ARMANDO CASTRO MENDOZA LUIS ALEJANDRO DÍAZ BERNAL …

VERIFICACIÓN DEL DISEÑO PRELIMINAR DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA

ADICIONADA CON 1.83 % DE FIBRA DE LLANTA RECICLADA, CON PORCENTAJES

DE ASFALTO ENTRE EL 5.5 % Y EL 5.8 %, QUE CUMPLE CON LA NORMATIVIDAD

DEL INVIAS.

ARMANDO CASTRO MENDOZA

LUIS ALEJANDRO DÍAZ BERNAL

MONICA ANDREA UMBARILA MORENO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

VILLAVICENCIO

2017

VERIFICACIÓN DEL DISEÑO PRELIMINAR DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA ADICIONADA CON 1.83%

DE FIBRA DE LLANTA RECICLADA, CON PORCENTAJES DE ASFALTO ENTRE 5.5% Y EL 5.8%, QUE

CUMPLE CON LA NORMATIVIDAD DEL INVIAS |Armando Castro, Luis Diaz, Mónica Umbarila

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VERIFICACIÓN DEL DISEÑO PRELIMINAR DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA

ADICIONADA CON 1.83 % DE FIBRA DE LLANTA RECICLADA, CON PORCENTAJES

DE ASFALTO ENTRE EL 5.5 % Y EL 5.8 %, QUE CUMPLE CON LA NORMATIVIDAD

DEL INVIAS.

ARMANDO CASTRO MENDOZA

LUIS ALEJANDRO DÍAZ BERNAL

MONICA ANDREA UMBARILA MORENO

Auxiliar de un proyecto de investigación como requisito para optar al título de Ingeniero Civil

Asesor Técnico

Ing. Juan Manuel Cruz Rodríguez

Ingeniero Civil, Especialista en Vías


FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

VILLAVICENCIO

2017




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AUTORIDADES ACADÉMICAS


Dra. MARITZA RONDÓN RANGEL

RECTOR NACIONAL

Dr. CESAR AUGUSTO PÉREZ LONDOÑO

DIRECTOR ACADÉMICO SEDE VILLAVICENCIO

Dra. RUTH EDITH MUÑOZ

SUBDIRECTORA ADMINISTRATIVA

Dra. NANCY GIOVANA COCUNUBO

DIRECTORA DE INVESTIGACIÓN DE LA SEDE

Ing. RAÚL ALARCÓN BERMÚDEZ

DECANO FACULTAD DE INGENIERÍAS

Ing. MARÍA LUCRECIA RAMÍREZ SUÁREZ

JEFE DE PROGRAMA

Ing. NELSON EDUARDO GONZÁLEZ ROJAS

COORDINADOR DE INVESTIGACIÓN PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL




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Nota de aceptación:

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

_______________________________

Firma del jurado

Villavicencio, noviembre 20 de 2017.




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El presente trabajo llamado “Verificación del diseño preliminar de una mezcla asfáltica

adicionada con 1.83 % de fibra de llanta reciclada, con porcentajes de asfalto entre el 5.5 % y el

5.8 %, que cumple con la normatividad del INVIAS.”, es responsabilidad de los autores y no

compromete a la Universidad Cooperativa de Colombia.




6

Agradezco inmensamente a mis padres y en general a toda mi familia por el apoyo que me

han brindado durante todo este proceso, por la confianza que depositaron en mí. Pero

principalmente agradezco a mi madre. Ella ha sido el pilar no solo en la construcción de mi vida

profesional, sino en toda mi formación como persona, ha inculcado en mí bases muy importantes

como el respeto, la responsabilidad y la superación, es una persona muy admirada por mí.

También agradezco a mis docentes y compañeros, pues han sido de gran importancia en esta

etapa de mi vida.

Luis Alejandro Diaz Bernal

Las siguientes palabras quiero dedicarlas a Dios principalmente, por ser el artífice de mi

creación; permitiéndome crecer en una gran familia, la cual me acogió rodeándome de cariño e

inculcándome buenos valores, aportándome cada uno de ellos su granito de arena para formarme

como persona de bien para la sociedad. Expreso mi permanente gratitud a mis padres, a mis

abuelos y a mi tío, quienes con su respaldo económico y anímico, me impulsaron a materializar

el título profesional tan anhelado. Los llevaré siempre en mi corazón y en mi mente.

Armando Castro Mendoza

A Dios principalmente, por permitirme superar cada una de las pruebas que me ha puesto en

el transcurso de mi vida, durante la cual, he podido encontrar a personas increíbles que han

compartido junto a mis todos estos años y quienes en los momentos difíciles me han dado una

voz de aliento; de igual manera, a mi familia por su apoyo incondicional, en especial a mis

padres, por darme la vida y seguir apoyándome en cada una de las metas que me propongo.

Mónica Andrea Umbarila Moreno




7

Agradecimiento

El presente trabajo fue culminado gracias a la colaboración de nuestras familias y en especial

del ingeniero Juan Manuel Cruz Rodríguez, quien dedicó gran parte de su tiempo para

orientarnos y acompañarnos en el desarrollo de esta investigación.

A Dios porque nos permitió conocer el mundo de la ingeniería y seguir una formación

profesional.

Igualmente, al laboratorio E.I.E Echeverry Ingeniería y Ensayos S.A.S por brindarnos más

que un servicio, una ayuda para culminar nuestra investigación; prestando sus instalaciones y el

personal con el conocimiento técnico requerido.

Los autores.




8

Contenido

Pág.

Introducción .............................................................................................................................. 14

1. Planteamiento del problema ............................................................................................ 15

1.1 Formulación del problema ........................................................................................... 15

2. Justificación ..................................................................................................................... 16

3. Antecedentes .................................................................................................................... 17

4. Objetivos .......................................................................................................................... 24

4.1. Objetivo General ............................................................................................................ 24

4.2. Objetivos específicos ..................................................................................................... 24

5. Marco referencial ............................................................................................................. 25

5.1 Marco teórico .................................................................................................................. 25

5.1.1 Materiales asfálticos ................................................................................................. 25

5.1.2 Métodos de utilización ............................................................................................. 26

5.1.3 Proceso de trituración de los neumáticos ..................................................................... 27

5.1.4 Variables para el diseño ........................................................................................... 28

5.1.5 Tipos de mezclas asfálticas ...................................................................................... 28

5.2 Marco conceptual ............................................................................................................ 29

5.2.1 Agregados naturales ................................................................................................. 29

5.2.2 Asfalto ...................................................................................................................... 29

5.2.3 Fibra de llanta ........................................................................................................... 29

5.2.4 Fatiga ........................................................................................................................ 30

5.2.5 Evaluación de la susceptibilidad al agua de mezclas asfálticas compactadas

utilizando la prueba de tracción indirecta INV 725 ................................................................ 30

5.2.6 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas

asfálticas INV E - 749 ............................................................................................................. 30




9

5.2.7 Determinación de las leyes de fatiga de mezclas asfálticas compactadas en caliente

sometidas a flexión dinámica INV E - 784 ............................................................................. 30

5.2.8 Punto de falla ............................................................................................................ 30

5.2.9 Volumen de vacíos ................................................................................................... 30

5.2.10 Grado de saturación ................................................................................................ 30

5.2.11 Gravedad específica bulk ....................................................................................... 31

5.2.12 Evaluación de la susceptibilidad al agua de las mezclas asfálticas compactadas

utilizando la prueba de tracción indirecta INV E – 735 .......................................................... 31

5.2.13 Gravedad específica bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas no

absorbentes empleando especímenes saturados y superficie seca INV E - 733 ..................... 31

5.2.14 Espesor o altura de especímenes compactados de mezclas asfálticas INV E – 744

................................................................................................................................................. 31

5.3 Marco legal ..................................................................................................................... 31

5.3.1 Resolución 1457 de 2010 ......................................................................................... 31

5.3.2 Proyecto de acuerdo 342 de 2014 ............................................................................ 32

5.3.3 Resolución 1488 de 2003 ......................................................................................... 32

5.4 Marco geográfico ............................................................................................................ 32

6. Metodología ..................................................................................................................... 34

6.1 Tipo de investigación ...................................................................................................... 34

6.2 Muestra ........................................................................................................................... 37

6.3 Fuentes de recolección de la información ....................................................................... 37

6.3.1 Fuentes primarias ..................................................................................................... 37

6.3.2 Fuentes secundarias .................................................................................................. 37

6.4 Procedimiento ................................................................................................................. 37

6.5 Proceso experimental ...................................................................................................... 38

6.5.1 Fase 1. Recolección de los materiales ...................................................................... 38




10

6.5.2 Fase 2. Dosificación de la mezcla ............................................................................ 40

6.5.3 Fase 3. Fabricación de briquetas .............................................................................. 46

6.5.4 Fase 4. Ensayos ........................................................................................................ 49

7. Análisis de resultados ...................................................................................................... 60

7.1 Resultados ensayos anteriores ......................................................................................... 60

7.1.1 Dosificación mezcla asfáltica: .................................................................................. 60

7.1.2 Resultados método Marshall .................................................................................... 60

7.1.3 Resultados estabilidad .............................................................................................. 61

7.1.4 Resultados flujo ........................................................................................................ 62

7.1.5 Relación estabilidad flujo ......................................................................................... 62

7.1.6 Vacíos de aire ........................................................................................................... 63

7.1.7 Vacíos agregado mineral .......................................................................................... 63

7.1.8 Vacíos lleno de asfalto ............................................................................................. 64

7.1.9 Resultados laboratorio: ............................................................................................. 64

7.2 Análisis de resultados ..................................................................................................... 65

7.2.1 Análisis ensayo adherencia ...................................................................................... 66

7.3Análisis de resultados ensayo módulo resiliente ............................................................. 67

7.4 Análisis de resultados ensayo ley de fatiga: ................................................................... 72

8. Conclusiones .................................................................................................................... 74

9. Recomendaciones ............................................................................................................ 75

10. Referencias ...................................................................................................................... 76

11. Anexos ............................................................................................................................. 79




11

Tabla de fotografías

Fotografía 1: Proceso de adición fibra de llanta vía húmeda ................................................... 26

Fotografía 2. Proceso adición fibra de llanta al asfalto por vía húmeda .................................. 27

Fotografía 3. Tipos de diseños .................................................................................................. 35

Fotografía 4. Fuente de recolección Murcia Murcia S.A. ........................................................ 38

Fotografía 5. Recolección de agregados (grava ¾”, grava ½” y arena triturada) ..................... 39

