. Y en Colombia, se parchan pistas con asfalto y caucho. ¿Si este material es más duradero y eficaz que el tradicional por qué no se aplica en el Perú? "Porque hacer concreto asfáltico es más caro y requeriría que el Estado se involucre". Debido a los beneficios tributarios en EE.UU., inicialmente se venderá el polvo de caucho a la industria del automóvil (accesorios) y de la construcción (asfalto, adoquines). Incluso, la empresa americana que les cotizó la maquinaria se mostró interesada en comprarles todo el polvo de caucho producido. "Y pensar que lo que para otros es basura, para nosotros es oro en polvo". 4.1.3. A NIVEL LOCAL:

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En nuestra ciudad este problema no es tan visible, debido a que la eliminación de neumáticos usados, terminan su vida útil en basureros incontrolados que afecta el medio ambiente; en su minoría le dan un reusó cubriendo sus propias necesidades del material. No contamos con un plan de reciclado de neumáticos donde se pueda dar un eficiente reusó de este material ya que no es biodegradable. 4.1.4. ESTUDIOS O PROYECTOS TÉCNICOS ANTERIORES: 1. Título: “Estudio del efecto de variación en la granulometría del caucho en mezcla asfálticas por vía seca”. Autor: Raúl Alejandro Segovia Airaudo. Lugar: Santiago de Chile. Conclusiones: - La utilización del caucho trae beneficios ambientales al solucionar el problema de su disposición final. - Como se vio en este estudio es factible el uso del caucho producto del reciclado de neumáticos para mejorar las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas, y mejorar el comportamiento a deterioros comunes de los pavimentos, como lo son el ahuellamiento y la fatiga. - El proceso por vía seca, requiere de pequeños cambios en la planta asfáltica, ya que al incorporar el caucho como un filler sólo se debe aumentar el largo del sistema de calentamiento de los agregados, el mayor costo sería por concepto del proceso de digestión del caucho, además, al ser el caucho mucho más liviano que el agregado se debe aumentar el tiempo de mezclado entre el caucho y el agregado con el objeto de obtener una mezcla homogénea antes de realizar la incorporación del asfalto a la mezcla.

- Es posible trabajar con granulometrías semidensas convencionales más usadas como son la IV-A-12 y la IV-A-20 para la fabricación de mezclas asfálticas

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mejoradas con caucho, ya que se observa una clara mejoría en las propiedades mecánicas en la mezcla modificada. - Como se observa en el ensaye de Inmersión-Compresión, si no se logra la adecuada interacción entre el asfalto y el caucho no se producirá un mejoramiento en las propiedades de la mezcla, por esta razón, la importancia de que en el proceso de digestión del caucho, tanto el tiempo como la temperatura a la cual se realiza dicho proceso sea el adecuado. Recomendaciones: - Con la puesta en marcha (Diciembre 2007), de la planta de reciclado de neumáticos de La División Norte de Codelco, debiera producirse una importante baja en los costos del insumo caucho, lo que haría mucho más viable la incorporación de granos de caucho a las mezclas asfálticas, y se debiera realizar un estudio utilizando este producto nacional. - Realizar un análisis económico de las mezclas asfálticas con caucho, en cuanto a costo inicial y de largo plazo, es decir, la vida útil de la vía. - Realizar un estudio de mezclas en caliente con incorporación de caucho utilizando el método de diseño SUPERPAVE. - Incorporar en el Manual de Carreteras, el ensaye de Inmersión-Compresión, estableciendo el procedimiento de uso y los valores mínimos exigidos para cada tipo de mezcla. - Construir un tramo de prueba utilizando mezclas en caliente con incorporación de granos de caucho producto del reciclaje de neumáticos mediante proceso seco, hacer un seguimiento y comparar con los tramos de prueba realizados con el proceso húmedo. 2. Título: “Utilización de cauchos en mezclas asfálticas”. Autor: Ing. Hugo Gerardo Botasso, Sr. Rubén Osmar González, Ing. José Julián Rivera y Sr. Oscar Raúl Rebollo. Lugar: La Plata – Buenos Aires.

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Conclusiones: De la investigación realizada y las experiencias de transferidas se puede decir que: - Es posible utilizar en nuestro país cauchos provenientes de neumáticos, los mismos son obtenidos por dos procesos básicos de criogenesis y de molinos. - Su uso es posible en asfaltos a ser utilizados en mezclas discontinuas en caliente, dado que se ha obtenido un asfalto con baja susceptibilidad térmica y propiedades viscoelasticas acordes a las exigibles para este tipo de mezclas. - Para fuertes adiciones, según los materiales utilizados en la experiencia, se pueden obtener mezclas que cumplen las exigencias de los selladores asfalticos, aun con trituración por molino como proceso de obtención del caucho reciclado. - Los procesos desarrollados en laboratorio son fácilmente adaptables a plantas asfálticas o cualquier tipo de planta de producción de productos asfalticos. - De acuerdo a lo expuesto se pueden lograr los enunciados de cualquier política de reciclado, tales como reducción de un residuo, menor costo de tratamiento y beneficio sobre el producto logrado en cuanto a su mejora técnica. 4.1.5. OTRAS FUENTES INFORMATIVAS: 4.1.5.1. PUBLICACIONES ESPECIALIZADAS: 1. Título: “Le sacan polvo a las llantas”. Editorial: El Comercio. Ciudad: Lima – Perú. Dirección: http://elcomercio.pe/edicionimpresa/html/2007-11-18/le sacan el polvo a las llantas.html. Resumen: Quieren procesar las llantas usadas para la obtención de polvo de caucho, insumo requerido para la industria automotriz y de la construcción.

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En el Perú no existe un cementerio de carros. Menos uno de llantas. Tampoco existen normas que den beneficios tributarios a las empresas que reciclan. Menos aún normativas que exijan el reciclaje de los productos que contaminan. A pesar de ello (o por eso mismo), un grupo de estudiantes de la maestría de la Universidad de Piura decidió hacer una propuesta de negocios que involucre el reciclaje de llantas. "Las empresas no tienen como deshacerse de las llantas usadas y algunas incluso pagan a los recicladores para que se las lleven", dice Javier Aguirre, uno de los gestores de la idea que, además, trabaja en una empresa que tiene políticas de protección ambiental. Al iniciar el estudio, de arranque, tuvieron su primer obstáculo. Las normas municipales prohíben el ingreso a los rellenos sanitarios, aun cuando se pretenda reciclar. Entonces, idearon una red para recoger la materia prima de 1.500 puntos de acopio. "No conocemos otra empresa que está realizando este servicio, por lo que tendremos la posibilidad de armar un eficiente sistema de acopio", comenta. Uno de los puntos delicados es la negociación del precio por llanta. "Alquilaremos camiones para recoger las llantas, pero se entiende que se le pagara más al que nos traiga el producto a la planta", advierte Gaby Shimabukuro. También planean tejer alianzas con varias municipalidades para trabajar con recicladores formales. "Lo ideal sería que hubiera políticas estatales que promuevan una cultura del reciclaje, pero mientras esto ocurre debemos ir avanzando", comenta Eduardo Silva. Por eso, afirman que su mercado aun no es el Perú. "Como el caucho es un commoditie, encontrar mercado afuera no va a ser difícil", añade Silva. Por ejemplo, en España, cuenta Aguirre, cuando se compra una llanta nueva, el precio incluye el costo por el reciclaje de la misma. Y en Colombia, se parchan pistas con asfalto y caucho. ¿Si este material es más duradero y eficaz que el tradicional por que no se aplica en el Perú? "Porque hacer concreto asfaltico es más caro y requerirá que el Estado se involucre", comenta Aguirre. Debido a los beneficios tributarios en EE.UU., inicialmente se venderá el polvo de caucho a la industria del automóvil (accesorios) y de la construcción (asfalto, adoquines). Incluso, la empresa americana que les cotiza la maquinaria se mostró interesada en comprarles todo el polvo de caucho producido. "Y pensar que lo que para otros es basura, para nosotros es oro en polvo", comenta Aguirre. 4.1.5.2. PUBLICACIONES ELECTRÓNICAS:

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1. Título: “Reutilización, reciclado y disposición final de neumáticos”. Autor: Ing. Guillermo Castro. Fecha: Diciembre 2007. Dirección: http://materias.fi.uba.ar/6715/Material_archivos/Material%20complementario% 2067.17/Reutilizacion%20,%20Reciclado%20y%20Disposicion%20final%20de %20Neumatico.pdf 2. Título: “El caucho reciclado, mas eólico que nunca”. Fecha: Junio 2007. Dirección: http://www.notigras.es/seccion.php?id=28&texto=el-caucho-reciclado-masecologico-que-nunca 3. Título: “Mezclas Asfálticas Modificadas con grano de caucho de llanta (Gcr): Estado del conocimiento y análisis de utilización en Colombia”. Fecha: Noviembre de 2011. Dirección: http://www.slideshare.net/alexa842003/articulo-asfalto-caucho. 4.2. MARCO TEÓRICO: 4.2.1. ASFALTO: Es un material termoplástico, es decir, su condición de estado es dependiente de la temperatura, así que en ambientes fríos se comporta como un sólido elástico, a temperaturas intermedias presenta una condición visco - elástica y a medida que se eleva la temperatura pasa a ser un material menos viscoso, para tornarse más fluido a temperaturas sobre los 110°C o 120°C.

El asfalto es un material altamente impermeable, adherente y cohesivo, capaz de resistir altos esfuerzos instantáneos y fluir bajo la acción de cargas permanentes. Como

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aplicación de estas propiedades el asfalto puede cumplir, en la construcción de pavimentos, las siguientes funciones: - Impermeabilizar la estructura del pavimento, haciéndolo poco sensible a la humedad y eficaz contra la penetración del agua proveniente de la precipitación. - Proporciona una íntima unión y cohesión entre agregados, capaz de resistir la acción mecánica de disgregación producida por las cargas de los vehículos. Igualmente mejora la capacidad portante de la estructura, permitiendo disminuir su espesor. Actualmente el asfalto se obtiene artificialmente como producto de refinación, donde las cantidades de asfalto residual varían según las características del crudo; pudiendo oscilar entre el 10% y el 70%. Este asfalto se produce en una variedad de tipos y grados que van desde solidos duros y quebradizos a líquidos casi tan fluidos como el agua. La forma semisólida conocida como betún asfaltico es el material básico. Figura 4.1. Obtención de los Asfaltos de Petróleo

El asfalto usado en pavimentación, generalmente llamado cemento asfáltico, a altas temperaturas (135ºC) es poco rígido, condición que permite que se adhiere fácilmente a las partículas del agregado y, por lo tanto, es un excelente cemento que une los agregados en mezclas en caliente.

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El cemento asfáltico también es usado como impermeabilizante y no es afectado por los ácidos, los alcális (bases) o las sales. Esto significa que un pavimento de concreto asfáltico construido adecuadamente es impermeable y resistente a muchos tipos de daño químico. El asfalto al entrar en contacto con el oxígeno del medio ambiente reacciona, perdiendo sus propiedades elásticas y volviéndose duro y frágil. Esta es una de las características del asfalto que trata de retardarse, pero que se desarrolla con el tiempo. En una mezcla convencional (asfalto + agregado de granulometría completa) el porcentaje de asfalto es de 6.5% y del agregado de 93.5% en peso de la mezcla, aprox.; sin embargo, es importante resaltar como un material cuya participación es mínima puede tener tanto efecto en el comportamiento de la mezcla.

Figura 4.2. Cemento asfáltico a temperatura ambiente y de briqueta preparada con una mezcla cemento asfáltico-agregado.

4.2.1.1. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL ASFALTO A. PROPIEDADES FÍSICAS:

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Las propiedades físicas del asfalto, de mayor importancia para el diseño, construcción y mantenimiento de carreteras son: durabilidad, adhesión, susceptibilidad a la temperatura, envejecimiento y endurecimiento que a continuación definiremos: - Durabilidad: Es la medida de que tanto puede retener un asfalto sus características originales cuando es expuesto a procesos normales de degradación y envejecimiento. Sin embargo existen pruebas rutinarias para evaluar la durabilidad del asfalto, estas son las pruebas de película delgada en horno y la prueba de película delgada en horno rotatorio, ambas incluyen el calentamiento de la película delgada de asfalto. - Adhesión y Cohesión: Adhesión: es la capacidad del asfalto para adherirse al agregado en la mezcla de pavimentación. Cohesión: es la capacidad del asfalto de mantener firmemente, en su puesto, las partículas de agregado en el pavimento terminado. El ensayo de ductilidad no mide directamente la adhesión o la cohesión; más bien, examina una propiedad del asfalto considerada para algunos como la relación con la cohesión y la adhesión. - Susceptibilidad a la Temperatura: Todos los asfaltos son termoplásticos; esto es, se vuelven más duros (mas viscosos) a medida que su temperatura disminuye, y más blandos (menos viscosos) a medida que su temperatura aumenta. Esta característica se conoce como susceptibilidad a la temperatura y es una de las propiedades más valiosas en un asfalto. La susceptibilidad a la temperatura varía entre asfaltos de petróleos de diferente origen, aun si los asfaltos tienen el mismo grado de consistencia.

Debe entenderse que es de vital importancia que un asfalto sea susceptible a temperatura. Debe tener suficiente fluidez a altas temperaturas para que pueda cubrir las partículas que se desplacen unas respecto a otras durante la compactación. Luego deberá volverse lo suficiente viscoso, a temperatura ambientales normales, para mantener unidas las partículas de agregado.

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- Endurecimiento y Envejecimiento: Los asfaltos tienden a endurecerse en la mezcla asfáltica durante la construcción, y también en pavimento terminado. Este endurecimiento es causado principalmente por el proceso de oxidación (el asfalto combinado con el oxígeno), el cual ocurre más fácilmente a altas temperaturas (como las temperaturas de construcción) y en películas delgadas de asfalto (como la película que cubre las partículas de agregado). El asfalto se encuentra a altas temperaturas y en películas delgadas mientras que está revistiendo las partículas de agregado durante el mezclado. Esto hace que la oxidación y el endurecimiento más severo ocurran en esta etapa de mezclado. El endurecimiento del asfalto continúa en el pavimento después de la construcción. Una vez más, las causas principales son la oxidación y la polimerización. Estos procesos pueden ser retardados si se mantiene, en el pavimento terminado, una cantidad pequeña de vacíos (de aire) interconectados, junto con una capa gruesa de asfalto cubriendo las partículas de agregado. B. COMPOSICIÓN QUÍMICA: El asfalto tiene propiedades químicas que lo hacen muy versátil como material de construcción de carreteas. En la actualidad no hay una prueba normal para la composición química de asfaltos que sea aceptada. La relación entre la composición química del cemento asfaltico y su comportamiento de la estructura del pavimento es todavía incierta. Básicamente, el asfalto está compuesto por varios hidrocarburos (combinaciones moleculares de hidrogeno y carbono) y algunos residuos de azufre, oxigeno, nitrógeno y otros elementos. El asfalto cuando es disuelto con un heptano, puede separarse en dos partes principales, asfáltenos y máltenos. Los asfáltenos no se disuelven en el heptano. Los asfáltenos una vez separados de los máltenos, son usualmente de color negro o pardo oscuro y se parecen al polvo grueso del grafito. Los asfáltenos le dan al asfalto su color y dureza. Los máltenos se disuelven en el heptano. Son líquidos viscosos compuestos de resinas y aceites. Las resinas son, por lo general, líquidos pesados de color ámbar

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o pardo oscuro, mientras que los aceites son de color más claro. Las resinas proporcionan las cualidades adhesivas en el asfalto mientras que los aceites actúan como un medio de transporte para los asfáltenos y las resinas. La proporción de asfáltenos y máltenos en el asfalto puede variar a un sin número de factores, incluyendo altas temperaturas, exposición a la luz y al oxígeno, tipo de agregados usado en la mezcla de pavimento, y espesor de la película de asfalto en la partículas de los agregados. Las reacciones que pueden ocurrir incluyen: evaporación de los compuestos más volátiles oxidación (combinación de moléculas de hidrocarburos con moléculas de oxigeno), polimerización (combinación de dos o más para formar una sola molécula pesada) y otros cambios químicos que pueden afectar considerablemente las propiedades del asfalto. 4.2.1.2. PRUEBAS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES DEL ASFALTO El asfalto se presenta en una amplia variedad de tipos y grados normalizados. Con el fin de conocer o controlar la cantidad de asfaltos, se someten a ensayos específicos, según las normas específicas de la AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials). Las pruebas necesarias para determinar y medir las siguientes propiedades: Penetración, Viscosidad, Punto de Ablandamiento, Ductilidad, Punto de Inflamación, Solubilidad y Peso Específico. A. PENETRACIÓN: La prueba normal de penetración consiste, como primera medida, en estabilizar una muestra de asfalto a una temperatura de 25°C (77° F) en un baño de agua con temperatura controlada. Seguidamente, una aguja de dimensiones normalizada se coloca sobre la superficie de la muestra bajo una carga de 100 gramos y por un tiempo exacto de 5 segundos. La distancia que la aguja penetra en el asfalto es registrada en unidades de 0.1 mm. La cantidad de estas unidades es llamada la “penetración” de la muestra.

