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CARACTERIZACIÓN DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL
COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
AUTORES
Juan Felipe Buitrago Zarabanda
Ashley Nataly Paola González Méndez
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad Tecnológica
Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2016
CARACTERIZACIÓN DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL
COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
AUTORES
Juan Felipe Buitrago Zarabanda
Ashley Nataly Paola González Méndez
Trabajo final para optar el título de Ingeniería Civil
Monografía
Director:
MsC. Hernando Villota Posso
Codirector:
PhD. Hugo Rondón
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad Tecnológica
Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2016
NOTA DE ACEPTACIÓN
_________________________________________
_________________________________________
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_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________
Firma del jurado
_________________________________________
Firma del jurado
DEDICATORIA
A nuestros padres, a quienes amamos profundamente y son nuestra fortaleza,
orgullo y razón de seguir mejorando día a día, que han brindado su apoyo
incondicional y siempre han tenido fe en nosotros. A nuestros hermanos, de
quienes hemos aprendido y nunca dejaron de apoyarnos y creer en nosotros. Y en
general a nuestros familiares, amigos y buenos profesores que nos acompañaron
y fueron esenciales en nuestro proceso de formación.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al ingeniero Hernando Villota, director del trabajo, y al
Ingeniero Hugo Rondón, codirector, por su apoyo incondicional, conocimientos
compartidos, guía y aportes realizados. Además se agradece a la Ingeniera Carol
Murillo, profesora de la Universidad Nacional de Colombia, por su colaboración
prestada en los trabajos realizados en esta universidad. Sin el apoyo de ellos,
difícilmente se hubiera podido llevar a cabo el trabajo.
Los autores agradecen a la Universidad Nacional de Colombia por permitir el uso
de los equipos del laboratorio de pavimentos, y a sus laboratoristas por el apoyo
prestado. También a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y a sus
laboratoristas.
En general los autores agradecen a todos los familiares, compañeros y amigos
que con sus consejos y sugerencias colaboraron en la realización del trabajo.
RESUMEN
En los últimos años se ha buscado la implementación de métodos que reduzcan
los costos y los daños ambientales que generan las diferentes técnicas de
construcción y rehabilitación vial, dentro de los cuales se puede encontrar el
reciclado de pavimentos asfalticos (RAP).
El RAP es un material que día a día es más usado en mezclas asfálticas nuevas
pero su manejo se ha hecho de forma empírica, teniendo en cuenta que no se
conocen a ciencia cierta las propiedades de este, ya que es un material muy
variable y presenta diferentes características que dependen de diferentes factores
que influyen en su comportamiento y manejo para la obtención de una
determinada mezcla asfáltica nueva. Actualmente se carece de estudios que
profundicen en las propiedades y características de este material, razón por la cual
no es posible unificar la forma de trabajo y manejo del mismo.
En esta investigación se realiza la caracterización del RAP encontrado en la
ciudad de Bogotá D.C., se identifican sus propiedades y se establece las
principales variaciones que se presenta entre diferentes muestras. Posteriormente
se identifica la influencia del contenido y grado de envejecimiento del asfalto
presente en el material reciclado, en una mezcla asfáltica nueva en caliente con
diferentes porcentajes de adición del mismo.
Se tomaron 6 muestras de RAP, 3 del acopio en planta y 3 de tramos de
diferentes vías, y se realizó la extracción de asfalto, el análisis granulométrico de
los agregados pétreos extraídos, la recuperación del asfalto por destilación con el
rotavapor y se aplicaron ensayos para conocer el grado de oxidación del mismo.
Posteriormente se fabricó RAP en el laboratorio controlando el contenido de
asfalto y se llevó a dos grados de envejecimiento diferentes de forma que se
representaran resultados similares a los obtenidos en la caracterización inicial. Se
diseñó una mezcla óptima MDC-19 de control por el método Marshall y se
elaboraron mezclas con adición del RAP simulado en diferentes porcentajes.
Finalmente se evaluó su comportamiento en comparación con la mezcla óptima.
La caracterización realizada muestra un alto grado de heterogeneidad en el RAP y
una influencia del contenido de asfalto y su grado de envejecimiento significativo
en el comportamiento de la mezcla asfáltica en caliente en que se adicione,
obteniendo que mezclas asfálticas en caliente con adición de RAP con contenidos
de asfalto elevados o cercanos al usado en la mezcla óptima, no cumplen con la
norma INVIAS, mientras que con contenidos de asfalto en el RAP cercanos al
promedio obtenido en la caracterización realizada al RAP (6.74%) se cumplen
todos los requisitos y se presentan las mejores condiciones mecánicas.
Además en esta investigación se demuestra que el cloruro de metileno (disolvente
permitido por el INVIAS para recuperación de asfalto) presenta efectos sobre el
asfalto recuperado, disminuyendo su rigidez y aumentando su fluidez. Se
demuestra también que los procedimientos STOA (Short Term Oven Aging) y
LTOA (Long Term Oven Aging) permiten obtener mezclas envejecidas con
condiciones similares a las reales.
En conclusión los resultados obtenidos en este trabajo de investigación sirven
como guía para que basados en determinadas propiedades del RAP, se puedan
elegir las proporciones adecuadas de materiales nuevos y de reciclado, con el fin
obtener mezclas resultantes con buenos comportamientos mecánicos y que
cumplan con los requisitos de la norma INVIAS.
CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1
2 ANTECEDENTES ............................................................................................. 4
3 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 7
4 OBJETIVOS ...................................................................................................... 9
4.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................ 9
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................... 9
5 METODOLOGÍA ............................................................................................. 11
6 MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 15
6.1 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................... 15
6.1.1 Asfalto ................................................................................................ 15
6.1.2 Mezcla asfáltica .................................................................................. 17
6.1.3 Clasificación de las mezclas asfálticas por temperatura .................... 18
6.1.4 Pavimento asfáltico reciclado (RAP) .................................................. 19
6.1.5 Técnicas de reciclado de pavimento asfáltico .................................... 20
6.1.6 Envejecimiento de mezclas asfálticas ................................................ 22
6.1.7 Envejecimiento de mezclas asfálticas por los métodos STOA y LTOA
24
6.2 CAMPAÑA EXPERIMENTAL ................................................................... 25
6.2.1 Materiales utilizados en la investigación ............................................ 25
6.2.2 Caracterización pavimento asfáltico reciclado (RAP) ........................ 26
6.2.3 Evaluación de la influencia del cloruro de metileno en el asfalto ....... 30
6.2.4 Mezcla asfáltica óptima con materiales nuevos ................................. 31
6.2.5 Fabricación rap y adición del mismo en mezclas asfálticas nuevas ... 31
6.2.6 Métodos para la evaluación de las mezclas realizadas ...................... 33
7 RESULTADOS ............................................................................................... 39
7.1 CARACTERIZACIÓN PAVIMENTO ASFALTICO RECICLADO (RAP) ... 39
7.1.1 Extracción de asfalto en centrífuga .................................................... 39
7.1.2 Análisis granulométrico de los agregados pétreos ............................. 40
7.1.3 Caracterización asfalto recuperado .................................................... 43
7.2 EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL CLORURO DE METILENO EN
EL ASFALTO ...................................................................................................... 47
7.3 DISEÑO MEZCLA ÓPTIMA CON MATERIALES NUEVOS ..................... 48
7.3.1 Porcentaje de vacíos de aire .............................................................. 48
7.3.2 Estabilidad .......................................................................................... 49
7.3.3 Flujo ................................................................................................... 50
7.3.4 Relación Estabilidad/Flujo .................................................................. 51
7.3.5 Porcentaje óptimo .............................................................................. 51
7.4 DISEÑO MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP ......................... 52
7.4.1 Caracterización asfalto del RAP simulado ......................................... 52
7.4.2 Fabricación mezclas nuevas con adición de RAP .............................. 52
8 ANÁLISIS DE RESULTADOS. ....................................................................... 77
8.1 CARACTERIZACIÓN DEL RAP ............................................................... 77
8.2 EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL CLORURO DE METILENO EN
EL ASFALTO ...................................................................................................... 83
8.3 RECUPERACION ASFALTO DE RAP SIMULADO .................................. 84
8.4 MEZCLAS ASFÁLTICAS CON ADICIÓN DE RAP ................................... 85
8.4.1 Porcentaje de vacíos de aire .............................................................. 85
8.4.2 Estabilidad .......................................................................................... 89
8.4.3 Flujo ................................................................................................... 92
8.4.4 Relación Estabilidad/Flujo .................................................................. 96
8.4.5 Adición 20% RAP – 80% mezcla nueva ............................................. 99
8.4.6 Adición 40% RAP – 80% mezcla nueva ........................................... 102
8.4.7 Adición 60% RAP – 80% mezcla nueva ........................................... 105
9 CONCLUSIONES ......................................................................................... 109
10 RECOMENDACIONES .............................................................................. 114
11 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................... 116
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Granulometría admisible para el reciclaje de pavimentos [Artículo 450,
especificaciones técnicas del IDU 2011] ................................................................ 20
Tabla 2. Caracterización agregados pétreos Concrescol S.A. [Rondón; Fernández;
Zafra, 2016]............................................................................................................ 26
Tabla 3. Caracterización asfalto Concrescol S.A. realizado en este trabajo ......... 26
Tabla 4. Envejecimientos ejercidos al RAP simulado ............................................ 32
Tabla 5. Porcentaje de asfalto de cada muestra de RAP ...................................... 39
Tabla 6. Punto de ignición y punto de llama de asfalto de muestras de RAP ....... 44
Tabla 7. Ductilidad de asfalto de muestras de RAP .............................................. 44
Tabla 8. Penetración de asfalto de muestras de RAP ........................................... 45
Tabla 9. Punto de ablandamiento de asfalto de muestras de RAP ....................... 45
Tabla 10. Viscosidad de asfalto de muestras de RAP ........................................... 46
Tabla 11. Porcentaje retenido de penetración e índice de envejecimiento de
asfalto de muestras de RAP .................................................................................. 47
Tabla 12. Caracterización de asfalto disuelto en cloruro de metileno .................... 47
Tabla 13. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos para el diseño de la
mezcla asfáltica óptima .......................................................................................... 48
Tabla 14. Resumen de resultados de estabilidad para el diseño de la mezcla
asfáltica óptima ...................................................................................................... 49
Tabla 15. Resumen de resultados de flujo para el diseño de la mezcla asfáltica
óptima .................................................................................................................... 50
Tabla 16. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo para el diseño de la
mezcla asfáltica óptima .......................................................................................... 51
Tabla 17. Resultados de mezcla asfáltica óptima con 5.1% de asfalto ................. 52
Tabla 18. Caracterización del asfalto recuperado del RAP simulado .................... 52
Tabla 19. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 .................. 53
Tabla 20. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 .............................. 54
Tabla 21. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 ........................................... 54
Tabla 22. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 ........... 55
Tabla 23. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1 .................. 56
Tabla 24. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1 .............................. 57
Tabla 25. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1 ........................................... 58
Tabla 26. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1 ........... 59
Tabla 27. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1 .................. 60
Tabla 28. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1 .............................. 61
Tabla 29. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1 ........................................... 62
Tabla 30. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1 ........... 63
Tabla 31. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2 .................. 64
Tabla 32. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2 .............................. 65
Tabla 33. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2 ........................................... 66
Tabla 34. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2 ........... 67
Tabla 35. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2 .................. 68
Tabla 36. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2 .............................. 69
Tabla 37. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2 ........................................... 70
Tabla 38. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2 ........... 71
Tabla 39. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2 .................. 72
Tabla 40. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2 .............................. 73
Tabla 41. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2 ........................................... 74
Tabla 42. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2 ........... 75
Tabla 43. Porcentaje retenido de penetración e índice de envejecimiento de
asfalto de muestras de RAP .................................................................................. 82
Tabla 44. Comparación características de asfalto virgen Vs asfalto disuelto en
cloruro de metileno ................................................................................................ 83
Tabla 45. Comparación características de asfalto virgen Vs asfalto recuperado de
RAP simulado ........................................................................................................ 84
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Diagrama de flujo caracterización muestras de reciclado de pavimento
asfáltico (RAP) ....................................................................................................... 13
Figura 2. Diagrama de flujo influencia de las propiedades del RAP en una mezcla
asfáltica en caliente nueva .................................................................................... 14
Figura 3. Vista en microscopio de un asfalto. Tomada de ensayo ‘’determinación
de las fracciones SARA de asfaltos colombianos envejecidos al medio ambiente
empleando cromatografía líquida en columna’’...................................................... 17
Figura 4. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 1 de RAP
............................................................................................................................... 40
Figura 5. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 2 de RAP
............................................................................................................................... 41
Figura 6. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 3 de RAP
............................................................................................................................... 41
Figura 7. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 4 de RAP
............................................................................................................................... 42
Figura 8. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 5 de RAP
............................................................................................................................... 42
Figura 9. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 6 de RAP
............................................................................................................................... 43
Figura 10. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica óptima ............................... 48
Figura 11. Estabilidad de mezcla asfáltica óptima ............................................... 49
Figura 12. Flujo de mezcla asfáltica óptima ......................................................... 50
Figura 13. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica óptima ......................... 51
Figura 14. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 .................................................. 53
Figura 15. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 5.06% del envejecimiento 1 ........................................................................ 54
Figura 16. Flujo de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido
de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 ................................................................... 55
Figura 17. Relación estabilidad/flujo de vacíos de mezcla asfáltica con adición de
RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1 ................................... 56
Figura 18. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1 .................................................. 57
Figura 19. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 6.74% del envejecimiento 1 ........................................................................ 58
Figura 20. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
6.74% del envejecimiento 1 ................................................................................... 59
Figura 21. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1 .................................................. 60
Figura 22. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1 .................................................. 61
Figura 23. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 7.57% del envejecimiento 1 ........................................................................ 62
Figura 24. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
7.57% del envejecimiento 1 ................................................................................... 63
Figura 25. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1 .................................................. 64
Figura 26. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2 .................................................. 65
Figura 27. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 5.06% del envejecimiento 2 ........................................................................ 66
Figura 28. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
5.06% del envejecimiento 2 ................................................................................... 67
Figura 29. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2 .................................................. 68
Figura 30. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2 .................................................. 69
Figura 31. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 6.74% del envejecimiento 2 ........................................................................ 70
Figura 32. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
6.74% del envejecimiento 2 ................................................................................... 71
Figura 33. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2 .................................................. 72
Figura 34. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2 .................................................. 73
Figura 35. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 7.57% del envejecimiento 2 ........................................................................ 74
Figura 36. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
7.57% del envejecimiento 2 ................................................................................... 75
Figura 37. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2 .................................................. 76
Figura 38. Variación en el porcentaje de asfalto de las muestras de Rap ........... 77
Figura 39. Variación en la ductilidad del asfalto de las muestras de RAP ........... 79
Figura 40. Variación en la penetración del asfalto de las muestras de RAP ........ 80
Figura 41. Variación en el punto de ablandamiento del asfalto de las muestras de
RAP ....................................................................................................................... 81
Figura 42. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos ................... 85
Figura 43. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06% en dos envejecimientos ............................................. 87
Figura 44. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos ............................... 88
Figura 45. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de
asfalto 5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos ......................................... 89
Figura 46. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de
asfalto 5.06% en dos envejecimientos ................................................................... 90
Figura 47. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de
asfalto 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos ..................................................... 91
Figura 48. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos .................................................... 92
Figura 49. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
5.06% en dos envejecimientos .............................................................................. 93
Figura 50. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
6.74% en dos envejecimientos .............................................................................. 94
Figura 51. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
7.57% en dos envejecimientos .............................................................................. 95
Figura 52. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos ................... 96
Figura 53. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06% en dos envejecimientos ............................................. 97
Figura 54. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 6.74% en dos envejecimientos ............................................. 98
Figura 55. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 7.57% en dos envejecimientos ............................................. 99
Figura 56. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de 20% de
RAP ..................................................................................................................... 100
Figura 57. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de 20% de RAP ........ 101
Figura 58. Flujo de mezclas asfálticas con adición de 20% de RAP .................. 102
Figura 59. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de 40% de
RAP ..................................................................................................................... 103
Figura 60. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de 40% de RAP ........ 104
Figura 61. Flujo de mezclas asfálticas con adición de 40% de RAP .................. 105
Figura 62. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de 80% de
RAP ..................................................................................................................... 106
Figura 63. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de 80% de RAP ........ 107
Figura 64. Flujo de mezclas asfálticas con adición de 80% de RAP .................. 108
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A. RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIOS EJECUTADOS
PARA LA CARÁCTERIZACIÓN DE LAS MUESTRAS DE RECICLADO DE
PAVIMENTO ASFÁLTICO (RAP) ........................................................................ 119
ANEXO B. DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA DENSA EN CALIENTE MDC-19
............................................................................................................................. 132
ANEXO C. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN
CALIENTE CON ADICIÓN DE RAP .................................................................... 140
ANEXO D. REGISTRO FOTOGRÁFICO DE ETAPA DE CARACTERIZACIÓN DE
LAS MUESTRAS DE RAP ................................................................................... 174
ANEXO E. REGISTRO FOTOGRÁFICO DE ETAPA DE IDENTIFICACIÓN DE
INFLUENCIA DEL RAP EN MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE ................ 184
1
1 INTRODUCCIÓN
El pavimento de una carretera está sujeto a la acción continua del tráfico y de la
meteorología, factores que sumados a las propiedades intrínsecas del material
generan un proceso de deterioro del mismo que conlleva a perder la vida útil. Hoy
día causa de algunas características de los materiales usados, de procesos
constructivos o de la calidad de mano de obra, los pavimentos tienden a disminuir
el tiempo de servicio, causando que las adecuaciones en la vías sean más
frecuentes aumentado los costos y recursos necesarios para la rehabilitación,
reconstrucción y construcción de vías, a su vez generando un aumento
significativo de escombros.