Fotografía 6. Extracción de filler .............................................................................................. 39

Fotografía 7. Cemento asfáltico ................................................................................................ 40

Fotografía 8. Fibra de llanta ..................................................................................................... 40

Fotografía 9. Clasificación de agregados pétreos ..................................................................... 41

Fotografía 10. Agregado pétreo clasificado ............................................................................. 41

Fotografía 11. Secado de agregados ......................................................................................... 42

Fotografía 12. Agregado seco ................................................................................................... 42

Fotografía 13.Dosificación y calentamiento de agregados ....................................................... 43

Fotografía 14. Adecuación de temperatura del asfalto ............................................................. 43

Fotografía 15. Adición de asfalto y fibra de llanta ................................................................... 44

Fotografía 16. Proceso de mezclado y homogenización. ......................................................... 45

Fotografía 17. Mezcla asfáltica homogénea y calentamiento. .................................................. 45

Fotografía 18. Calentamiento y aplicación de ACPM en moldes ............................................ 46

Fotografía 19. Verificación de temperatura .............................................................................. 47

Fotografía 20. Fabricación de briquetas ................................................................................... 47

Fotografía 21. Máquina y proceso de compactación manual ................................................... 48

Fotografía 22. Etapa de curado ................................................................................................. 49

Fotografía 23: Dimensiones briquetas ...................................................................................... 50

Fotografía 24: Baño María ....................................................................................................... 51

Fotografía 25: Aplicación de carga. ......................................................................................... 52

Fotografía 26. Briquetas en curado ........................................................................................... 53

Fotografía 27. Toma dimensiones briquetas ............................................................................. 53

Fotografía 28. Colocación aditamentos .................................................................................... 54

Fotografía 29. Colocación LBDT ............................................................................................. 54

Fotografía 30. Instrumentos para ensayo .................................................................................. 55




12

Fotografía 31: Ensayo módulo resiliente .................................................................................. 55

Fotografía 32. Medición briquetas............................................................................................ 56

Fotografía 33. Colocación platinas y banda elástica ................................................................ 57

Fotografía 34. Montaje de la briqueta ...................................................................................... 57

Fotografía 35. Software para ensayo de fatiga ......................................................................... 58

Fotografía 36: Resistencia a fatiga ........................................................................................... 58

Fotografía 37. Funcionamiento del programa de fatiga ........................................................... 59

Tablas

Tabla 1: Localización ............................................................................................................... 33

Tabla 2: Resultados Marshall ................................................................................................... 60

Tabla 3: Resultados obtenidos .................................................................................................. 64

Tabla 4: Especificaciones Marshall .......................................................................................... 65

Tabla 5: Resultados adherencia ................................................................................................ 66

Tabla 6: Resultados briqueta 1 ................................................................................................. 68



Tabla 9: Resultados ley de fatiga .............................................................................................. 72

Gráficos

Gráfico 1: Distribución de material .......................................................................................... 60

Gráfico 2: Estabilidad ............................................................................................................... 61

Gráfico 3: Flujo ........................................................................................................................ 62

Gráfico 4: Relación estabilidad / flujo ...................................................................................... 62

Gráfico 5: Vacíos de aire .......................................................................................................... 63

Gráfico 6: Vacíos agregado mineral ......................................................................................... 63

Gráfico 7: Vacíos llenos de asfalto ........................................................................................... 64

Gráfico 8: Módulo resiliente a 1,56 Hz .................................................................................... 71

Gráfico 9: Módulo resiliente a 2,5 Hz ...................................................................................... 71




13

Gráfico 10: Módulo resiliente a 8 Hz ....................................................................................... 72

Gráfico 11: Ley de fatiga .......................................................................................................... 73




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Introducción

La contaminación ambiental es una de las grandes problemáticas de la actualidad, ocasionada

por la desmesurada explotación de los recursos y por la falta de conciencia por parte de muchos.

Colombia, como muchos otros países, cuenta con un déficit en el manejo que se le da a las llantas

luego de ser desechadas, la mayoría son acumuladas en bodegas, patios o simplemente quemadas,

generando problemas en la afectación del aire o sirviendo como albergue o criadero de insectos.

Por lo cual ahora se empiezan a adoptar nuevas maneras de darles uso a las llantas, luego de

culminar su “ciclo”, como lo es el implemento de la fibra de llanta en las mezclas de pavimento

asfaltico.

La investigación realizada denominada: “Verificación del diseño preliminar de una mezcla

asfáltica adicionada con 1.83% de fibra de llanta reciclada, con porcentajes de asfalto entre 5.5%

y el 5.8%, que cumple con la normatividad del INVIAS” tiene como fin comprobar las

proporciones utilizadas en los ensayos que se realizaron para determinar la Viabilidad técnica de

obtención de un diseño de mezcla asfáltica adicionando fibra de llanta reciclada.

La verificación de dichas proporciones se hace mediante la realización de los ensayos de:

Tensión indirecta para determinar el módulo resiliente (INV E 749 - 13), Resistencia a la

deformación plástica (INV E 756 - 13), Determinación de las leyes de fatiga (INV E 784 - 13) y

Resistencia de mezclas asfálticas al daño por humedad inducida (INV E 725 - 13). Con el fin de

determinar el comportamiento en sí de una mezcla asfáltica realizada con estas proporciones.




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1. Planteamiento del problema

Las llantas usadas se han convertido en un grave problema de contaminación ambiental y esto

ha llevado a las principales ciudades del país a verse y encontrarse con altos niveles de

contaminación debido a la acumulación de estas en vías públicas, separadores y parques;

originando el incremento de desperdicios y desechos de elementos no biodegradables. Todo esto

debido a la no reciclabilidad e inadecuada disposición de estos elementos.

En el caso de las mezclas asfálticas, contienen un alto porcentaje de asfalto y materiales

pétreos. Siendo así uno de los materiales más costosos de dichas mezclas, además de pertenecer

al grupo de los materiales no renovables, por tanto, se busca reducir la implementación de este

material en las mezclas asfálticas.

De acuerdo con el párrafo anterior se adopta un modelo de mezcla asfáltica modificada con

fibra de llanta reciclada, utilizando materiales de la región que cumplen con la norma INVÍAS y

que satisfacen los problemas de los asfaltos convencionales y la demanda de llantas desechadas,

disminuyendo el impacto ambiental; surge entonces la necesidad de realizar la verificación del

diseño preliminar de una mezcla asfáltica adicionada con 1.83% de fibra de llanta reciclada, con

porcentajes de asfalto entre 5.5% y el 5.8%, que cumple con la normatividad del INVIAS;

mediante los ensayos de resistencia de adherencia, módulo resiliente y resistencia a la fatiga.

1.1 Formulación del problema

¿Existe viabilidad técnica de Verificación del diseño preliminar de una mezcla asfáltica

adicionada con 1.83% de fibra de Llanta reciclada, con porcentajes de asfalto entre el 5.5% y el

5.8%, que cumple con la normatividad del INVIAS, tratando de disminuir la contaminación

ambiental?




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2. Justificación

Debido a la creciente demanda del parque automotor que ha tenido la capital del

departamento del Meta en los últimos años, se ha evidenciado el manejo erróneo y el acopio

inadecuado de las llantas usadas provenientes de estos vehículos, gran parte de estos residuos

sólidos son almacenados en terrenos deshabitados, patios de casas de vivienda y en espacios

públicos (ríos, caños, lagos, calles, parques, andenes, separadores) generando un grave impacto

ambiental, estas llantas usadas, que fueron desechadas sin un manejo adecuado se convirtieron en

un foco de trasmisión de enfermedades como el dengue, la fiebre amarilla, la encefalitis entre

otras muchas, porque son el hábitat perfecto para roedores, zancudos y mosquitos.

Cuando estas llantas son almacenadas en terrenos a cielo abierto generan contaminación en el

suelo, en los recursos naturales renovables y generan una desfavorable imagen a la ciudad.

También cuando estos mismos son quemados, originan altos niveles de contaminación del aire,

debido a que su combustión expulsa gases que contienen sustancias tóxicas. Estos elementos,

además, se transportan en el aire, y se van depositando en los objetos, en los ojos, y en la piel de

las personas, que inclusive las absorben al respirar y esto afecta la salud física, no solo del ser

humano, sino también de otros seres vivos.

Una de las razones fundamentales para la realización de esta investigación es aportar a la

mitigación de los factores contaminantes, que está generando un grave impacto a la calidad de

vida de las personas y del medio ambiente.

Sabiendo que la reutilización y reciclaje que se presentan hoy en día son una alternativa

viable de corrección y prevención del grave impacto generado por estas industrias, estas prácticas

no solo generan grandes beneficios ambientales, sino también beneficios económicos.




17

Atendiendo a esta alternativa se pretende verificar el diseño preliminar de una mezcla

asfáltica adicionada con 1.83% de fibra de Llanta reciclada, con porcentajes de asfalto entre el

5.5% y el 5.8%, que cumple con la normatividad del INVIAS

3. Antecedentes

Este trabajo se enfoca en las investigaciones anteriores relacionadas con la temática

seleccionada.

Se encontró, como antecedente similar, el trabajo monográfico denominado “Viabilidad

técnica de obtención de un diseño de mezcla asfáltica adicionada con 1.83% de fibra de llanta

reciclada, con porcentajes de asfalto entre el 4.9% y el 5.9%, elaborada por las estudiantes: María

Camila Arana Rincón, Daniela Alejandra Castillo Reyes, Laura Cristina Soler Castillo; del

programa de Ingeniería Civil, sede Villavicencio año 2016. Los objetivos conllevaron a los

siguientes aspectos: efectuar los análisis granulométricos de los agregados minerales y de fibra de

llanta a utilizar en la investigación, con base en el uso granulométrico normativo. Determinar el

porcentaje óptimo de fibra de llanta por el método de Marshall (entre el 4.9% y el 5.9%, con

muestras cada 0.5%), mediante el ensayo de estabilidad y flujo en acuerdo con la norma de

ensayo INV E – 748- 07, del Instituto Nacional de Vías (INVÍAS). Reportar los resultados de

laboratorio que hacen referencia al comportamiento de peso unitario mezcla, estabilidad, flujo,

vacíos, mezcla total, vacíos llenos de asfalto, vacíos agregados minerales y la relación E/F de las

mezclas asfálticas modificada con fibra de llanta.