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Figura 4.3. Penetrómetro con su aguja de penetración

B. VISCOSIDAD: Las especificaciones de los trabajos de pavimentación requieren, generalmente de ciertos valores de viscosidad a temperaturas de 60° C (140° F) y 135° C (275°F). La viscosidad a 60° C (140°F) es la viscosidad usada para clasificar el cemento asfaltico. Ella representa la viscosidad del cemento asfaltico a la temperatura más alta que el pavimento puede llegar a experimentar durante su servicio. La viscosidad a 135° C (275°F) corresponde, aproximadamente, a la viscosidad del asfalto durante el mezclado y la colocación. El conocer la consistencia de un asfalto dado a estas dos temperaturas ayuda determinar si el asfalto es apropiado o no para el pavimento que está siendo diseñado.

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Figura 4.4. Ensayo de viscosidad absoluta y viscosidad cinemática.

C. PUNTO DE ABLANDAMIENTO: Los asfaltos son materiales termoplásticos, por lo cual no puede hablarse de un punto de fusión en el término estricto de la palabra. Se establece entonces un punto de ablandamiento, determinado por la temperatura a la que alcanza un determinado estado de fluidez. Los asfaltos de diferentes tipos reblandecen a diferentes temperaturas. El punto de reblandecimiento se determina usualmente por el método de ensayo del anillo y bola. Consiste en llenar de asfalto fundido un anillo de latón de dimensiones normalizadas, se deja enfriar a la temperatura ambiente durante cuatro horas. Sobre el centro de la muestra se sitúa una bola de acero de dimensiones y peso específicos, casi siempre de 9.51mm de diámetro. Una vez lista, se suspende la muestra sobre un baño de agua y se calienta el baño de tal manera que la temperatura del agua suba a velocidad constante. Se anota la temperatura en el momento en que la bola de acero toca el fondo del vaso de cristal. Esta temperatura es el punto de ablandamiento.

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D. DUCTILIDAD: Los asfaltos dúctiles tienen normalmente mejores propiedades aglomerantes. Por otra parte, asfaltos con una ductilidad muy elevada son usualmente susceptibles a los cambios de temperatura. La ductilidad es una medida de cuanto puede ser estirada una muestra de asfalto antes de que se rompa en dos. La ductilidad es medida mediante una prueba de “extensión” en donde una probeta de cemento asfaltico es extendida o estirada a una velocidad y una temperatura especifica de 25°C. El estiramiento continúa hasta que el hilo de cemento asfáltico se rompa. La longitud del hilo, en el momento del corte se mide en centímetros. Y se denomina ductilidad de la muestra.

Figura 4.5. En general: Los asfaltos con ductilidades más bajas, tienen una gran tendencia a producir pavimentos con agrietamientos excesivos. E. PUNTO DE INFLAMACIÓN: El punto de inflamación de un cemento asfaltico es la temperatura más baja a la cual se separan materiales volátiles de la muestra, y crean un “destello” en presencia de una llama abierta. El punto de inflamación no debe ser confundido con el punto de combustión, el cual es la temperatura más baja a la cual el cemento asfaltico se inflama y se quema. El punto de inflamación consiste, tan solo, en la combustión instantánea de las fracciones volátiles que se están separando del asfalto.

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El punto de inflamación de un cemento asfaltico se determina para identificar la temperatura máxima a la cual este puede ser manejado y almacenado sin peligro de que se inflame. Esta información es muy importante debido a que el cemento asfaltico es generalmente calentado con su almacenaje con el fin de mantener una viscosidad lo suficiente baja para que el material pueda ser bombeado. El procedimiento básico para determinar el punto de inflamación consiste en calentar, gradualmente, una muestra de cemento asfaltico en una copa de latón mientras se está aplicando una pequeña llama sobre la superficie. La temperatura a la cual se presentan destellos instantáneos de vapores sobre la superficie se denomina punto de inflamación.

Figura 4.6. Ensayo - Punto de Inflamación

F. SOLUBILIDAD: El ensayo de solubilidad es un procedimiento para medir la pureza de un cemento asfaltico. Una muestra es sumergida en un solvente (tricloroetileno) en donde se disuelven sus componentes cementantes activos. Las impurezas como las sales, el carbono libre, y los contaminantes inorgánicos, no se disuelven sino que se depositan en forma de partícula.

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Estas impurezas insolubles son luego filtradas fuera de la solución y medidas como una proporción de la muestra original.

Figura 4.7. Ensayo de solubilidad, mide la pureza de un cemento asfaltico

G. PESO ESPECIFICO: El peso específico es la proporción del peso de cualquier volumen igual de agua, ambos a una temperatura determinada. El peso específico de un cemento asfaltico no se indica, normalmente, en las especificaciones de la obra. De todas maneras, hay dos razones importantes por las cuales se deben conocer el peso específico del cemento asfaltico usado: - El asfalto se expande cuando es calentado y se contrae cuando es enfriado. Esto significa que el volumen dado de una cierta cantidad de cemento asfaltico será mayor a altas temperaturas. Las medidas de peso específico proveen un patrón para efectuar correcciones de temperatura – volumen. - El peso específico de un asfalto es esencial en la determinación del porcentaje de vacíos (espacios de aire) de un pavimento compactado.

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4.2.1.3. ASFALTOS MODIFICADOS: En el caso específico del material asfalto se han logrado avances significativos al tratar el cemento asfáltico original con otras sustancias que permiten mejorar su comportamiento cuando es sometido a condiciones más exigentes, por ejemplo, climas extremos, tránsito de vehículos muy pesados, ambientes agresivos, solicitaciones concentradas en áreas específicas, etc. Se pueden mencionar los siguientes casos: - Asfalto Modificado: Cemento Asfáltico + Polímero. Disminuye la susceptibilidad térmica, mejora el comportamiento a la fatiga, aumenta la resistencia al envejecimiento, aumenta la adhesividad árido-ligante, permite el uso del asfalto en mezclas abiertas, micro aglomerados, mezclas drenantes, etc. - Asfalto Caucho: Cemento asfáltico + Caucho reciclado de neumáticos desechados. Mejora en forma notable la resistencia al ahuellamiento y la durabilidad. 4.2.2. MATERIALES PÉTREOS Los agregados para Mezclas Asfálticas en Caliente se clasifican generalmente por su tamaño como: agregados gruesos, agregados finos, o filler mineral. Según el Manual de Carreteras – Especificaciones Técnicas Generales para Construcción (EG 2013), se denominará agregado grueso a la porción de agregado retenido en el tamiz de 4,75mm (N.º 4); agregado fino a la porción comprendida entre los tamices de 4,75mm y 75μm (N.º 4 y N.º 200) y polvo mineral o llenante la que pase el tamiz de 75μm (N.° 200). El agregado grueso deberá proceder de la trituración de roca o de grava o por una combinación de ambas; sus fragmentos deberán ser limpios, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables. Estará exento de polvo, tierra, terrones de arcilla u otras sustancias objetables que puedan impedir la adhesión con el asfalto, también deberá satisfacer los requisitos de calidad indicados en cada especificación. El agregado fino estará constituido por arena de trituración o una mezcla de ella con arena natural. Los granos del agregado fino deberán ser duros, limpios y de superficie rugosa y angular. El material deberá estar libre de cualquier sustancia, que impida la adhesión con el asfalto y deberá satisfacer los requisitos de calidad indicados en cada especificación. El polvo mineral o llenante provendrá de los procesos de trituración de los agregados pétreos o podrá ser de aporte de productos

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comerciales, generalmente cal hidratada o cemento portland. Podrá usarse una fracción del material preveniente de la clasificación, siempre que se verifique que no tenga actividad y que sea no plástico. La mezcla de los agregados grueso y fino y el polvo mineral deberá ajustarse a las exigencias de la respectiva especificación, en cuanto a su granulometría. Los agregados seleccionados para su uso en Mezclas Asfálticas en Caliente se determinan evaluándolos para las siguientes características mecánicas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Tamaño y gradación. Limpieza / materiales deletéreos. Tenacidad / dureza. Durabilidad / resistencia. Textura superficial. Forma de partículas. Absorción. Afinidad por el Asfalto.

Los agregados para mezclas asfálticas en caliente deben de cumplir los requerimientos de cada ensayo a realizar, se describe los ensayos que deben de realizarse a los agregados pétreos para su uso en mezclas asfálticas en caliente: Tabla 4.1. Requerimientos para los agregados Gruesos – Especificaciones -------- - ----- --Técnicas Generales para Construcción (EG-2013). Ensayos Durabilidad (al sulfato de magnesio) Abrasión Los Ángeles Adherencia Índice de Durabilidad Partículas chatas y Alargadas Caras fracturadas Sales Solubles Totales Absorción |

Norma MTC E 209 MTC E 207 MTC E 517 MTC E 214 ASTM 4791 MTC E 210 MTC E 219 MTC E 206

Requerimiento 18% máx. 40% máx. +95 35% min. 10% máx. 85/50 0,5% máx. 1,0% máx.

---

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Tabla 4.2. Requerimientos para los agregados Finos – Especificaciones Técnicas Generales para Construcción (EG-2013). Ensayos Equivalente de Arena Angularidad del agregado fino Absorción Índice de Plasticidad (malla N° 40) Durabilidad (al Sulfato de Magnesio) Índice de Durabilidad Índice de Plasticidad(malla N°200) Sales Solubles Totales

Norma MTC E 114 MTC E 222 MTC E 205 MTC E 111 MTC E 209

Requerimiento 60% min. 30% min. 0,5% máx. NP. -

MTC E 214 MTC E 111 MTC E 219

35 min. 4 máx. 0,5% máx.

4.2.3. CAUCHO Sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en algunos árboles. El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados. Si bien en un comienzo los neumáticos de automóviles estaban elaboradas básicamente de caucho natural, hoy en día podemos decir que en casi en su totalidad están fabricadas de caucho sintético. Existen varios tipos de caucho sintético: neopreno, buna, caucho de butilo y otros cauchos especiales, de los cuales el caucho butílico es el principal componente de los neumáticos. 4.2.3.1. CAUCHO NATURAL

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En estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex de plantas productoras de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. Otra planta productora de caucho es el árbol del hule, Castillo a elástica, originario de México. Indonesia, Malasia, Tailandia, China y la India producen actualmente alrededor del 90% del caucho natural. El caucho en bruto obtenido de otras plantas suele estar contaminado por una mezcla de resinas que deben extraerse para que el caucho sea apto para el consumo. Entre estos cauchos se encuentran la gutapercha y la balata, que se extraen de ciertos árboles tropicales. A. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS El caucho bruto en estado natural es un hidrocarburo blanco o incoloro. El compuesto de caucho más simple es el isopreno o 2-metilbutadieno, cuya fórmula química es C5H8. A la temperatura de -195ºC, el caucho puro es un sólido duro y transparente. De 0 a 10ºC es frágil y opaco, y por encima de 20ºC se vuelve blando, flexible y translúcido. Al amasarlo mecánicamente o al calentarlo por encima de 50ºC, el caucho adquiere una textura de plástico pegajoso y se descompone a temperaturas superiores a 200ºC. El caucho puro es insoluble en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes químicos se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera lo hace lentamente. 4.2.3.2. CAUCHO SINTÉTICO: Puede llamarse caucho sintético a toda sustancia elaborada artificialmente que se parezca al caucho natural. Se obtiene por reacciones químicas, conocidas como condensación o polimerización, a partir de determinados hidrocarburos insaturados. Los compuestos básicos del caucho sintético llamados monómeros, tienen una masa molecular relativamente baja y forman moléculas gigantes denominadas polímeros. Después de su fabricación, el caucho sintético se vulcaniza. A. CAUCHO BUTILO: Este tipo de caucho sintético, producido por primera vez en 1949, se obtiene por copolimerización de isobutileno con butadieno o isopreno. Es un plástico y

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puede trabajarse como el caucho natural, pero es difícil de vulcanizar. Aunque no es tan flexible como el caucho natural y otros sintéticos, es muy resistente a la oxidación y a la acción de productos corrosivos. Debido a su baja permeabilidad a los gases, se utiliza en los tubos interiores de las llantas de automóviles y motocicletas.

4.2.4. MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE La mezcla asfáltica la constituye un material pétreo recubierto con una película de asfalto, uniformemente combinados, en proporciones previamente especificadas. Las cantidades relativas de estos materiales, determinan las propiedades y características de la mezcla. Las mezclas asfálticas pueden fabricarse en caliente o en frío, siendo más comunes las primeras. Se denominan “mezclas en caliente”, pues para lograr que los áridos se mezclen homogéneamente con el asfalto, ambos componentes se llevan a temperaturas altas, sobre los 140ºC, para obtener una buena trabajabilidad de la mezcla. El proceso de mezclado se realiza en una Planta Asfáltica, y luego se transporta la mezcla al sitio de pavimentación y se coloca por medio de una pavimentadora o finisher, asegurándose que la superficie se encuentre preparada correctamente. Una vez extendida, se somete a un proceso de compactación, que hace que esta mezcla tenga propiedades resistentes al desgaste producido por el paso de los vehículos, y a su vez, pueda traspasar la solicitación del peso de ellos hacia las capas más profundas, absorbiendo una parte de esta solicitación. A través de este proceso, se obtiene una superficie suave y bien consolidada. 4.2.4.1. PROPIEDADES DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS Las buenas mezclas asfálticas en caliente trabajan bien debido a que son diseñadas, producidas y colocadas de tal manera que se logra obtener las propiedades deseadas. Hay varias propiedades que contribuyen a la buena calidad de pavimentos de mezclas en caliente. Estas incluyen la estabilidad, la durabilidad, la impermeabilidad, la Trabajabilidad, la flexibilidad, la resistencia a la fatiga y la resistencia al deslizamiento. El objetivo primordial del procedimiento de diseño es el de garantizar que la mezcla asfáltica posea cada una de estas propiedades. Por lo tanto, hay que saber que

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significa cada una de estas propiedades, cómo es evaluada, y que representa en términos de rendimiento del pavimento. Las propiedades fundamentales que deben tener las mezclas asfálticas son las siguientes:

A. ESTABILIDAD: La estabilidad de un asfalto es su capacidad de resistir desplazamientos y deformación bajo las cargas de tránsito. Un pavimento estable es capaz de mantener su forma y lisura bajo cargas repetidas, un pavimento inestable desarrolla ahuellamientos (canales), ondulaciones (corrugación) y otras señas que indican cambios en la mezcla. Los requisitos de estabilidad solo pueden establecerse después de un análisis completo del tránsito, debido a que las especificaciones de estabilidad para un pavimento dependen del tránsito esperado. Las especificaciones de estabilidad deben ser lo suficiente altas para acomodar adecuadamente el tránsito esperado, pero no más altas de lo que exijan las condiciones de tránsito. Valores muy altos de estabilidad producen un pavimento demasiado rígido y, por lo tanto, menos durable que lo deseado. La estabilidad de una mezcla depende de la fricción y la cohesión interna. La fricción interna en las partículas de agregado (fricción entre partículas) está relacionada con características del agregado tales como forma y textura superficial. La cohesión resulta de la capacidad ligante del asfalto. Un grado propio de fricción y cohesión interna, en la mezcla, previene que las partículas de agregado se desplacen unas respecto a otras debido a las fuerzas ejercidas por el tráfico. En términos generales, entre más angular sea la forma de las partículas de agregado y más áspera sea su textura superficial, más alta será la estabilidad de la mezcla. Cuando no hay agregados disponibles con características de alta fricción interna, se pueden usar mezclas más económicas, en lugares donde se espere tráfico liviano, utilizando agregados con valores menores de fricción interna. La fuerza ligante de la cohesión aumenta con aumentos en la frecuencia

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de carga (tráfico). La cohesión también aumenta a medida que la viscosidad del asfalto aumenta, o a medida que la temperatura del pavimento disminuye. Adicionalmente, y hasta cierto nivel, la cohesión aumenta con aumentos en el contenido de asfalto. Cuando se sobrepasa este nivel, los aumentos en el contenido de asfalto producen una película demasiado gruesa sobre las partículas de agregado, lo cual resulta en pérdida de fricción entre partículas. Existen muchas causas y efectos asociados con una estabilidad insuficiente en el pavimento. Tabla 4.3. Causas y Efectos de Inestabilidad en el Pavimento. CAUSAS Exceso de asfalto en la mezcla Exceso de arena de tamaño medio en la mezcla

EFECTOS Ondulaciones, ahuellamientos y afloramientos o exudación Baja resistencia durante la compactación y posteriormente, durante un cierto tiempo; dificultad para la compactación Agregado redondeado Ahuellamiento y canalización sin, o con pocas, superficies trituradas

B. DURABILIDAD: La durabilidad de un pavimento es su habilidad para resistir factores tales como la desintegración del agregado, cambios en las propiedades de asfalto (polimerización y oxidación), y separación de las películas de asfalto. Estos factores pueden ser el resultado de la acción del clima, el tránsito, o una combinación de ambos. Generalmente, la durabilidad de una mezcla puede ser mejorada en tres formas. Estas son: usando la mayor cantidad posible de asfalto, usando una graduación densa de agregado resistente a la separación y diseñando y compactando la mezcla para obtener la máxima impermeabilidad. La mayor cantidad posible de asfalto aumenta la durabilidad porque las películas gruesas de asfalto no se envejecen o endurecen tan rápido como lo hacen las películas delgadas. En consecuencia, el asfalto retiene por más tiempo, sus

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características originales. Además el máximo contenido posible de asfalto sella eficazmente un gran porcentaje de vacíos interconectados en el pavimento, haciendo difícil la penetración del aire y del agua. Por supuesto, se debe dejar un cierto porcentaje de vacíos en el pavimento para permitir la expansión del asfalto en los tiempos cálidos.