Actualmente la construcción y adecuación de vías principalmente se basa en el
retiro de material existente y su reemplazo por material nuevo con propiedades
óptimas, que incluye la aplicación, en su mayoría, de una mezcla asfáltica en
caliente. Sin embargo en los últimos años se ha buscado la implementación de
métodos que reduzcan los costos y los daños ambientales que estas prácticas
generan, dentro de los que se encuentra el reciclado de pavimentos asfálticos
(RAP)
Del RAP no se conocen a ciencia cierta sus propiedades, ya que es un material
muy variable y presenta diferentes composiciones que dependen de los
componentes iniciales de la mezcla de la que provienen, del tiempo que lleva en
servicio, la cantidad de tráfico que ha soportado, el estado de envejecimiento del
mismo, el contenido de asfalto, la granulometría, entre otros factores, que influyen
en su comportamiento y manejo para la obtención de una determinada mezcla
asfáltica nueva en la que se adicione.
El mayor problema radica en que los acopios de reciclado no siempre provienen
de una misma obra, y se presentan variaciones significativas en cuanto a calidad y
2
gradación de agregados, y contenido y tipo de ligante. Actualmente se realizan
ensayos empíricamente hasta obtener el porcentaje óptimo de RAP a utilizar en
una mezcla asfáltica, pero no se tiene suficiente información acerca de la
influencia que tiene la composición y condición en la que se encuentra el RAP, en
el comportamiento de la misma.
Con este trabajo se busca realizar una evaluación de las principales variables
presentes en el RAP, como el porcentaje de asfalto y su grado de envejecimiento,
e identificar como influye cada una de ellas en el comportamiento de una mezcla
asfáltica en caliente con adición del mismo, para con esto tener una percepción de
cómo se debe trabajar con este material dependiendo de sus características. Se
elige una mezcla de control MDC-19 para tráfico 3 y capa de rodadura, de acuerdo
a la norma INVIAS y se fabrica RAP en el laboratorio con el fin de controlar las
variables en estudio.
La investigación realizada se lleva a cabo en el laboratorio de pavimentos de la
Universidad Nacional de Colombia y en el laboratorio de suelos de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas, en los que se lleva a cabo el desarrollo de la
campaña experimental planteada.
De esta forma se espera obtener como resultado de la investigación un
documento que sirva de guía para el manejo del RAP en mezclas densas en
caliente, en el que se identifique la variación en el comportamiento de las mezclas
con adición de RAP para diferentes características en diferentes porcentajes de
adición en la mezcla. Además se busca incentivar el uso adecuado de este
método con el fin de disminuir el daño ambiental y los costos generados por las
técnicas actuales, sin perder calidad en las soluciones planteadas.
En el documento se muestra inicialmente una revisión bibliográfica que permite
contextualizar el tema de estudio e identificar los avances, normativa, y pautas
establecidas en el manejo de RAP a nivel nacional e internacional. En el capítulo 5
se observa la metodología aplicada a la investigación y en el capítulo 6 se
3
establece una base teórica en la que dan los conceptos clave y se describe la
campaña experimental desarrollada en la investigación.
Los resultados de los ensayos y procesos llevados a cabo para la caracterización
del RAP, el diseño de mezcla óptima y la evaluación de mezclas con adición de
reciclado y los análisis de los mismos se observan en los capítulos 7 y 8.
Finalmente se dan las conclusiones y recomendaciones de la investigación y se
reseña la bibliografía que sirvió de apoyo a la misma.
4
2 ANTECEDENTES
La implementación de reciclado de pavimento, es un método que se conoce en el
mundo aproximadamente desde 1917, puesto en práctica por Estados Unidos
hacia la década de los 70’s. Posteriormente fue popularizándose, debido a las
grandes ventajas que ofrece tanto económicas como ambientales, siendo
actualmente utilizado en varios países del mundo como Canadá, Alemania,
Australia, Holanda, Dinamarca, Brasil, España, entre otros [Alarcón Ibarra],
llegando a grandes producciones con reciclado de pavimentos.
Actualmente el uso del RAP se establece de acuerdo a la normatividad y
experiencias de cada país, por lo cual la adición de este material en una mezcla
nueva varía entre el 10% y el 50%, en algunos países se adiciona en bajos
porcentajes, debido a su calidad y la influencia en la seguridad vial [Patino; Reyes-
Ortiz; Camacho Tauta, 2015]. En países como Hungría, Irlanda, Portugal Reino
Unido, España se admite únicamente mezclas con adición del 10% de material
reciclado, en otros países como Suecia y Polonia se admite el 20%. Aunque es
frecuente encontrar porcentajes admitidos del 25-40%, como por ejemplo en
Bélgica, Dinamarca, Estados Unidos, Colombia e incluso en Austria y Alemania se
permite su adición hasta el 100%. Estos porcentajes hacen referencia al uso en
carpeta de rodadura, y según el empleo de la mezcla estos porcentajes permitidos
aumentan para capas intermedias y capas base. [Fernández; Rubio, Baltasar;
González, Ana, 2011].
Algunos investigadores encontraron que el 40% de RAP, es el contenido máximo
permitido para resistir deformaciones permanentes y agrietamientos por fatiga.
[Patino; Reyes-Ortiz; Camacho Tauta, 2015].
5
En Colombia esta técnica se ha implementado aproximadamente desde el año
1995, según Herrera, 2014, fue incluida por el Instituto de Desarrollo Urbano (IDU)
desde el año 2005, a través de sus especificaciones Técnicas cuyo soporte
normativo es la resolución 1959 del 18-5-2006, en sus secciones 450 y 454, donde
describe los temas del reciclado de pavimentos asfálticos con el tratamiento o
estabilización con emulsión asfáltica, asfalto espumado y cemento portland. Así
mismo, el interés por este método ha incrementado en los últimos años siendo
base de estudio de diversas universidades de Colombia, y de entidades como el
Instituto Nacional de Vías (INVIAS) y el IDU, con el fin de documentar y difundir su
uso de tal manera que se implemente en mayor cantidad en las vías.
Desde el punto de vista ambiental y de aprovechamiento de materiales, las
técnicas de reciclado son altamente beneficiosas, sin embargo el reciclado de
mezclas bituminosas en caliente en planta ha sido un procedimiento comúnmente
poco empleado en Colombia hasta este momento. El IDU ha aumentado la
implementación del uso de material reciclado en los últimos años, llevando a cabo
su uso en varios tramos viales de Bogotá incentivando la puesta en práctica de
esta técnica. [Herrera, 2014].
De esta forma el IDU consecuente con su objetivo estratégico institucional ha
realizado la aplicación del reciclaje de pavimento asfáltico en los proyectos:
Troncal NQS norte tramo II (calle 92 – calle 68), Contratos Mantenimiento IDU,
Intervención de la brigada IDU-SOP y Convenio IDU-IDIPRON.
Así mismo cabe resaltar el interés que han puesto diversas instituciones técnicas
Colombianas en el desarrollo del reciclado de pavimentos, como el INVIAS, que
desde el 2012 se ha preocupado por la capacitación de sus ingenieros y personal
acerca del beneficio y el proceso constructivo de este método, promoviendo el uso
de RAP y teniendo como premisa en sus capacitaciones que el reciclado de
pavimentos flexibles es una técnica viable y económica para el mejoramiento y
6
mantenimiento de las carreteras colombianas, lo que representa economía en el
mantenimiento y rehabilitación de los pavimentos en servicio, conservando así el
patrimonio vial, [INVIAS, 2012].
Otras experiencias en Colombia se tienen en las vías terciarias de Medellín, en las
cuales se ha utilizado material reciclado para su mantenimiento, llegando a ser
usado en casi un 60% de las vías, con reducción de costos de 20 a 30%.
[Méndez, 2015].
En Colombia actualmente se conocen dos formas de reciclado de pavimentos, el
reciclado de pavimento en frío con ligantes bituminosos y asfaltos espumados, y el
reciclado de pavimento en caliente, cada una regulada por la norma técnica
colombiana INVIAS 461-07 e INVIAS 462-07 correspondientemente. Actualmente
la máxima adición de RAP permitida en Colombia es de 40%.
7
3 JUSTIFICACIÓN
El desarrollo de un país está basado en diferentes sectores de la economía, la
educación y la tecnología, siendo un factor principal para cualquier país el estado
y acceso a las vías terrestres, ya que son el punto principal para el comercio, y el
transporte del mercado que mueve la economía del país. En Colombia se ha
llevado a cabo la construcción de miles de carreteras, vías primarias, secundarias
y terciarias, que han permitido la comunicación entre los diferentes
departamentos.
Dentro de este entorno, un factor clave es el mantenimiento que debe realizarse a
las vías, que últimamente a causa de algunas características de los materiales
usados, de procesos constructivos o de la calidad de mano de obra, tienden a
perder su vida útil en menor tiempo, aumentado los costos y recursos necesarios
para la rehabilitación, reconstrucción y construcción de vías. Debido a esto se ha
hecho necesario buscar nuevas alternativas que proporcionen una disminución de
costos y que a su vez presenten condiciones óptimas de resistencia y calidad,
para lo cual un de las alternativas es el reciclado de pavimentos (RAP).
El RAP en Colombia se ha usado principalmente como conformación de bases
estabilizadas, y en menor medida se ha usado para la conformación de la carpeta
asfáltica, siendo este último muy poco utilizado. Aunque se han realizado
investigaciones basadas en la importancia y la viabilidad en el uso de esta técnica,
todas tienden a realizar el diseño de mezclas asfálticas con RAP basados en
ensayos mecánicos realizados empíricamente [Universidad Politécnica de
Catalunya, reciclado mezclas bituminosas en caliente], en los que se eligen las
cantidades de asfalto, agregados y aditivos por métodos de tanteo o por tablas
que relacionan algunas propiedades, y se elige la proporción de materiales que
genere el mejor comportamiento, pero no se evalúa a fondo las propiedades del
8
reciclado, así pues, se desconoce los factores que influyen en el comportamiento
del RAP dentro de la mezcla.
Así pues se han realizado varios estudios acerca del manejo y comportamiento del
reciclado en diferentes condiciones, que en su mayoría evalúa la cantidad de
asfalto adecuada en la mezcla incluyendo el aportado por el RAP, se agregan los
agregados pétreos necesarios para obtener una granulometría adecuada y en
algunos casos la cantidad de diferentes agentes rejuvenecedores. Sin embargo
estas condiciones no representan en su totalidad las condiciones reales en cuanto
al manejo de RAP, puesto que generalmente se utilizan muestras cualquiera de
RAP y no se tiene en cuenta sus propiedades intrínsecas como el grado de
envejecimiento, el contenido de asfalto y la granulometría. De lo anterior se infiere
que se carece de estudios que profundicen en las propiedades y características de
este material, razón por la cual no es posible unificar la forma de trabajo y manejo
del mismo.
Es por ello que se hace necesario realizar la caracterización del RAP usado
actualmente, identificar sus propiedades y establecer las principales variaciones
que se presentan entre las diferentes muestras, e identificar la influencia de las
mismas en una mezcla nueva en caliente, para así optimizar el uso de reciclado y
contribuir a que sea una técnica más viable y económica para el mejoramiento y
mantenimiento de las carreteras del país.
9
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar una caracterización del RAP e identificar la influencia de la
heterogeneidad del material en el comportamiento mecánico de las mezclas en
caliente.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar una caracterización de diferentes muestras de RAP, evaluando
para cada una las propiedades del asfalto y la granulometría de los
agregados pétreos.
Analizar los resultados obtenidos de la caracterización del RAP con el fin de
identificar para cada una el contenido y grado de envejecimiento del asfalto.
Diseño de una mezcla óptima en caliente MDC-19 con materiales nuevos y
evaluación de su comportamiento mecánico por medio del ensayo
MARSHALL.
Simular RAP por medio de los métodos STOA (Short Term Oven Aging) y
LTOA (Long Term Oven Aging) para así controlar el contenido de asfalto y
grado de envejecimiento con el fin evaluar la influencia de cada una de
estas en una mezcla en caliente.
10
Evaluar la influencia del contenido y el grado de envejecimiento del asfalto
del RAP en el comportamiento mecánico de mezclas asfálticas en caliente
con adición del mismo en diferentes porcentajes, en comparación con el
comportamiento de la mezcla óptima, mediante el ensayo MARSHALL.
11
5 METODOLOGÍA
La metodología aplicada en el desarrollo de la investigación se divide en tres
etapas principales, en la primer etapa se realizó una recolección de la información
y revisión bibliográfica que permitió la contextualización del tema y estableció el
estado de arte correspondiente al tema de estudio.
En la segunda etapa se lleva a cabo la campaña experimental, en la cual
inicialmente se toman 3 muestras de RAP del acopio en planta y 3 muestras
directamente del tramo de la vía, y se procede a realizar la caracterización de las
mismas. Para ello se realiza la separación de los agregados pétreos y el asfalto
presente en las mismas por medio de la extracción por centrifuga usando como
disolvente cloruro de metileno y posteriormente se obtiene el asfalto recuperado
por medio de la destilación en el rotavapor.
Luego se obtiene la granulometría de los agregados obtenidos del RAP y al
asfalto recuperado de cada muestra se le practican los ensayos de Punto de
ignición y de llama, penetración, ductilidad, viscosidad y punto de ablandamiento,
con el fin de evaluar el grado de envejecimiento que se tiene para cada muestra.
Se evalúa la influencia del cloruro de metileno en el asfalto recuperado por medio
del análisis del comportamiento mecánico del asfalto antes y después de ser
diluido en el cloruro, para lo cual el asfalto se somete a los mismos ensayos
realizados al asfalto recuperado de las muestras de RAP.
Con el fin de tener un punto de control, se realiza el diseño de una mezcla densa
en caliente MDC-19 para un nivel de tráfico 3 y de uso en capa de rodadura según
INVIAS, obteniendo el porcentaje óptimo de asfalto con el análisis de la resistencia
a la deformación plástica mediante el aparato MARSHALL.
12
Seguidamente se fabrica RAP en el laboratorio por medio de los procedimientos
STOA y LTOA. El primero hace referencia al envejecimiento de las mezclas
asfálticas a corto plazo y el segundo hace referencia al envejecimiento de las
mezclas asfálticas a largo plazo que tiene lugar durante la vida de servicio. Ello
con el fin de controlar las variables de estudio (Contenido de asfalto y
envejecimiento del RAP). El RAP se simula variando el porcentaje de asfalto,
usando los resultados obtenidos en la primera etapa de caracterización del mismo,
manteniendo la granulometría de la mezcla óptima.