La metodología aplicada fue de tipo experimental. La muestra correspondió a un porcentaje

de 1.83% de fibra de llanta mezclada con asfalto.




18

En las conclusiones se establecieron las siguientes generalidades sintetizadas así, se realizó un

Diseño Marshall con agregados pétreos provenientes de la cantera del rio Guayuriba ubicada en

Villavicencio – Meta Murcia y Murcia S.A, con asfalto AC-20, con un porcentaje de asfalto entre

4.00% y 6.00%; aumentando gradualmente cada 0.5%, fabricando 4 briquetas por cada

porcentaje, compactando cada una con 75 golpes por cara según lo establecido en la norma para

un nivel de transito NT2 (0.5x106-5.0x106 ejes equivalentes).

Los materiales utilizados respondieron perfectamente a la mezcla, cuya dosificación fue de

grava ¾ en un 15%, grava de ½ en un 30%, arena triturada en un 52% y 3% de filler. Con esto se

procedió a realizar la cantidad de ensayos de laboratorio convenientes para conocer el porcentaje

óptimo de asfalto, obteniendo los siguientes resultados:

La estabilidad de la mezcla MDC-19 con adición de fibra de llanta de 1.83 y un 5.7% de

asfalto cumple con los parámetros que especifica la norma del Instituto Nacional de Vías. (Sin

embargo, se observa que con porcentaje de entre 4,66% y 6,66% la estabilidad cumple).

El flujo de la mezcla MDC-19 NT2 con adición de fibra de llanta de 1.83 % cuyo rango es de

3mm a 5mm como criterio en la norma nacional de vías, el ensayo realizado arrojó que el flujo de

esta mezcla es de 4.87, el cual es determinado por un porcentaje óptimo de asfalto de 5.7 % el

cual cumple este criterio, también se concluyó que los porcentajes de 4.57% y 5.81% de asfalto

también cumplen este criterio, permitiendo que el asfalto fluya por la mezcla y cubra los

agregados de la mejor manera.

Los vacíos con aire de la mezcla MDC-19 NT2 con adición de fibra de llanta de 1.83 %, cuyo

rango es de 3 a 5 y según el porcentaje óptimo de 5.7% se tiene como resultado 4.12, de tal




19

manera cumple con los criterios y los porcentajes de asfalto de 5.5% a 6% estarían cumpliendo

dicho criterio.

La relación estabilidad/ flujo, muestra resultados no estables para un nivel de transito NT2

(300 – 500 kg/mm). Sin embargo, muestra una mejora cuando las proporciones de asfalto son

aumentadas, acercándose al rango establecido en la norma INV E-748, este parámetro es uno de

los más inciertos, puesto que la mayoría de veces no cumple con el criterio, dejando así la duda

de cuál material o cuál procedimiento causan este efecto.

Porcentaje vacíos agregados minerales de la mezcla MDC-19 NT2 con adición de fibra de

llanta de 1.83 % cuyo rango es de T.MAX 19mm a T.MIN de 15 %, con el porcentaje óptimo de

asfalto 5.7 % se tuvo un resultado de 16.79 % en cual está dentro del rango, igual a los

porcentajes de asfalto trabajados en el laboratorio (4,57 % a 6.66 %).

El porcentaje de vacíos llenos de asfalto de la mezcla asfáltica (MDC –19) con un porcentaje

de 1.83 % de fibra de que se encuentra dentro del rango de 65% a 78% con un valor de 75.51%,

Entre el rango establecido por la norma, los resultados del laboratorio cumplirían de 5.4 a 5.8 %

de asfalto.

El porcentaje de vacíos de la mezcla total, se observa que los resultados correspondientes a la

mezcla total de la MDC-19 modificada con fibra de llanta, tienden a disminuir a medida que el

porcentaje de asfalto aumenta, debido a que la mayoría de los vacíos son llenos de asfalto.

Una vez analizados los resultados de los ensayos requeridos por el método Marshall se

observó que el porcentaje óptimo establecido por el laboratorio es de 5.7 % de asfalto,

cumpliendo así los parámetros requeridos por la norma INVIAS, pero desde otro punto de vista




20

podemos observar que los porcentajes de 5.5 % a 5.8 % de asfalto también cumplen dichos

parámetros.

Teniendo en cuenta que la relación estabilidad/flujo no está dentro de los parámetros y, por

ende, la rigidez Marshall es muy baja, se llega a la conclusión de que el porcentaje de flujo de la

mezcla está muy alto. Para mitigar este aspecto habría que bajar el porcentaje de relación Filler /

Asfalto, ya que el filler y el asfalto conforman una masa asfáltica o mastico, y este compuesto

proporciona rigidez a la mezcla asfáltica, permitiendo que las partículas de agregado

permanezcan unidas, rellenando los vacíos del esqueleto de agregados gruesos y finos, por lo

tanto, impermeabiliza y densifica el esqueleto.

Para concluir los resultados de las anteriores investigaciones se estableció un porcentaje de

asfalto con 1,83 de fibra de llanta el cual se clasifica entre 5,5 % y 5,8 % (datos óptimos

derivados de las investigaciones anteriores), con el cual se verificaran los porcentajes apropiados

de asfalto que cumple las especificaciones técnicas del Instituto Nacional de Vías (INVIAS).

La investigación titulada: “ Mezclas asfálticas recicladas y su uso en capas granulares para

pavimentos”, realizada por Guio y Sánchez (2013) tuvo como objeto la reutilización de

materiales sobrantes productos de la rehabilitación de vías, el cual es adquirido mediante

rompimiento y luego se adiciona a las capas de pavimento tales como base y sub base. Esta

investigación se realizó en la ciudad de Tunja por la necesidad de dar utilidad al concreto

asfaltico que ya ha cumplido su finalidad. En ella se tuvo en cuenta como referentes teóricos:

González, Rubén. “Mantenimiento y Rehabilitación de Pavimentos en Áreas Urbanizadas”.

Lemac. Argentina. 1995.




21

La metodología utilizada fue cuantitativa debido a que se evidencian las tablas y gráficos

empleados para realizar el desarrollo y análisis de los resultados obtenidos, a partir de los

diversos ensayos de laboratorio; de esta forma logran llegar a la conclusión de que la mezcla

entre agregados y asfalto reciclado no es uniforme por la variación de temperatura entre ellos y

en el momento de calentarse debe mezclarse rápidamente, pues al enfriarse no se logra una buena

adherencia.

La investigación titulada: Diseño de mezclas asfálticas modificadas mediante la adición de

desperdicios plásticos, realizada por Forigua, Pedraza (2014) tuvo como objetivo diseñar una

mezcla asfáltica modificada con desperdicios plásticos para la aplicación de pavimentación y de

esta manera dar una mejora a la problemática de la malla vial de Bogotá y ofrecer una solución

ambiental a los desperdicios plásticos; utilizaron como referentes teóricos a Heshmant (1997)

para dar explicación de cómo los modificadores de las mezclas asfálticas logran dar una mayor

resistencia en cuanto a deformación y esfuerzos de tensión repetidos, como la fatiga y a Arenas

Lozano (2011) para explicar cómo los ligantes modificados tienen un mejor comportamiento que

los tradicionales.

Para esta investigación se desarrolló una metodología de carácter cualitativo, ya que se

procede al registro de gráficos y tablas para los análisis de resultados. Mediante estos ensayos se

logró concluir que un porcentaje óptimo, que logra mejorar de manera sustancial las propiedades

mecánicas del asfalto, es alrededor de un 0,4 % de desperdicios con respecto al peso de la

muestra.

El trabajo realizado sobre Mejora de una mezcla asfáltica drenada con adición de caucho e

icopor, Rodríguez (2005), mediante este se pretendió hacer un mejoramiento de una mezcla

asfáltica drenante (con adición de caucho e icopor) para ayudar a optimizar el comportamiento de




22

la capa de rodadura y que, además, ayude a preservar el medio ambiente, brindando una

alternativa de reciclaje a materiales no biodegradables; mediante este diseño se busca encontrar el

máximo contenido de vacíos posible, con una buena resistencia a las cargas generadas por el

tráfico.

Este tipo de investigación es de carácter experimental y cuantitativo, debido a que se emplean

numerosos ensayos de laboratorios con el fin de obtener algunos resultados y tales resultados son

registrados mediante gráficos y/o tablas, con el fin de hacer interpretaciones y análisis. Con la

realización de este trabajo se logró establecer las siguientes conclusiones: la adición del caucho

generó mejor comportamiento a pesar de que en la dosificación no se encontraba una

combinación óptima; la mezcla con caucho e icopor generaba un mejor resultado en un 10 % con

respecto a las que solo utilizaban alguno de los dos.

La investigación titulada: Comportamiento mecánico y dinámico de una mezcla asfáltica con

adición de cenizas volantes, Reyes, Troncoso, Camacho (2006), cuyo objetivo es el de determinar

la incidencia que tiene reemplazar el llenante mineral por cenizas volantes, para este trabajo se

usó como referentes bibliográficos a Nacional Ready Mixed Concrete Association, 1998 para

definir el significado de cenizas volantes.

La metodología empleada para el desarrollo de la investigación es de carácter experimental,

puesto que inició con la caracterización del material pétreo, el asfalto y las cenizas volantes,

posteriormente, se realizó el diseño Marshall para la determinación del porcentaje óptimo de

asfalto y, por último, se procedió a modificar la mezcla asfáltica reemplazando el llenante

mineral. Se logra concluir que las cenizas volantes aumentan la resistencia de la mezcla asfáltica

sin alterar su rigidez, esto entra a convertirse en un plan de alternativa económica viable para el

mantenimiento y rehabilitación de las vías en diferentes regiones, además se le logra dar un




23

nuevo uso a las cenizas volantes, contrarrestando la contaminación ambiental generada por el

desperdicio industrial.




24

4. Objetivos

4.1. Objetivo General

Verificar el diseño preliminar de una mezcla asfáltica adicionada con 1.83 % de fibra de

llanta reciclada, con porcentajes de asfalto entre el 5.5 % y el 5.8 %, que cumple con la

normatividad del INVIAS.

4.2. Objetivos específicos

Efectuar el análisis del cumplimiento de los requisitos mínimos en cuanto adherencia de

la mezcla asfáltica que satisfaga la norma INVIAS.

Determinar el módulo Resiliente de la mezcla asfáltica que satisfaga la norma INVIAS.

Determinar la Ley de Fatiga de la mezcla asfáltica que satisfaga la norma INVIAS.