Una graduación densa de agregado firme, duro, a la separación, contribuye de tres maneras, a la durabilidad del pavimento. Una graduación densa proporciona un contacto más cercano entre las partículas del agregado, lo cual mejora la impermeabilidad de la mezcla. Un agregado firme y duro resiste la desintegración bajo las cargas del tránsito. Un agregado resistente a la separación resiste la acción del agua y el tránsito, las cuales tienden a separar la película de asfalto de las partículas de agregado, conduciendo a la desintegración del pavimento. La resistencia de una mezcla a la separación puede ser mejorada, bajo ciertas condiciones, mediante el uso de compuestos adhesivos, o rellenos como la cal hidratada. La intrusión del aire y agua en el pavimento puede minimizarse si se diseña y compacta la mezcla para darle al pavimento la máxima impermeabilidad posible. Existen muchas causas y efectos con una poca durabilidad del pavimento. Tabla 4.4. Causas y Efectos de una poca Durabilidad. CAUSAS Bajo contenido asfaltos.

de

Alto contenido de vacíos debido al diseño o a la falta de compactación. Agregados susceptibles al agua (Hidrofilitos).

C. IMPERMEABILIDAD:

EFECTOS Endurecimiento rápido del asfalto y desintegración por pérdida de agregado. Endurecimiento temprano del asfalto seguido por agrietamiento o desintegración. Películas de asfalto se desprenden del agregado dejando un pavimento degastado, o desintegrado.

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La impermeabilidad de un pavimento es la resistencia al paso de aire y agua hacia su interior, o a través de él. Esta característica está relacionada con el contenido de vacíos de la mezcla compactada, y es así como gran parte de las discusiones sobre vacíos en las secciones de diseño de mezcla se relaciona con impermeabilidad. Aunque el contenido de vacíos es una indicación del paso potencial de aire y agua a través de un pavimento, la naturaleza de estos vacíos es muy importante que su cantidad. El grado de impermeabilidad está determinado por el tamaño de los vacíos, sin importar si están o no conectados, y por el acceso que tienen a la superficie del pavimento. Aunque la impermeabilidad es importante para la durabilidad de las mezclas compactadas, virtualmente todas las mezclas asfálticas usadas en la construcción de carreteras tienen cierto grado de permeabilidad. Esto es aceptable, siempre y cuando la permeabilidad esté dentro de los límites especificados. Tabla 4.5. Causas y Efectos de la Permeabilidad. CAUSAS Bajo contenido asfaltos.

EFECTOS de Las películas delgadas de asfalto causarán tempranamente, un envejecimiento y una desintegración de la mezcla. Alto contenido de vacíos El agua y el aire pueden entrar en la mezcla de diseño. fácilmente en el pavimento, causando oxidación Y desintegración de la mezcla. Compactación Resultará en vacíos altos en el inadecuada. pavimento, lo cual conducirá a la infiltración de agua y baja estabilidad.

D. TRABAJABILIDAD: La Trabajabilidad está descrita por la facilidad con que una mezcla de pavimentación puede ser colocada y compactada. Las mezclas que poseen buena trabajabilidad son fáciles de colocar y compactar; aquellas con mala trabajabilidad son difíciles de colocar y compactar. La trabajabilidad puede ser mejorada modificando los parámetros de la mezcla, el tipo de agregado, y/o la

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granulometría. Las mezclas gruesas (mezclas que contienen un alto porcentaje de agregado grueso) tienen una tendencia a segregarse durante su manejo, y también pueden ser difíciles de compactar. A través de mezclas de prueba en el laboratorio puede ser posible adicionar agregado fino, y tal vez asfalto, a una mezcla gruesa, para volverla más trabajable. En tal caso se deberá tener cierto cuidado para garantizar que la mezcla modificada cumpla con los otros criterios de diseño, tales como contenido de vacíos y estabilidad. Un contenido demasiado alto de relleno también puede afectar la trabajabilidad. Puede ocasionar que la mezcla se vuelva muy viscosa, haciendo difícil su compactación. La trabajabilidad es especialmente importante en sitios donde se requiere colocar y rastrillar a mano cantidades considerables de mezcla, como por ejemplo alrededor de tapas de alcantarillados, curvas pronunciadas y otros obstáculos similares. Es muy importante usar mezclas trabajables en dichos sitios. Las mezclas que son fácilmente trabajables o deformables se conocen como mezclas tiernas. Las mezclas tiernas son demasiado inestables para ser colocadas y compactadas apropiadamente. Usualmente son el producto de una falta de relleno mineral, demasiada arena de tamaño mediano., partículas lisas y redondeadas de agregado, y/o demasiada humedad en la mezcla. Aunque el asfalto no es la principal causa de los problemas de trabajabilidad, si tienen algún efecto sobre esta propiedad. Debido a que la temperatura de la mezcla afecta la viscosidad el asfalto, una temperatura demasiado baja hará que la mezcla sea poco trabajable, mientras que una temperatura demasiado alta podrá hacer que la mezcla se vuelva tierna. El grado y el porcentaje de asfalto también pueden afectar la trabajabilidad de la mezcla. Tabla 4.6. Causas y Efectos de Problemas en la Trabajabilidad. CAUSAS Tamaño máximo de partícula: grande Demasiado agregado grueso Temperatura muy baja de mezcla

EFECTOS Superficie áspera, difícil de colocar. Puede ser difícil de compactar. Agregado sin revestir, mezcla poco durable superficie áspera, difícil de compactar.

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Demasiada arena de tamaño La mezcla se desplaza bajo la medio compactadora y permanece tierna o blanda. Bajo contenido de relleno Mezcla tierna, altamente mineral permeable. Alto contenido de relleno Mezcla muy viscosa, difícil de mineral manejar, poco durable.

E. FLEXIBILIDAD: Flexibilidad es la capacidad de un pavimento asfáltico para acomodarse, sin que se agriete, a movimientos y asentamientos graduales de la subrasante. La flexibilidad es una característica deseable en todo pavimento asfáltico debido a que virtualmente todas las subrasantes se asientan (bajo cargas) o se expanden (por expansión del suelo). Una mezcla de granulometría abierta con alto contenido de asfalto es, generalmente, más flexible que una mezcla densamente graduada de bajo contenido de asfalto. Algunas veces los requerimientos de flexibilidad entran en conflicto con los requisitos de estabilidad, de tal manera que se debe buscar el equilibrio de los mismos.

F. RESISTENCIA A LA FATIGA: La resistencia a la fatiga de un pavimento es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tránsito. Se ha demostrado, por medio de la investigación, que los vacíos (relacionados con el contenido de asfalto) y la viscosidad del asfalto tienen un efecto considerable sobre la resistencia a la fatiga. A medida que el porcentaje de vacíos en un pavimento aumenta, ya sea por diseño o por falta de compactación, la resistencia a la fatiga del pavimento. (El

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periodo de tiempo durante el cual un pavimento en servicio es adecuadamente resistente a la fatiga) disminuye. Así mismo, un pavimento que contiene asfalto que se ha envejecido y endurecido considerablemente tiene menor resistencia a la fatiga. Las características de resistencia y espesor de un pavimento, y la capacidad de soporte de la subrasante, tienen mucho que ver con la vida del pavimento y con la prevención del agrietamiento asociado con cargas de tránsito. Los pavimentos de gran espesor sobre subrasantes resistentes no se flexionan tanto, bajo las cargas, como los pavimentos delgados o aquellos que se encuentran sobre subrasantes débiles.

Tabla 4.7. Causas y Efectos de una Mala Resistencia a la Fatiga. CAUSAS Bajo contenido de asfalto Vacíos altos de diseño Falta de compactación Espesor inadecuado pavimento

EFECTOS Agrietamiento por fatiga. Envejecimiento temprano del asfalto, seguido por agrietamiento por fatiga. Envejecimiento temprano del asfalto, seguido por agrietamiento por fatiga. de Demasiada flexión seguida por agrietamiento por fatiga.

G. RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO: Resistencia al deslizamiento es la habilidad de una superficie de pavimento de minimizar el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie este mojada. Para obtener buena resistencia al deslizamiento, el neumático debe ser capaz de mantener contacto con las partículas de agregado en vez de rodar sobre una película de agua en la superficie del pavimento (hidroplaneo). La resistencia al deslizamiento se mide en terreno con una rueda normalizada bajo condiciones controladas de humedad en la superficie del pavimento, y a una velocidad de 65 km/hr (40 mi/hr). Una superficie áspera y rugosa de pavimento tendrá mayor resistencia al deslizamiento que una superficie lisa. La mejor resistencia al deslizamiento se obtiene con un agregado de textura áspera, en una mezcla de gradación abierta y con tamaño máximo de 9.5 mm (38 pulgadas) a 12.5 mm (1/2 pulgada). Además

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de tener una superficie áspera, los agregados debe resistir el pulimiento (alisamiento) bajo el tránsito. Los agregados calcáreos son más susceptibles al pulimiento que los agregados silíceos. Las mezclas inestables que tienden a deformarse o a exudar (flujo de asfalto a la superficie) presentan problemas graves de resistencia al deslizamiento. Tabla 4.8. Causas y Efectos de poca Resistencia al Deslizamiento. CAUSAS EFECTOS Exceso de asfalto Exudación, poca resistencia al deslizamiento. Agregado mal graduado o Pavimento liso, posibilidad de con mala textura hidroplaneo. Agregado pulido en la mezcla Poca resistencia al deslizamiento.

4.2.4.2. PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS Un factor importante que debe ser considerado en el comportamiento de mezclas asfálticas son las relaciones volumétricas entre el ligante asfáltico y los agregados. Las propiedades volumétricas más importantes de una mezcla compactada de pavimento son: vacíos de aire (Va), vacíos en el agregado mineral (VMA), vacíos llenos con asfalto (VLLCA), y contenido de asfalto efectivo (Pbe), proporcionan un índice del probable comportamiento de la mezcla durante su vida de servicio. Las definiciones de vacíos en el agregado mineral (VMA), contenido de asfalto efectivo (Pbe), vacíos de aire (Va), y vacíos llenos con asfalto (VLLCA) son: - Vacíos en el agregado mineral(V.M.A.): Volumen de vacíos entre los agregados de una mezcla compactada que incluye los vacíos de aire y el contenido de asfalto efectivo, expresado en porcentaje del volumen total de la mezcla. Ver figura 4.08. - Contenido de asfalto efectivo (Pbe): El contenido de asfalto total de la mezcla menos la porción de asfalto absorbida por el agregado. Ver figura 4.08. - Vacíos de Aire (Va):

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Volumen total de las pequeñas cavidades de aire entre las partículas de agregado cubiertas en toda la mezcla, expresada como porcentaje del volumen bulk de la mezcla compactada. Ver figura 4.08. - Vacíos llenos con asfalto (V.LL.C.A.): Porción del volumen de vacíos entre las partículas de agregado (VMA) que es ocupado por el asfalto efectivo. Figura 4.08.

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Figura 4.8. Esquemáticamente una muestra de mezcla asfáltica compactada.

4.2.4.3. CARACTERÍSTICAS Y COMPORTAMIENTO DE LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS: Una muestra de mezcla de pavimentación preparada en el laboratorio puede ser analizada para determinar su posible desempeño en la estructura del pavimento. El análisis está enfocado hacia cuatro características del diseño de mezclas comprende: -

Densidad de la mezcla. Vacíos de aire, o simplemente vacíos. Vacíos en el agregado mineral. Contenido de asfalto.

Cada una de estas características tiene mucha importancia en el comportamiento de la mezcla. A. DENSIDAD: La densidad de la mezcla compactada está definida como su peso unitario (el peso de un volumen específico de la mezcla). La densidad es una característica muy importante debido a que es esencial tener una alta densidad en el pavimento terminado para obtener un rendimiento duradero. En las pruebas y el análisis del diseño de mezclas, la densidad de la mezcla compactada se expresa, generalmente, en kilogramos por metro cúbico. La densidad es calculada al multiplicar la gravedad específica total de la mezcla por la densidad del agua (1000 kg/m3). Si bien es cierto que esta característica no es utilizada en el diseño de la mezcla, se emplea para los controles de compactación. A la mezcla asfáltica compactada en el laboratorio se le asigna la densidad patrón y será ésta el punto de referencia en los controles para determinar si la densidad del pavimento terminado si es, o no, el adecuado. Las especificaciones usualmente requieren que la densidad del pavimento sea un porcentaje de la densidad del laboratorio. Esto se debe a que rara vez la compactación in situ logra las densidades que se obtienen usando los métodos normalizados de compactación de laboratorio.

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B. VACÍOS DE AIRE (O SIMPLEMENTE VACÍOS): Los vacíos de aire son espacios pequeños de aire, o bolsas de aire, que están presentes entre los agregados revestidos en la mezcla final compactada. Es necesario que todas las mezclas densamente graduadas contengan cierto porcentaje de vacíos para permitir alguna compactación adicional bajo el tráfico, y proporcionar espacios adonde pueda fluir el asfalto durante su compactación adicional. El porcentaje permitido en el diseño de mezclas convencionales (en muestras de laboratorio) para capas superficiales está entre 3 y 5 por ciento, pero en campo se permite tener vacíos de aire no mayor al 8% permitiendo que la carpeta se compacte bajo tránsito. La durabilidad de un pavimento asfáltico es función del contenido de vacíos. La razón de esto es que entre menor sea la cantidad de vacíos, menor va a ser la permeabilidad de la mezcla. Un contenido demasiado alto de vacíos proporciona pasajes, a través de la mezcla, por los cuales puede entrar el agua y el aire, y causar deterioro. Por otro lado, un contenido demasiado bajo de vacíos puede producir exudación de asfalto; una condición en donde el exceso de asfalto es exprimido fuera de la mezcla hacia la superficie. La densidad y el contenido de vacíos están directamente relacionados. Entre más alta la densidad menor es el porcentaje de vacíos en la mezcla, y viceversa. Las especificaciones de la obra requieren, usualmente, una densidad que permita acomodar el menor número posible (en la realidad) de vacíos: preferiblemente menos del 8 por ciento. C. VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL: Los vacíos en el agregado mineral (VMA) son los espacios de aire que existen entre las partículas de agregado en una mezcla compactada de pavimentación, incluyendo los espacios que están llenos de asfalto. El VMA representa el espacio disponible para acomodar el volumen efectivo de asfalto (todo el asfalto menos la porción que se pierde en el agregado) y el volumen de vacíos necesario en la mezcla. Cuando mayor sea el VMA más espacio habrá disponible para las películas de asfalto.