Con el fin de verificar el estado de envejecimiento del RAP simulado, se realiza el
procedimiento de extracción en centrifuga (INV E-732-07) y destilación en
rotavapor (INV E-759-07) aplicado a las muestras de RAP iniciales. El asfalto
recuperado se someterá a los ensayos de punto de ignición y punto de llama,
ductilidad, penetración, punto de ablandamiento y viscosidad.
Posteriormente se realizan mezclas asfálticas adicionando el RAP simulado, en
porcentajes de 20, 40 y 60 en relación a la masa total de la mezcla, es decir la
mezcla se compondrá de dos partes, una mantendrá las condiciones establecidas
en el diseño de mezcla óptima con materiales nuevos y la otra será el material
reciclado. Estas mezclas se someten a un análisis de resistencia a la deformación
plástica (MARSHALL).
Finalmente en la tercera etapa se analizan los resultados obtenidos y se evalúa la
influencia que tiene la variación del contenido de asfalto y su grado de
envejecimiento, en el comportamiento mecánico de una mezcla densa en caliente.
Se muestra el proceso de la campaña experimental aplicada en los siguientes
diagramas.
13
Figura 1. Diagrama de flujo caracterización muestras de reciclado de pavimento asfáltico (RAP)
14
Figura 2. Diagrama de flujo influencia de las propiedades del RAP en una mezcla asfáltica en caliente nueva
15
6 MARCO TEÓRICO
.
6.1 MARCO CONCEPTUAL
6.1.1 Asfalto
El asfalto es un material viscoso, que usualmente se utiliza como cementante en
mezclas de concreto asfáltico, cuyo principal uso es en la construcción de
pavimentos.
El asfalto se constituye de diferentes compuestos, que según la teoría S.A.R.A., se
clasifican en 4 fracciones, que aunque son diferentes, presentan propiedades
químicas similares. Dichas fracciones son: saturados (S), aromáticos (A), Resinas
(R) y asfaltenos (A); estos a su vez se agrupan como maltenos o asfaltenos.
Maltenos
El grupo compuesto por los saturados, los aromáticos y las resinas, se les
denomina maltenos, que son compuestos de baja polaridad. Los maltenos son los
compuestos que le dan propiedades de liga y trabajabilidad al asfalto.
Saturados: Son aceites que brindan consistencia al asfalto, y a su vez, son los
compuestos más ligeros del asfalto, y los más susceptibles al cambio de
temperaturas. Los saturados son líquidos incoloros y componen entre el 5% al
15% del total del asfalto.
Aromáticos: Son aceites, que junto a los compuestos saturados, le brindan la
consistencia al asfalto para que sea trabajable; la fracción aromática mejora las
propiedades físicas del asfalto. Son los compuestos, que junto a las resinas, se
16
encuentran en mayor cantidad, pues presentan cantidades entre el 30% al 45%
del total del asfalto
Resinas: Son los compuestos encargados de dar la capacidad de liga al asfalto,
pues son aquellos que aglutinan y estabilizan a los asfaltenos; y a su vez, las
resinas son las que mejoran la ductilidad del asfalto. Las resinas componen entre
el 30% al 45% del total del asfalto, y es un sólido de color negro a determinada
temperatura, con propiedades similares a los asfaltenos (de menor peso
molecular, y en algunos casos, de mayor polaridad)
Asfaltenos
Estos por su parte, son los compuestos más pesados del asfalto y presentan alta
polaridad; son los compuestos que le proporcionan dureza y viscosidad al asfalto.
Es la fracción de compuestos con más alto peso molecular (entre 800 y 3500
gr/mol) y menor susceptible a los cambios de temperatura.
Los asfaltenos componen entre el 5% al 20% del total del asfalto, y son los
materiales más estudiados debido a su importancia en la viscosidad y el
comportamiento reológico del asfalto. Cuando los asfaltenos son separados de los
demás componentes del asfalto, son frágiles y tienen una apariencia física sólida
de color negro. Los asfaltenos tienden a unirse unos con otros, formando
moléculas más grandes (micelas) difíciles de separar, pero ya que son solubles en
aceites aromáticos, se hace posible su separación de los maltenos..
17
Figura 3. Vista en microscopio de un asfalto. Tomada de ensayo ‘’determinación
de las fracciones SARA de asfaltos colombianos envejecidos al medio ambiente
empleando cromatografía líquida en columna’’.
El comportamiento del asfalto se ve enormemente influenciado por el contenido y
la naturaleza de sus componentes, y aunque actualmente poco se conoce sobre la
forma como cambia su composición química, cuando se expone a la intemperie,
debido a los procesos de oxidación y el envejecimiento, el conocimiento sobre la
pérdida de compuestos químicos permite entender el cambio de las propiedades
fisicomecánicas que experimentan las mezclas asfálticas en el pavimento.
6.1.2 Mezcla asfáltica
Es el material más común en los proyectos de construcción de vías de carreteras,
vías urbanas, aeropuertos y parqueaderos. La mezcla asfáltica es una mezcla en
proporciones exactas de asfalto (ligante hidrocarbonato), y materiales minerales
compuestos por diferentes tamaños de áridos y finos.
Mientras las capas granulares resisten la acción del tráfico, la función de la mezcla
asfáltica es resistir los efectos abrasivos, impermeabilizar la superficie y
18
proporcionar una capa de rodadura cómoda y segura a los usuarios que la utilicen.
Estas mezclas garantizar resistencia al tráfico demandante, impermeabilidad para
que el agua no desestabilice la estructura vial, y debe ser trabajable para que sea
factible su instalación en obra.
El comportamiento de las mezclas asfálticas, depende de su composición en
primera medida, y de agentes externos como la duración de la carga y la
temperatura a la que va a estar expuesta.
6.1.3 Clasificación de las mezclas asfálticas por temperatura
Mezcla Asfáltica en Caliente
Son las mezclas asfálticas más utilizadas, y consisten en la combinación de un
ligante, agregados y en algunos casos aditivos. Su proceso de producción se
realiza con asfaltos a temperaturas alrededor de 150°C a 160°C, dependiendo de
su viscosidad, con el fin de darle trabajabilidad a la mezcla y garantizar el total
recubrimiento de todas las partículas del agregado.
Estas mezclas asfálticas son utilizadas tanto en capas de rodadura como en capas
inferiores de la estructura vial. Su instalación se realiza a elevadas temperaturas.
Mezcla Asfáltica en frío
Son mezclas producidas con emulsión asfáltica, trabajadas e instaladas a
temperatura ambiente. Estas bajas temperaturas se deben a que el ligante
permanece largo tiempo con viscosidad baja, ya que se emplean emulsiones con
asfalto fluidificado, y no se necesitan altas temperaturas para darle trabajabilidad a
la mezcla y recubrimiento total a las partículas de agregados.
19
Estas mezclas se caracterizan por su trabajabilidad, incluso durante semanas, y
se utilizan principalmente para vías secundarias en las cuales no se presente
mucho tráfico.
Mezcla Asfáltica en tibio:
Las mezclas asfálticas en tibio son muy parecidas a las mezclas asfálticas en
caliente, con diferencia en que se producen e instalan a temperaturas inferiores.
Para lograr esto, se utilizan aditivos en la mezcla, que permiten una reducción de
la viscosidad a menores temperaturas y un óptimo recubrimiento de los
agregados.
El objetivo de la utilización de estas mezclas, es el de reducir el consumo de
energía y la emisión de gases, en los procesos de producción e instalación de las
mezclas asfálticas en caliente.
6.1.4 Pavimento asfáltico reciclado (RAP)
El pavimento asfáltico reciclado es un material que se produce a partir de los
procedimientos de fresado de las carpetas asfálticas. En el caso particular de
estudio, estos residuos son transportados hasta un lugar de disposición temporal
hasta que se requieran para ser reutilizados en estructuras de pavimento nuevas o
en rehabilitaciones.
Considerando las condiciones mencionadas, se puede deducir que el RAP es un
material que tiene una gran heterogeneidad, lo que se traduce en contenidos de
asfalto residual y granulometrías variables, con la particularidad de tener
generalmente, contenidos de finos muy bajos.
20
Considerando que el RAP se compone principalmente de cemento asfáltico y
material granular que en algún momento conformaron una mezcla asfáltica, la cual
después de envejecer fue sometida al procedimiento de fresado, debe
caracterizarse desde dos puntos de vista distintos. El primero será la
caracterización granulométrica del RAP, con el objetivo de compararlo con otros
agregados utilizados en otro tipo de mezclas, y el segundo será la caracterización
del asfalto recuperado del RAP, una vez llevado a cabo el debido procedimiento
de extracción y recuperación del cemento asfáltico. Esto último con el objetivo de
establecer el grado de oxidación del asfalto de la mezcla, con lo cual puede
conocerse que tan envejecida se encontraba la mezcla al momento de haber sido
fresada.
Tabla 1. Granulometría admisible para el reciclaje de pavimentos [Artículo 450,
especificaciones técnicas del IDU 2011]
6.1.5 Técnicas de reciclado de pavimento asfáltico
Este tipo de métodos se basan en la reutilización de los materiales del pavimento
defectuoso a los que se pueden añadir otros elementos como agentes
rejuvenecedores, nueva mezcla bituminosa, entre otros. Estas técnicas se dividen
en varios tipos diferentes, que se exponen a continuación:
21
Reciclado in situ en caliente
Se reutilizan los materiales de la estructura envejecida mediante un tratamiento a
altas temperaturas en el lugar de la obra, se calienta mediante unos quemadores y
este material se mezcla con agentes químicos rejuvenecedores y con nueva
mezcla, que al final se extiende y compacta según el espesor requerido.
Reciclado in situ en frío con cemento
Procedimiento que se fundamenta en el fresado en frío de un cierto grosor del
pavimento envejecido y el mezclado de este material con un conglomerante
hidráulico como el cemento utilizado normalmente. El nuevo material se extiende y
se compacta definiendo una sólida base para posteriores refuerzos.
Reciclado in situ en frío con emulsiones bituminosas
Esta técnica, reutiliza la totalidad de los materiales extraídos del pavimento
envejecido. El procedimiento usual y básico consiste en el fresado en frio de cierto
espesor del pavimento, este material se mezcla con una proporción determinada
de emulsión y otros aditivos. El nuevo material se extiende y se compacta, seguido
del curado de la capa reciclada y por último la extensión de una capa delgada de
rodadura a base de mezcla caliente.
Reciclado en planta
En esta técnica se extrae el RAP de la vía, es transportado hasta un lugar para su
posterior uso con material nuevo, y se obtienen mezclas asfálticas nuevas. Este
procedimiento permite reciclar el conjunto o una cierta proporción de material
envejecido mediante una central asfáltica adaptada. Al ser el porcentaje de
22
material envejecido relativamente bajo, esta metodología permite corregir
problemas graves de dosificación o calidad de los materiales. En el presente
trabajo de investigación se utiliza esta técnica de reciclado de pavimentos.
Los estudios realizados por entidades comparando el uso de pavimentos
reciclados bajo diferentes parámetros de análisis, han mostrado resultados
favorables independientemente de la técnica de reciclado. [Méndez, 2015].
El empleo de RAP en mezclas asfálticas pueden resultar en ahorros económicos
apreciables, asociados a la disminución de los requerimientos de agregados. Cabe
aclarar que si en el análisis costo beneficio se tienen en cuenta otros factores
externos como los derivados del ahorro energético y el ahorro de recursos, los
resultados son cada vez más positivos. [Méndez, 2015].
6.1.6 Envejecimiento de mezclas asfálticas
El envejecimiento de mezclas asfálticas consiste específicamente en el
envejecimiento que sufre el asfalto contenido en dicha mezcla. El envejecimiento
de la mezcla asfáltica sucede en dos etapas, a corto plazo (en los procesos de
fabricación e instalación) y a largo plazo (a través de su prestación de servicio).
Según [Arenas, 1999] el envejecimiento del cemento asfáltico sucede por seis
factores.
La oxidación
Consiste en la reacción que ocurre entre el oxígeno presente en el aire y los
componentes químicos del cemento asfáltico. La oxidación depende de las
características del cemento asfáltico y de la temperatura del medio en el que se
encuentre.
23
La volatilización
Consiste en la evaporación de los solventes más livianos en función de la
temperatura. La volatilización no contribuye al envejecimiento del asfalto a largo
plazo, ya que ocurre por las altas temperaturas utilizadas en los procesos de
fabricación e instalación de la mezcla asfáltica.
La polimerización
Es una combinación de moléculas que forman grandes cadenas de enlaces
carbono-carbono, que ocasiona un endurecimiento progresivo del asfalto, aunque
no es un factor relevante en su envejecimiento.
La tixotropía
Sucede en pavimentos que tienen poco o nulo tránsito, en los cuales se forman
estructuras internas al asfalto durante un período de tiempo, pero pueden ser
destruidas por sobrecalentamientos.
La sinéresis
En esta los aceites menos viscosos del asfalto fluyen hacia la superficie
ocasionando un aumento en la viscosidad del asfalto, que se traduce en un
endurecimiento del mismo. La sinéresis es también considerada un efecto de la
oxidación.
La separación
Consiste en la remoción de los aceites, resinas y asfaltenos del cemento asfáltico,
a causa de la adsorción de agregados con alta porosidad.
24
El proceso de envejecimiento del asfalto es uno de los daños superficiales que
contribuyen al deterioro en el tiempo de las mezclas asfálticas, y depende de la
composición de la mezcla y su proceso de producción e instalación.
6.1.7 Envejecimiento de mezclas asfálticas por los métodos STOA y LTOA
Los métodos de envejecimiento de mezclas asfálticas STOA y LTOA, son métodos
utilizados para simular el envejecimiento que sufre la mezcla asfáltica desde su
fabricación, puesta en sitio y a lo largo de su prestación de servicio.
STOA (Short Term Oven Aging)
Este ensayo se utiliza para simular el envejecimiento que sufre una mezcla
asfáltica en su proceso de fabricación e instalación en la vía, es decir, su
envejecimiento a corto plazo. Este ensayo consiste en someter una muestra recién
preparada y en estado suelto a un calentamiento en estufa con circulación forzada
de aire mantenida a 135ºC, durante 4 horas.
LTOA (Long Term Oven Aging)
Este ensayo se utiliza para simular el envejecimiento que sufre la mezcla asfáltica
a lo largo de su prestación de servicio, es decir, su envejecimiento a largo plazo.
El mismo consiste en moldear, con la mezcla previamente envejecida durante 4
horas a 135ºC (STOA), probetas con el compactador giratorio y posteriormente
someter a la misma a un calentamiento en estufa con circulación forzada con aire
durante 5 días a 85ºC.
25
6.2 CAMPAÑA EXPERIMENTAL
6.2.1 Materiales utilizados en la investigación
RAP (Reciclado de Pavimento Asfáltico)
Para realizar la evaluación del reciclado de pavimento asfáltico se toman 6
muestras representativas, de las cuales 3 (muestra 4, 5 y 6) son tomadas en el
acopio de RAP de la planta de producción de mezclas asfálticas de la UMV
(Unidad de Mantenimiento Vial) localizada en Parque Industrial Minero km 4 vía
San Joaquín, Mochuelo Bajo, localidad Ciudad Bolívar de la ciudad de Bogotá
D.C. y las otras 3 muestras (muestra 1,2 y 3) son obtenidas de carpetas asfálticas
levantadas en las siguientes direcciones.
Muestra 1: CL 6 entre KR 52 y KR 52A. Localidad Puente Aranda. Bogotá D.C.
Muestra 2: DG 13 Bis entre CL 14 y TV 54. Localidad Puente Aranda. Bogotá D.C.
Muestra 3: KR 40C entre CL 2B y 2C. Localidad Puente Aranda. Bogotá D.C.
Agregados pétreos y asfalto
Los agregados pétreos y asfalto utilizados en este trabajo para llevar a cabo el
estudio de las mezclas asfálticas, son obtenidos en la planta de producción de
mezclas asfálticas de CONCRESCOL S.A., ubicada en la zona industrial minera
del Tunjuelo de la ciudad de Bogotá. Estos materiales tienen las siguientes
características.