25

5. Marco referencial

5.1 Marco teórico: Los pavimentos flexibles están compuestos de varias capas de materiales,

cuyo objetivo es soportar las cargas totales. El objetivo, al modificar o implementar nuevos

materiales al asfalto, es evidenciar si de dicha forma se logra brindar una disminución en costos

en los procesos de pavimentación y dar uso a materiales que están causando daño ambiental. Esto

se pretende hacer mediante la reutilización de polímeros como la fibra de caucho que se obtiene

de los neumáticos usados de los vehículos.

Montejo en su libro Evaluación estructural, obras de mejoramiento y nuevas tecnologías,

describe los tipos de materiales disponibles y empleados en un pavimento que son son

determinantes para la selección de la estructura de pavimento más adecuada, técnica y

económicamente. Por una parte, se consideran los agregados disponibles en canteras y depósitos

aluviales del área. Además de la calidad requerida, en la que incluye la deseada homogeneidad,

hay que atender al volumen disponible aprovechable a las facilidades de explotación y al precio,

condicionado en buena medida por la distancia de acarreo. Por otra parte, se deben considerar los

materiales básicos de mayor costo: ligantes y conglomerados, especialmente.

5.1.1 Materiales asfálticos: Los asfaltos del petróleo son los más empleados y se obtienen

por destilación del crudo, que puede ser por vapor o por aire. El primer sistema produce asfaltos

de excelente calidad para pavimentación, al paso que el segundo resulta en productos de poca

utilidad en este campo de la construcción, llamados asfaltos oxidados. Los asfaltos de petróleo

pueden tener base asfáltica o base parafinita. Los de la base asfáltica son los que poseen mejores

características para su empleo en pavimentación por sus propiedades ligantes y de resistencia a la

meteorización. Los de base parafinita se oxidan paulatinamente al exponerse al aire, dejando un

producto pulverulento sin poder ligante. El tipo de base que posea un asfalto depende




26

exclusivamente de las características del crudo del cual proviene. El asfalto se usa en

pavimentación para unir entre sí las partículas de agregados y protegerlas de la humedad.

5.1.2 Métodos de utilización: Hay dos procesos en los que se puede emplear la adición o

implementación de la fibra de llanta a la mezcla asfáltica que son: mediante proceso por vía

húmedo o proceso por vía seca.

5.1.2.1 Proceso por vía seca: En este proceso la cantidad de ligante requerida es mayor y,

además, se requiere un proceso especial para adicionar el GBR en planta y también requiere

mayor tiempo de compactación que el proceso por vía húmeda.

Fotografía 1: Proceso de adición fibra de llanta vía húmeda

Fuente: Extraído de http://3.bp.blogspot.com/- http://ligante-asfaltico.blogspot.com.co/p/llantas-

usadas-en-pavimentos.html




27

5.1.2.2 Proceso por vía húmeda: En este proceso el GCR es mezclado con el ligante para

producir una mezcla asfalto-caucho, la cual es usada de la misma manera que un ligante

modificado.

Fotografía 2. Proceso adición fibra de llanta al asfalto por vía húmeda

Fuente: Extraído de http://3.bp.blogspot.com/- http://ligante-asfaltico.blogspot.com.co/p/llantas-

usadas-en-pavimentos.html

5.1.3 Proceso de trituración de los neumáticos: El proceso de trituración consiste en reducir

el tamaño de las llantas a través de máquinas trituradoras, con el fin de separar el caucho de

elementos como el acero y los textiles.

5.1.3.1 Trituración mecánica: La trituración mecánica emplea cuchillas para desmenuzar las

llantas; por lo general este tipo de trituración se realiza en cascada, es decir, se trituran

paulatinamente las llantas hasta alcanzar el tamaño mínimo requerido y luego se emplean

clasificadores neumáticos y magnéticos para separar el textil y el acero presentes.




28

5.1.3.1 Trituración criogénica: Consiste en congelar con nitrógeno líquido llantas enteras, las

cuales son golpeadas para obtener el caucho en forma de polvo, con liberación de nitrógeno

gaseoso. Este proceso tiene como ventaja el reducido tamaño de las partículas obtenidas y, como

desventaja, el hecho de que las partículas de acero y caucho se encuentran mezcladas.

5.1.4 Variables para el diseño: A continuación, se describen las diferentes características

del diseño de un pavimento y sus varianzas dependiente del tránsito. (Montejo, 2008, p. 263).

La confiabilidad pretende incorporar algún grado de certidumbre al procedimiento de diseño,

para asegurar que las diferentes alternativas de este se mantengan para el periodo de análisis. El

factor de confiabilidad de diseño tiene en cuenta variaciones al azar tanto en la predicción del

tránsito como en la predicción del comportamiento y por lo tanto proporciona un nivel

predeterminado de confianza en q los tramos del pavimento sobrevivirán al periodo en que fueron

diseñados.

En general, a medida que crece el volumen del tránsito, la dificultad de que presente tránsito

divergente y la expectativa pública de disponibilidad, aumentan el riesgo de no cumplir con

dichas expectativas debe ser minimizada. (Montejo, 2008, p. 263).

5.1.5 Tipos de mezclas asfálticas: Las mezclas asfálticas en caliente se dividen en tres tipos:

de gradación densa, mezclas abiertas o porosas y mezclas de granulometría incompletas.

5.1.5.1 Mezclas de gradación densa HMA: Estos tipos de mezclas son compuestas por un

ligante de cemento asfáltico y un agregado de gradación continua.

5.1.5.2 Mezclas abiertas o porosas: Es una mezcla en la que su gradación es uniforme. Su

objetivo es servir como como una capa drenante, ya sea dentro de la estructura del pavimento o

en su superficie.




29

5.1.5.3 Mezclas de granulometría incompletas: Es una mezcla similar a las de gradación

densa debido a que proporcionan capas densas impermeables, cuando la compactación es

apropiada. La temperatura de descarga de esta muestra debe ser controlada para prevenir que se

presente un escurrimiento durante el almacenamiento o el transporte.

5.2 Marco conceptual: A continuación se dan algunas definiciones de los conceptos y normas

empleadas para el desarrollo de la investigación.

5.2.1 Agregados naturales: Los materiales que se usan en su estaco natural o que sólo han

sido triturados, lavados y clasificados son considerados agregados naturales. Algunos términos

usados para describirlos y clasificarlos son los siguientes:

5.2.1.1 Grava: Material granular grueso comprendido entre pasa tamiz 3” y retiene tamiz # 4.

5.2.1.2 Arena triturada: Material granular comprendido entre el tamiz # 4 y tamiz # 200

5.2.1.3 Filler: Es la fracción que pasa por el tamiz de 0,063 mm

5.2.2 Asfalto: Se denomina así a determinadas sustancias de color oscuro que pueden ser

líquidas, semisólidas o sólidas, compuestas esencialmente de hidrocarburos solubles en sulfuro

de carbono en su mayor parte y procedentes de yacimientos naturales u obtenidos como residuo

del tratamiento de determinados crudos de petróleos por destilación o extracción. Estos últimos

representan más del 90 % de la producción total de asfaltos.

5.2.3 Fibra de llanta: Llanta triturada en partículas que logren pasar por el tamiz # 10 y

retengan en el tamiz # 40.




30

5.2.4 Fatiga: Es un fenómeno que se asocia con la disminución de la resistencia mecánica de

un material en el tiempo, cuando se le aplican esfuerzos dinámicos que en promedio son

inferiores al valor de cedencia.

5.2.5 Evaluación de la susceptibilidad al agua de mezclas asfálticas compactadas

utilizando la prueba de tracción indirecta INV 725: Este método de prueba establece los

procedimientos para preparar y probar especímenes de concreto asfáltico con el propósito de

medir el efecto del agua sobre la resistencia a la tracción indirecta.

5.2.6 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas

asfálticas INV E - 749: Este ensayo describe mejor el comportamiento del suelo bajo cargas

dinámicas de ruedas, que al moverse imparten un pulso dinámico a todas las capas del pavimento

y a la subrasante. Como respuesta a este pulso cada capa del pavimento sufre una deflexión.

5.2.7 Determinación de las leyes de fatiga de mezclas asfálticas compactadas en caliente

sometidas a flexión dinámica INV E - 784: Esta norma entrega los procedimientos para la

determinación de las leyes de fatiga y energía de muestras de mezclas asfálticas en caliente,

compactadas en laboratorio o tomadas directamente del terreno, sometidas a flexión dinámica

hasta llevarlas a la falla.

5.2.8 Punto de falla: El punto de falla en este caso se considera que es el ciclo en el cual la

mezcal llega a un 50 % de la reducción de rigidez inicial.

5.2.9 Volumen de vacíos: Representa el volumen de la mezcla comprendida por fase liquida y

gaseosa.

5.2.10 Grado de saturación: Es la relación con respecto a la cantidad de agua contenida de un

material y su volumen de vacíos




31

5.2.11 Gravedad específica bulk: La relación del peso en el aire de un material permeable

(incluyendo los vacíos permeables e impermeables del material) a temperatura establecida al

volumen del agregado, incluyendo los vacíos permeables.

5.2.12 Evaluación de la susceptibilidad al agua de las mezclas asfálticas compactadas

utilizando la prueba de tracción indirecta INV E – 735: Este método se refiere al

procedimiento para la determinación de la gravedad específica máxima teórica y densidad de

mezclas asfálticas en caliente para pavimentos a 25° C sin compactar.

5.2.13 Gravedad específica bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas no

absorbentes empleando especímenes saturados y superficie seca INV E - 733: En esta norma

se hace referencia a los procesos que se deben contemplar para determinar la gravedad específica

bulk y la densidad que presentan los especímenes compactadas.

5.2.14 Espesor o altura de especímenes compactados de mezclas asfálticas INV E – 744:

En este método se hace referencia a la determinación del espesor o la altura de los especímenes

compactados. Se establece que se debe tomar cuatro mediciones sobre los núcleos y se registra el

valor promedio de dichas mediciones.

5.3 Marco legal: A continuación se expone la normatividad vigente en temas relacionados con

la investigación.

5.3.1 Resolución 1457 de 2010: La presente ley establece a cargo de los productores de

llantas que se comercializan en el país, la obligación de formular, presentar e implementar los

sistemas de recolección selectiva y gestión ambiental de llantas usadas, con el propósito de

prevenir y controlar la degradación del ambiente.