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Existen valores mínimos para VMA los cuales están recomendados y especificados como función del tamaño del agregado. Estos valores se basan en el hecho de que cuanto más gruesa sea la película de asfalto que cubre las partículas de agregado, más durables será la mezcla.

Figura 4.9. Ilustración del VMA en una Probeta de Mezcla Compactada (Nota: para simplificar el volumen de asfalto absorbido no es mostrado). Para que pueda lograrse un espesor durable de película de asfalto, se debe tener valores mínimos de VMA. Un aumento en la densidad de la graduación del agregado, hasta el punto donde se obtengan valores de VMA por debajo del mínimo especificado, puede resultar en películas delgadas de asfalto y en mezclas de baja durabilidad y apariencia seca. Por lo tanto, es contraproducente y perjudicial, para la calidad del pavimento, disminuir el VMA para economizar el contenido de asfalto. D. CONTENIDO DE ASFALTO: La proporción de asfalto en la mezcla es importante y debe ser determinada exactamente en el laboratorio, y luego controlada con precisión en la obra. El contenido de asfalto de una mezcla particular se establece usando los criterios usualmente conocidos en el diseño de mezclas asfálticas. El contenido óptimo de asfalto de una mezcla depende, en gran parte, de las características del agregado tales como la granulometría y la capacidad de absorción. La granulometría del agregado está directamente relacionada con el contenido óptimo del asfalto. Entre más finos contenga la graduación de la

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mezcla, mayor será el área superficial total, y, mayor será la cantidad de asfalto requerida para cubrir, uniformemente, todas las partículas. Por otro lado las mezclas más gruesas (agregados más grandes) exigen menos asfalto debido a que poseen menos área superficial total. La relación entre el área superficial del agregado y el contenido óptimo de asfalto es más pronunciada cuando hay relleno mineral (fracciones muy finas de agregado que pasan a través del tamiz de 0.075 mm (Nº 200). Los pequeños incrementos en la cantidad de relleno mineral, pueden absorber, literalmente, gran parte el contenido de asfalto, resultando en una mezcla inestable y seca. Las pequeñas disminuciones tienen el efecto contrario: poco relleno mineral resulta en una mezcla muy rica (húmeda). Cualquier variación en el contenido o relleno mineral causa cambios en las propiedades de la mezcla, haciéndola variar de seca a húmeda. Si una mezcla contiene poco o demasiado, relleno mineral, cualquier ajuste arbitrario, para corregir la situación, probablemente la empeorará.

En vez de hacer ajustes arbitrarios, se deberá efectuar un muestreo y unas pruebas apropiadas para determinar las causas de las variaciones y, si es necesario, establecer otro diseño de mezcla. La capacidad de absorción (habilidad para absorber asfalto) del agregado usado en la mezcla es importante para determinar el contenido óptimo de asfalto. Esto se debe a que se tiene que agregar suficiente asfalto la mezcla para permitir absorción, y para que además se puedan cubrir las partículas con una película adecuada de asfalto. Los técnicos hablan de dos tipos de asfalto cuando se refieren al asfalto absorbido y al no absorbido: contenido total de asfalto y contenido efectivo de asfalto. El contenido total de asfalto es la cantidad de asfalto que debe ser adicionada a la mezcla para producir las cualidades deseadas en la mezcla. El contenido efectivo de asfalto es el volumen de asfalto no absorbido por el agregado; es la cantidad de asfalto que forma una película ligante efectiva sobre la superficie de los agregados. El contenido efectivo de asfalto se obtiene al restar la cantidad absorbida de asfalto del contenido total de asfalto.

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La capacidad de absorción de un agregado es, obviamente, una característica importante en la definición del contenido de asfalto de una mezcla. Generalmente se conoce la capacidad de absorción de las fuentes comunes de agregados, pero es necesario efectuar ensayos cuidadosos cuando son usadas fuentes nuevas. 4.3. METIDO DE DISEÑO: El método de diseño más utilizado en Perú para las mezclas en caliente, es el Método Marshall (ASTM D – 1559), el cual está basado en el empleo de ensayos mecánicos. El concepto del método Marshall en el diseño de mezclas para pavimentación fue formulado por Bruce Marshall, ingeniero de asfaltos del Departamento de Autopistas del estado de Mississippi. El Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos, a través de una extensiva investigación y estudios de correlación, mejoró y adicionó ciertos aspectos al procedimiento de prueba Marshall, a su vez desarrolló un criterio de diseño de mezclas. El diseño de una mezcla asfáltica consiste básicamente en seleccionar una granulometría y un porcentaje de asfalto de modo que, una vez fabricada y puesta en terreno, cumpla las propiedades para la cual fue diseñada. Los métodos de dosificación tienen como fin determinar el porcentaje de asfalto óptimo para una combinación determinada de agregados de acuerdo a las propiedades seleccionadas. Previo al diseño de la mezcla, es necesario que todos los materiales constituyentes, agregados y asfaltos, sean analizados para decidir si son aptos o no para formar parte del pavimento a construir. El desarrollo del método implica la confección de una serie de probetas normalizadas de 2½” de altura y 4” de diámetro, las cuales difieren en el porcentaje de ligante. Suelen utilizarse al menos cinco contenidos de cemento asfáltico, variando entre uno y otro en 0.5%, tratando de estar por encima y por debajo del óptimo esperado. Para cada contenido de ligante, se fabrican al menos tres probetas. La compactación del material dentro de los moldes se realiza a través del martillo Marshall, que es un dispositivo de acero, formado por una base plana y circular de 3 7/8” de diámetro, equipado con un peso de 10 [lb] (4.54 [kg]) y construido de modo de obtener una altura de caída de 18”. Las probetas se compactan con 75 golpes por cara, o como se especifique según el tránsito de diseño. La estabilidad de la probeta es el valor de la carga máxima en Newton que alcanzará al ensayarla a compresión lateral en la máquina de ensaye Marshall, la cual está diseñada para aplicar carga a las probetas a través de unas mordazas semicirculares a una velocidad de deformación de 51 mm por minuto. La fluidez es la deformación, en cuartos de milímetros, que ocurre desde el instante en que se aplica la carga hasta lograr la carga máxima.

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Figura 4.10. Martillo Marshall y Prensa y anillo de carga utilizado en ensayos Marshall. Con los valores obtenidos, y en base a los criterios definidos en el Manual de Carreteras – Especificaciones Técnicas Generales para Construcción (EG - 2013), en función del tipo de tránsito y el empleo de la mezcla, ya sea como carpeta de rodadura, carpeta intermedia o capa base, se obtiene el porcentaje óptimo de asfalto y la mezcla de agregados pétreos que garantizan una buena estructura. 4.3.1. ESTABILIDAD MARSHALL:

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Consiste en aplicar carga vertical a un espécimen cilíndrico en posición horizontal. La temperatura de ensayo es de 60ºC seleccionada por considerarse que es la temperatura promedio del pavimento en el verano. El valor de la estabilidad Marshall es la máxima carga que produce la falla en el espécimen. La estabilidad se puede definir como la capacidad de la mezcla para resistir desplazamientos y deformación.

Figura 4.11. Diagrama estabilidad VS % de asfalto.

4.3.2. FLUJO MARSHALL: El valor del flujo es la deformación vertical total del espécimen sometido a la máxima carga, punto en el cual la carga empieza a decrecer. Puede indicar el potencial de la deformación permanente en mezclas de gradación densa. Un flujo mayor que 0.16 pulgadas puede indicar que la mezcla puede ser inestable bajo cargas de tráfico.

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Un resultado típico de ensayos de flujo es el mostrado en la siguiente figura. Como se aprecia el flujo se incrementa con el contenido de asfalto en la mezcla. El contenido de asfalto en una mezcla le confiere mayor durabilidad. La durabilidad se define la capacidad de resistir factores externos como desintegración del agregado, cambios en las propiedades del asfalto y separación del asfalto del agregado.

Figura 4.12. Diagrama Flujo VS % de asfalto.

4.4. MODIFICACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS MEDIANTE INCORPORACIÓN DE CAUCHO DE NEUMÁTICOS FUERA DE USO:

LA

Uno de los polímeros utilizados para modificar el ligante y las mezclas asfálticas es el caucho. Este puede ser especialmente fabricado o provenir de la recuperación de piezas en desuso, como es el caso de los neumáticos. Gran parte del caucho sintético es usado para la fabricación de los neumáticos de automóviles, pero para los de camiones y buses, es necesaria una proporción más grande de caucho natural, con el objeto de controlar mejor la generación de calor. Como dato adicional, se tiene que las llantas de los automóviles contienen aproximadamente 16% de caucho natural y 31% de sintético.

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La combinación de cauchos naturales y sintéticos, se realiza de modo de que el primero, proporciona elasticidad y el segundo, estabilidad térmica. Esta combinación de efectos favorece la durabilidad y la capacidad de adaptarse a las nuevas exigencias del tránsito. 4.4.1. MÉTODOS PARA LA PRODUCCIÓN DE GRANOS DE CAUCHO: Según el método utilizado para la producción de granos de caucho, se obtienen diferentes características en cuanto a la forma y textura de ellos. Las técnicas de molienda más comunes son el proceso ambiental y la trituración criogénica. 4.4.1.1. PROCESO AMBIENTAL: La trituración ambiental puede ser lograda de dos modos: por granulación y por molienda. Este es un proceso puramente mecánico, donde el material entra en un molino o granulador a temperatura ambiente, la cual aumenta considerablemente durante el proceso debido a la fricción generada al ser desgarrado. Los granuladores reducen el tamaño del caucho mediante corte por la acción de cuchillas. El tamaño del producto es controlado por tamices ubicados dentro de la máquina, los cuales pueden ser cambiados para variar el tamaño del producto final. Otra forma es pasar el material por una serie de molinos, donde los primarios, secundarios y finales son muy similares, y operan básicamente bajo el mismo principio, estos usan dos rodillos grandes que van rotando, con dentaduras que cortan el material, ubicadas en uno o ambos rodillos. En general, los productos resultantes de este proceso son de alta calidad y limpio de todo tipo de impurezas, facilitando la utilización de este material en nuevos procesos y aplicaciones. 4.4.1.2. TRITURACIÓN CRIOGÉNICA: Este proceso se refiere al empleo de nitrógeno líquido u otros materiales o métodos para congelar trozos de neumáticos o trozos de caucho antes de la reducción de tamaño, volviéndolo frágil y quebradizo como un cristal a temperaturas por debajo de -62ºC.

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El acero es separado mediante el empleo de imanes. La fibra textil es removida por medio de aspiración y selección. El material resultante presenta aspecto brillante y limpio, con superficies fracturadas y poco contenido de acero y fibra, debido a que la fragmentación ocurre por las uniones entre estos materiales y el caucho. El empleo de temperaturas criogénicas puede ser aplicado en cualquier etapa para la reducción de tamaño de los trozos de neumáticos. Este método requiere instalaciones muy complejas, lo que hace que sea poco rentable económicamente. 4.4.2. APLICACIÓN DE ASFÁLTICAS:

GRANOS

DE

CAUCHO

EN

LAS

MEZCLAS

El caucho proveniente de neumáticos desechados puede ser incorporado en las mezclas asfálticas por medio de tres métodos diferentes denominados como Proceso por Vía Húmeda, Proceso por Vía Seca y Proceso en Refinería. En el Proceso Húmedo, el caucho actúa modificando el cemento asfáltico, mientras que en el Proceso Seco, el caucho es usado como una porción de agregado fino. En el Proceso en Refinería, la mezcla del caucho con el cemento asfáltico se realiza en la planta productora de asfalto, para luego transportarlo a obra en donde se combina con los áridos para producir la mezcla asfáltica. Cada proceso es utilizado dependiendo del producto que se quiera obtener. A continuación, se muestra la terminología asociada al uso de los granos de caucho en mezclas asfálticas: Tabla 4.9. Metodología del uso del caucho en mezclas Asfálticas. MATERIAL VÍA PRODUCTO Granos de Húmeda Asfalto modificado con caucho o Asfalto – Caucho Caucho Seca Mezcla asfáltica mejorada con caucho

4.4.2.1. PROCESO POR VÍA HÚMEDA: En este proceso, se unen los granos de caucho con el cemento asfáltico para producir una mezcla modificada llamada asfalto-caucho, que es usada de la misma manera que un ligante modificado.

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La fabricación de asfalto-caucho consiste en la mezcla de los granos de caucho, usualmente de tamaño máximo 0.85 mm, con el cemento asfáltico en un estanque con agitación. Generalmente, el porcentaje de adición de caucho es entre 18-24% con respecto al peso del ligante. Para promover la unión del asfalto y el caucho, es necesario establecer una temperatura y un tiempo de reacción dentro del estanque. Usualmente, la mezcla es formulada a temperaturas entre 180-210º C por 1 a 4 horas. En el siguiente esquema, se muestra la fabricación de las mezclas asfalto-caucho por el proceso vía húmeda:

Figura 4.13. Esquema de fabricación de asfalto modificado con caucho mediante el proceso por vía húmeda. 4.4.2.2. PROCESO POR VÍA SECA: El proceso por vía seca es el método mediante el cual el caucho reciclado es mezclado con los agregados, antes de adicionar el cemento asfáltico. En este proceso, se usan los granos de caucho como un agregado en la mezcla asfáltica, los cuales pueden sumarse como un árido más o como sustituto de una pequeña parte del agregado fino, el cual puede estar entre el uno y tres por ciento del peso total de los agregados de la mezcla.

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Si bien los granos de caucho son tratados como un árido, no pueden considerarse un material inerte, pues interacciona con el ligante de la mezcla asfáltica. Este proceso de interacción suele llamarse “digestión” del caucho. Mediante este proceso, el caucho pasa de ser un árido elástico a ser un modificador del ligante en la mezcla asfáltica. La digestión es un proceso que prolifera desde la superficie de la partícula de caucho hacia su interior, por lo que será más rápido cuanto más fino sea el polvo de caucho, menor su proporción dentro de la mezcla asfáltica y cuanto más elevada sea la temperatura de la mezcla y el tiempo que se mantenga ésta caliente durante el proceso de fabricación y puesta en obra. En laboratorio, la digestión puede simularse manteniendo la mezcla en horno, a una temperatura en un rango 150-170° C y un tiempo de una a dos horas, previamente a la compactación de la probeta. En la siguiente figura, se muestra la fabricación de las mezclas asfálticas mejoradas con caucho a través del proceso seco:

Figura 4.14. Esquema de fabricación de asfalto modificado con caucho por vía seca. Los granos de caucho son mezclados con los áridos, anteriormente calentados. El cemento asfáltico es el mismo que se usa para mezclas convencionales, sin embargo, las temperaturas de mezclado son más altas, por lo general entre 160° y 190° C, al igual que las de compactación, que están entre 150° y 160° C.

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Luego de mezclar el ligante con los agregados más el caucho, se le debe dar el tiempo a esta mezcla para que suceda el proceso de digestión. Este tiempo en obra, la mayoría de las veces está garantizado con el tiempo que toma el camión entre la planta, en la que se elabora la mezcla y el lugar de colocación del concreto asfáltico utilizando una extendedora tradicional. A. TECNOLOGÍAS PARA EL USO DE CAUCHO RECICLADO MEDIANTE VÍA SECA: Las tecnologías más usadas en Estados Unidos para el uso de caucho reciclado mediante este proceso, son la tecnología PlusRide y la tecnología Genérica o sistema TAK. Otra tecnología muy popular es la desarrollada en España y es actualmente usada en muchos países. - Convencional: Esta tecnología fue desarrollada en España para usar el caucho reciclado en la mejora de mezclas asfálticas empleando granulometrías convencionales que no implican consumos elevados de cemento asfáltico, pero que aportan menor cantidad de caucho, aproximadamente un dos por ciento del peso total de los agregados. El caucho utilizado es generalmente de granulometría fina, con tamaños de los granos no mayor a 0.5 mm. Estas mezclas asfálticas han sido evaluadas dinámicamente en el laboratorio y colocadas en la vía con buenos resultados.

5. DISEÑO Y RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN: 5.1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN: 5.1.1. METODOLOGÍA: A. TIPO DE INVESTIGACIÓN: Cuasi Experimental: Por ser de diseño experimental en la que se está incluyendo el granulo de caucho en su diseño.