26
Tabla 2. Caracterización agregados pétreos Concrescol S.A. [Rondón; Fernández;
Zafra, 2016]
Tabla 3. Caracterización asfalto Concrescol S.A. realizado en este trabajo
6.2.2 Caracterización pavimento asfáltico reciclado (RAP)
6.2.2.1 Extracción de asfalto en centrifuga
Se realiza la extracción de asfalto por el método de centrífuga con recuperación de
asfalto basado en la norma INV E-732-07, para lo cual se usa como disolvente
cloruro de metileno realizando lavados de 300ml cada uno y no menos de tres por
muestra, variando esta cantidad según se lograra tener como residuo de la
CARACTERÍSTICA DE LOS AGREGADOS PÉTREOS VALOR
Desgaste en la máquina de los Ángeles (%) 24,6
Degradación por abrasión en el equipo Micro‐Deval (%) 22,3
Resistencia mecánica por el método del 10% de finos. Relación
húmedo/seco, mínima (%) 83
Pérdidas en ensayo de solidez en sulfato de magnesio, agregados
fino y grueso (%) 12,9
Equivalente de arena (%) 76
Caras fracturadas (%) 87
CARACTERÍSTICA DEL ASFALTO VALOR
Penetración 66,7
Ductilidad (cm) >150
Punto de ignición (°C) 260
Punto de llama (°C) 282
Punto de ablandamiento (°C) 47,8
Viscosidad 60°C (centiPoises) 175200
Viscosidad 110°C (centiPoises) 1588
Viscosidad 135°C (centiPoises) 262,5
27
centrifuga líquido no más oscuro que un color ligero de paja. Se utilizan filtros de
papel de poca ceniza y el equipo de extracción es una centrífuga de alta velocidad
de flujo continuo. Cabe aclarar que el residuo líquido de la centrífuga es la mezcla
del disolvente con el asfalto presente en cada muestra, obteniendo aparte el
agregado pétreo de las mismas.
6.2.2.2 Análisis granulométrico de los agregados pétreos
Inicialmente los agregados pétreos obtenidos mediante la extracción del asfalto en
la centrífuga, son lavados sobre un tamiz No. 200 con el fin de remover las
pequeñas partículas de asfalto o disolvente, y para determinar el porcentaje de
finos pasa No. 200 que componen la granulometría de la mezcla..
Una vez conocido el porcentaje de finos pasa No. 200, por cuarteo se toma una
muestra representativa de 6000gr de agregados pétreos para ser tamizados y
obtener la granulometría del diseño de mezcla de cada una. En este ensayo son
utilizados los tamices 1’’, ¾’’, ½’’, 3/8’’, #4, #10, #40, #80 y #200.
6.2.2.3 Recuperación del asfalto de una solución utilizando el rotavapor
El residuo obtenido en la extracción de asfalto en la centrífuga que consta de
cloruro de metileno (disolvente) y el asfalto presente en cada muestra, se destila
en el rotavapor mientras es sometido a un vacío parcial y a un flujo constante de
gas de dióxido de carbono. El asfalto recuperado se somete a diferentes ensayos
para conocer su estado y características.
28
6.2.2.4 Caracterización asfalto recuperado
Punto de ignición y de llama mediante la copa abierta Cleveland
Se realiza el ensayo basado en la norma INV 709-07 para determinar el punto de
ignición y el punto de llama de cada una de las muestras de asfalto, teniendo en
cuenta que cuando se calienta un asfalto libera vapores que son combustibles, y el
punto de ignición es la temperatura a la cual puede ser calentado con seguridad
un asfalto sin que se produzca la inflamación instantánea de los vapores liberados
en presencia de una llama libre. Esta temperatura generalmente es menor que la
temperatura en la cual el material entra en combustión permanente, llamada punto
de llama. Se realiza este ensayo con el fin de identificar las temperaturas dentro
de las cuales se podrá trabajar de manera segura con el material en una mezcla
en caliente.
Ductilidad
Se realiza el ensayo de ductilidad a las muestras de asfalto recuperado de
acuerdo a la norma INV E-702-07, para lo cual se toman 3 moldes de ductilidad
que son sometidos al ensayo con la muestra asfáltica caliente y vertida en los
mismos. Se utiliza un ductilómetro calibrado con una velocidad del sistema de
arrastre de 50mm por minuto. De acuerdo a los tiempos, temperaturas y procesos
especificados en la norma se procede a realizar el ensayo.
Penetración
Se realiza el ensayo de penetración a las muestras de asfalto recuperado de
acuerdo a la norma INV E-706-07, para lo cual se toman 2 moldes de penetración
que son sometidos al ensayo con la muestra asfáltica caliente y vertida en los
mismos. Se utiliza un penetrómetro manual que dicta resultados en decimas de
29
milímetro (aproximación 0.1mm) con una masa total de vástago más aguja de
penetración de 50gr y una masa adicional de 50gr, utilizando un cronometro para
regular el tiempo de penetración (5 segundos). De acuerdo a los tiempos,
temperaturas y procesos especificados en la norma, se procede a realizar el
ensayo.
Punto de ablandamiento
Se realiza el ensayo de punto de ablandamiento basado en la norma INV E-712-
07. Para llevar a cabo este procedimiento se utiliza agua destilada y el equipo de
anillo y bola en el que se vierte el asfalto previamente calentado. Una vez se tiene
preparada la muestra de ensayo como lo indica la norma, se procede a calentar el
agua a una rata de crecimiento de 5°C/min y se toman las lecturas de
temperaturas en las cuales se obtiene el punto de ablandamiento del asfalto.
Viscosidad
Este ensayo se realiza con base en la norma INV E-717-07, haciendo uso de un
viscosímetro rotacional cuyos moldes son llenados de asfalto previamente
calentado para conseguir fluidez del mismo. El ensayo se realiza en dos
temperaturas diferentes de acuerdo a las especificaciones dadas por la norma,
sometiendo la muestra a una rotación de la aguja del equipo a una velocidad de
20rpm. Finalmente se registran los resultados tomados por el equipo en tres
medidas de viscosidad con intervalos de 1 minuto.
Grado de envejecimiento
Se obtiene una aproximación al grado de envejecimiento que presenta cada
muestra mediante su cuantificación en términos del porcentaje retenido de la
30
penetración y el indicie de consistencia, cuyas expresiones se muestran a
continuación.
% 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑣𝑒𝑗𝑒𝑐𝑖𝑑𝑜
𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙∗ 100
𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑣𝑒𝑗𝑒𝑐𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑣𝑒𝑗𝑒𝑐𝑖𝑑𝑜
𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑠𝑓𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑜𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙
La obtención de estos parámetros se basa en la comparación de la penetración y
viscosidad del asfalto recuperado envejecido versus la penetración y viscosidad
del mismo asfalto en condiciones iniciales, que no pueden conocerse, por lo cual
se decide tomar como punto de referencia los datos promedio para un asfalto 60-
70.
Los datos obtenidos se analizan en relación a los límites establecidos en la norma
INVIAS artículo 410-13, para el índice de envejecimiento del asfalto a 60°C. Para
un asfalto de penetración 60-70 se tiene que este índice debe ser máximo 4.
6.2.3 Evaluación de la influencia del cloruro de metileno en el asfalto
En este trabajo se realiza una evaluación de los cambios que el cloruro de
metileno puede ocasionar en el comportamiento reológico del asfalto cuando actúa
en su destilación en el ensayo de rotavapor. Lo anterior se hace debido a que
aunque este ensayo es un método avalado por la norma INVIAS, no se conoce
con certeza la influencia del cloruro de metileno sobre el asfalto, lo que puede
alterar los resultados obtenidos de la caracterización realizada a las muestras de
RAP.
Para evaluar la influencia del cloruro de metileno sobre el asfalto, se procede a
diluir una muestra de asfalto virgen (cuyas propiedades son previamente
31
establecidas) en este disolvente y posteriormente se realiza su destilación por el
ensayo de rotavapor. Una vez se obtiene el asfalto destilado, se procede a realizar
los ensayos planteados en este trabajo para la caracterización del mismo.
Finalmente se comparan dichos resultados con los del asfalto virgen y se analizan
los resultados.
6.2.4 Mezcla asfáltica óptima con materiales nuevos
Para estudiar la influencia del porcentaje de asfalto y el envejecimiento del RAP en
el comportamiento mecánico en mezclas asfálticas en caliente, se realiza
inicialmente el diseño de una mezcla densa en caliente MDC-19 para un nivel de
tráfico 3 y de uso en capa de rodadura, obteniendo el porcentaje óptimo de asfalto
con el análisis de la resistencia a la deformación plástica mediante el aparato
MARSHALL. Se tiene así un punto de comparación para las mezclas asfálticas a
realizar posteriormente con adición de RAP.
Se realiza el diseño de mezcla para una gradación de agregados de acuerdo a la
norma INVIAS-13, en la cual se toma la curva central de la granulometría
permitida por la misma para una mezcla asfáltica densa MDC-19. Se procede a
fabricar probetas con 4 contenidos de asfalto (4.5%, 5.0%, 5.4% y 6.0%) y se
realizan 4 probetas por cada contenido de asfalto. Además para el diseño de
mezcla se establece la temperatura de mezclado 150ºC-160ºC y la temperatura de
compactación 130ºC-135ºC.
6.2.5 Fabricación rap y adición del mismo en mezclas asfálticas nuevas
Debido a que en el comportamiento del RAP intervienen varios factores haciendo
difícil la evaluación de la influencia de una sola variable, se fabrica RAP en el
laboratorio por medio de los procedimientos STOA y LTOA para controlar cada
variable. El primero hace referencia al envejecimiento de las mezclas asfálticas a
32
corto plazo que tiene lugar durante el mezclado en planta y la construcción de la
carretera, para ello se realiza el mezclado normal a la temperatura especificada
(150-160ºC) y se lleva la mezcla en estado suelto al horno a una temperatura de
135ºC por 4 horas; el segundo hace referencia al envejecimiento de las mezclas
asfálticas a largo plazo que tiene lugar durante la vida de servicio, para el cual se
compactan las mezclas sueltas provenientes del STOA y se llevan al horno a una
temperatura de 85ºC por un tiempo determinado.
El RAP se simula variando el porcentaje de asfalto, usando los resultados
obtenidos en la primera etapa de caracterización del mismo, y se mantiene la
granulometría de la mezcla óptima.
Para la evaluación de la influencia que tiene el envejecimiento del RAP en una
mezcla nueva, se someten las mezclas de RAP a dos estados de envejecimiento
diferentes. En el primero se lleva a cabo el procedimiento LTOA por 5 días y en el
segundo por 10 días, sometiendo los dos al mismo envejecimiento por el método
STOA. Para cada envejecimiento se tiene:
Tabla 4. Envejecimientos ejercidos al RAP simulado
ENVEJECIMIENTO TIEMPO EN EL STOA TIEMPO EN EL LTOA
ENVEJECIMIENTO 1 4 HORAS 5 DÍAS*
ENVEJECIMIENTO 2 4 HORAS 10 DÍAS
*Según Bell et al. (1994) un tiempo de 5 días en el procedimiento de LTOA
simularía un envejecimiento que una mezcla sufre después de 7 a 10 años de
servicio.
Posteriormente se realizan mezclas asfálticas adicionando el RAP obtenido, en
porcentajes de 20, 40 y 60, que son sometidas a un análisis de resistencia a la
deformación plástica (MARSHALL).
33
Con el fin de verificar el estado de envejecimiento del RAP simulado, se realiza el
procedimiento de extracción en centrifuga (INV E-732-07) y destilación en
rotavapor (INV E-759-07) aplicado a las muestras de RAP iniciales. El asfalto
recuperado se someterá a los ensayos de punto de ignición y punto de llama,
ductilidad, penetración, punto de ablandamiento y viscosidad.
6.2.6 Métodos para la evaluación de las mezclas realizadas
La evaluación del comportamiento de las mezclas asfálticas realizadas se obtiene
mediante el análisis de los resultados de deformación plástica y porcentaje de
vacíos. La deformación plástica se evalúa por medio del método del aparato
Marshall, mientras que para el análisis de vacíos se obtienen previamente las
gravedades específicas y densidades de los materiales utilizados y de las
probetas compactadas.
6.2.6.1 Resistencia de mezclas asfálticas en caliente empleando el aparato
Marshall
El procedimiento aplicado comienza con la preparación de 4 probetas de diámetro
101.6mm y de altura 63.5mm de la mezcla asfáltica a evaluar, compactada con 75
golpes del martillo de compactación por cada cara. Luego se fallan dichas
probetas en la prensa MARSHALL y se determina su estabilidad y deformación o
flujo.
Se toman las lecturas de estabilidad dadas en Kg, teniendo en cuenta que se debe
hacer una corrección en la estabilidad si el espesor de la probeta es diferente de
63.5mm (Tabla 1 Norma INV E-748-07). La estabilidad de la mezcla asfáltica se
toma como el promedio de los 4 resultados obtenidos. De acuerdo al artículo 450
34
de la norma INVIAS-13 la estabilidad para un nivel de tráfico 3 debe estar entre
9.000 y 33.000 N.
Finalmente para el flujo se toma el valor de deformación (reducción del diámetro
de las probetas) obtenido en el medidor de flujo una vez falladas las probetas. El
flujo de la mezcla asfáltica se toma como el promedio de los 4 resultados
obtenidos. Los límites de flujo establecidos en la norma INVIAS-13 para el nivel de
tráfico 3 son 2.0 y 3.5mm.
Se aplica el mismo procedimiento para evaluar la resistencia a la deformación
plástica y análisis de vacíos de las mezclas con adición de RAP en diferentes
porcentajes. Con los datos obtenidos se realiza un análisis para determinar la
influencia del uso del RAP en una mezcla asfáltica nueva.
6.2.6.2 Gravedad específica máxima teórica y densidad de mezclas asfálticas
para pavimentos
Se determina la gravedad específica máxima teórica de acuerdo al procedimiento
descrito en la norma INVIAS E 735-07, para lo cual se usa una muestra de mezcla
asfáltica suelta, seca al horno, con una masa determinada, que es sometida en
estado sumergido a la aplicación de vibración y un vacío gradual con el fin de
retirar aire atrapado y se encuentra el volumen de la muestra a una temperatura
dada. Con estos datos de temperatura, masa y volumen se determina la gravedad
específica a 25ºC.
Se obtiene la densidad máxima teórica para cada porcentaje de asfalto de acuerdo
a la siguiente ecuación.
Gravedad Específica Máxima Teórica =A
A + D − E
35
Dónde:
A= Masa en el aire de la muestra seca en el horno.
D= Masa del recipiente lleno con agua a 25°C.
E= Masa del recipiente lleno con agua y muestra a 25°C.
En caso de que la temperatura de ensayo este por fuera del límite comprendido
entre 22.2°C y 26.7°C, se debe corregir la gravedad específica máxima teórica por
efectos de temperatura de la siguiente forma:
Gravedad Específica Máxima Teórica =A
(A + F) − (G + H)∗
dw
0.9970
Dónde:
A= Masa en el aire de la muestra seca en el horno.
F= Masa del recipiente lleno con agua a la temperatura de ensayo.
G= Masa del recipiente lleno con agua y muestra a la temperatura de ensayo.
H= Corrección por expansión térmica del asfalto. (Figura 5 Norma INV E-735-07)
0.9970= Densidad de agua a 25°C.
dw= Densidad del agua a la temperatura de ensayo. (Curva D en la Figura 6
Norma INV E-735-07)
Los datos de densidad máxima teórica o densidad están afectados por la
composición de la mezcla en cuanto a tipo y cantidad de agregados y de asfalto, y
son usados para calcular el porcentaje de vacíos con aire en la mezcla asfáltica.
36
6.2.6.3 Gravedad específica bulk y densidad de mezclas asfálticas compactadas
no absorbentes para pavimentos
Se determina la gravedad específica bulk de acuerdo al procedimiento descrito en
la norma INVIAS E 733-07, para lo cual se obtiene el peso seco al aire, el peso
superficialmente seco después de ser sumergido en un baño de maría a 25ºC y el
peso sumergido en agua a una temperatura de 25ºC, de las probetas
compactadas. La gravedad específica se calcula a partir de estas masas y la
densidad se obtiene multiplicando esta gravedad por la densidad del agua.