32

5.3.2 Proyecto de acuerdo 342 de 2014: Mediante el cual se dictan disposiciones que

permitan implementar un sistema de gestión y recolección selectiva de llantas usadas en el

distrito capital. El proyecto tiene por objeto la implementación de programas encaminado a la

recolección de las llantas usadas en la ciudad y de igual manera lograr un proceso de

recuperación ambiental de las llantas usadas, lo anterior encaminado a la prevención y control de

la degradación de las llantas que afectan de manera directa al ambiente.

5.3.3 Resolución 1488 de 2003: Por la cual se establecen los requisitos, las condiciones y los

límites máximos permisibles de emisión, bajo los cuales se debe realizar la disposición final de

llantas usadas y nuevas con desviación de calidad, en hornos de producción de clinker de plantas

cementeras.

5.4 Marco geográfico: El Departamento del Meta tiene una extensión de 85.635 km2.

Localizado en la región de la Orinoquia, al oriente del territorio nacional, entre los 4º 55' y 1° 35'

de Latitud Norte y los 74º 54' y 71º 3' de Longitud Oeste. Su capital Villavicencio, se encuentra a

los 4º 08' 12” de Latitud Norte y 73º 39' 06” de Longitud Oeste. La jurisdicción departamental

está dada por los límites oficiales, los cuales se encuentran definidos en la Ley 118 de 1959.

Al norte limita con Cundinamarca y Casanare, al oriente con Vichada, al occidente con

Huila, al suroccidente con Caquetá y al sur con Guaviare. A la fecha cuenta con 29 municipios.

El municipio de Villavicencio, capital del departamento del Meta, es el centro comercial más

importante de los Llanos Orientales, con una población urbana de 495.200 habitantes. Está

situado en el Piedemonte de la Cordillera Oriental, al occidente del departamento del Meta, en la

margen izquierda del río Guatiquía. Su clima es cálido y muy húmedo, con temperaturas medias




33

de 27 ºC. Se encuentra a 89,9 km al sur de la capital de Colombia, Bogotá, a dos horas por la

Autopista al Llano.

5.4.1 Localización:

Tabla 1: Localización

a) Latitud 04°09'00,83" N

b) Longitud 73°38'24,26" O

c) Superficie 1.328 km²

d) Altitud 467 msnm

e) Temperatura 27°C

f) Fundación 1842

g) Población total 492.500 habitantes

h) Densidad 242,26 hab. /km²

i) Gentilicio Villavicense

Fuente: Wikipedia




34

6. Metodología

El presente capítulo tuvo como fin establecer el desarrollo de la investigación, diseñando

detalladamente una estrategia, para obtener información y especificando las actividades para

darle respuesta a los objetivos planteados.

6.1 Tipo de investigación: Por las características de la temática abordada se enmarcó

dentro de la investigación experimental. “Se presenta mediante la manipulación de una variable

experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir

de qué modo o por qué causa se produce una situación o acontecimiento particular. Tamayo y

Tamayo (2004)”. Ya que se hace necesario abordar el problema a través de ensayos y pruebas y

así, mediante un análisis, llegar a dar resultados más determinantes.

La tarea del investigador en este tipo de investigación presenta las siguientes etapas: Tamayo

y Tamayo (2004)

1. Presencia de un problema para el cual se ha realizado una revisión bibliográfica.

2. Identificación y definición del problema.

3. Definición de hipótesis y variables. Y la operacionalización de las mismas.

4. Diseño del plan experimental. Tiene cinco aspectos:

a) Diseño de investigación.

b) Determinación de la población y muestra.

c) Selección de instrumentos de medición.

d) Elaboración de instrumentos y procedimientos para la obtención de datos.




35

5. Prueba de confiabilidad de datos.

6. Realización de experimentos.

7. Tratamientos de datos. Aquí, en este punto, hay que tener en cuenta que una cosa es el dato

bruto, otro el dato procesado y otro el dato que hay que dar como definitivo.

Se habla del experimento controlado que consiste en la selección de dos muestras aleatorias:

una, la muestra experimental sujeta a una variable especial, y la otra, la muestra de control no

sujeta a la influencia de la misma variable. Comparando las características finales de las dos

muestras, se puede determinar el efecto del experimento. Tamayo y Tamayo (2004)

Cuando se presenta una diferencia significativa entre la muestra experimental y la muestra de

control, es necesario analizar la hipótesis y volver a realizar el experimento. La dificultad se

encuentra en lograr la uniformidad de las características en la muestra experimental, y la muestra

de control exige precisión en el cálculo de las características. Tamayo y Tamayo (2004)

En torno a la investigación experimental se presentan diversos tipos de diseños

experimentales. Tamayo y Tamayo (2004).

Fotografía 3. Tipos de diseños

Fuente: Extraída de Tamayo y Tamayo 2004




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Fuente: “proceso de la investigación científica” Tamayo y Tamayo (2004)

Los diseños preexperimentales más conocidos son: Tamayo y Tamayo (2004)

1. Estudio de caso con una sola medición

2. Diseño pretest-postest de un solo grupo.

3. Comparaciones con un grupo estático.

Para los diseños experimentales tenemos: Tamayo y Tamayo (2004)

1. Diseño de grupo de control pretest-postest.

2. Diseño de cuatro grupos de Solomon.

3. Diseño de grupo postest.

4. Diseños factoriales.

En tomo a los diseños cuasiexperimentales, la gama es más amplia, de los cuales podemos

citar: Tamayo y Tamayo (2004)

1. Experimento de series cronológicas.

2. Diseño de muestras cronológicas equivalentes.

3. Diseño de materiales equivalentes.

4. Diseño de grupo de control no equivalente.

5. Diseños compensados.

6. Diseños demuestra separada pretest-postest.

7. Diseño de muestra separada pretest-postest, con grupo control.




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8. Diseño de series cronológicas múltiples.

9. Diseño de ciclo institucional secuente.

10. Análisis de discontinuidad en la regresión.

6.2 Muestra: La muestra correspondió a un porcentaje de (1.83 %) de fibra de llanta

adicionada a una mezcla asfáltica convencional y con cumplimiento de la normatividad de

INVÍAS.

6.3 Fuentes de recolección de la información: Las fuentes que se tuvieron presenten para el

desarrollo de esta investigación fueron las siguientes:

6.3.1 Fuentes primarias: Canteras y Laboratorios Murcia y Murcia S.A. Así mismo, se

utilizaron agregados pétreos y asfalto.

6.3.2 Fuentes secundarias: Se recurrió a fuentes de información existente, tales como libros,

internet, trabajos monográficos e instituciones (INVÍAS, Pontifica Universidad Javeriana,

Universidad de los Andes, Universidad Católica de Colombia).

6.4 Procedimiento: Para esta verificación del diseño de mezcla establecido en la anterior

investigación se llevó a cabo el siguiente desarrollo:

- Consultar distintas fuentes bibliográficas, investigaciones y normas que serán aplicadas para

el desarrollo pertinente del proyecto.

- Teniendo en cuenta el tipo y porcentaje de fibra de llanta encontrado en las bibliografías

estudiadas se cuestiona su funcionalidad en la investigación.

- Se dará continuidad al diseño de mezcla obtenido en los resultados de ensayos anteriores.




38

- Obtener y observar los diferentes resultados encontrados en los ensayos realizados en el

laboratorio, determinando su viabilidad y cumpliendo los parámetros regidos por INVIAS.

- Análisis e interpretación de los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio.

6.5 Proceso experimental: A continuación, se ilustra la secuencia empleada para el

desarrollo de la investigación

6.5.1 Fase 1. Recolección de los materiales: Se procede a la compra de los siguientes

materiales.

Agregados (grava ¾” y ½”, arena triturada), filler.

Fotografía 4. Fuente de recolección Murcia Murcia S.A.

Fuente: Elaboración propia




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Fotografía 5. Recolección de agregados (grava ¾”, grava ½” y arena triturada)


Fotografía 6. Extracción de filler


Asfalto: El cemento asfaltico con el que se trabajó en la investigación posee una

penetración de 60-70 de acuerdo al artículo 410 de la normatividad INVIAS.




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Fotografía 7. Cemento asfáltico


Los materiales anteriores son provenientes de la empresa Murcia & Murcia S.A

Fibra de llanta que cumple con la gradación pasa tamiz # 4 y retiene tamiz # 10

proveniente de la reencauchadora Centauros.

Fotografía 8. Fibra de llanta


6.5.2 Fase 2. Dosificación de la mezcla: Se clasifican cada uno de los agregados pétreos en

el laboratorio, posteriormente se colocan diferentes recipientes con el fin de realizar el secado en

horno a una temperatura aproximada de 110° C, garantizando que todo el material esté seco para

la preparación de la mezcla.




41

Fotografía 9. Clasificación de agregados pétreos


Fotografía 10. Agregado pétreo clasificado





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Fotografía 11. Secado de agregados


Se sacan los agregados del horno y se dejan a temperatura ambiente de tal manera que se

pueda realizar la dosificación para cada una de las briquetas, de acuerdo con el diseño de mezcla

obtenido en los resultados de la investigación anterior (15 % grava de ¾”, 30 % grava de ½”, 52

% de arena triturada, 3% de filler y 1,83 % de fibra de llanta), posteriormente se lleva

nuevamente al horno a una temperatura de 180° C.

Fotografía 12. Agregado seco





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Fotografía 13.Dosificación y calentamiento de agregados


De igual manera se procede a calentar el cemento asfaltico a una temperatura de 140°C para

que pueda ser mezclado con los agregados pétreos previamente descritos.

Fotografía 14. Adecuación de temperatura del asfalto





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Después de una hora aproximadamente se realiza el pesaje nuevamente de todos los

agregados pétreos para cada una de las briquetas y se adiciona el material más fino (arena

triturada) para completar el peso que se pierde después de este secado que es de

aproximadamente 1 gramo, este peso debe ser de 1065,72 gramos; Inmediatamente se agrega el

asfalto caliente para llegar a un peso de 1128,97 gramos y, finalmente, se adiciona la fibra de

llanta para alcanzar un peso de 1150,00 gramos, después de completar el peso se realiza un

proceso de mezcla hasta alcanzar una consistencia homogénea, cumpliendo la norma INVÍAS

para mezclas asfálticas densas en caliente MDC-19.

Fotografía 15. Adición de asfalto y fibra de llanta





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Fotografía 16. Proceso de mezclado y homogenización.


Por último, se lleva la mezcla asfáltica al horno a una temperatura de 155°C para el realizar

más adelante el proceso de compactación.

Fotografía 17. Mezcla asfáltica homogénea y calentamiento.