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B. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN: Se pretende realizar estudios del granulo de caucho reciclado en el diseño de la mezcla asfáltica en caliente, basándose en experiencia ya realizadas a nivel internacional. Los ensayos se realizaran utilizando el diseño de mezclas método Marshall, este método es el más utilizado a nivel nacional e internacional para diseño de mezclas asfálticas convencionales. En este estudio, se pretende adicionar caucho en porcentajes de 0.5%, 1.0% y 1.5% con respecto al peso del agregado pétreo, no se utilizan porcentajes mayores de adición de caucho ya que según lo concluido en investigaciones, porcentajes de adición de caucho superiores al 2% no producen mejoría en las propiedades de la mezcla. Se realiza la granulometría del caucho denominada Granulometría Fina, la cual esta defina por el tamiz pasante de la malla N° 30, se empleara la tecnología de aplicación del método por vía seca – Tecnología convencional. Se realiza un estudio comparativo entre una mezcla asfáltica convencional ya diseñada y la misma con incorporación de los gránulos de caucho, en distintas proporciones utilizando el proceso por vía seca. En la mezcla patrón y en las con adición de caucho, se trabaja con una mezcla asfáltica densa. Diseño Experimental: Diseño Cuasi Experimental

𝑀1

𝑋𝑖

Grupo Control

Diseño Tradicional

𝑀2

𝑋𝑖

Grupo Experimental

Nuevo diseño con caucho reciclado 0.50 %

𝑂1

𝑌𝑖

V.D.

𝑂2

Resultados para Comparar

𝑌𝑖

V.D.

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𝑀3

𝑋𝑖

Grupo Experimental

Nuevo Diseño con caucho reciclado 1.00 %

𝑀4

𝑋𝑖

Grupo Experimental

Nuevo diseño con caucho reciclado 1.50 %

𝑂3

Resultados para Comparar

𝑂4

Resultados para Comparar

𝑌𝑖

V.D.

𝑌𝑖

V.D.

M1, M2, M3, M4: Muestra 1 (15 Briquetas), Muestra 2 (15Briquetas), Muestra 3(15 Briquetas), Muestra 4(15 Briquetas). Xi: Variable(s) Independiente(s) de estudio. O1, O2, O3, O4: Observaciones 1, 2, 3 y 4. Yi: Variable Dependiente. M1 = Muestra Patrón (forma tradicional). M2 = Muestra Basado en caucho reciclado (0.5%). M3 = Muestra Basado en caucho reciclado (1.0%). M4 = Muestra Basado en caucho reciclado (1.5%). i = Comportamiento de la mezcla asfáltica en caliente basado en caucho reciclado (grupo experimental). Comportamiento de la mezcla asfáltica en caliente basado en el sistema tradicional (patrón). O1, O2, O3, O4: Resultados. Y= Propiedades mecánica de la mezcla asfáltica. 5.1.2. VARIABLES: 5.1.2.1. VARIABLE DEPENDIENTE: Calidad en las propiedades de las mezclas asfálticas: Los agregados convencionales para la conformación de la mezcla asfáltica son: el cemento asfaltico y agregados petreos (grava y arena), deben de cumplir ciertas normativas para obtener como resultado una mezcla asfáltica de calidad en sus propiedades.

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Indicadores de la variable: -

Vacios de aire (Va) Vacios en el agregado mineral (V.M.A.) Vacios llenos con asfalto (V.LL.C.A.) Contenido de asfalto efectivo (Pbe)

5.1.2.2. VARIABLE INDEPENDIENTE: -

Cemento Asfaltico. Agregados Petreos. Granulo de Caucho.

5.1.3. POBLACIÓN Y MUESTRA: En este trabajo se realizara una población muestral de 60 briquetas que se usaran para realizar los ensayos de Marshall: - Donde 15 briquetas se utilizaran para obtener el diseño patrón de la mezcla asfáltica en caliente. - Se realizara 15 briquetas para la realización del ensayo de Marshall con el componente caucho a un 0.5% del peso del agregado pétreo. - Se realizara 15 briquetas para la realización del ensayo de Marshall con el componente caucho a un 1.0% del peso del agregado pétreo. - Se realizara 15 briquetas para la realización del ensayo de Marshall con el componente caucho a un 1.5% del peso del agregado pétreo. N = 15 Briquetas (Muestra) N’ = 60 Briquetas (Población) 5.1.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN:

Tecnicas de Recoleccion de Informacion La Observacion

Tabla 5.1. Técnicas e Instrumentos Utilizados en el Proyecto. Instrumento Nivel de Investigacion Naturaleza de la Ambito de la Investigacion Investigacion Guia de Observacion

Experimental: Cuasi Experimental

Prospectivo

Poblacion N´=60 Muestreo por conveniencia

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5.2. DESARROLLO EXPERIMENTAL: Se describe cómo se desarrolla el presente trabajo de investigación, la metodología seguida, los procedimientos desarrollados en los cuales se especifican los ensayos realizados, las características de los materiales utilizados, y los criterios de selección de las mezclas asfálticas modificadas con granos de caucho. Para realizar el estudio de la incorporación de caucho mediante vía seca, es necesario partir con una mezcla patrón, con el fin de comparar la variación de las propiedades de esta mezcla al añadirle diferentes porcentajes de caucho. En la mezcla patrón y las mezclas modificadas con caucho, se utilizarán los mismos materiales pétreos y cemento asfáltico. 5.2.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES: 5.2.1.1. AGREGADOS PÉTREOS: Se denomina agregado grueso a la porción del agregado retenida en el tamiz 2.5 mm (N° 8) y agregado fino, a la porción que pasa el mismo tamiz. Si se requiere, puede adicionarse filler de aportación, el cual está constituido por polvo mineral fino, tal como cemento hidráulico, cal u otro material inerte, libre de materia orgánica y partículas de arcilla. Los agregados utilizados provienen de la cantera “La Sorpresa”, donde se elaboran diferentes tamaños de piedra chancada, tambien se extrae arena gruesa y arena fina. Los agregados utilizados provienen de la cantera “La Sorpresa” los cuales se conforman por dos materiales: Piedra chancada de 1/2” y arena gruesa. A estos materiales, se les realizaron los siguientes ensayos de caracterizacion, de acuerdo al Manual de Carreteras – Especificaciones Técnicas Generales para Construccion (EG – 2013). Los resultados de los parámetros obtenidos en los ensayos de calidad de los agregados petreos para mezclas asfalticas, se muestran en el anexo A. a. Analisis Granulometrico del Agregado: La granulometría está definida como la distribución porcentual en masa de los distintos tamaños de partículas que constituyen el agregado pétreo. Se determina mediante el análisis granulométrico, el cual consiste en separar una muestra de agregado en fracciones de igual tamaño. La granulometría se expresa en función

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de los porcentajes parciales retenidos en cada tamiz. A continuación, se presenta el resultado del análisis granulométrico y la respectiva curva granulométrica. Este ensayo se realizó de acuerdo a la norma MTC E 204 - 2000. - Agregado Fino – Arena Gruesa: Tabla 5.2. Granulometría agregado pétreo. TAMIZ

3/8"

1/4"

N° 04

N° 06

N° 08

N° 10

N° 16

N° 20

N° 30

N° 40

N° 50

N° 80

N° 100

N° 200

- N° 200

Abertura del Tamiz (mm ) Retenido ( % )

8.750

6.350 3.0

4.760 4.0

3.360 5.0

2.380 8.0

2.000 5.0

1.190 21.0

0.840 10.0

0.590 11.0

0.426 8.0

0.297 6.0

0.177 7.0

0.149 2.0

0.074 5.0

5.0

Pasa ( % )

100.0

97.0

93.0

88.0

80.0

75.0

54.0

44.0

33.0

25.0

19.0

12.0

10.0

5.0

CURVA GRANULOMETRICA 100 90

Porcentaje que Pasa ( % )

80 70 60 50 40 30 20 10 0 100.000

10.000

1.000

0.100

0.010

Tamaño de las Partículas ( mm )

Figura 5.1. Curva distribución granulométrica del agregado fino. - Agregado Grueso – Piedra chancada: Tabla 5.3. Granulometría agregado pétreo. TAMIZ Abertura del Tamiz (mm ) Retenido ( % ) Pasa ( % )

1 1/2" 38.100

1" 25.400

3/4" 19.050

1/2" 12.700

3/8" 8.750

1/4" 6.350

N° 004 4.760

100.0

11.0 89.0

50.0 39.0

19.0 20.0

16.0 4.0

4.0

100.0

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CURVA GRANULOMETRICA

100 90

Porcentaje que Pasa ( % )

80 70 60 50 40 30 20 10 0 100.000

10.000

1.000

Tamaño de las Partículas ( mm )

Figura 5.2. Curva distribución granulométrica del agregado grueso. - Cal Hidratada: Tabla 5.4. Granulometría de la cal hidratada. TAMIZ Abertura del Tamiz (mm ) Retenido ( % ) Pasa ( % )

N° 50 0.297

N° 80 0.177

N° 100 0.149

N° 200 0.074

-N° 200 -

100.0

100.0

2.0 98.0

1.0 97.0

97.0 -

b. Ensayos de Limites de Consistencia o Atterberg: Los límites de Atterberg o límites de consistencia se conoce como plastilidad de un suelo a la capacidad de este de ser moldeable. Los ensayos que se realizaron según la norma peruana MTC E – 110 y MTC E – 111. Tabla 5.5. Índice de Plasticidad agregado fino. Ensayo Agregado fino Agregado fino (malla n° 40) (malla n° 200) Indice de NP NP Plasticidad

Norma MTC E – 110 E – 111

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c. Peso Específico y Absorción del Agregado Grueso y Agregado Fino: Determina el peso del agregado por unidad de volumen sin considerar sus vacios. Con este ensayo tambien se determina el porcentaje de absorcion o contenido de agua exacto que requiere el agregado para saturar todos sus vacios. Tabla 5.6. Peso Específico y Absorción del agregado grueso. AGREGADO GRUESO Ensayo – MTC E 206 – 2000 Resultado 2,811 Peso específico bulk (base seca) g/cm3 2,831 Peso específico bulk (base saturada) g/cm3 2,868 Peso específico aparente (base seca) g/cm3 0,71 Absorción (%) Tabla 5.7. Peso Específico y Absorción del agregado fino. AGREGADO FINO Ensayo – MTC E 205 – 2000 Resultado 2,761 Peso específico bulk (base seca) g/cm3 2,783 Peso específico bulk (base saturada) g/cm3 2,824 Peso específico aparente (base seca) g/cm3 0,51 Absorción (%)

d. Ensayo de Abrasion ó Desgaste de los Agregados Gruesos: Mediante el ensayo de abrasion por medio de la maquina de los Angeles se puede conocer la resistencia del suelo al desgate mecanico o fisico por contaco directo con esferas de acero que giran junto con material a la velocidad de 33 revoluciones por minuto, por 15 ó 30 minutos, de acuerdo al tamaño de la grava, originando desmenuzamiento del material. Tabla 5.8. Desgaste de los Agregados de tamaños menores de (1½”). Ensayo – MTC E 207 – 2000 Resultado (%) Tamaño Máximo Nominal: 1/2” 13 Gradacion: “A” Numero de Esferas: 12

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e. Poncentaje de Caras Fracturadas en los Agregados gruesos: Determinar el porcentaje, en peso, del material que presente una, dos o mas caras fracturadas de las muestras de agregados gruesos. Tabla 5.9. Porcentaje de Caras Fractura en el Agregado Grueso. Ensayo – MTC E 210 – 2000 Descripcion Resultado (%) 100 Partículas con una ó más caras de fractura 100 Partículas con una ó más caras de fractura f. Porcentaje de Particulas Chatas y Alargadas: Este metodo permite la determinacion de los porcentajes de particulas planas, alargadas o plano alargadas en agregados gruesos. Tabla 5.10. Porcentaje de Partículas Chatas y Alargadas. Ensayo – ASTM D – 4791 Descripcion Resultado (%) 2,9 Partículas chatas y alargadas (relación 1 a 3) g. Contenido de Impurezas Organiccas: Este metodo permite determinar la presencia y el contenido de materia organica en el agregado fino. Tabla 5.11. Contenido de Impurezas Orgánicas en el Agregado Fino. Ensayo – MTC E 213 – 2000 Resultado Interpretación de Resultado (Número de Placa Orgánica de (Presencia Cualitativa de Impurezas 1 al 5) Orgánicas) Grado “1” Aceptable h. Sales Solubles Totales: Establece el procedimiento analitico de cristalizacion para determinar el contenido de cloruros y sulfatos, solubles en agua, de los agregados petreos empleados en las bases de mezclas bituminosas.

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Tabla 5.12. Sales Solubles en Agregados para Pavimentos Flexibles. Ensayo – MTC E 219 – 2000 Identificación Resultado (mg/kg) 282 Arena gruesa, procedencia: “La Sorpresa” 254 Piedra de 1/2”, procedecia: “La Sorpresa” i. Ensayo de Adherencia - Agregado Grueso: Este metodo describe los procedimientos de revestimiento e inmersion estatica para determinar la retencion de una pelicula bituminosa sobre una superficie de agregado en presencia del agua. Esto es aplicable para ambos bitumenes: RC Y Cemento Asfaltico. Donde se desee evitar el desprendimientto, se puede agregar algun aditivo. Tabla 5.13. Cubrimiento de los Agregados con Materiales Asfálticos (Incluye Emulsiones) en Presencia del Agua (Stripping). Ensayo – MTC E 517 – 2000 Identificación Revestimiento (%) Desprendimiento(%) Cantera: “La Sorpresa” 100 +95 Piedra de 1/2” j. Ensayo de Adhesividad ó Riedel Weber: Este metodo describe el procedimiento para determinar el grado de adhesividad del agregado fino (arena) con los ligantes bituminosos (asfaltos). Tabla 5.14. Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los Áridos finos (Procedimiento Riedel - Weber). Ensayo – MTC E 220 – 2000 Identificacion de Dosificacion del Resultado (Grado) la Muestra Aditivo (% en peso del Desprendimiento Parcial – asfalto) Desprendimiento Total Cantera “La Sorpresa” 0.50% 5 – 10 Arena Gruesa

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k. Ensayo de Equivalente de Arena: El ensayo de equivalente de arena nos da un indice del porcentaje de material arenoso en la muestra, y por consiguiente, la cantidad de material arcilloso presente en el mismo. Esto esta en cierto modo ligado al ensayo de porcentaje de material que pasa el tamiz N°200, y tambien a los limites de consistencia, porque una muestra que contiene material arcilloso tiene equivalente de arena bajo. Tabla 5.15. Equivalente de Arena de Suelos y Agregados Finos. Ensayo – MTC E 114 – 2000 Descripcion Resultado (%) Arena Gruesa “La Sorpresa” 73 l. Ensayo de Durabilidad: Mediante el ensayo de durabilidad, se determina la resistencia del agregado al ataque de los agentes quimicos, mediante la simulacion de hielo y deshielo, usando para esto una solucion de sulfato de magnesio. Tabla 5.16. Determinación de la Inalterabilidad de los Agregados Finos y Gruesos por Medio de Sulfato de Magnesio. Ensayo – MTC E 209 – 2000 Identificación Descripcion Resultado (%) Agregado Fino 9,1 Arena gruesa: “La Sorpresa” Agregado Grueso 3,1 Piedra 1/2”: “La Sorpresa”

m. Ensayo de Arcilla en Terrones y Particulas Desmenuzables en Agregados: Tabla 5.17. Ensayo de Terrones de Arcilla y Partículas Desmenuzables Ensayo – MTC E 212 – 2000 Identificación Descripcion Resultado (%) Agregado Fino 0,6 Arena gruesa: “La Sorpresa” Agregado Grueso 0,28 Piedra 1/2”: “La Sorpresa”

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5.2.1.2. LIGANTE ASFALTICO: Los ligantes son constituidos por la fracción más pesada de la destilación del petróleo. La mayor o menor dureza del asfalto depende de las condiciones de destilación, tales como presión, temperatura y tiempo. La clasificación era según el Grado de Penetración en base a la dureza o consistencia que es medida mediante el ensayo de penetración. Este ensayo mide las décimas de milímetros que una aguja penetra dentro de la masa de asfalto a 25º C, con un peso de 100 gr en 5 segundos. En este caso, los cementos asfálticos más utilizados eran los CA 60-70 y CA 85100 y CA 120-150, donde las cifras indican los límites mínimos y máximos de la penetración. Para está investigación, se decidió trabajar con un cemento asfáltico CA–60/70, cual fue suministrado por la empresa Repsol Asfaltos el cual cumplen con los requerimientos establecidos por la norma del MTC. Tabla 5.18. Selección del tipo de Cemento Asfáltico. Temperatura Media Anual 24°C o más 24°C – 15°C 15°C – 5°C Menos de 5°C 40 – 50 ó 60 – 70 o 60 – 70 85 – 100 Asfaltos modificado 120 – 150 Modificados

Tabla 5.19. Especificaciones del cemento asfáltico clasificado por penetración.