Los datos de gravedad específica bulk está dada como la relación entre la masa
(peso seco en aire) de un volumen de material a una temperatura dada, y la masa
de un volumen igual de agua destilada libre de gas a la misma temperatura. Este
dato se usa para obtener el porcentaje de vacíos con aire en la mezcla asfáltica.
Se obtienen los datos correspondientes para determinar la densidad específica
bulk que corresponden a la siguiente ecuación:
Gravedad Específica Bulk =A
𝐵 − 𝐶
Dónde:
A= Masa en el aire del espécimen seco.
B= Masa en el aire del espécimen saturado y superficialmente seco.
C= Masa del espécimen en agua.
En caso de que la temperatura de ensayo difiera de 25°C en menos de 3°C, se
determina la gravedad específica bulk con la siguiente expresión:
Gravedad Específica Bulk = K ∗ Gravedad Específica Bulk a otra temperatura
37
Dónde:
K= Factor de corrección. (Tabla 1 Norma INV E-733-07)
Si la temperatura de ensayo difiere de 25°C en más de 3°C, se hace necesaria la
siguiente corrección:
Corrección = ΔT ∗ Ks ∗ (B − C)
Dónde:
ΔT = 25°C menos la temperatura del ensayo.
Ks= Coeficiente promedio de expansión térmica cúbica del concreto asfáltico.
(6*10⁻⁵ ml/ml/°C)
6.2.6.4 Porcentaje de vacíos de aire en mezclas asfálticas compactadas densas y
abiertas
Se realiza un análisis de porcentaje de vacíos de aire (bolsas de aire entre las
partículas cubiertas con asfalto) en una mezcla asfáltica compactada respecto al
volumen total con los datos obtenidos de acuerdo al procedimiento descrito en la
norma INVIAS E 736-13, en el cual se usan la gravedad específica bulk y la
gravedad específica máxima teórica obtenidas previamente.
Se obtiene el porcentaje de vacíos de aire en cada mezcla compactada con
respecto al volumen total con las siguientes expresiones:
Va = 100 − %Gmm
%Gmm =Gmb
𝐺𝑚𝑚∗ 100
38
Dónde:
Va= Porcentaje de vacíos de aire en la mezcla compactada respecto al volumen
del espécimen.
B= Gravedad específica máxima teórica.
C= Gravedad específica bulk del espécimen compactado.
%Gmm= Grado de compactación del espécimen.
Para el análisis de vacíos se tienen en cuenta los límites establecidos en la norma
INVIAS-13 artículo 450, que para una mezcla MDC-19 y un nivel de tráfico 3 son
4% y 6%.
39
7 RESULTADOS
En este capítulo se muestran los resultados obtenidos de los ensayos y
procedimientos llevados a cabo en laboratorio. Los cálculos realizados se
encuentran en los anexos A, B y C.
7.1 CARACTERIZACIÓN PAVIMENTO ASFALTICO RECICLADO (RAP)
7.1.1 Extracción de asfalto en centrífuga
Los contenidos de asfalto obtenidos para las muestras de reciclado de pavimento
asfáltico son:
Tabla 5. Porcentaje de asfalto de cada muestra de RAP
Muestra 1 6,98%
Muestra 2 6,96%
Muestra 3 7,57%
Muestra 4 6,67%
Muestra 5 6,35%
Muestra 6 5,06%
PORCENTAJE DE
ASFALTO
40
De acuerdo a los resultados obtenidos de la caracterización del RAP se toman
como puntos representativos de contenido de asfalto el mínimo encontrado, el
máximo y un promedio de los demás, siendo estos 5.06%, 7.57% y 6.74%
respectivamente. Posteriormente se procede a simular rap en el laboratorio con
estos porcentajes de asfalto, para ser incluido en mezclas asfálticas nuevas en 3
porcentajes de adición con las siguientes proporciones (%RAP:%Mezcla Nueva):
20:80, 40:60 y 60:40, e identificar la influencia de esta característica del rap en el
comportamiento mecánico de dicha mezcla.
7.1.2 Análisis granulométrico de los agregados pétreos
Los resultados obtenidos en este ensayo son los siguientes.
Muestra 1: (Tramo vial)
Figura 4. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 1 de RAP
41
Muestra 2: (Tramo vial)
Figura 5. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 2 de RAP
Muestra 3: (Tramo vial)
Figura 6. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 3 de RAP
42
Muestra 4: (Acopio)
Figura 7. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 4 de RAP
Muestra 5: (Acopio)
Figura 8. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 5 de RAP
43
Muestra 6: (Acopio)
Figura 9. Curva granulométrica de los agregados pétreos de la muestra 6 de RAP
7.1.3 Caracterización asfalto recuperado
Una vez recuperado el asfalto proveniente de las muestras de RAP, se realizaron
los ensayos de punto de ignición y punto de llama, ductilidad, penetración, punto
de ablandamiento y viscosidad. A continuación se muestran los resultados
obtenidos para cada uno de estos ensayos.
7.1.3.1 Puntos de ignición y de llama mediante la copa abierta Cleveland
En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos para cada muestra
correspondientes al punto de ignición y al punto de llama.
44
Tabla 6. Punto de ignición y punto de llama de asfalto de muestras de RAP
7.1.3.2 Ductilidad
A continuación se presentan los resultados de ductilidad para el asfalto de cada
muestra de reciclado de pavimento asfáltico.
Tabla 7. Ductilidad de asfalto de muestras de RAP
7.1.3.3 Penetración
Los resultados de penetración obtenidos del asfalto de cada muestra de reciclado
de pavimento asfáltico, son los siguientes.
MUESTRAPUNTO
IGNICIÓN
PUNTO DE
INFLAMACIÓN
MUESTRA 1 293°C 310°C
MUESTRA 2 240°C 260°C
MUESTRA 3 178°C 190°C
MUESTRA 4 275°c 290°C
MUESTRA 5 269°C 290°C
MUESTRA 6 248°C 270°C
MUESTRA DUCTILIDAD (cm)
Muestra 1 33,67
Muestra 2 11,58
Muestra 3 17,92
Muestra 4 18,17
Muestra 5 18,50
Muestra 6 6,58
DUCTILIDAD
45
Tabla 8. Penetración de asfalto de muestras de RAP
7.1.3.4 Punto de ablandamiento
A continuación se presentan los resultados obtenidos de punto de ablandamiento
para cada una de las muestras.
Tabla 9. Punto de ablandamiento de asfalto de muestras de RAP
7.1.3.5 Viscosidad
A continuación se muestran los resultados obtenidos para el ensayo de viscosidad
para cada una de las muestras evaluadas. Se decide tomar lecturas de viscosidad
MUESTRA PENETRACIÓN
PENETRACIÓN
Muestra 6
26,7
24,7
17
28
25
6
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
MUESTRA PROMEDIO (°C)
Muestra 1 58,00
Muestra 2 65,30
Muestra 3 65,70
Muestra 4 68,00
Muestra 5 66,90
Muestra 6 74,80
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
46
a 110°C, puesto que el asfalto se encuentra envejecido y el viscosímetro no arroja
valores a menores temperaturas.
Tabla 10. Viscosidad de asfalto de muestras de RAP
Nota: Se toman lecturas de viscosidad a 120°C para las muestras que no registran
valores de viscosidad a 110°C.
7.1.3.6 Grado de envejecimiento
En la siguiente tabla se muestran los resultados para el porcentaje retenido de
penetración e índice de envejecimiento. La penetración de referencia es de 65 y la
viscosidad es de 350 centiPoises a 135°C.
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
Muestra 1 110 4813,00
Muestra 2 110 10390,00
Muestra 3 120 4979,33
Muestra 4 120 6543,33
Muestra 5 120 3808,67
Muestra 6 120 5288,00
VISCOSIDAD 110°C-120°C
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
Muestra 1 135 925,00
Muestra 2 135 1569,00
Muestra 3 135 2056,00
Muestra 4 135 2300,00
Muestra 5 135 1838,00
Muestra 6 135 1694,00
VISCOSIDAD 135°C
47
Tabla 11. Porcentaje retenido de penetración e índice de envejecimiento de
asfalto de muestras de RAP
7.2 EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL CLORURO DE METILENO EN EL
ASFALTO
En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos de la caracterización
del asfalto destilado después de su disolución en cloruro de metileno.
Tabla 12. Caracterización de asfalto disuelto en cloruro de metileno
MUESTRA%retenido
penetración
Indice de
envejecimiento
Muestra 1 41,08 2,64
Muestra 2 38,00 4,48
Muestra 3 26,15 5,87
Muestra 4 43,08 6,57
Muestra 5 38,46 5,25
Muestra 6 9,23 4,84
GRADO DE ENVEJECIMIENTO
PARÁMETROASFALTO
CLORURO
Punto de ignición (ºC) 280,0
Punto de llama (ºC) 307,0
Ductilidad (cm) >150
Penetración 90,7
Punto ablandamiento (ºC) 39,4
Viscosidad 110 °C(centiPoises) 937,5
Viscosidad 135°C (centiPoises) 162,5
ASFALTO CON CLORURO DE METILENO
48
7.3 DISEÑO MEZCLA ÓPTIMA CON MATERIALES NUEVOS
A continuación se presentan los resultados obtenidos para las mezclas asfálticas
fabricadas con los 4 porcentajes de asfalto (4.5%, 5.0%, 5.5% y 6.0%) utilizados
para determinar la mezcla óptima.
7.3.1 Porcentaje de vacíos de aire
Se obtiene el porcentaje de vacíos de aire en cada mezcla compactada con
respecto al volumen total.
Tabla 13. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos para el diseño de la
mezcla asfáltica óptima
Figura 10. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica óptima
Asfalto (%) 4,5 5,0 5,5 6,0
Vacíos de aire (%) 7,08 5,94 5,63 5,52
49
7.3.2 Estabilidad
Se obtuvo la estabilidad para cada porcentaje de asfalto:
Tabla 14. Resumen de resultados de estabilidad para el diseño de la mezcla
asfáltica óptima
Figura 11. Estabilidad de mezcla asfáltica óptima
Asfalto (%) 4,5 5,0 5,5 6,0
Estabilidad (N) 18503,89 20114,38 18639,42 15711,43
50
7.3.3 Flujo
Se obtuvo el flujo para cada porcentaje de asfalto.
Tabla 15. Resumen de resultados de flujo para el diseño de la mezcla asfáltica
óptima
Figura 12. Flujo de mezcla asfáltica óptima
Asfalto (%) 4,5 5,0 5,5 6,0
Flujo (mm) 2,98 3,30 4,00 4,13
51
7.3.4 Relación Estabilidad/Flujo
Se obtiene la relación estabilidad/flujo para cada porcentaje de asfalto.
Tabla 16. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo para el diseño de la
mezcla asfáltica óptima
Figura 13. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica óptima
7.3.5 Porcentaje óptimo
Se obtiene 5.1% como porcentaje de asfalto óptimo, puesto que cumple con todos
los límites especificados por la norma INVIAS (ART. 450-13). Para este porcentaje
de asfalto en la mezcla se obtienen los siguientes valores.
Asfalto (%) 4,5 5,0 5,5 6,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 6,2 6,09 4,66 3,81
52
Tabla 17. Resultados de mezcla asfáltica óptima con 5.1% de asfalto
7.4 DISEÑO MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP
7.4.1 Caracterización asfalto del RAP simulado
A continuación se exponen los resultados de caracterización del asfalto
recuperado del RAP simulado con el envejecimiento LTOA por 5 días.
Tabla 18. Caracterización del asfalto recuperado del RAP simulado
7.4.2 Fabricación mezclas nuevas con adición de RAP
Los resultados de la evaluación de las mezclas asfálticas con RAP en diferentes
porcentajes de adición, porcentaje de asfalto y envejecimiento, se presentan a
continuación.
PORCENTAJE ÓPTIMO (%) 5,1
VACIOS DE AIRE (%) 5,83
ESTABILIDAD (N) 20050
FLUJO (mm) 3,4
RELACIÓN E/F (KN/mm) 5,86
Punto de ignición (ºC) 292
Punto de llama (ºC) 306
Ductilidad (cm) 57,58
Penetración 41
Punto ablandamiento (ºC) 60,40
Viscosidad 110 °C(centiPoises) 2096,33
Viscosidad 135°C (centiPoises) 337,50
RAP SIMULADO
53
7.4.2.1 Envejecimiento 1 y porcentaje de asfalto de 5.06% en RAP
Porcentaje de vacíos de aire
Tabla 19. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Figura 14. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Vacíos de aire (%) 6,39 6,59 5,5
54
Estabilidad
Tabla 20. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Figura 15. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Flujo
Tabla 21. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Estabilidad (N) 14420,83 15463,79 18035,4
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Flujo (mm) 2,67 2,79 2,54
55
Figura 16. Flujo de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido
de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Relación estabilidad/flujo
Tabla 22. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 5,41 5,53 7,10
56
Figura 17. Relación estabilidad/flujo de vacíos de mezcla asfáltica con adición de
RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 1
7.4.2.2 Envejecimiento 1 y % asfalto en RAP 6.74%
Porcentaje de vacíos de aire
Tabla 23. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Vacíos de aire (%) 6,06 4,5 4,44
57
Figura 18. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1
Estabilidad
Tabla 24. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Estabilidad (N) 12063,39 16520,93 16412,28
58
Figura 19. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 6.74% del envejecimiento 1
Flujo
Tabla 25. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Flujo (mm) 3,11 3,05 3,18
59
Figura 20. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
6.74% del envejecimiento 1
Relación estabilidad/flujo
Tabla 26. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 3,88 5,31 4,97
60
Figura 21. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 1
7.4.2.3 Envejecimiento 1 y % asfalto en RAP 7.57%
Porcentaje de vacíos de aire
Tabla 27. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Vacíos de aire (%) 6,21 4,84 3,77
61
Figura 22. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1
Estabilidad
Tabla 28. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Estabilidad (N) 11181,77 13717,43 13041,80
62
Figura 23. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 7.57% del envejecimiento 1
Flujo
Tabla 29. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Flujo (mm) 3,81 4,32 4,64
63
Figura 24. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
7.57% del envejecimiento 1
Relación estabilidad/flujo
Tabla 30. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 2,93 3,18 2,81
64
Figura 25. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 1
7.4.2.4 Envejecimiento 2 y porcentaje de asfalto de 5.06% en RAP
Porcentaje de vacíos de aire
Tabla 31. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Vacíos de aire (%) 7,92 7,47 6,66
65
Figura 26. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2
Estabilidad
Tabla 32. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Estabilidad (N) 13547,65 15773,03 17614,54
66
Figura 27. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 5.06% del envejecimiento 2
Flujo
Tabla 33. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Flujo (mm) 3,05 2,86 2,54
67
Figura 28. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
5.06% del envejecimiento 2
Relación estabilidad/flujo
Tabla 34. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 4,44 5,52 6,93
68
Figura 29. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 5.06% del envejecimiento 2
7.4.2.5 Envejecimiento 2 y porcentaje de asfalto de 6.74% en RAP
Porcentaje de vacíos de aire
Tabla 35. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Vacíos de aire (%) 7,75 5,55 5,69
69
Figura 30. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2
Estabilidad
Tabla 36. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Estabilidad (N) 13628,78 16580,01 17663,83
70
Figura 31. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 6.74% del envejecimiento 2
Flujo
Tabla 37. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Flujo (mm) 3,05 3,11 3,24
71
Figura 32. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
6.74% del envejecimiento 2
Relación estabilidad/flujo
Tabla 38. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 4,47 5,33 5,45
72
Figura 33. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74% del envejecimiento 2
7.4.2.6 Envejecimiento 2 y porcentaje de asfalto de 7.57% en RAP
Porcentaje de vacíos de aire
Tabla 39. Resumen de resultados de porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con
adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Vacíos de aire (%) 7,67 5,18 4,95
73
Figura 34. Porcentaje de vacíos de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2
Estabilidad
Tabla 40. Resumen de resultados de estabilidad de mezcla asfáltica con adición
de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Estabilidad (N) 14794,26 14895,14 15670,15
74
Figura 35. Estabilidad de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de
asfalto 7.57% del envejecimiento 2
Flujo
Tabla 41. Resumen de resultados de flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP
con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
Flujo (mm) 2,73 3,62 3,87
75
Figura 36. Flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con contenido de asfalto
7.57% del envejecimiento 2
Relación estabilidad/flujo
Tabla 42. Resumen de resultados de relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica
con adición de RAP con contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2
Adición RAP (%) 20,0 40,0 60,0
RELACIÓN E/F (KN/mm) 5,42 4,12 4,05
76
Figura 37. Relación estabilidad/flujo de mezcla asfáltica con adición de RAP con
contenido de asfalto 7.57% del envejecimiento 2
77
8 ANÁLISIS DE RESULTADOS.
8.1 CARACTERIZACIÓN DEL RAP
Los resultados obtenidos en la etapa de caracterización de las muestras de
RAP (reciclado de pavimento asfáltico) permiten establecer que este
material es heterogéneo ya que las propiedades y características del asfalto
y la granulometría varían de una muestra a otra.