46

6.5.3 Fase 3. Fabricación de briquetas: Después de obtener homogeneidad en la mezcla se

fabrican 18 muestras de 1150 gramos cada una.

Para la fabricación de las briquetas se calientas los moldes a una temperatura de 160°C y se

les aplica desmoldante (ACPM), A continuación se saca la mezcla asfáltica del horno, se agita y

se mide la temperatura, la cual debe estar a 145°C para llevar la mezcla asfáltica al molde, el cual

se encuentra a una temperatura de 145°C, este debe estar ensamblado con sus debidos accesorios

(collar, placa base y martillo de compactación), posteriormente se agrega una pequeña capa de

material fino en la parte inferior, después la totalidad de la mezcla, dejando una capa de material

fino al final de la briqueta.

Fotografía 18. Calentamiento y aplicación de ACPM en moldes





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Fotografía 19. Verificación de temperatura


Fotografía 20. Fabricación de briquetas


Finalmente se llevan las briquetas a la máquina de compactación y se procede a dar 75 golpes

por cara para el ensayo de módulo resiliente y leyes de fatiga de acuerdo a la normatividad

INVIAS con el martillo de compactación que consta de un peso de 4,538 gramos; pero para el

ensayo de TSR o tensión indirecta se le proporcionan 50 golpes por cada cara para que cumpla

con los vacíos, ya que la norma dice que para hacer este ensayo el agua debe poder penetrar en la

mezcla.




48

Fotografía 21. Máquina y proceso de compactación manual


Se dejan enfriar los especímenes en los moldes a la temperatura ambiente tan rápido como sea

posible en una corriente de aire; se sacan de los moldes y se marcan respectivamente.

Ilustración 22. Extracción de briquetas





49

Por último, se llevan las briquetas a la cabina de la máquina Dynapave para su respectiva

etapa de curado por un periodo aproximado de 24 horas y a una temperatura de 20° C

(temperatura controlada por la maquina).

Fotografía 22. Etapa de curado


6.5.4 Fase 4. Ensayos: Luego de finalizar la etapa de curado se registran las dimensiones de

cada briqueta (diámetro y altura).

6.5.4.1 Procedimiento ensayo prueba de tracción indirecta: A continuación se describe el

procedimiento que se debe tener en cuenta para este ensayo.

Luego de tener las mezclas compactadas se inicia con la clasificación de los especímenes

determinando y registrando su altura y diámetro.




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Fotografía 23: Dimensiones briquetas

Fuente: Elaboración propia.

Luego se procede a determinar y registrar la gravedad especifica bruta descrita por la norma

INV-733 con especímenes superficialmente saturados y otros superficialmente secos, se expresa

el volumen de cada espécimen en centímetros cúbicos.

Se calcula la cantidad de vacíos de aire dividiéndolo en dos grupos con, al menos, tres

especímenes por grupo, procurando que los valores de cantidad de vacíos de aire entre ellos sean

aproximadamente iguales. Se guarda a temperatura ambiente el segundo grupo que va ser

probado en seco.

Determinado el peso saturado y superficialmente seco del espécimen registrándolo como B’.

Se procede a hallar el volumen de agua absorbida J’ mediante la siguiente ecuación J’=B’-A;

donde J’ es el volumen de agua absorbida en cm3, B’ el peso saturado y superficialmente seco

después de la saturación parcial en g (gramos), A el peso del espécimen seco en aire en g

(gramos).

Se determina el grado de saturación S’ comparando el volumen de agua absorbida J’, con el

volumen de vacíos (Vv) con base en la siguiente ecuación 𝑆′ =100𝐽′

𝑉𝑎 dónde: S’ es el volumen de




51

agua absorbida en cm3 si el grado de saturación esta entre el 55 y el 80 % se pasa al siguiente

punto, si el grado de saturación es el menor al 55 % se requiere someter al espécimen

nuevamente al proceso de saturación, si el grado se saturación es mayor al 80 % el espécimen es

aceptable.

Inmediatamente después de chequear la saturación se acondicionan los especímenes

parcialmente saturados, colocándolos en un baño de agua destilada a 60 ±1.0°C (140 ± 1.8°F)

durante 24 horas.

Fotografía 24: Baño María


Se cubre ajustadamente cada espécimen parcialmente saturado con la película de plástico

(papel vinipel) posteriormente se pone cada espécimen cubierto en una bolsa de plástico que

contenga 10± 0,5 ml de agua y se sella la bolsa y se sitúa en un refrigerador con una temperatura

de -18 ± 3 °C con un periodo de 16 horas se retiran los especímenes y se sumergen en un baño de

agua a 60 ± 1.0°C (140±1.8°F) por 24 horas. Después de 3 minutos de inmersión, cuando se

descongele la superficie del espécimen, se retiran la bolsa y la envoltura de los especímenes.

nota: este paso es opcional y se utiliza sí o no, como lo requiera de acuerdo a las condiciones

climatológicas de la carretera.




52

Se ajusta la temperatura de los especímenes acondicionados como a los no acondicionados al

agua, colocándolos en un baño a 25 ± 1°C (77 ± 1.8°F) durante 1 hora luego del tiempo se deja en

reposo ±10 min.

Retirándolos y colocándolos rápidamente cada uno de los especímenes en la mordaza lottman

ensayándose a tensión indirecta a una velocidad de carga constante e igual a 50 mm/min se

registra la carga máxima aplicada el ensayo debe continuar hasta que se aprecie una grieta

vertical.

Fotografía 25: Aplicación de carga.

Fuente: Elaboración propia.

Se retira el espécimen de la prensa y se halan las dos mitades para provocar una separación y

poder ver si el agregado grueso se rompió o se separó del asfalto, registrando las observaciones

en un formato.

6.5.4.2 Procedimiento ensayo módulo resiliente: A continuación se describen los pasos a

seguir en el ensayo del módulo resiliente




53

Los especímenes deben ser llevados a un proceso de curado durante 24 horas a una

temperatura de 60° C antes de realizar el ensayo

Fotografía 26. Briquetas en curado


Luego se procede a tomar las respectivas medidas de cada briqueta (diámetro y altura)

Fotografía 27. Toma dimensiones briquetas


Se colocan 4 aditamentos en cada cara de las briquetas formando una cruz. Estos aditamentos

son pegados con un producto especial de Sika.




54

Fotografía 28. Colocación aditamentos


Una vez se han pegado los aditamentos se deben ubicar los LBDT sobre los aditamentos en

forma de cruz.

Fotografía 29. Colocación LBDT


Se procede a introducir las briquetas dentro de la maquina (Dynapave) en donde se les

aplicará una carga dinámica a diferentes frecuencias, la cual es registrada por el software a través

de los (LBDT) y se leen las deformaciones y se calcula el módulo resiliente de la mezcla.




55

Fotografía 30. Instrumentos para ensayo


Se analizan las briquetas a una frecuencia de 1,56 Hz, 2,5 Hz y 8 Hz y variando las

temperaturas entre 10, 20 y 30°C.

Fotografía 31: Ensayo módulo resiliente


6.5.4.3 Procedimiento ensayo ley de fatiga: Se empieza tomando las dimensiones de los

especímenes. Se deben tomar medidas alrededor de las briquetas y se registra su valor promedio

(se considera una precisión de 0.01 mm)




56

Fotografía 32. Medición briquetas


Se localiza un punto en el centro de una cara lateral del espécimen. Se aplica una resina

epóxica alrededor de este punto central y se pega la tuerca de forma tal que el centro de esta

coincida con el punto central de la cara del espécimen. Se debe permitir el curado del epóxico

antes de mover el espécimen.

Se coloca el espécimen en un ambiente cuya temperatura sea 20º C ± 0.5º C, durante un

período de dos horas antes de dar comienzo al ensayo.

Se colocan un par de platinas unidas mediante una liga o banda elástica asegurando que

queden uniformes.




57

Fotografía 33. Colocación platinas y banda elástica


Se realiza el respectivo montaje del espécimen en la máquina para posteriormente ubicar los

deformimetros (LBDT) que van perpendicularmente en los extremos de las platinas.

El actuador debe aplicar la presión en el centro de la briqueta de acuerdo a los esfuerzos que

se especifiquen en el software Dynapave, hasta que la resistencia llegue a la mitad del esfuerzo

soportado por la briqueta (no sobrepasa el 50 %) puesto que este no es un ensayo destructivo.

Fotografía 34. Montaje de la briqueta





58

Se establecen todos los parámetros necesarios en el software como esfuerzo, dimensiones de

briqueta, frecuencia (125 milisegundos); el resto de datos ya se encuentran establecidos por

defecto según la norma que se vaya a trabajar; se atará el actuador y se iteran los LDT

Los datos que se deben tener en cuenta por el programa son los ciclos y deformación que son

los que exige la norma.

Fotografía 35. Software para ensayo de fatiga


Se procede a analizar las briquetas separándolas en grupos de tres especímenes aplicando una

carga a cada grupo (400 KPa, 300 KPa y 250 KPa respectivamente). Y se registran los ciclos que

resiste cada briqueta.

Fotografía 36: Resistencia a fatiga





59

Se debe procurar poner correctamente los datos necesarios en el software y asegurarse de que

inicie en cero (tarar el programa).

Se selecciona un rango de deformación de tal forma que el espécimen experimente, como

mínimo, 10000 ciclos de carga antes de que su rigidez sufra una reducción del 50 % o menos,

referida a la rigidez inicial.

Un mínimo de 10000 ciclos de carga asegura que la rigidez del espécimen no se reducirá muy

rápidamente.

Una vez seleccionados los parámetros apropiados del ensayo se da inicio al mismo. Se activan

los componentes de medida y control de manera que los resultados del ensayo, en un intervalo de

ciclos de carga seleccionado, son monitoreados y grabados, asegurando con ello la correcta

ejecución del sistema de ensayo. Cuando el espécimen experimente una reducción de más del 50

% de su rigidez, se da por concluido el ensayo.

Fotografía 37. Funcionamiento del programa de fatiga


Dependiendo del comportamiento de la briqueta, es decir la calidad de la mezcla el ensayo

puede durar medio día o incluso llegar a los dos días.




60

7. Análisis de resultados

7.1 Resultados ensayos anteriores

7.1.1 Dosificación mezcla asfáltica:

Gráfico 1: Distribución de material

Fuente: Extracción de diseño de mezcla asfáltica

7.1.2 Resultados método Marshall: Se realizó con el objetivo de conocer el porcentaje

óptimo de asfalto para una mezcla en este caso con adicción de 1.83% de fibra de llanta reciclada

efectuando el ensayo de estabilidad y flujo en acuerdo con la norma de ensayo INV E-748-07.