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5.2.2. MEZCLA DE ÁRIDOS: La mezcla de los áridos cumple con los requisitos de una mezcla asfáltica en caliente, establecidos en el Manual de Carreteras (EG – 2013) sección 423 - Pavimento de concreto asfaltico. Tabla 5.20. Propiedades del agregado grueso para mezclas asfálticas. AGREGADO GRUESO Ensayos Resultados Exigencia Norma Durabilidad 3,1% 18% máx. MTC E 209 Abrasión Los Angeles 13% 40% máx. MTC E 207 Adherencia +95 +95 MTC E 517 Partículas chatas y alargadas 2,9% 10% máx. ASTM 4791 Caras fracturadas 100/100 85/50 MTC E 210 Sales Solubles Totales 0,39% 0,5% máx. MTC E 219 Absorción 0,71% 1,0% máx. MTC E 206

Tabla 5.21. Propiedades del agregado fino para mezclas asfálticas. AGREGADO FINO Ensayos Resultados Exigencia Norma Equivalente de Arena 73% 60% min. MTC E 114 Indice de Plasticidad (malla n°40) NP. NP. MTC E 111 Durabilidad (al sulfato de 9,1% – MTC E 209 magnesio) Indice de Placticidad (malla NP. 4 máx. MTC E 111 n°200) Sales Solubles Totales 0,35% 0,5% máx MTC E 219 Absorcion(*) 0,51% 0,5% máx MTC E 205 (*) Excepcionalmente se aceptaran porcentajes mayores solo si se aseguran las propiedades de durabilidad de la mezcla asfaltica.

Además de los requisitos de calidad que debe tener el agregado grueso y fino, el material de la mezcla de los agregados debe estar libre de terrones de arcilla y se aceptará como máximo el uno por ciento (1%) de partículas desmenuzables según el ensayo MTC E 212.

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Tabla 5.22. Según Norma Técnica C.E. 010 – Pavimentos Urbanos. Ensayo – MTC E 212 – 2000 Descripcion Resultado (%) Exigencia (%) Agregado Fino 0,6 1,0 máx. Agregado Grueso 0,28 1,0 máx Gradación para mezcla asfáltica en caliente (MAC): Se determinó el tipo de gradación para la mezcla asfáltica en caliente (MAC), de las cuales se opto por la gradación tipo MAC – 2. Tabla 5.23. Gradación a utilizar para la mezcla asfáltica. TAMIZ SERIE AMERICANA 3/4" 1/2" 3/8" N° 4 N° 10 N° 40 N° 80 N° 200

ABERTURA (mm) 19.050 12.700 9.525 4.760 2.000 0.426 0.177 0.074

% QUE PASA GRADACIÓN MAC-2 100 80 - 100 70 88 51 68 38 52 17 28 8 17 4 8

Se realizó la gradación de los agregados pétreos para la elaboración de la mezcla asfáltica patrón, del cual se obtiene que cumple con las requerimientos establecidos anteriormente, especificados en la Tabla 5.24, también se elaboró la gradación para las mezclas asfálticas modificadas con porcentajes de 0.5%, 1.0% y 1.5% de caucho, especificados en las Tablas 5.25, 5.26 y 5.27. Se realizo la mezcla de agregados con la gradación predefinida, logrando obtener que la granulometria de los agregados se encuentren entre los rango establecidos por la gradacion tipo MAC – 2, se realiza el diagrama de la curva granulometrica de la gradación de agregados que cumplen con los rangos establecidos, especificados en las Figuras 5.3, 5.4, 5.5 y 5.6. Tabla 5.24. Gradación de los agregados para mezcla patrón. MALLAS SERIE MERICANA 1 1/2" 1"

GRANULOMETRÍA RESULTANTE ABERTURA RETIENE PASA GRADACIÓN (mm) (%) (%) MAC-2 38.100 25.400

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“COMPORTAMIENTO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA EN CALIENTE POR EL EMPLEO DEL CAUCHO EN SU DISEÑO” 19.050 100 3/4" 100.0 12.700 80 - 100 1/2" 19.7 80.3 9.525 70 - 88 3/8" 7.4 72.9 6.350 1/4" 8.2 64.7 4.760 51 - 68 N° 4 4.1 60.6 3.360 N° 6 3.2 57.4 2.380 N° 8 5.1 52.3 2.000 38 - 52 N° 10 3.2 49.1 1.190 N°16 13.3 35.8 0.840 N° 20 6.4 29.4 0.590 N° 30 6.9 22.5 0.426 17 - 28 N° 40 5.1 17.4 0.297 N° 50 3.8 13.6 0.177 8 - 17 N° 80 4.5 9.1 0.149 N° 100 1.2 7.9 0.074 4 8 N° 200 3.2 4.7 - N° 200 4.7 -

Figura 5.3. Curva granulométrica resultante, caucho al 0% (MAC – 2).

1 1/2"

1"

3/4"

1/2"

3/8"

Nª 4

1/4"

Nº 6

Nº 10 Nª 8

Nº 16

Nº 20

Nª 30

Nº 40

Nª 50

Nª 100 Nº 80

Nª 200

CURVA GRANULOMÉTRICA

10

10

0

0

ABERTURA MALLA (mm)

38,100

20

25,400

20

19,050

30

9,525

30

17,200

40

6,350

40

4,760

50

3,360

50

2,000 2,380

60

1,190

60

0,840

70

0,590

70

0,426

80

0,297

80

0,149 0,177

90

0,074

90

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

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Tabla 5.25. Gradación de los agregados para mezcla modificada con 0.5% de caucho granulado. MALLAS SERIE MERICANA 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N° 4 N° 6 N° 8 N° 10 N°16 N° 20 N° 30 N° 40 N° 50 N° 80 N° 100 N° 200 - N° 200

GRANULOMETRÍA RESULTANTE ABERTURA RETIENE PASA GRADACIÓN (mm) (%) (%) MAC-2 38.100 25.400 19.050 100 100.0 12.700 80 - 100 19.7 80.3 9.525 70 - 88 7.4 72.9 6.350 8.2 64.7 4.760 51 - 68 4.1 60.6 3.360 3.2 57.4 2.380 5.0 52.4 2.000 38 - 52 3.1 49.3 1.190 13.3 36.0 0.840 6.3 29.7 0.590 6.9 22.8 0.426 17 - 28 5.2 17.6 0.297 4.0 13.6 0.177 8 - 17 4.5 9.1 0.149 1.3 7.8 0.074 4 8 3.1 4.7 4.7 -

Figura 5.4. Curva granulométrica resultante, caucho al 0.5% (MAC – 2).

1 1/2"

3/4"

1"

1/2"

3/8"

1/4"

Nª 4

Nº 6

Nº 10 Nª 8

Nº 16

Nª 30

Nº 20

Nº 40

Nª 50

Nª 100 Nº 80

Nª 200

CURVA GRANULOMÉTRICA

10

10

0

0

ABERTURA MALLA (mm)

38,100

20

25,400

20

19,050

30

9,525

30

17,200

40

6,350

40

4,760

50

3,360

50

2,000 2,380

60

1,190

60

0,840

70

0,590

70

0,426

80

0,297

80

0,149 0,177

90

0,074

90

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

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Tabla 5.26. Gradación de los agregados para mezcla modificada con 1.0% de caucho granulado. MALLAS SERIE MERICANA 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N° 4 N° 6 N° 8 N° 10 N°16 N° 20 N° 30 N° 40 N° 50 N° 80 N° 100 N° 200 - N° 200

GRANULOMETRÍA RESULTANTE ABERTURA RETIENE PASA GRADACIÓN (mm) (%) (%) MAC-2 38.100 25.400 19.050 100 100.0 12.700 80 - 100 19.7 80.3 9.525 70 - 88 7.4 72.9 6.350 8.2 64.7 4.760 51 - 68 4.1 60.6 3.360 3.1 57.5 2.380 5.0 52.5 2.000 38 - 52 3.1 49.4 1.190 13.3 36.3 0.840 6.3 30.0 0.590 6.9 23.1 0.426 17 - 28 5.4 17.7 0.297 4.1 13.6 0.177 8 - 17 4.6 9.0 0.149 1.2 7.8 0.074 4 8 3.2 4.6 4.6 -

1 1/2"

1"

3/4"

1/2"

3/8"

1/4"

Nª 4

Nº 6

Nº 10 Nª 8

Nº 16

Nº 20

Nª 30

Nº 40

Nª 50

Nª 100 Nº 80

Nª 200

CURVA GRANULOMÉTRICA

20

10

10

0

0 38,100

ABERTURA MALLA (mm)

25,400

20

19,050

30

9,525

30

17,200

40

6,350

40

4,760

50

3,360

50

2,000 2,380

60

1,190

60

0,840

70

0,590

70

0,426

80

0,297

80

0,149 0,177

90

0,074

90

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

Figura 5.5. Curva granulométrica resultante, caucho al 1.0% (MAC – 2).

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Tabla 5.27. Gradación de los agregados para mezcla modificada con 1.5% de caucho granulado. MALLAS SERIE MERICANA 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" N° 4 N° 6 N° 8 N° 10 N°16 N° 20 N° 30 N° 40 N° 50 N° 80 N° 100 N° 200 - N° 200

GRANULOMETRÍA RESULTANTE ABERTURA RETIENE PASA GRADACIÓN (mm) (%) (%) MAC-2 38.100 25.400 19.050 100 100.0 12.700 80 - 100 19.7 80.3 9.525 70 - 88 7.4 72.9 6.350 8.2 64.7 4.760 51 - 68 4.0 60.7 3.360 3.1 57.6 2.380 5.0 52.6 2.000 38 - 52 3.1 49.5 1.190 13.0 36.5 0.840 6.2 30.3 0.590 6.8 23.5 0.426 17 - 28 5.6 17.9 0.297 4.3 13.6 0.177 8 - 17 4.6 9.0 0.149 1.3 7.7 0.074 4 8 3.1 4.6 4.6 -

1 1/2"

3/4"

1"

1/2"

3/8"

Nª 4

1/4"

Nº 6

Nº 10 Nª 8

Nº 16

Nº 20

Nª 30

Nº 40

Nª 50

Nª 100 Nº 80

Nª 200

CURVA GRANULOMÉTRICA

10

10

0

0

ABERTURA MALLA (mm)

38,100

20

25,400

20

19,050

30

17,200

30

9,525

40

6,350

40

4,760

50

3,360

50

2,000 2,380

60

1,190

60

0,840

70

0,590

70

0,426

80

0,297

80

0,149 0,177

90

0,074

90

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

Figura 5.6. Curva granulométrica resultante, caucho al 1.5% (MAC – 2).

PORCENTAJE QUE PASA (%)

100

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5.2.3. DISEÑO MARSHALL DE LA MEZCLA PATRÓN: El Método de Diseño Marshall permite obtener un contenido óptimo de cemento asfáltico para mezclas asfálticas en caliente. Los parámetros que se estudian durante el diseño son la Estabilidad, Fluidez, Densidad, Vacíos de la mezcla asfáltica y Vacíos en el agregado mineral. De acuerdo al criterio de diseño establecido, la determinación del contenido óptimo de asfalto se obtiene principalmente con la densidad, estabilidad y vacíos con aire en la mezcla asfáltica. Este metodo se encuentra descrito la norma del MTC E 504. Para la evaluación de las mezclas asfálticas según el método Marshall, se siguen los criterios especificados en el Manual de Carreteras – Especificaciones Tecnicas para Construccion (EG – 2013). Tabla 5.28. Requisitos para Mezclas Asfálticas Según (EG – 2013). PARAMETROS DE DISEÑO Clase de Mezcla A Marshall MTC E 504 1. Compactación, numero de golpes por lado. 75 2. Estabilidad (minimo). 8,15 kN 3. Flujo 0,01” (0,25 mm.). 8 – 14 4. Porcentaje de vacíos con aire (MTC E 505). 3–5 5. Vacíos en el agregado mineral. Minimo 15.0% Para la determinación del contenido óptimo de ligante en la mezcla patrón, se elaboran mezclas con cinco contenidos diferentes de cemento asfáltico. Los porcentajes utilizados son 4,5%, 5,0%, 5,5%, 6,0% y 6,5% con respecto al peso de la mezcla. Las diferentes probetas Marshall se preparan según el método descrito en la norma MTC E – 504 y se elaboran con 1160.0 gr. de peso en los agregados petreos(gravas y arenas) y cal hidratada; en moldes de 10.2cm. de diámetro y con una energía de compactación de 75 golpes por cada cara. Los parámetros Marshall para cada contenido de asfalto, se obtienen del promedio de los resultados obtenidos de tres probetas, cuyos valores no difieran demasiado entre ellas. Los resultados de los parámetros obtenidos por el método Marshall para la mezcla patrón, se muestran en el anexo B.

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Figura 5.7. Probetas Marshall – Mezcla Patrón. Los resultados del diseño Marshall de la mezcla patrón, se muestran a continuación: Tabla 5.29. Parámetros Marshall de la Mezcla Patrón. DISEÑO MARSHALL – PATRON Caracteristicas de la Mezcla: MAC – 2 N° de golpes por cara 75 5.7 6.1 Contenido Óptimo de Cemento Asfáltico % 5.9 3 2.430 2.445 Peso Específico bulk, g/cm 2.440 4.3 3.8 Vacíos, % 4.0 73.0 79.0 Vacíos llenos con Cemento Asfáltico, % 76.0 17.4 17.1 V.M.A. % 17.2 3000.0 2920.0 Estabilidad, lb (kN) 2950.0 (13.34) (12.99) (13.12) 14.5 (3.6) 15.6 (3.9) Flujo, 0.01” (0.25 mm) 15.0 (3.8)  Para este ensayo marshall de la mezcla asfatica se obtuvo como contenido optimo de cemento asfaltico un 5.9% con respecto al peso del agregado.

5.2.4. ENSAYOS MARSHALL PARA MEZCLAS MODIFICADAS MEDIANTE EL PROCESO POR VÍA SECA: Este proceso se desarrolla para estudiar el efecto del caucho al adicionarse como una parte de los agregados finos en la elaboración de las mezclas asfálticas. La tecnología de aplicación sera por vía seca que es la mas convencional, desarrollada en España, la cual usa porcentajes de adición de hasta el 2% del peso total de los agregados. En esta

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investigación, el caucho se adiciona en porcentajes de 0.5%, 1.0% y 1.5% con respecto al peso del árido. Caucho Utilizado: El caucho lo suministra la planta recicladora de neumaticos, que se ubica en el distrito de Pachacamac, donde elaboran distintas dimensiones de granos de caucho. Se decide trabajar con tamaños inferiores al tamiz N°30 (0.63 mm), ya que apartir de este tamiz se obtiene un polvo de caucho mas homogeneo. La granulometria del caucho se muestra en la Tabla 5.30. Tabla 5.30. Granulometría del Caucho Utilizado. TAMIZ Abertura del Tamiz (mm ) Retenido ( % ) Pasa ( % )

N° 20 0.840

N° 30 0.590

N° 40 0.426

N° 50 0.297

N° 80 0.177

N° 100 0.149

N° 200 0.074

-N° 200 -

100.0

2.6 97.4

38.4 59.0

37.2 21.8

17.3 4.5

2.5 2.0

1.4 0.6

0.6 -

CURVA GRANULOMETRICA 100.0 90.0

Porcentaje que Pasa ( % )

80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0

10.000

1.000

0.100

Tamaño de las Partículas ( mm )

Figura 5.8. Distribución Granulométrica del polvo Caucho.

0.010

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5.2.4.1. METODOLOGÍA PARA LA CONFECCIÓN DE LA MEZCLA CON INCORPORACIÓN DE CAUCHO: El procedimiento para la confección de la mezcla con caucho en laboratorio, no difiere en gran medida del método empleado para una mezcla convencional sin caucho, salvo la determinación previa de la temperatura del caucho al ser mezclado, que requiere este tipo de mezcla asfáltica antes de la compactación. Los pasos son los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5.