Como puede observarse en la siguiente gráfica para las muestras
evaluadas de RAP se obtiene una variación en el porcentaje de asfalto
entre 5.06 y 7.57%, que significa una diferencia máxima de 2.51%. Esta
diferencia infiere diferentes comportamientos de las mezclas asfálticas en
las que se adicione RAP.
Figura 38. Variación en el porcentaje de asfalto de las muestras de Rap
78
En cuanto a los resultados granulométricos, se identifica que la gradación
del diseño de mezcla de cada muestra de RAP es diferente, pues los
tamaños de partículas y cantidad de las mismas varía de una a otra. En la
práctica se identificó que las muestras de RAP tomadas del acopio del
mismo en planta de producción, presentan un mayor contenido de
partículas con diámetros menores a 0.075mm (pasa tamiz #200) debido a
que han sido sometidas a trituración o fresado. Esta diferencia
granulométrica ocasiona un comportamiento mecánico diferente de las
mezclas.
La adición de RAP con gradación de agregados pétreos de mayor
proporción en partículas gruesas que en partículas finas, puede generar un
mayor porcentaje de vacíos y requerir más asfalto para un adecuado
recubrimiento de las partículas. Por otra parte, si se adiciona RAP con
mayor contenido de partículas finas podría generar una pérdida de
adherencia entre las partículas en la mezcla.
Partiendo de la suposición de que el asfalto contenido en las muestras de
RAP cumplía con las especificaciones requeridas por las normas INVIAS en
el inicio de su prestación de servicio, y con base en los resultados
obtenidos en este trabajo de investigación, se deduce que el estado actual
de dicho asfalto presenta diferentes grados de envejecimiento en cada
mezcla.
Analizando los resultados obtenidos en el ensayo de punto de ignición y
punto de llama del asfalto, el RAP es un material que se puede trabajar a
altas temperaturas sin problemas, lo que permite su uso en mezclas
asfálticas en caliente. Para la muestra 3 se obtuvo un punto de ignición de
79
178°C y un punto de llama de 190ºC, sin embargo permite ser trabajado de
forma segura a temperaturas de mezclado entre 150 a 160ºC.
Los resultados de ductilidad obtenidos para las muestras de RAP son bajas
en comparación a un asfalto nuevo (mayor a 100cm), obteniendo una
máxima ductilidad de 33.67cm en la muestra 1 y una mínima de 6.58cm en
la muestra 6, que representa una diferencia de 27.09cm. Esta disminución
en la ductilidad del asfalto se debe al envejecimiento que ha sufrido en su
prestación de servicio e indica que el asfalto presenta un comportamiento
elástico bajo, y ha pasado de ser un material dúctil a ser frágil, por lo que
tiende a ser quebradizo y más susceptible a la presencia de agrietamientos,
lo a su vez representa una disminución en la durabilidad y adherencia entre
partículas al ser adicionado en una mezcla asfáltica nueva. En la siguiente
gráfica se observa la variación de la ductilidad de las muestras.
Figura 39. Variación en la ductilidad del asfalto de las muestras de RAP
80
De acuerdo a los datos obtenidos con el ensayo de penetración que se
pueden observar en la siguiente gráfica, se deduce que el asfalto de las
muestras se encuentra en altos grados de envejecimiento con
penetraciones bajas, siendo la máxima 28 (2.8mm) y la mínima de 6
(0.6mm), lo que representa un alto grado de rigidez. Esto puede generar
problemas de agrietamiento y ruptura del pavimento asfáltico, a causa de
su comportamiento con alta estabilidad y bajo flujo.
Figura 40. Variación en la penetración del asfalto de las muestras de RAP
Se observa que para que el asfalto de las muestras de RAP evaluadas
alcancen su estado de fluidez no se hace necesario someterlo a elevadas
temperaturas, aunque si se ha disminuido su capacidad de fluir. Además,
se deduce que las muestras presentan diferentes grados de
endurecimiento, representado en la variación de los puntos de
ablandamiento que se encuentran entre 58°C para la muestra 1 y 74.8°C
para la muestra 6, como se observa en la gráfica.
81
Figura 41. Variación en el punto de ablandamiento del asfalto de las muestras de
RAP
Se evidencia un alto grado de endurecimiento del asfalto presente en las
muestras de RAP, reflejado en la necesidad de tomar lecturas de
viscosidad desde 110°C, ya que esta es demasiado alta a temperaturas
menores y no puede ser registrada por el viscosímetro. De acuerdo a los
resultados obtenidos en el ensayo de viscosidad para las muestras de RAP
evaluadas, se observa que todas han disminuido su manejabilidad y
susceptibilidad térmica, generando altas viscosidades en comparación a un
asfalto nuevo a las mismas temperaturas. La muestra 4 es la que presenta
más rigidez con viscosidad de 2300 centiPoises a 135°C y de 6543.33
centiPoises a 120°C, y la muestra 1 es la que presenta menor rigidez con
viscosidad de 925centiPoises a 135°C y 4813centiPoises a 110°C.
De acuerdo al grado de envejecimiento obtenido, para cada mezcla se
deduce que todas las muestras presentan un alto grado de endurecimiento,
comportamiento típico de asfalto con alto grado de oxidación, lo que se
82
puede notar como se observa en la siguiente tabla, pues ninguna posee un
porcentaje mayor al 50% de su penetración inicial, y de acuerdo al índice de
envejecimiento todas poseen una viscosidad mayor a 135°C que la inicial.
Se tiene según el parámetro de penetración que la muestra 6 se encuentra
en estado más rígido con un porcentaje retenido de penetración de 9.23 y la
muestra 4 la menos rígida con una mayor proporción de su penetración de
43.08%. No obstante, de acuerdo al índice de envejecimiento, la muestra 4
es la que ha perdido mayor manejabilidad con un valor 6.57, mientras que
la muestra 1 ha disminuido su manejabilidad en un menor grado para la
cual el índice de envejecimiento es de 2.64.
Se observa que en comparación a los límites establecidos en la norma
INVIAS, los valores de indicie de envejecimiento de las muestras de RAP
evaluada se encuentran muy alejadas, ya que se obtienen valores cercanos
a 4 pero a una temperatura de 135°C, mientras la norma establece este
valor a una temperatura de 60°C.
Tabla 43. Porcentaje retenido de penetración e índice de envejecimiento de
asfalto de muestras de RAP
MUESTRA%retenido
penetración
Indice de
envejecimiento
Muestra 1 41,08 2,64
Muestra 2 38,00 4,48
Muestra 3 26,15 5,87
Muestra 4 43,08 6,57
Muestra 5 38,46 5,25
Muestra 6 9,23 4,84
GRADO DE ENVEJECIMIENTO
83
8.2 EVALUACIÓN DE LA INFLUENCIA DEL CLORURO DE METILENO EN EL
ASFALTO
En relación a los resultados obtenidos de la caracterización del asfalto destilado
después de su disolución en cloruro de metileno comparados con los del asfalto
virgen, que se muestran en la siguiente tabla, se puede decir que el cloruro actúa
sobre el asfalto afectando su comportamiento reológico aumentando su
penetración y ductilidad, y disminuyendo su punto de ablandamiento y viscosidad,
lo que lo hace más blando, menos rígido y con una mayor fluidez.
Tabla 44. Comparación características de asfalto virgen Vs asfalto disuelto en
cloruro de metileno
De acuerdo con estos resultados se infiere que los datos obtenidos en la
caracterización del RAP se ven alterados de forma que los resultados de los
ensayos de penetración y ductilidad son menores a los que se muestran, y los de
punto de ablandamiento, viscosidad y punto de ignición y de llama son mayores a
los indicados. Esto en consecuencia indica que las muestras de RAP evaluadas
en este trabajo presentan un mayor grado de oxidación, es decir, se encuentran
en un mayor grado de envejecimiento que el establecido anteriormente.
PARÁMETROAFALTO
NUEVO
ASFALTO
CLORURO
Punto de ignición (ºC) 260,0 280,0
Punto de llama (ºC) 282,0 307,0
Ductilidad (cm) >150 >150
Penetración 66,7 90,7
Punto ablandamiento (ºC) 47,8 39,4
Viscosidad 110 °C(centiPoises) 1588,0 937,5
Viscosidad 135°C (centiPoises) 262,5 162,5
ASFALTO CON CLORURO DE METILENO Vs ASFALTO NUEVO
84
8.3 RECUPERACION ASFALTO DE RAP SIMULADO
De acuerdo a los resultados obtenidos para la caracterización del asfalto extraído
del RAP simulado en el laboratorio para el envejecimiento 1, se verifica que este
presenta un aumento en el endurecimiento y disminución en la manejabilidad,
susceptibilidad térmica y capacidad de fluir con respecto al asfalto nuevo inicial.
No obstante en comparación con las muestras de RAP real, este asfalto presenta
un menor grado de envejecimiento, aunque no muy alejado, por lo que se espera
tenga un comportamiento similar al ser adicionado en una mezcla nueva y permita
evaluar la influencia del envejecimiento en la misma.
Tabla 45. Comparación características de asfalto virgen Vs asfalto recuperado de
RAP simulado
Así mismo se supone que el asfalto del segundo envejecimiento (LTOA 10 días)
presentará menor ductilidad, menor penetración, mayor punto de ablandamiento y
viscosidades mayores a las temperaturas de 110°C y 135°C, lo que representa un
mayor grado de envejecimiento y permite una comparación con respecto al primer
envejecimiento.
PARÁMETROAFALTO
NUEVO
RAP
SIMULADO
Punto de ignición (ºC) 260,0 292,0
Punto de llama (ºC) 282,0 306,0
Ductilidad (cm) >150 57,6
Penetración 66,7 41,0
Punto ablandamiento (ºC) 47,8 60,4
Viscosidad 110 °C(centiPoises) 1588,0 2096,3
Viscosidad 135°C (centiPoises) 262,5 337,5
RESULTADOS ASFALTO RECUPERADO Vs ASFALTO NUEVO
85
8.4 MEZCLAS ASFÁLTICAS CON ADICIÓN DE RAP
8.4.1 Porcentaje de vacíos de aire
Se identifica que en general el porcentaje de vacíos de aire de una mezcla
asfáltica con adición de 20% de RAP en los diferentes contenidos de
asfalto, aumenta con respecto a los vacíos de la mezcla óptima, debido a
que el asfalto se encuentra en un alto grado de rigidez y se disminuye su
capacidad de cubrir superficie de agregados y llenar vacíos. Para RAP con
contenido de asfalto de 5.06% se tiene un aumento de porcentaje de vacíos
mayor que con uno de contenido de asfalto de 7.57%, a causa de que
aunque se encuentren en el mismo estado de envejecimiento, con 7.57%
se tiene mayor contenido de asfalto.
Figura 42. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos
86
Cuanto más rígido se encuentra el asfalto presente en el RAP adicionado,
menor es su capacidad de fluir, y mayor la dificultad de disgregación del
RAP y su mezcla con el asfalto y los agregados pétreos nuevos, por lo cual
se mantiene un porcentaje de los vacíos internos, que sumados a los que
se generan en la nueva mezcla, ocasiona un aumento en los vacíos de aire
totales.
En mezclas asfálticas con adición de RAP de contenido de asfalto 5.06%, la
cantidad de asfalto total presente en la mezcla es similar a la determinada
en el diseño de mezcla óptimo, por lo cual se espera que al reemplazar una
parte de asfalto virgen por asfalto rígido, los vacíos de aire aumenten a
causa de la pérdida de fluidez del asfalto y disminución en su capacidad de
recubrir la superficie de los agregados. Esto efectivamente se presenta
cuando se adiciona hasta 40% de RAP en la mezcla, pero se evidencia que
si se aumenta dicho porcentaje de adición, los vacíos no continúan
aumentando sino que por el contrario disminuyen.
La justificación de este comportamiento radica en que en el material
reciclado se encuentran formados cristales con figuras que se asemejan a
cubos conglomerados de partículas, que por su grado de envejecimiento
son disgregadas con dificultad y permanecen en el proceso de mezclado.
Estas formas de agrupación tienen una superficie específica menor que los
agregados naturales, por lo que al aumentar el porcentaje de adición de
RAP en la mezcla, la necesidad de asfalto para cubrir las partículas
disminuye, con lo cual también disminuye el porcentaje de vacíos. En
definitiva, bajas adiciones de RAP en la mezcla representa un aumento de
vacíos por la dificultad de acomodamiento de los conglomerados, mientras
que para adiciones altas de RAP se requiere menos asfalto para llenar los
vacíos presentes en las mismas.
87
Figura 43. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06% en dos envejecimientos
Para adiciones de 40% y 60% de RAP con contenido de asfalto mayor al
utilizado en la mezcla óptima, el porcentaje de vacíos disminuye. Esto se
presenta a causa de que aunque el asfalto se encuentra rígido, su
contenido en la mezcla es elevado, por lo cual ocupa más espacios vacíos.
88
Figura 44. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos
Se identifica que la variación del porcentaje de asfalto en la mezcla tiene
una influencia similar para ambos estados de envejecimiento, no obstante,
los vacíos son mayores en mezclas asfálticas con RAP del segundo
envejecimiento.
En definitiva un bajo contenido de asfalto genera un alto porcentaje de
vacíos de aire en la mezcla, consecuencia de que en esta pueda
presentarse envejecimiento acelerado, alta permeabilidad, fragilidad,
fisuración prematura, desprendimiento de agregados y daños por humedad.
Por otra parte un alto contenido de asfalto genera una disminución
representativa en el porcentaje de vacíos, de lo que se deriva que en la
mezcla se presente exudación, y posibles ahuellamiento y deformaciones.
89
8.4.2 Estabilidad
En general la adición de RAP en la mezcla asfáltica disminuye la estabilidad
en comparación con la mezcla asfáltica óptima, sin embargo las mezclas
resultantes de este estudio cumplen con las especificaciones de estabilidad
dadas por la norma INVIAS para una mezcla MDC-19.
Figura 45. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de
asfalto 5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos
Se observa que para mezclas asfálticas con adición de RAP de contenido
de asfalto 7.57% tiene menor estabilidad que las de 6.74%, y estas a su vez
tienen menor estabilidad que las de 5.06%. De esto se deduce que el
contenido de asfalto en el RAP es inversamente proporcional a la
estabilidad de la mezcla asfáltica, por tanto entre mayor es el contenido de
asfalto, menor es la estabilidad.
90
En cuanto a estabilidad, para contenidos de asfalto en el RAP cercanos al
óptimo se identifica que entre mayor sea el porcentaje de adición de RAP
en las mezclas asfálticas, mayor es su estabilidad. Teniendo en cuenta que
el asfalto contenido en el RAP se encuentra envejecido, se deduce que si
se utiliza mayor cantidad de este asfalto en la mezcla, mayor será su
estabilidad.