Tabla 2: Resultados Marshall

PARAMETRO O ENSAYO ESPECIFICACIONES INVIAS (NT2)

Análisis granulométrico de los agregados

extraídos de la mezcla asfáltica I.N.V.E-

782-13

VER CURVA

Extracción cuantitativa del asfalto en

mezclas en caliente para pavimentos

I.N.V.E-732-13

SEGÚN DISEÑO

Estabilidad 7,500(16,875)(N)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Grava 3/4" Grava 1/2" Arena Filler

15%

30%

52%

3%% d

e m

ater

ial

Material

Distribución del material




61

Resistencia de mezcla asfáltica en caliente

empleando el aparato Marshall I.N.V.E

748-13

Flujo 3mm – 5.0 mm

Porcentaje de vacíos de aire en mezclas

asfálticas compactadas densas y abiertas

I.N.V.E- 736-13

3% a 5%

Análisis volumétrico de mezclas asfálticas

compactadas en caliente I.N.V.E-799-13

65% a 78%

Relación estabilidad/flujo (kn/mm) 3kn/mm-5kn/mm

Fuente: Extracción de diseño de mezcla

7.1.3 Resultados estabilidad: Una vez desarrollado el laboratorio del método Marshall se

obtuvo que el porcentaje óptimo de asfalto es de 5.7% con una estabilidad mínima de 11966N la

cual cumple las especificaciones del NT2 del INVIAS.

La grafica muestra el comportamiento de la estabilidad en una mezcla de asfalto (MDC –19)

con fibra de llanta del 1.83%, la cual cumple desde un porcentaje de 4,6% de asfalto a 6.66% ya

que el parámetro mínimo es de 7500N y se obtuvo un valor de 11966N.

Gráfico 2: Estabilidad


7465,8

11011,67

12380,37 12615,49

9440,83

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

4,57 5,42 5,81 6,41 6,66

Esta

bili

dad

% de asfalto

Estabilidad




62

7.1.4 Resultados flujo: Evidentemente el flujo cumple con los rangos establecidos por la

Norma INVÍAS Art.450, donde da un rango de 3 mm a 5 mm y el obtenido es de 4.87,

garantizando la estabilidad de la mezcla asfáltica, evitando deformaciones de la misma.

Gráfico 3: Flujo


7.1.5 Relación estabilidad flujo: La relación estabilidad flujo según las especificaciones

INVIAS (Art 450-13) para NT2 tiene un rango de 3Kn/mm a 5Kn/mm en el ensayo se obtuvo un

valor de 2.5Kn/mm el cual no cumple con las anteriores especificaciones.

Gráfico 4: Relación estabilidad / flujo


4,64,86 4,97

5,78

5,37

4

4,5

5

5,5

6

4,57 5,42 5,81 6,41 6,66

Flu

jo

% de asfalto

Flujo

1,62

2,272,49

2,18

1,76

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

1 2 3 4 5

Rel

ació

n e

stab

ilid

ad/f

lujo

% Asfalto

Relación estabilidad / flujo




63

7.1.6 Vacíos de aire: Se determinar que la mezcla asfáltica (MDC –19) con un porcentaje de

1.83% de fibra de llanta hay una relación directa entre el porcentaje de vacíos y el porcentaje de

asfalto utilizado. La grafica demuestra que los vacíos con aire cumplirían desde 5.5% a 6%,

cumpliendo los parámetros de la norma INVIAS.

Gráfico 5: Vacíos de aire


7.1.7 Vacíos agregado mineral: La grafica nos muestra que los porcentajes de mezcla

asfáltica cumplen con la norma INVÍAS Artículo 450 que exige que él % vacío de agregado

mineral debe estar por encima del 15%, obteniendo un valor de 16.79%.

Gráfico 6: Vacíos agregado mineral


10,09

5,93

3,562,05 1,96

0

2

4

6

8

10

12

4,57 5,42 5,81 6,41 6,66

% V

acio

s m

ezcl

a

% Asfalto

Vacios de aire

19,9217,62 16,53 16,38 17,21

0

5

10

15

20

25

4,57 5,42 5,81 6,41 6,66Vac

ios

agre

gad

o m

iner

al

% Asfalto

Vacios agregado mieral




64

7.1.8 Vacíos lleno de asfalto: Se puede determinar que en una mezcla asfáltica (MDC –19)

con un porcentaje de 1.83% de fibra de llanta los volúmenes llenos de asfalto aumentan a medida

que se adiciona más asfalto a la mezcla, y este se encuentra dentro del rango de 65% a 78% con

un valor de 75.51%. Entre el rango establecido por la norma, los resultados del laboratorio

cumplirían de 5.4 a 5.8% de asfalto.

Gráfico 7: Vacíos llenos de asfalto


7.1.9 Resultados laboratorio:

Tabla 3: Resultados obtenidos

CARACTERÍSTICAS % ASFALTO

4.57% 5.42% 5.81% 6.41% 6.66%

Estabilidad (KN) 7465.80 11011.67 12380.37 12615.49 9440.83

Flujo (mm) 4.60 4.86 4.97 5.78 5.37

Peso unitario de la

mezcla

2.225 2.310 2.350 2.370 2.352

% Vacíos mezcla

total

10.09 5.93 3.56 2.05 1.96

49,34

66,3378,5

87,49 88,61

0

20

40

60

80

100

4,57 5,42 5,81 6,41 6,66Vai

cos

llen

os

de

asfa

lto

% Asfalto

Vacios llenos de asfalto




65

%Vacíos llenos de

asfalto

49.34 66.33 78.50 87.49 88.61

Vacíos agregados

minerales

19.92 17.62 16.53 16.38 17.21

% Análisis

volumétrico

50.1 65.7 70 87.9 88.9

Relación

estabilidad/flujo

(KN/mm)

1.62 2.27 2.49 2.18 1.76


Tabla 4: Especificaciones Marshall

CRITERIOS PARA EL DISEÑO MARSHALL

ESPECIFICACIONES

Tránsito de diseño (ejes

equivalentes de 80Kn(

NT2

Temperatura de compactación

briquetas

140°C

Peso unitario de la mezcla 2,34

Porcentaje óptimo de asfalto 5,7

Estabilidad mínima (N) 7500 11966 SI

Flujo (mm) 3 a 5 4,87 SI

Relación estabilidad/Flujo 3 a 5 2,45 NO

Vacíos con aire 3 a 5 4,12 SI

Porcentaje vacíos agregados

mineral

T Max

19mm y Tmin

15%

16,79% SI

Vacíos llenos de asfalto (VFA) 65 a 78 75,51 SI

Relación llenante asfalto efectivo 0,8 a 1,2 0,99 SI


7.2 Análisis de resultados: Luego de obtener los resultados de los ensayos de estabilidad

de flujo y Marshall se procede a realizar los ensayos de verificación (adherencia, módulo




66

resiliente y fatiga) teniendo en cuenta la recomendación en la tesis anterior de utilizar un

contenido de asfalto del 5,5%

7.2.1 Análisis ensayo adherencia: A continuación se muestran los resultados obtenidos para

adherencia realizados a 6 briquetas; 3 en estado seco y 3 luego de 24 horas en baño María para

analizar su comportamiento en condiciones de humedad.

Se evidencia que las resistencia de las briquetas disminuye sustancialmente luego que es

sometida a proceso de saturación.

Además la adherencia que presenta la mezcla (69%) no alcanza a cumplir con las

especificaciones requeridas por la norma MDC 19 (80%) aun así no se considera una reducción

significativa.

Tabla 5: Resultados adherencia

Propiedad Símbolo o

formula

Briqueta

1

Briqueta

2

Briqueta

3

Briqueta

4

Briqueta

5

Briqueta

6

Diámetro

(mm) D 101 101 101 101 101 101

Espesor (mm) t 62.0 61.0 62.0 61.0 62.0 62.0

Masa seca al

aire (g) A 1131.61 1135.29 1126.42 1129.61 1129.85 1143.60

Masa SSS (g) B 1119.08 1114.95 1112.99 1115.17 1110.62 1128.94

Masa en el

agua (g) C 640.990 640.970 639.670 638.960 638.910 648.920

Volumen

(cm3) E=B-C 478.090 473.980 473.320 476.210 471.710 480.020

Gravedad

especifica

Bulk

(g/cm^3)

F=A/E 2.367 2.395 2.380 2.372 2.395 2.382

Gravedad

especifica

máxima

(g/cm^3)

G 2.570 2.570 2.570 2.570 2.570 2.570

% de vacíos

con aire

H=(1-(F/G))

*100 7.901 6.800 7.400 7.701 6.801 7.300




67

Volumen de

vacíos con

aire (cm^3)

I=HE/100 37.775 32.233 35.024 36.673 32.080 35.039

Carga (N) P 11830 11870 11890

Saturación mediante vacío

Masa SSS (g) B' 1150.58 1147.91 1163.43

Masa en el

agua (g) C' 673.900 676.200 682.930

Volumen

(cm3) E'=B'-C' 476.680 471.710 480.500

Volumen

absoluto de

agua(cm3)

J'=B'-A 20.970 18.060 19.830

% Saturación 100J'/l 57.181 56.297 56.593

%

Hinchamiento 100 (E'-E) /E 0.099 0.000 0.100

Acondicionamiento de 24 h en agua

Espesor (mm) t" 62 63 63

Masa SSS (g) B" 1161.300 1157.300 1173.700

Masa en el

agua (g) C" 684.600 685.200 693.200

Volumen

(cm3) E" 476.700 472.200 480.500

Volumen

absoluto de

agua(cm3)

J"=B"-A 31.690 27.450 30.100

% Saturación 100J"/I 86.412 85.568 85.903

%

Hinchamiento 100(E"-E) /E 0.103 0.104 0.100

Carga (N) P" 8580 8101 8330

Resistencia

seca (kPa) Rts=2000P/πtD 1202.685 1226.534 1208.785

Resistencia

húmeda (kPa) Rts=2000P"/πt'D 872.277 810.507 833.419

RRT (%) (Rth/Rts) *100 69.2

Fuente: Laboratorios Echeverry ingeniería y ensayos S.A.S

7.3Análisis de resultados ensayo módulo resiliente: A continuación se muestran los

resultados obtenidos en el laboratorio para el ensayo de módulo resiliente en 3 briquetas para las




68

cuales se variaron las temperaturas y frecuencias entre 10, 20 y 30°C y 1.56, 2.5 y 8 Hz

respectivamente.