Preparar la granulometría de los agregados pétreos. Preparar la granulometria del caucho pasante la malla N°30. Calentar los agregados en horno a temperatura de 170°C. Calentar el caucho granulado a temperatura de 170°C. Establecer la proporción de caucho a utilizar, relacionada con el peso de los áridos. 6. Mezclar los agregados calientes con la cantidad de caucho que corresponda, y colocarlos en horno entre 150 y 180°C por aproximadamente 5 min. para que el caucho aumente su temperatura. 7. Adicionar el asfalto, previamente calentado a la temperatura de mezclado y adicionarlo a la mezcla de agregados con caucho mezclando por 2 a 3 min. 8. Preparación de los moldes para elaboración de las briqueras, se compactará la mezcla caliente en moldes Marshall precalentados. La compactacion se realiza a una temperatura 10°C mas baja que la elaboración de la mezcla, con 75 golpes del martillo Marshall, por ambos lados de la probeta. 9. Dejar reposar por 24 horas antes de extraer la probeta del molde. 10. Remover la probeta a temperatura ambiente.

5.2.4.2. ENSAYOS MARSHALL EN MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS CON GRÁNULOS DE CAUCHO: Para realizar el estudio, se confeccionan las mezclas modificadas con caucho, en proporciones de 0.5%, 1.0% y 1.5%, con respecto al peso del árido, de las cuales para cada porcentaje de adición del caucho se realizará el ensayo marshall.

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Para la determinación del contenido óptimo de ligante en las mezclas modificadas con caucho, se elaboran mezclas con cinco contenidos diferentes de cemento asfáltico. Los porcentajes utilizados son 4,5%, 5,0%, 5,5%, 6,0% y 6,5% con respecto al peso de la mezcla. Las diferentes probetas Marshall se preparan según el método descrito en la norma MTC E – 504 y se elaboran con 1160.0 gr. de peso en los agregados petreos(gravas y arenas), cal hidratada y las distintas proporciones de caucho; en moldes de 10.2 cm de diámetro, y con una energía de compactación de 75 golpes por cada cara. Los parámetros Marshall para cada contenido de asfalto, se obtienen del promedio de los resultados obtenidos de tres probetas, cuyos valores no difieran demasiado entre ellas. Los resultados de los parametros obtenidos por el metodo Marshall, para las mezclas asfalticas modificadas con porcentaje de caucho de 0.5%, 1.0% y 1.5% con respecto al peso del arido,se muestra en el anexo C. Los resultados de las mezclas asfalticas modificadas con porcentaje de caucho de 0.5%, 1.0% y 1.5%, con respecto al peso del arido, se muestran a continuación:

Tabla 5.31. Resultado del Ensayo Marshall – Caucho al 0.5%. ENSAYO MARSHALL – CAUCHO AL 0.5% Caracteristicas de la Mezcla: MAC – 2 N° de golpes por cara 75 5.8 Contenido Óptimo de Cemento Asfáltico % 6.0 2.412 Peso Específico bulk, g/cm3 2.425 4.8 Vacíos, % 4.0 73.0 Vacíos llenos con Cemento Asfáltico, % 78.0 17.2 V.M.A. % 17.5 3280.0 Estabilidad, lb (kN) 3290.0 (14.59) (14.63) 15.0 (3.8) Flujo, 0.01” (0.25 mm) 15.8 (4.0)

Tabla 5.32. Resultado del Ensayo Marshall – Caucho al 1.0%.

6.2 2.437 3.6 81.0 17.4 3210.0 (14.28) 16.2 (4.1)

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ENSAYO MARSHALL – CAUCHO AL 1.0% Caracteristicas de la Mezcla: MAC – 2 N° de golpes por cara 75 5.8 Contenido Óptimo de Cemento Asfáltico % 6.0 2.420 Peso Específico bulk, g/cm3 2.428 4.5 Vacíos, % 4.0 75.0 Vacíos llenos con Cemento Asfáltico, % 77.0 17.6 V.M.A. % 17.6 3010.0 Estabilidad, lb (kN) 2940.0 (13.39) (13.08) 14.9 (3.7) Flujo, 0.01” (0.25 mm) 15.5 (3.9)

6.2 2.432 3.8 80.0 17.5 2830.0 (12.59) 16.0 (4.0)

Tabla 5.33. Resultado del Ensayo Marshall – Caucho al 1.5%. ENSAYO MARSHALL – CAUCHO AL 1.5% Caracteristicas de la Mezcla: MAC – 2 N° de golpes por cara 75 5.7 Contenido Óptimo de Cemento Asfáltico % 5.9 3 2.425 Peso Específico bulk, g/cm 2.432 4.6 Vacíos, % 4.0 72.0 Vacíos llenos con Cemento Asfáltico, % 76.0 17.2 V.M.A. % 17.1 3050.0 Estabilidad, lb (kN) 2990.0 (13.57) (13.30) 14.3 (3.6) Flujo, 0.01” (0.25 mm) 15.1 (3.8)

6.1 2.438 3.7 79.0 17.0 2900.0 (12.90) 15.5 (3.9)

5.2.4.3. ESTUDIO DEL EFECTO DE LA INCORPORACIÓN DEL CAUCHO EN LOS PARÁMETROS MARSHALL: A continuación se comparan los valores de los parametros Marshall de las mezclas preparadas con los distintos porcentajes de adición de caucho.

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A. PESO ESPECIFICO Vs PORCENTAJE DE ASFALTO: El Peso Específico Bulk de la briqueta en (gr/cm3), es la relación entre el peso de la mezcla por unidad de volumen. En este diagrama se puede detallar la curva creciente que tiene forma parabolica invertida, donde tiene un valor maxino al cual corresponde un determinado porcentaje de asfalto. Los resultados de los parametros obtenidos en los ensayos Marshall para cada ensayo se elaboró su diagrama peso específico vs % de asfalto, especificado en la Figura 5.9, los parametros y resultados de la dosificación marshall, se muestra en el anexoD.

PESO ESPECÍFICO Vs PORCENTAJE DE ASFALTO 2.500 2.475 2.450

PESO ESPECÍFICO (gr/cm3)

2.425 2.400 2.375 2.350

Mezcla Asfáltica Patrón

2.325

Mezcla Asfáltica al 0.5% de Caucho

2.300

Mezcla Asfáltica al 1.0% de Caucho

2.275

Mezcla Asfáltica al 1.5% de Caucho 2.250 4.50%

5.00%

5.50%

6.00%

6.50%

% DE ASFALTO

Figura 5.9. Variación del Peso Específico respecto al porcentaje del asfalto.

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Se muestra los resultados obtenidos para la elaboración de los diagramas mostrados en la Figura 5.9: Tabla 5.34. Resultado del Ensayo Marshall – Peso Específico(gr/cm3). ENSAYO MARSHALL – PESO ESPECÍFICO (gr/cm3) % C.A. % Caucho Incorporado 0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.351 2.316 2.363 2.365 4.5 2.388 2.346 2.382 2.400 5.0 2.416 2.413 2.405 2.413 5.5 2.443 2.430 2.422 2.441 6.0 2.459 2.445 2.433 2.446 6.5

De los resultados de cada ensayo marshall, se determinó el óptimo contenido de cemento asfáltico definidas mediante las gráficas predeterminadas por el mismo ensayo, por lo que se determinaron los valores de la mezcla asfáltica respecto al contenido óptimo de cemento asfáltico, se muestra a continuación los distintos pesos específicos obtenidos en los diferentes ensayos de marshall. 2.445

PESO ESPECIFICO(gr/cm3)

2.440

2.440 2.435 2.430

2.432 2.428

2.425

2.425 2.420 2.415

M.A.C. - Patron

M.A.C. - 0.5% Caucho

M.A.C. - 1.0% Caucho

M.A.C. - 1.5% Caucho

Figura 5.10. Variación de los pesos específicos respecto al porcentaje de caucho. B. ESTABILIDAD Vs PORCENTAJE DE ASFALTO:

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La estabilidad de la mezcla se ha medido respecto del porcentaje de asfalto. A mayor porcentaje de asfalto la mezcla se hace más estable hasta determinado límite, luego la estabilidad de la mezcla disminuye. A medida que se incrementa el porcentaje de asfalto en la mezcla, la película de asfalto que rodea los agregados permite que estos se acomoden. Si la película de asfalto es muy gruesa impide conexión entre las partículas como una masa compacta, generando una inestabilidad a la mezcla asfaltica. Los resultados de los parametros obtenidos en los ensayos Marshall para cada ensayo se elaboró su diagrama estabilidad vs % de asfalto, especificado en la Figura 5.11, los parametros y resultados de la dosificación marshall, se muestra en el anexoD.

ESTABILIDAD Vs PORCENTAJE DE ASFALTO 3400.000

3200.000

ESTABILIDAD (lb)

3000.000

2800.000

2600.000

Mezcla Asfáltica Patrón 2400.000

Mezcla Asfáltica al 0.5% de Caucho Mezcla Asfáltica al 1.0% de Caucho

2200.000

Mezcla Asfáltica al 1.5% de Caucho 2000.000 4.50%

5.00%

5.50%

6.00%

6.50%

% DE ASFALTO

Figura 5.11. Variación de la Estabilidad respecto al porcentaje del asfalto.

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Se muestra los resultados obtenidos para la elaboración de los diagramas mostrados en la Figura 5.11: Tabla 5.35. Resultado del Ensayo Marshall – Estabilidad (lb). ENSAYO MARSHALL – ESTABILIDAD (lb.) % C.A. % Caucho Incorporado 0% 0.5% 1.0% 1.5% 2356.93 2266.73 2487.47 2487.47 4.5 2648.07 2775.67 2878.33 2878.33 5.0 3115.20 3252.33 3128.40 3128.40 5.5 2906.20 3173.13 2875.40 2875.40 6.0 2741.20 3113.73 2542.47 2542.47 6.5 De los resultados de cada ensayo marshall, se determinó el óptimo contenido de cemento asfáltico definidas mediante las graficas predeterminadas por el ensayo, obteniendo valores de estabilidad de la mezcla patrón y de las con incorporación de porcentajes de caucho, nos permiten evaluar que tanto influye el porcentaje de caucho en la mezcla asfáltica, como se observa en el grafico la que ofrece mayor estabilidad en la mezcla asfáltica es con el porcentaje de caucho incorporado a un 0.5% del peso de la mezcla de los agregados. Figura 5.12. Variación de estabilidad respecto al porcentaje de caucho.

3400.0

ESTABILIDAD (lb)

3300.0 3290.0

3200.0 3100.0 3000.0 2900.0

2990.0 2950.0

2940.0

2800.0 2700.0 M.A.C. - Patron

M.A.C. - 0.5% Caucho

M.A.C. - 1.0% Caucho

C. FLUJO Vs PORCENTAJE DE ASFALTO:

M.A.C. - 1.5% Caucho

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El Flujo se obtiene mientras se esta realizando el ensayo de estabilidad marshall, donde se aplica la carga a la probeta a velocidad de deformación constante de 2” por minuto hasta que se produce la rotura. El punto de rotura viene definido por la carga máxima obtenida. La carga necesaria para producir la rotura de la briqueta a 60°C, obteniendo el valor de la estabilidad marshall. Mientras se está determinando la estabilidad, se mantiene firmemente el medidor de deformación en su posición sobre la varilla de guia y cuando se llega a la carga máxima se lee y anota la medida. Esta lectura es el valor de la deformación, expresada en centesimas de pulgada. Los resultados de los parametros obtenidos en los ensayos Marshall para cada ensayo se elaboró su diagrama flujo vs % de asfalto, especificado en la Figura 5.13, los parametros y resultados de la dosificación marshall, se muestra en el anexoD.

FLUJO Vs PORCENTAJE DE ASFALTO 18.0 17.0

FLUJO (pulgadas)

16.0 15.0 14.0 13.0

Mezcla Asfáltica Patrón

12.0

Mezcla Asfáltica al 0.5% de Caucho

11.0

Mezcla Asfáltica al 1.0% de Caucho

10.0

Mezcla Asfáltica al 1.5% de Caucho

9.0 4.50%

5.00%

5.50%

6.00%

% DE ASFALTO

Figura 5.13. Variación del Flujo respecto al porcentaje del asfalto.

6.50%

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Se muestra los resultados obtenidos para la elaboración de los diagramas mostrados en la Figura 5.13: Tabla 5.36. Resultado del Ensayo Marshall – Flujo (0.01”). ENSAYO MARSHALL – Flujo (0.01”) % C.A. % Caucho Incorporado 0% 0.5% 1.0% 1.5% 11.0 10.7 9.7 9.7 4.5 12.3 12.0 11.3 11.3 5.0 13.7 14.0 14.0 14.0 5.5 15.0 15.3 15.3 15.3 6.0 16.3 18.0 16.7 16.7 6.5 De los resultados de cada ensayo marshall, se determinó el óptimo contenido de cemento asfáltico definidas mediante las gráficas predeterminadas por el ensayo, obteniendo valores de flujo de la mezcla patron y de las con incorporación de porcentajes de caucho, nos permiten evaluar que tanto influye el porcentaje de caucho en la mezcla asfáltica, como se observa en el grafico la que ofrece mayor deformación en la mezcla asfáltica es con el porcentaje de caucho incorporado a un 0.5% del peso de la mezcla de los agregados. Figura 5.14. Variación del flujo respecto al porcentaje de caucho.

16.00

15.80

FLUJO (pulgadas)

15.80 15.60 15.40

15.50

15.20 15.00

15.10 15.00

14.80 14.60 M.A.C. - Patron

M.A.C. - 0.5% Caucho

M.A.C. - 1.0% Caucho

M.A.C. - 1.5% Caucho

D. PORCENTAJE DE VACÍOS Vs PORCENTAJE DE ASFALTO:

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El porcentaje de vacíos en la mezcla están conformados por el aire atrapado en la mezcla compactada. A menor porcentaje de vacíos de aire la mezcla será menos permeable. En el diseño de mezclas convencionales, los vacíos de aire están entre 3 a 5% en laboratorio, pero en campo se permite tener vacíos de aire no mayores al 8% permitiendo que la carpeta se compacte bajo tránsito. Los resultados de los parametros obtenidos en los ensayos Marshall para cada ensayo se elaboró su diagrama % de vacíos vs % de asfalto, especificado en la Figura 5.15, los parametros y resultados de la dosificación marshall, se muestra en el anexoD. Figura 5.15. Variación del porcentaje de Vacíos respecto al porcentaje --PORCENTAJE DE VACÍOS Vs PORCENTAJE DE ASFALTO 12.0

Mezcla Asfáltica Patrón

PORCENTAJE DE VACÍOS (%)

10.0

Mezcla Asfáltica al 0.5% de Caucho Mezcla Asfáltica al 1.0% de Caucho

8.0

Mezcla Asfáltica al 1.5% de Caucho 6.0

4.0

2.0

0.0 4.50%

5.00%

5.50%

6.00%

6.50%

% DE ASFALTO

----------------

del asfalto.

Se muestra los resultados obtenidos para la elaboración de los diagramas mostrados en la Figura 5.15:

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Tabla 5.37. Resultado del Ensayo Marshall – Vacíos (%). ENSAYO MARSHALL – Vacíos (%) % C.A. % Caucho Incorporado 0% 0.5% 1.0% 1.5% 9.5 10.5 8.5 8.7 4.5 7.4 8.7 7.1 6.6 5.0 5.6 5.2 5.4 5.4 5.5 3.6 3.8 4.0 3.4 6.0 2.4 2.3 2.6 2.5 6.5 De los resultados de cada ensayo marshall, se determinó el óptimo contenido de cemento asfáltico definidas mediante las gráficas predeterminadas por el ensayo, obteniendo los valores del porcentaje de vacíos de la mezcla patrón y de las con incorporación de porcentajes de caucho, nos permiten evaluar que tanto influye el porcentaje de caucho en la mezcla asfáltica, como se observa en el gráfico el porcentaje de vacíos en las diferentes mezclas asfálticas patrón y con incorporación de caucho logran aproximarse entre los rangos de 3 – 5 del porcentaje de vacíos, cumpliendo con los requisitos definidos en los parametros de diseño Marshall establecidos para esta investigación.