Figura 46. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de
asfalto 5.06% en dos envejecimientos
Para RAP con contenidos de asfalto mayores al óptimo, se observa que
una adición adecuada de este en una mezcla asfáltica es de 40%, ya que
en porcentajes de adición mayores, el estado de envejecimiento del asfalto
influye en la estabilidad. Esto se sustenta en que, tal como se muestra en la
siguiente gráfica, para el envejecimiento 1 la adición de 60% de RAP
reduce la estabilidad a causa del alto contenido de asfalto, mientras que
91
para el envejecimiento 2 la aumenta, ya que aunque se presenta un alto
contenido de asfalto, este se encuentra más rígido que el asfalto del
envejecimiento 1.
Figura 47. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de
asfalto 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos
Comparando los resultados obtenidos de estabilidad para los dos estados
de envejecimiento del RAP con contenidos de asfalto de 6.74% y 7.57%, se
infiere que a medida que aumenta el grado de envejecimiento del asfalto
del RAP, aumenta la estabilidad de la mezcla asfáltica que lo contiene en
cualquiera de los porcentajes adición. Mientras que para el RAP con
contenido de asfalto de 5.06% la estabilidad no presenta cambios
significativos en el comportamiento de los dos estados de envejecimiento
en los tres porcentajes de adición.
92
8.4.3 Flujo
Como se observa en la siguiente gráfica, el flujo de las mezclas asfálticas
con adición de rap con contenido de asfalto de 7.57% es mayor que las de
6.74%, y estas a su vez tienen mayor flujo que las de 5.06%. De esto se
deduce que el contenido de asfalto presente en el RAP es directamente
proporcional al flujo de la mezcla asfáltica en la que se adicione, así pues,
entre mayor es el contenido de asfalto, mayor es la capacidad de
deformación plástica de la mezcla asfáltica al ser sometida a cargas. Se
identifica que si el contenido de asfalto del RAP es muy alejado del
porcentaje de asfalto de la mezcla óptima, el flujo de la mezcla tiende a salir
de los límites establecidos por la norma INVIAS para una mezcla MDC-19.
Figura 48. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos
93
Utilizando RAP con contenidos de asfalto cercanos al óptimo se disminuye
el flujo, puesto que la cantidad de asfalto total en la mezcla es similar a la
óptima pero se está reemplazando una parte de asfalto nuevo por una de
asfalto envejecido, que como se ha demostrado presenta una mayor rigidez
y una menor capacidad de deformarse al ser sometido a cargas sin llegar a
la falla. Por ende en cuanto mayor sea la adición de este tipo de RAP en la
mezcla, menor será el flujo, como se observa en la gráfica.
Figura 49. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
5.06% en dos envejecimientos
Se observa que el flujo de las mezclas asfálticas con adición de RAP con
contenido de asfalto 6.74%, es similar al obtenido en la mezcla óptima y no
presenta una variación significativa en los diferentes porcentajes de adición
de RAP en la mezcla. De lo anterior se infiere que aunque el porcentaje de
asfalto del RAP es elevado e implicaría un aumento del flujo, esto no
94
sucede a causa del estado de endurecimiento en el que se encuentra el
mismo, cuyo comportamiento es propio de asfaltos envejecidos.
Figura 50. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
6.74% en dos envejecimientos
Del análisis del estudio realizado para mezclas asfálticas con adición de
RAP con contenido de asfalto 7.57%, se deduce que para altos contenidos
de asfalto en el RAP muy alejados del óptimo, el flujo tiende a situarse por
encima del obtenido en una mezcla óptima y a incrementar entre mayor sea
el porcentaje de adición de RAP en la misma. Este aumento en el flujo se
presenta debido a que aunque el asfalto del RAP se encuentra rígido, el
contenido del mismo es muy alto y ocasiona disminución de cohesión entre
las partículas.
95
Figura 51. Flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP contenido de asfalto
7.57% en dos envejecimientos
Se identifica que el envejecimiento del asfalto no es relevante en la
variación del flujo de las mezclas con adición de RAP con contenido de
asfalto de 5.06% y 6.74%, mientras que para RAP con contenido de asfalto
de 7.57% se presenta una diferencia significativa en los resultados
obtenidos, en los cuales se evidencia que cuanto mayor es el grado de
envejecimiento, menor es el flujo de la mezcla asfáltica. Esta diferencia se
debe a que el RAP con este contenido de asfalto aporta una gran cantidad
de asfalto envejecido, lo que hace más notoria su influencia en la mezcla.
96
8.4.4 Relación Estabilidad/Flujo
De los resultados obtenidos en la relación estabilidad / flujo se puede
analizar que para comportamientos con alta estabilidad y bajo flujo la
relación es alta (ocurre con RAP de contenido de asfalto 5.06%), y para
comportamientos con baja estabilidad y alto flujo la relación es baja (ocurre
con RAP de contenido de asfalto 7.57%). De esto se deduce que la relación
estabilidad / flujo es mayor cuando a la mezcla se le adiciona RAP con
contenidos de asfalto bajos, mientras que si se adiciona material reciclado
con altos contenidos de asfalto, la relación baja.
Figura 52. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06%, 6.74% y 7.57% en dos envejecimientos
97
Se identifica que las mezclas con adición de RAP de contenido de asfalto
5.06% presentan un comportamiento con alta estabilidad y bajo flujo, por lo
que se encuentran cercanos al límite superior establecido por la norma
INVIAS, sobrepasándolo con adiciones de RAP del 60%. La relación
estabilidad / flujo para este contenido de asfalto presente en el material
reciclado, aumenta a medida que aumenta el porcentaje de adición de RAP
en la mezcla. Además se observa que el grado de envejecimiento del
asfalto no es influyente en este factor, puesto que para los dos
envejecimientos, los resultados son similares.
Figura 53. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 5.06% en dos envejecimientos
Para el contenido de asfalto en el RAP de 6.74% se mantiene una relación
adecuada entre la relación de estabilidad y flujo, ya que para todos los
porcentajes de adición del material reciclado en la mezcla, dicha relación se
encuentra entre los límites establecidos por el INVIAS. Además se
98
reconoce que para la relación estabilidad / flujo, en el porcentaje de adición
de 60% de RAP en la mezcla, interviene el grado de envejecimiento en el
que se encuentre, ya que para el envejecimiento 1 la relación baja, mientras
que para el envejecimiento 2 sube.
Figura 54. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 6.74% en dos envejecimientos
Se evidencia una relación estabilidad / flujo baja para mezclas con adición
de RAP con contenido de asfalto 7.57%, debido a que se presentan altos
valores de flujo a causa del alto contenido de asfalto en la mezcla. El grado
de envejecimiento del material reciclado es relevante en los resultados
obtenidos de la relación estabilidad / flujo, puesto que a un mayor grado de
rigidez se presenta mayor estabilidad y una menor deformación, mientras
que para grados de rigidez bajos la deformación es mucho mayor en
comparación a la estabilidad, por lo que puede situarse por debajo del límite
establecido por la INVIAS.
99
Figura 55. Relación estabilidad/flujo de mezclas asfálticas con adición de RAP
contenido de asfalto 7.57% en dos envejecimientos
8.4.5 Adición 20% RAP – 80% mezcla nueva
En mezclas asfálticas con 20% de adición de RAP se identifica que en
general el porcentaje de vacíos de aire incrementan con respecto a los
vacíos presentes en una mezcla óptima, no obstante cuanto mayor es el
contenido de asfalto del RAP adicionado, menor es el porcentaje de vacíos.
Además el grado de rigidez del asfalto presente en el reciclado representa
un papel importante, puesto que a mayor grado de envejecimiento, mayor
es el porcentaje de vacíos.
100
Figura 56. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de 20% de
RAP
La estabilidad en mezclas asfálticas con adición de 20% de RAP en general
es menor a la de la mezcla óptima y se observa que el grado de
envejecimiento influye representativamente en su comportamiento, puesto
que para el envejecimiento 1 entre mayor es el contenido de asfalto en el
material reciclado, menor es la estabilidad de la mezcla, mientras que para
el envejecimiento 2 sucede lo contrario. Este comportamiento radica en que
el envejecimiento 2 se encuentra en un grado de rigidez más alto, lo que
hace que la mezcla tenga una mayor resistencia a la deformación.
101
Figura 57. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de 20% de RAP
Analizando la gráfica de flujo de mezclas asfálticas con adición de 20% de
RAP y comparándola con la gráfica de estabilidad de mezclas asfálticas con
adición de 20% de RAP se identifica que se tienen comportamientos
contrarios, lo que representa que mezclas con alta estabilidad tienen bajo
flujo, y mezclas con baja estabilidad tienen alto flujo.
102
Figura 58. Flujo de mezclas asfálticas con adición de 20% de RAP
8.4.6 Adición 40% RAP – 60% mezcla nueva
Con respecto a la siguiente gráfica, se infiere que si se adiciona 40% de
RAP con altos contenidos de asfalto, el porcentaje de vacíos es menor que
el presente en la mezcla óptima y se cumple con los límites de vacíos
establecidos por la norma INVIAS, mientras que con bajos contenidos de
asfalto, los vacíos son mayores y salen de dichos límites. Este
comportamiento se cumple en ambos grados de envejecimiento.
103
Figura 59. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de 40% de
RAP
Con adiciones de RAP al 40% para ambos envejecimientos se tienen
estabilidades menores que las de la mezcla óptima, pero son mayores a las
obtenidas con adiciones del 20%. A su vez se evidencia que la estabilidad
aumenta si el contenido de asfalto es mayor al de la mezcla óptima, pero si
dicho contenido es muy alto, la estabilidad tiende a disminuir debido a su
pérdida en la resistencia.
104
Figura 60. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de 40% de RAP
Se identifica que con adición de 40% de RAP en la mezcla, a medida que
aumenta el contenido de asfalto en el RAP, aumenta el flujo, y además es
mayor para las mezclas con adición de reciclado del primer envejecimiento.
Comparando esta gráfica (flujo de mezclas asfálticas con adición 40% de
RAP) con la obtenida para estabilidad de mezclas con 40% de adición de
material reciclado, se reconoce que mezclas con alta estabilidad tienen baja
deformación, y con baja estabilidad tienen alta deformación.
105
Figura 61. Flujo de mezclas asfálticas con adición de 40% de RAP
8.4.7 Adición 60% RAP – 40% mezcla nueva
El comportamiento de las mezclas asfálticas con adición de 60% de RAP es
similar al de 40% de adición del mismo, con diferencia en que con
contenidos de asfalto 7.57%, la disminución del porcentajes de vacíos es
mayor, y dependiendo del grado de envejecimiento puede o no salir de los
límites establecidos por el INVIAS, puesto que entre menos es el grado de
rigidez, menores son los vacíos presentes en la mezcla.
106
Figura 62. Porcentaje de vacíos de mezclas asfálticas con adición de 80% de
RAP
Con adiciones de 60% de RAP en la mezcla se disminuye la estabilidad en
comparación a la mezcla óptima con ambos grados de envejecimiento, y se
presenta un comportamiento similar al generado con adiciones del 40%
pero con estabilidades más altas en el segundo envejecimiento y más bajas
en el primero. El incremento de estabilidad para el envejecimiento 2 se
debe a su alto grado de rigidez, y radica en que con 60% de adición de
RAP, la cantidad de asfalto nuevo es baja, y se tiene mayor cantidad de
asfalto reciclado que si presenta un mayor grado de envejecimiento tiene
menor capacidad de fluir.
107
Figura 63. Estabilidad de mezclas asfálticas con adición de 80% de RAP
Para porcentaje de adición de 60% de RAP en la mezcla se tiene un
comportamiento muy similar al de 40%, en los cuales se presenta un
aumento en el flujo de la mezcla a medida que aumenta el contenido de
asfalto del material reciclado. Para contenidos de asfalto 7.57% el flujo es
significativamente alto con respecto al de la mezcla óptima y supera los
límites establecidos por el INVIAS, y además para este contenido de
asfalto, el envejecimiento juega un papel importante, de manera que entre
mayor sea su estado de rigidez, menor es el flujo.
108
Figura 64. Flujo de mezclas asfálticas con adición de 80% de RAP
109
9 CONCLUSIONES
Se identificó que el RAP es un material heterogéneo que posee
propiedades y características que varían significativamente de una muestra
a otra, por lo que no puede ser trabajado como un material uniforme. Las
variaciones se presentan en cuanto a la granulometría de los agregados
pétreos y el contenido y grado de envejecimiento del asfalto, este último
representado en la variación que se evidencia en los resultados obtenidos
de penetración, punto de llama y punto de ignición, ductilidad, viscosidad y
punto de ablandamiento, que indican diferentes grados de oxidación del
asfalto.
El RAP presenta diferentes granulometrías de agregados pétreos que en
general, de acuerdo a la evaluación realizada, no tienen una adecuada
gradación y no cumplen los requisitos establecidos en la norma INVIAS
para una mezcla MDC-19.
El material reciclado de pavimento puede ser incluido en una mezcla en
caliente sin riesgo de inflamación, ya que el punto de ignición de este
material se encuentra a elevadas temperaturas, superiores a las manejadas
regularmente para mezclar y compactar, lo que permite el manejo del
mismo con un margen de seguridad adecuado.
Los métodos de envejecimiento de mezclas asfálticas STOA y LTOA son
herramientas que permiten obtener mezclas envejecidas simulando las
condiciones reales de materiales reciclados, y posibilita el control de los
materiales a usar, el contenido de asfalto de la mezcla y el grado de
envejecimiento.
110
El cloruro de metileno es un disolvente que funciona efectivamente para
separar los agregados pétreos y el asfalto presentes en una mezcla
asfáltica, y además permite que el asfalto sea recuperado por medio de
destilación de acuerdo a los procedimientos establecidos en la norma
INVIAS, sin embargo, aunque esta norma permite su uso, no menciona
contraindicación alguna sobre los efectos que causa en el asfalto. En este
trabajo se demostró que el cloruro de metileno modifica las propiedades
reológicas del asfalto, puesto que lo hace más blando, aumenta su
ductilidad, disminuye su viscosidad y su punto de ablandamiento.
El contenido de asfalto presente en el RAP es un factor muy importante en
el comportamiento mecánico de las mezclas asfálticas en caliente con
adición del mismo. Para contenidos de asfalto en el RAP cercanos al
utilizado en una mezcla óptima, se obtiene un aumento de porcentajes de
vacíos, menor estabilidad y menor flujo con respecto a dicha mezcla
óptima. Para contenidos de asfalto en el RAP mayores al óptimo, se
presenta un aumento de vacíos cuando la adición de reciclado es del 20% y
disminuyen para adiciones de 40 y 60%, la estabilidad disminuye y el flujo
se encuentra cerca con respecto a la mezcla óptima. Para contenidos de
asfalto en el RAP muy superiores al óptimo, se presenta un aumento de
vacíos cuando la adición de reciclado es de 20% y disminuyen para
adiciones de 40 y 60%, la estabilidad disminuye en mayor medida y el flujo
aumenta con respecto a la mezcla óptima.
Como conclusión se determina que a mayor grado de envejecimiento del
RAP adicionado en una mezcla asfáltica en caliente, mayor es el porcentaje
de vacíos y la estabilidad, y menor el flujo de la mezcla resultante.
En las mezclas asfálticas en caliente con adición de 20% de RAP, el
porcentaje de vacíos es mayor al de una mezcla óptima y no se cumplen
111
los parámetros requeridos por la norma INVIAS. Si en el material reciclado
se tienen contenidos de asfalto muy elevados, no es recomendable utilizar
adiciones de 20% de RAP, ya que si este material no se encuentra en un
estado de envejecimiento alto, se presenta un comportamiento con baja
estabilidad y alto flujo. Por otra parte, para contenidos no muy altos de
asfalto en el material reciclado, se obtienen convenientes resultados de
estabilidad y flujo sin importar el grado de envejecimiento en el que se
encuentre.
Para mezclas asfálticas en caliente con adición de 40% de RAP con bajos
contenidos de asfalto, el porcentaje de vacíos no cumple puesto que es
superior al de la mezcla óptima y supera los límites establecidos por la
norma INVIAS, mientras que para contenidos de asfalto mayores en el
reciclado, el porcentaje de vacíos disminuye y cumple dicha norma. La
estabilidad de mezclas con este porcentaje de adición cumple para
cualquier contenido de asfalto sin importar el estado de envejecimiento,
aunque disminuye para contenidos de asfalto elevados. El flujo es elevado
con altos contenidos de asfalto en el RAP, y supera el de la mezcla óptima
y los límites del INVIAS, entretanto que para contenidos de asfalto no muy
altos si se cumplen dichos requerimientos.