Tabla 6: Resultados briqueta 1

Dimensiones Briquetas B1

Espesor (cm): 6.24

Diámetro (cm): 10.21

Briqueta B1 B1 B1

Frecuencia 1.56

Hz

2.5 Hz 8 Hz

Temperatura 10°C

Modulo Dinámico (Mpa)

Cara 1

8834 9880 11708


Cara 2

9024 9882 11869

Promedio 8929 9881 11789

Briqueta B1 B1 B1

Frecuencia 1.56

Hz

2.5 Hz 8 Hz

Temperatura 20°C


Cara 1

4491 5113 6366


Cara 2

4283 4916 6263

Promedio 4387 5015 6315

Briqueta B1 B1 B1

Frecuencia 1.56

Hz

2.5 Hz 8 Hz

Temperatura 30°C


Cara 1

1704 1879 2654


Cara 2

1664 1806 2441

Promedio 1684 1843 2548





69



Espesor (cm): 6.34


BRIQUETA B2 B2 B2

Frecuencia

1.56 Hz

2.5 Hz

8 Hz

Temperatura 10°C

Modulo Dinámico (Mpa) Cara 1

8697 9698 11468


8580 9580 11606

Promedio 8639 9639 11537

BRIQUETA B2 B2 B2

Frecuencia

1.56 Hz

2.5 Hz

8 Hz

Temperatura 20°C


4443 5149 6323


4315 5016 6478

Promedio 4379 5083 6401

BRIQUETA B2 B2 B2

Frecuencia

1.56 Hz

2.5 Hz

8 Hz

Temperatura 30°C


1665 1852 2477


1510 1928 2270

Promedio 1588 1890 2374





70



Espesor (cm): 6.35


BRIQUETA B3 B3 B3

Frecuencia 1.56 Hz 2.5 Hz 8 Hz Temperatura 10°C


8601 9767 11948


8676 9607 11577

promedio 8639 9687 11763

BRIQUETA B3 B3 B3



4577 5227 6275


4251 5200 6338

promedio 4414 5214 6307

BRIQUETA B3 B3 B3



1480 1794 2381


1649 1854 2494

promedio 1565 1824 2438


Para analizar el comportamiento que sufre la muestra en el ensayo de módulo resiliente se

muestra el siguiente gráfico, el cual evidencia las variaciones de las briquetas sometidas a

diferentes temperaturas bajo la acción de una carga repetida.




71

Gráfico 8: Módulo resiliente a 1,56 Hz


Gráfico 9: Módulo resiliente a 2,5 Hz


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 5 10 15 20 25 30 35

Mó

du

lo d

inam

ico

(M

pa)

Temperatura (°C)

MÓDULO RESILIENTE TRACCIÓN INDIRECTA1.56 Hz

Briqueta 1

Briqueta 2

Briqueta 3

curva maestra 1.56 Hz

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 5 10 15 20 25 30 35

Mó

du

lo d

inam

ico

(M

pa)

Temperatura (°C)

MÓDULO RESILIENTE TRACCIÓN INDIRECTA2.5 Hz

Briqueta 1

Briqueta 2

Briqueta 3

curva maestra 2.5 Hz




72

Gráfico 10: Módulo resiliente a 8 Hz


7.4 Análisis de resultados ensayo ley de fatiga: A continuación se presentan los resultados

que se obtuvieron en el los laboratorios para nueve briquetas distribuidas en grupos de tres a las

cuales se les aplicaron diferentes esfuerzos para determinar la cantidad de ciclos que puedan

resistir.

Con los resultados obtenidos se observa que la mezcla asfáltica con adición de fibra de llanta

da una buena resistencia fatiga debido a la cantidad de ciclos que alcanza las briquetas.

Tabla 9: Resultados ley de fatiga

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 5 10 15 20 25 30 35

Mo

du

lo d

inam

ico

(M

pa)

Temperatura (°C)

MÓDULO RESILIENTE TRACCIÓN INDIRECTA8 Hz

Briqueta 1

Briqueta 2

Briqueta 3

curva maestra a 8 Hz

Briqueta Esfuerzo

(KPa)

Modulo

(Mpa)

#Ciclos Strain(με)

1 250 5392 180000 110

2 250 5385 178500 112

3 250 5330 177600 115

4 300 5596 75100 125

5 300 5420 73800 130

6 300 5691 76200 135

7 400 5545 25400 180




73


Gráfico 11: Ley de fatiga


y = 1659,1x-0,224

R² = 0,9648

10

100

1000

10000 100000 1000000

De

form

acio

n m

axim

a h

ori

zon

tal(με)

Numero de ciclos de falla

LEY DE FATIGA-MEZCLA ASFÁLTICA MDC-19

8 400 5418 24350 169

9 400 4381 22200 178

ɛ 75.1 E-6

b -0.224

α 4.464




74

8. Conclusiones

La adherencia que presenta la mezcla asfáltica no alcanza a cumplir con el porcentaje que

recomienda la norma MDC-19 que es de un ochenta por ciento. Debido a la gran cantidad de

material fino que se está empleando en el diseño de mezcla pues se combinan la adición de filler

y fibra de llanta los cuales tienden a absorber gran cantidad de material asfaltico, evitando que se

distribuya de manera homogénea por toda la mezcla. Esto se logra evidenciar al momento de

fallar las briquetas pues se observan partes con puntos blancos que hacen referencia a la falta de

contenido asfaltico.

Los resultados obtenidos en los ensayos de módulo resiliente para temperaturas de 10°C

logran cumplir con los parámetros que se establecen para mezclas de alto modulo, siendo la

mezcla de nosotros una mezcla normal simplemente con una variación de adición de fibra de

llanta.

En condiciones de altas temperaturas el módulo resiliente baja significativamente por lo cual

podría no considerarse adecuado para zonas con esta característica como lo es el Meta; de igual

forma como la MDC-19 solo establecen valores para mezclas de alto modulo para las otras

muestras se deben tener presente los valores mínimos y máximos fijados en la documentación.

De igual forma se puede considerar adecuada la mezcla para zonas con una temperatura

promedio de 20°C.

La mezcla da como resultado una buena resistencia a la fatiga debido a que la norma exige un

mínimo de 10000 ciclos de carga antes de que la rigidez sufra una reducción del cincuenta por

ciento (50%). Con lo cual se garantiza que la rigidez del espécimen no se reducirá muy

rápidamente.




75

9. Recomendaciones

Se recomienda empezar a tener en cuenta realizar el reemplazo de material como lo sería el

filler; hacer una reducción en la cantidad que se adiciona a la mezcla asfáltica debido a que se

está agregando fibra de llanta la cual ya absorbe gran cantidad de asfalto y debido a esto se

presenta la baja adherencia.

Modificar la cantidad de filler no solamente por la fibra de llanta sino también el hecho de

que el porcentaje de asfalto adicionado a la mezcla es bastante alto y no solo se busca una

contribución ambiental sino también una reducción de costos de pavimentación.

Tener presente que por las condiciones climáticas de la ciudad de Bogotá que fue donde se

llevaron a cabo los ensayos de laboratorio, se dificultaba un poco más conservar la temperatura

adecuada de la mezcla (140°C) para la compactación de la briquetas, siendo necesario en

ocasiones volver a calentar dicho material; por lo cual se pudo afectar algún resultado de los

ensayos.




76

10. Referencias

Guio, E. y Sánchez, H. (2013). MEZCLAS ASFÁLTICAS RECICLADAS Y SU USO EN

CAPAS GRANULARES PARA PAVIMENTOS (Tesis de especialización) Universidad

Santo Tomas, Tunja, Colombia.

Reyes, O., Troncoso, J. y Camacho, J. (2006) COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y

DINÁMICO DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE CENIZAS

VOLANTES (Tesis de especialización) Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá,

Colombia.

Forigua, J. y Pedraza, E. (2014). DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS

MEDIANTE LA ADICIÓN DE DESPERDICIOS PLÁSTICOS (Tesis de especialización)

Universidad Católica de Colombia, Bogotá, Colombia.

Rodríguez, K. (2005) DISEÑO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS MEDIANTE

LA ADICIÓN DE DESPERDICIOS PLÁSTICOS (Tesis de pregrado) Universidad

Pontificia Javeriana, Bogotá, Colombia.

Arana, M., Catillo, D. y Soler, L. (2016) VIABILIDAD TÉCNICA DE OBTENCIÓN DE UN

DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA ADICIONADA CON 1.83% DE FIBRA DE

LLANTA RECICLADA, CON PORCENTAJES DE ASFALTO ENTRE EL 4.9% Y EL




77

5.9%, QUE CUMPLA CON LA NORMATIVIDAD DEL INVIAS (Tesis de pregrado)

Universidad Cooperativa de Colombia, Villavicencio, Colombia.

Briones, G. (2006). Evaluación Educacional. Tercera Edición. Bogotá, D.C. Colombia.

Editorial Andrés Bello.

INVÍAS (2013). Documentos técnicos. Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías con

bajos volúmenes de tránsito.

Rodríguez, R. & Duarte, J. (2005). Tesis denominada "Modificación de un asfalto con caucho

reciclado de llanta para su aplicación de pavimentos". Colombia, Bucaramanga.

Tamayo y Tamayo, M. (2004). El proceso de la investigación científica, (4ta ed.). México: LImusa.

Pp. 111-141.

S. MINAYA & A. ORDOÑEZ (2006) “Diseño moderno de pavimentos asfalticos” Universidad

Nacional De Ingeniería.

Universidad de los Andes (2002). “Estudios de las mejoras mecánicas de mezcla asfáltica con

desechos de llantas”.

Pontificia Universidad Javeriana (2012). “Variación de las propiedades dinámicas de las mezclas

elaboradas con asfaltos colombianos 60-70 y 80-100, después de ser sometidas a procesos

de envejecimiento de corto plazo”.

Lanamme (2005). Determinación de leyes y una especificación costarricense para fatiga de mezclas

asfálticas en caliente




78

REVISTA Universidad EAFIT Vol. 42. No. 143. 2006. pp. 72-88 “Comportamiento dinámico de

mezclas asfálticas”.




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11. Anexos




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ARMANDO CASTRO MENDOZA LUIS ALEJANDRO DÍAZ BERNAL …

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