4.50

% VACÍOS

4.00 3.50

4.00

4.00

4.00

4.00

M.A.C. - Patron

M.A.C. - 0.5% Caucho

M.A.C. - 1.0% Caucho

M.A.C. - 1.5% Caucho

3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

Figura 5.16. % de vacíos respecto al porcentaje de caucho. E. PORCENTAJE DE VACÍOS EN EL AGREGADO MINERAL Vs PORCENTAJE DE ASFALTO:

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Los vacíos en el agregado mineral consideran los volúmenes ocupados por los vacíos de aire atrapados y el asfalto efectivo. El diseño considera un porcentaje mínimo de V.M.A. dependiendo del tamaño del agregado. Si el porcentaje del V.M.A son bajos la película de asfalto será delgada y la mezcla será susceptible a oxidación. Con altos porcentajes de V.M.A. la película de asfalto será mas gruesa y la mezcla será más durable. Los resultados de los parametros obtenidos en los ensayos Marshall para cada ensayo se elaboró su diagrama % V.M.A. vs % de asfalto, especificado en la Figura 5.17, los parametros y resultados de la dosificación marshall, se muestra en el anexoD. Por lo tanto el valor mínimo del porcentaje V.M.A, se seleccionó de acuerdo al tamaño máximo de las mezclas el cual es 1/2” y su %V.M.A: 15%. PORCENTAJE DE V.M.A. Vs PORCENTAJE DE ASFALTO 21.00 20.50 20.00

V.M.A. (%)

19.50 19.00 18.50 18.00 17.50 17.00 16.50 16.00 4.50%

5.00%

5.50%

6.00%

6.50%

% DE ASFALTO Mezcla Asfáltica Patrón

Mezcla Asfáltica al 0.5% de Caucho

Mezcla Asfáltica al 1.0% de Caucho

Mezcla Asfáltica al 1.5% de Caucho

Figura 5.17. Variación del porcentaje de Vacíos del Agregado Mineral -------------------respecto al porcentaje del-asfalto. Se muestra los resultados obtenidos para la elaboración de los diagramas mostrados en la Figura 5.17:

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Tabla 5.38. Resultado del Ensayo Marshall – V.M.A. (%). ENSAYO MARSHALL – V.M.A. (%) % C.A. % Caucho Incorporado 0% 0.5% 1.0% 1.5% 18.97 20.10 18.37 18.20 4.5 18.13 19.47 18.13 17.43 5.0 17.60 17.60 17.77 17.40 5.5 17.13 17.47 17.67 16.90 6.0 17.00 17.40 17.70 17.17 6.5 De los resultados de cada ensayo marshall, se determinó el óptimo contenido de cemento asfáltico definidas mediante las gráficas predeterminadas por el ensayo, obteniendo los valores del porcentaje de vacíos en el agregado mineral de las mezclas patrón y de las con incorporación de porcentajes de caucho, nos permiten evaluar, que tanto influye el porcentaje de caucho en la mezcla asfáltica, como se observa en el gráfico el porcentaje de vacíos en el agregado mineral para las mezclas con incorporación de caucho tieneden a tener altos porcentajes de V.M.A. a comparación de la mezcla patrón, lo que generaría una pelicula de asfalto mas gruesa y la mezcla más durable.

17.70 17.60 17.60

% V.A.M.

17.50 17.50

17.40 17.30 17.20 17.10

17.20 17.10

17.00 16.90 16.80 M.A.C. - Patron

M.A.C. - 0.5% Caucho

M.A.C. - 1.0% Caucho

M.A.C. - 1.5% Caucho

Figura 5.18. % de vacíos en el agregado mineral respecto al porcentaje de caucho. F. PORCENTAJE DE VACÍOS PORCENTAJE DE ASFALTO:

LLENOS

CON

ASFALTO

Vs

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Porción del volumen de vacíos entre las partículas de agregado (VMA) que es ocupado por el asfalto efectivo. Los resultados de los parametros obtenidos en los ensayos Marshall para cada ensayo se elaboró su diagrama % V.LL.C.A. vs % de asfalto, especificado en la Figura 5.19, los parametros y resultados de la dosificacion marshall, se muestra en el anexoD.

V.LL.C.A. Vs PORCENTAJE DE ASFALTO

PORCENTAJE DE VACIOS LLENADOS CON C.A. (%)

90.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0

Mezcla Asfáltica Patrón

60.0

Mezcla Asfáltica al 0.5% de Caucho

55.0 50.0

Mezcla Asfáltica al 1.0% de Caucho

45.0

Mezcla Asfáltica al 1.5% de Caucho

40.0 4.50%

5.00%

5.50%

6.00%

6.50%

% DE ASFALTO

Figura 5.19. Variación del porcentaje de Vacíos Llenos con Asfalto - ------------- --respecto al porcentaje del asfalto. Se muestra los resultados obtenidos para la elaboración de los diagramas mostrados en la Figura 5.19:

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Tabla 5.39. Resultado del Ensayo Marshall – V.LL.C.A. (%). ENSAYO MARSHALL – V.LL.C.A. (%) % C.A. % Caucho Incorporado 0% 0.5% 1.0% 1.5% 50.0 47.6 53.7 52.2 4.5 59.4 55.6 60.9 62.2 5.0 68.4 70.5 69.5 68.7 5.5 78.8 78.2 77.7 79.7 6.0 86.3 86.5 85.4 85.5 6.5 De los resultados de cada ensayo marshall, se determinó el óptimo contenido de cemento asfáltico definidas mediante las graficas predeterminadas por el ensayo, obteniendo los valores del porcentaje de vacíos llenos con asfalto de la mezcla patrón y de las con incorporación de porcentaje de caucho, nos permite evaluar, que tanto influye el porcentaje de caucho en la mezcla asfáltica, como se observa en el gráfico el porcentaje de vacíos llenos con asfalto para las mezclas con incorporación de caucho y la mezcla patrón tienden a tener porcentajes similares que satisfacen al comportamiento de las mezclas asfálticas. El porcentaje de vacíos llenos con asfalto es el porcentaje de vacíos en el agregado mineral que es rellenado con cemento asfáltico.

78.5

V.LL.C.A. (%)

78.0 78.0

77.5 77.0

77.0

76.5

76.0 75.5

76.0

76.0

75.0 M.A.C. - Patron

M.A.C. - 0.5% Caucho

M.A.C. - 1.0% Caucho

M.A.C. - 1.5% Caucho

Figura 5.20. % de vacíos llenos con asfálto respecto al porcentaje de caucho. 5.2.5. RESULTADOS FINALES:

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Después de analizar los resultados de los ensayos, se concluye que: -

Del grafico comparativo (figura 5.12), se concluye que la estabilidad de la mezcla asfáltica elaborada con 0.5% de adición de caucho realiza el mejor comportamiento el cual soporta una carga de 3290.0 lb., a diferencia de la mezcla asfáltica con 1.5% de adición de caucho se obtiene resultado favorable el cual soporta una carga de 2990.0 lb., con respecto a la mezcla asfáltica con 1.0% de adición de caucho se obtiene resultado desfavorable el cual soporta una carga de 2940.0 lb. que esta por debajo de la carga obtenida con respecto a la mezcla asfaltica patrón de 2950.0 lb., por lo tanto se afirma la mejora del comportamiento de la mezcla asfáltica con adición del caucho en las proporciones de 0.5 y 1.5%.

-

Del grafico comparativo (figura 5.14), se comcluye que el flujo obtenido de la mezcla asfáltica elaborada con 0.5% de adición de caucho realiza la mayor deformación de 15.80 décimas de pulgada antes del punto de rotura, a diferencia de las mezclas asfalticas con 1.0 y 1.5% de adición de caucho presentan diferencias favorables con respecto a la mezcla asfáltica patrón cual es de 15.00 decimas de pulgada, ya que sus deformaciones antes del punto de rotura son 15.50 y 15.10 para 1.0 y 1.5% respectivamente, por lo tanto se afirma la mejora del comportamiento de la mezcla asfáltica con adición del caucho en las proporciones de 0.5, 1.0 y 1.5%.

-

Del grafico comparativo (figura 5.18), se comcluye que el V.M.A. obtenido de la mezcla asfáltica elaborada con 1.0% de adición de caucho se obtiene el mayor porcentaje de vacíos en el agregado mineral con un 17.60%, a diferencia de la mezcla asfáltica con 0.5% de adición de caucho se obtiene un porcentaje de vacíos favorable en el agregado mineral de 17.50%, con respecto a la mezcla asfáltica con 1.5% de adición de caucho se obtiene un porcentaje desfavorable de vacíos en el agregado mineral con 17.10% que esta por debajo del porcentaje obtenido con respecto a la mezcla asfáltica patrón de 17.20%, por lo tanto se afirma la mejora del comportamiento de la mezcla asfáltica con adición del caucho en las proporciones de 0.5 y 1.0%.

-

Del grafico comparativo (figura 5.20), se comcluye que el V.LL.C.A. obtenido de la mezcla asfáltica elaborada con 0.5% de adición de caucho se obtiene el mayor porcentaje de vacíos llenos con cemento asfaltico con un 78.0%, a diferencia de la

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mezcla asfáltica con 1.0% de adición de caucho el cual se obtiene un porcentaje de vacíos llenos con cemento asfaltico favorable de 77.0%, con respecto a la mezcla asfáltica con 1.5% de adición de caucho se obtiene un porcentaje desfavorable de vacíos llenos con cemento asfaltico con un 76.0% resulta que no hubo mejora en porcentaje obtenido con respecto a la mezcla asfáltica patrón de 76.00%, por lo tanto se afirma la mejora del comportamiento de la mezcla asfáltica con adición del caucho en las proporciones de 0.5 y 1.0%.

6. CONCLUSIONES:

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

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Se concluyó de los estudios realizados que las mezclas asfálticas modificadas con adición de caucho en porcentajes de 0.5, 1.0 y 1.5% generan mejora en las propiedades de la mezcla asfáltica convencional, analizando cada una de las propiedades estudiadas se determinó que la mezcla asfáltica con 0.5% de adición de caucho es la más óptima por obtener resultados favorables en cada uno de los diagramas establecidos por el ensayo Marshall.



Se determinó que los resultados obtenidos de la mezcla asfáltica sin incorporación de caucho en su diseño se encuentra por debajo de la mezcla diseñada con incorporación de caucho en proporción de 0.5%, lo que nos demuestra que el uso del caucho en las mezclas asfálticas en caliente mejora el comportamiento de las propiedades de las mezclas asfálticas.



Se concluyó que el caucho reciclado obtenido de neumáticos desechados, puede ser utilizado confiablemente para mejorar las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas usándolo como un agregado (proceso seco). Por otro lado, la utilización del caucho trae beneficios ambientales al valorizar un desecho como son los neumáticos y solucionar el problema de la disposición final de ellos, disminuyendo la contaminación.



El proceso de adición de caucho, exige mayor cantidad de cemento asfáltico, pero con los consiguientes beneficios y mejoras en las propiedades relacionadas con la durabilidad.



Es posible trabajar con granulometrías convencionales para la fabricación de mezclas asfálticas mejoradas con caucho.



Si bien el caucho se incorpora como un árido en el proceso seco, no debe tratarse como tal, pues interacciona con el cemento asfáltico. Por la misma razón, no debe considerarse el polvo de caucho como un filler de aportación para afinar la granulometría de las mezclas.



El proceso de dosificación de las mezclas por la vía seca, no difiere en gran medida del diseño de una mezcla tradicional.



Para las mezclas mejoradas con caucho, el contenido óptimo de caucho con el cual se obtuvieron los mejores valores de comportamiento mecánico de la mezcla asfáltica es al 0.5% de caucho incorporado.

7. RECOMENDACIONES:

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

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Sería necesario desarrollar una evaluación económica de las mezclas asfálticas con caucho, comparándolas con las convencionales, en cuanto a costos iniciales y de mantenimiento, su vida útil y el estado del pavimento en el tiempo.



Cabe destacar que entre los tipos de plantas trituradoras que existen, la que genera mejores resultados, en cuanto a las formas de partículas obtenidas, es la de trituración ambiental, aparte de ser más económica que una criogénica.



Al usar el caucho mediante el proceso seco, es conveniente estudiar los beneficios que se pueden obtener al emplear tamaños de caucho más grueso que el utilizado en este estudio.

 De modo de verificar las propiedades encontradas al usar el caucho por la vía seca y para añadir al estudio sobre esta tecnología, se recomienda realizar tramos de prueba, lo que serviría para analizar el comportamiento de estas mezclas en el terreno.

8. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS:

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1.

SEGOVIA Airaudo, Raúl. Estudio del efecto de la variación en la granulometría del caucho en mezclas asfálticas por vía seca. Tesis (Ingeniero Civil). Santiago, Chile. Universidad de Chile, Fac. de Cs. Físicas y Matemáticas, Depto. de Ing. Civil, 2007.

2.

RAMÍREZ Palma, Náyade. Estudio de la utilización de caucho de neumáticos en mezclas asfálticas en caliente mediante proceso seco. Tesis (Ingeniero Civil). Santiago, Chile. Universidad de Chile, Fac. de Cs. Físicas y Matemáticas, Depto. de Ing. Civil, 2006.

3.

Fernandes A., Vanessa. Caracterización de asfalto modificado con caucho molido proveniente de neumáticos usados. Tesis (Ingeniero Civil). Caracas, Venezuela. Universidad Simón Bolívar Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería de Materiales.

4.

Dr. Ing. Juan Gallego Medina. Tecnologías de mezclas bituminosas con caucho de neumáticos. Experiencia y normativa española. Universidad Politécnica de Madrid, España.

5.

Hugo Alexander Rondón Quintana. Mezclas asfálticas modificadas con grano de caucho de llanta (Gcr): Estado del conocimiento y análisis de utilización en Colombia.

6.

Juan Gallego Medina y Jorge N. Prieto Muñoz. Tipos de mezclas bituminosas con caucho de neumáticos. Experiencia española en la conservación de carreteras. Universidad Politécnica de Madrid, España.

7.

Hugo Gerardo Botasso, Ruben Osmar González, José Julián Rivera y Oscar Raúl Rebollo. Utilización de cauchos en mezclas asfálticas.

8.

Ing. Guillermo Castro. Reutilización, reciclado y disposición final de neumáticos. Departamento de ingeniería mecánica F.I.U.B.A. Argentina.

9.

M.Sc. Silene Minaya González y M.Sc. e Ing. Abel Ordoñez Huamán. Diseño moderno de pavimentos asfálticos. Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Civil. Instituto de Investigación. Limas – Perú.

Normas: 10. MTC E 110 - 2000. Determinación del Límite Líquido de los Suelos.

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11. MTC E 111 – 2000. Determinación del Límite Plástico e Índice de Plasticidad. 12. MTC E 114 – 2000. Equivalente de Arena, Suelos y Agregados Finos. 13. MTC E 202 – 2000. Cantidad de Material Fino que pasa por el Tamiz (N° 200). 14. MTC E 204 – 2000. Análisis Granulométrico de Agregados Gruesos y Finos. 15. MTC E 205 – 2000. Gravedad Específica y Absorción de Agregados Finos. 16. MTC E 206 – 2000. Peso Específico y Absorción de Agregados Gruesos. 17. MTC E 207 – 2000. Abrasión los Ángeles (L.A.) al Desgaste de los Agregados de Tamaño Menores de 37.5 mm. (1 ½”). 18. MTC E 209 – 2000. Durabilidad al Sulfato de Solido y Sulfato de Magnesio. 19. MTC E 210 – 2000. Porcentaje de Caras Fracturadas en los Agregados. 20. MTC E 212 – 2000. Arcilla en Terrones y Partículas Desmenuzables (Friables) en Agregados. 21. MTC E 213 – 2000. Impurezas Orgánicas en el Agregado Fino. 22. MTC E 219 – 2000. Sales Solubles en Agregados para Pavimentos Flexibles. 23. MTC E 220 – 2000. Adhesividad de los Ligantes Bituminosos a los Áridos Finos (Procedimiento Riedel - Weber). 24. MTC E 504 – 2000. Resistencia de Mezclas Bituminosas Empleando el Aparato Marshall. 25. MTC E 505 – 2000. Porcentaje de Vacíos de Aire en Mezclas Asfálticas Compactadas Densas y Abiertas. 26. MTC E 508 – 2000. Peso Específico Teórico Máximo de Mezclas Asfálticas para Pavimentos.

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27. MTC E 517 – 2000. Cubrimiento de los Agregados con Materiales Asfalticos (Incluye Emulsiones) en Presencia del Agua (Stripping).

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ANEXOS ANEXO A: Resultados de los Ensayos de Calidad de Agregados. ANEXO B: Resultados y Diagramas de la Mezcla Asfáltica Patrón. ANEXO C: Resultados y Diagramas de las Mezclas Asfálticas Modificadas. ANEXO D: Parámetros y Resultados de la Dosificación Marshall.

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ANEXO A: Resultados de los Ensayos de Calidad de Agregados.

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ANEXO B: Resultados y Diagramas de la Mezcla Asfáltica Patrón.

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ANEXO C: Resultados y Diagramas de las Mezclas Asfálticas Modificadas.

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ANEXO D: Parámetros y Resultados de la Dosificación Marshall.