Para adiciones de 60% de RAP en la mezcla los vacíos disminuyen en
función del aumento del contenido de asfalto del material reciclado, para
contenidos bajos los vacíos son mayores a los de la mezcla óptima y para
altos contenidos son mucho menores que los mismos. La estabilidad se ve
afectada para altos contenidos de asfalto en el reciclado puesto que aunque
cumplen con la normatividad disminuyen en comparación a los obtenidos
con contenidos menores de asfalto. Por último, el flujo aumenta a medida
que aumenta el contenido de asfalto presente en el material reciclado,
siendo representativo para altos contenidos de asfalto.
112
En conclusión se tiene que mezclas asfáltica en caliente con adición de
RAP con contenidos de asfalto elevados o cercanos al usado en la mezcla
óptima, no cumplen con los parámetros de estabilidad, flujo, porcentaje de
vacíos de aire y relación de estabilidad/flujo para ningún porcentaje de
adición y envejecimiento de material reciclado, sin embargo para los
contenidos bajos se presenta un buen comportamiento mecánico y no se
encuentran alejados de cumplir con la norma. Mientras que con contenidos
de asfalto en el RAP cercanos al promedio obtenido en la caracterización
realizada al RAP (6.74%) se cumplen todos los requisitos y se presentan
las mejores condiciones mecánicas, no obstante es recomendable que si se
tiene un alto grado de oxidación para estos asfaltos su adición en la mezcla
asfáltica sea mayor al 20%.
En este trabajo se identificó que en cuanto mayor es el contenido de asfalto
en el RAP mayor es el flujo y menor es la estabilidad resultante de la
mezcla en la que se adiciona. Además entre mayor es la adición de RAP
con altos contenidos de asfalto, en la mezcla asfáltica en caliente, mayor
será el asfalto total en la misma y a su vez mayor la proporción de asfalto
envejecido, por lo que si se aumenta la adición de RAP se genera un
aumento paralelo del grado de envejecimiento de la mezcla asfáltica
resultante. Para adiciones mayores al 40% de reciclado con altos
contenidos de asfalto el grado de envejecimiento influye en gran medida,
puesto que si se tiene un asfalto muy rígido, contrario al comportamiento
esperado por su alto contenido de asfalto, la estabilidad aumenta debido a
que aunque la cantidad de asfalto total en la mezcla es elevada, la mayor
parte de su proporción se encuentra endurecida y se comporta como un
cuerpo rígido con bajas capacidades de fluir.
En este trabajo de investigación se demostró que aunque el RAP ha
perdido algunas de sus propiedades iniciales, aún posee características
113
que conociéndolas, permiten diseñar mezclas asfálticas en caliente con
adición de RAP y obtener buenos resultados en su comportamiento
mecánico.
Debido a que el material reciclado es heterogéneo en cuanto al contenido
de asfalto y envejecimiento del mismo, al ser adicionado en una mezcla
asfáltica desconociendo sus propiedades, el comportamiento resultante de
la mezcla se tornaría incierto debido a que estos factores influyen
significativamente en el comportamiento de la misma. Por lo que se hace
necesaria la realización de procesos empíricos para obtener buenas
características en la mezcla.
Como conclusión, si se conoce el contenido de asfalto y un aproximado del
grado de envejecimiento presentes en el RAP a utilizar, los resultados
obtenidos en este trabajo de investigación sirven como guía para que
basados en dichas propiedades del RAP se puedan elegir las proporciones
adecuadas de materiales nuevos y de reciclado, para obtener mezclas
resultantes con buenos comportamientos mecánicos y que cumplan con los
requisitos de la norma INVIAS.
114
10 RECOMENDACIONES
Se recomienda ampliar los estudios acerca de la influencia del reciclado de
pavimento asfáltico en una mezcla asfáltica en caliente, evaluando el
comportamiento de las mezclas resultantes mediante la aplicación de
ensayos de módulo dinámico, tracción indirecta, ahuellamiento, inmersión-
compresión, y demás que apliquen. Estos estudios deben ser realizados
tomando como punto de partida las mismas condiciones establecidas en el
desarrollo de este trabajo, en cuanto a los contenidos de asfalto, grados de
envejecimiento y porcentajes de adición del RAP, con el fin de hacer
posible la continuación de este estudio, su comparación y su unificación.
La estructura de este estudio puede aplicarse a la evaluación en mezclas
asfálticas en tibio con adición de RAP, puesto que con esto, de encontrar
buenos comportamientos mecánicos, se contribuye a disminuir la emisión
de gases con efecto invernadero, el consumo de combustibles y gastos
económicos.
En este trabajo se evidencia que el cloruro de metileno usado como
disolvente para la extracción y recuperación de asfalto, aprobado por la
norma INVIAS, presenta alteraciones en el asfalto recuperado, por lo que
es aconsejable ampliar las investigaciones para establecer la afectación
real.
Se recomienda que para hacer diseños de mezcla con adición de material
reciclado, inicialmente se realice una caracterización del mismo, en el cual
se obtenga el contenido de asfalto presente y de ser posible una
aproximación de su grado de envejecimiento. Esto con el fin de determinar
las proporciones adecuadas de materiales, tomando como guía los
115
resultados de este trabajo, para obtener mezclas asfálticas resultantes que
presenten buenos comportamientos.
Cuando se tenga RAP con bajos contenidos de asfalto, es aconsejable
utilizar adiciones de hasta el 40% de este en la mezcla asfáltica, y que el
asfalto nuevo utilizado en la mezcla tenga una proporción mayor que la
establecida en la mezcla óptima, que aporte capacidad de fluidez a la
mezcla, y así disminuya el porcentaje de vacíos y aumente el flujo.
Para RAP con contenidos de asfalto elevados, se recomienda conocer el
grado de envejecimiento del asfalto, puesto que si se encuentra muy
endurecido se debe adicionar mayor cantidad de asfalto nuevo que aporte
capacidad de fluidez a la mezcla, mientras que si su grado de
envejecimiento es bajo, se debe utilizar menor cantidad de asfalto nuevo
que reduzca el flujo y aumente la estabilidad de la mezcla.
Para RAP con contenido de asfalto cercano al promedio identificado en este
trabajo (6.74%) no se presentan restricciones en su manejo, no obstante, si
se encuentra en un alto grado de envejecimiento, se recomienda
adicionarlo en la mezcla asfáltica en porcentajes mayores a 20% para que
tenga un porcentaje de vacíos adecuado.
En general si se utiliza una adición de 20% de RAP en la mezcla asfáltica
nueva, se recomienda hacer un chequeo de porcentaje de vacíos, puesto
que en este trabajo se identificó que no cumple para ningún contenido de
asfalto, por lo que se haría necesario adicionar mayor cantidad de asfalto
nuevo.
Adiciones de 60% de RAP se recomiendan cuando su contenido de asfalto
no es muy elevado, puesto que en este trabajo se demuestra que cumple
con porcentaje de vacíos de aire, estabilidad y flujo.
116
11 BIBLIOGRAFIA
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http://bddoc.csic.es:8080/detalles.html?id=206747&bd=ICYT&tabla=docu
119
ANEXO A. RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIOS EJECUTADOS
PARA LA CARÁCTERIZACIÓN DE LAS MUESTRAS DE RECICLADO DE
PAVIMENTO ASFÁLTICO (RAP)
120
6,98
6,96CONTENIDO DE ASFALTO (%)
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
EXTRACCIÓN DE ASFALTO EN CENTRIFUGA INVIAS E-732 (CONTENIDO DE ASFALTO MUESTRA 1 Y 2 DE RAP)
CONTENIDO DE ASFALTO (%)
121
7,57
6,67
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
EXTRACCIÓN DE ASFALTO EN CENTRIFUGA INVIAS E-732 (CONTENIDO DE ASFALTO MUESTRA 3 Y 4 DE RAP)
CONTENIDO DE ASFALTO (%)
CONTENIDO DE ASFALTO (%)
Recipiente 12A 3A 8A 10A 9A 11A 15A 5A 7A 6A 1A 13A 17A
Masa de recipiente 63,21 58,69 63,43 64,26 58,81 61,41 62,86 70,11 59,83 60,07 58,19 60,58 60,16
Masa inicial (g) 1000,39 1000,44 1000,42 1000,79 1000,42 1000,28 1000,05 1000,46 1000,05 1000,51 1001,47 1000,07 1000,07
Masa material extraido (g) 928,40 924,99 923,91 926,06 926,84 928,24 918,26 927,04 920,97 925,00 927,83 926,14 928,08
Masa filtro inicial (g) 13,64 13,54 13,68 13,61 13,65 13,62 13,62 13,64 13,97 13,70 13,91 13,71 13,59
Masa filtro final (g) 14,31 14,13 14,24 14,85 14,78 14,89 14,42 14,80 14,67 14,39 14,81 14,94 14,57
Peso asfalto extraido (g) 72,66 76,04 77,07 75,97 74,71 73,31 82,59 74,58 79,78 76,20 74,54 75,16 72,97
Contenido de asfalto (%) 7,26 7,60 7,70 7,59 7,47 7,33 8,26 7,45 7,98 7,62 7,44 7,52 7,30
MUESTRA 3
Recipiente 8A 17A 15A 1A 9A 3A 11A 13A 10A 12A 6A 7A
Masa de recipiente 63,00 59,60 62,40 58,00 58,60 58,40 61,40 60,40 64,20 63,20 59,80 59,80
Masa inicial (g) 1001,80 1001,20 1001,00 1000,20 1001,20 1001,40 1000,20 1001,60 1001,00 1001,00 1001,20 1001,00
Masa material extraido (g) 943,60 942,00 934,40 934,80 932,00 926,20 935,60 931,00 934,20 934,80 938,40 936,00
Masa filtro inicial (g) 13,72 13,66 13,86 13,72 13,80 13,80 13,74 13,82 13,89 13,80 13,69 13,78
Masa filtro final (g) 15,04 14,58 14,74 14,90 14,64 14,20 15,17 14,97 14,41 14,74 15,65 15,38
Peso asfalto extraido (g) 59,52 60,12 67,48 66,58 70,04 75,60 66,03 71,75 67,32 67,14 64,76 66,60
Contenido de asfalto (%) 5,94 6,00 6,74 6,66 7,00 7,55 6,60 7,16 6,73 6,71 6,47 6,65
MUESTRA 4
122
6,35
5,06
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
EXTRACCIÓN DE ASFALTO EN CENTRIFUGA INVIAS E-732 (CONTENIDO DE ASFALTO MUESTRA 5 Y 6 DE RAP)
CONTENIDO DE ASFALTO (%)
CONTENIDO DE ASFALTO (%)
Recipiente 1A 3A 6A 7A 8A 9A 10A 11A 12A 13A 15A 17A
Masa de recipiente 58,00 58,40 59,80 59,80 63,20 58,80 64,00 61,20 63,20 60,40 62,60 59,80
Masa inicial (g) 1000,80 1000,20 1001,60 1000,60 1001,40 1001,60 1000,20 1000,00 1000,00 1001,00 1000,40 1000,80
Masa material extraido (g) 932,20 936,60 939,60 935,80 941,40 942,20 934,60 940,60 939,40 940,00 941,80 939,00
Masa filtro inicial (g) 13,78 14,04 13,87 13,84 13,82 13,55 13,82 13,48 13,69 13,81 13,71 13,60
Masa filtro final (g) 14,99 15,35 15,20 15,20 14,54 14,69 15,08 14,38 15,09 14,63 15,07 15
Peso asfalto extraido (g) 69,81 64,91 63,33 66,16 60,72 60,54 66,86 60,30 62,00 61,82 59,96 63,20
Contenido de asfalto (%) 6,98 6,49 6,32 6,61 6,06 6,04 6,68 6,03 6,20 6,18 5,99 6,31
MUESTRA 5
Recipiente 1A 2A 3A 6A 7A 8A 9A 10A 11A 12A 13A 14A 15A
Masa de recipiente 58,20 60,80 58,60 60,00 60,00 63,40 58,80 64,00 61,00 63,00 60,40 63,00 62,60
Masa inicial (g) 1000,60 1001,40 1000,80 1000,60 1001,80 1000,00 1000,40 1000,00 1000,20 1001,00 1000,20 1001,20 1000,00
Masa material extraido (g) 952,20 950,80 951,60 950,60 952,20 954,40 950,00 950,60 947,80 953,40 946,60 954,00 948,20
Masa filtro inicial (g) 13,70 13,69 13,78 13,85 13,82 13,87 13,87 13,78 13,78 13,84 13,66 12,13 13,93
Masa filtro final (g) 15,43 14,88 15,37 15,24 14,88 15,00 14,83 15,22 15,25 14,89 14,70 13,19 14,7
Peso asfalto extraido (g) 50,13 51,79 50,79 51,39 50,66 46,73 51,36 50,84 53,87 48,65 54,64 48,26 52,57
Contenido de asfalto (%) 5,01 5,17 5,07 5,14 5,06 4,67 5,13 5,08 5,39 4,86 5,46 4,82 5,26
MUESTRA 6
123
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO - MUESTRA 1
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
13079
11957
8,58
Peso inicial seco del agregado pétreo (gr)
Peso seco del agregado pétreo despues del lavado (gr)
Porcentaje finos pasa No.200 (%)
1'' 25,4 1 116,6 1,80% 98,20%
3/4'' 19,1 0,75 205,6 3,18% 95,02%
1/2'' 12,7 0,5 427,8 6,62% 88,40%
3/8'' 9,52 0,375 221,6 3,43% 84,97%
4 4,76 0,187 1332 20,60% 64,37%
10 2 0,079 1266 19,58% 44,79%
40 0,42 0,017 1565,4 24,21% 20,57%
80 0,18 0,007 399,2 6,17% 14,40%
200 0,075 0,003 405 6,26% 8,13%
FONDO 525,72 8,13% 0,00%
MASA TOTAL 6464,92 100,00%
No TAMIZDIAMETRO
(mm)
MASA DE SUELO
RETENIDO (gr)
PORCENTAJE
RETENIDO (%)
PORCENTAJE
QUE PASA (%)
DIAMETRO
(Pulg)
124
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO - MUESTRA 2
12849,8
12128
5,62
Peso inicial seco del agregado pétreo (gr)
Peso seco del agregado pétreo despues del lavado (gr)
Porcentaje finos pasa No.200 (%)
1'' 25,4 1 0 0,00% 100,00%
3/4'' 19,1 0,75 16 0,25% 99,75%
1/2'' 12,7 0,5 237,16 3,76% 95,99%
3/8'' 9,52 0,375 231,04 3,66% 92,32%
4 4,76 0,187 1466,4 23,25% 69,08%
10 2 0,079 1094,94 17,36% 51,72%
40 0,42 0,017 1466,75 23,25% 28,46%
80 0,18 0,007 977,28 15,49% 12,97%
200 0,075 0,003 468,33 7,42% 5,54%
FONDO 349,67 5,54% 0,00%
MASA TOTAL 6307,57 100,00%
PORCENTAJE
QUE PASA (%)No TAMIZ
DIAMETRO
(mm)
DIAMETRO
(Pulg)
MASA DE SUELO
RETENIDO (gr)
PORCENTAJE
RETENIDO (%)
125
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO - MUESTRA 3
11974,39
10169,41
15,07
Peso inicial seco del agregado pétreo (gr)
Peso seco del agregado pétreo despues del lavado (gr)
Porcentaje finos pasa No.200 (%)
1'' 25,4 1 0 0,00% 100,00%
3/4'' 19,1 0,75 79,45 1,15% 98,85%
1/2'' 12,7 0,5 282,1 4,10% 94,75%
3/8'' 9,52 0,375 347 5,04% 89,71%
4 4,76 0,187 897,65 13,03% 76,68%
10 2 0,079 811,92 11,79% 64,89%
40 0,42 0,017 1304,12 18,94% 45,95%
80 0,18 0,007 1662,2 24,14% 21,82%
200 0,075 0,003 588,94 8,55% 13,26%
FONDO 913,48 13,26% 0,00%
MASA TOTAL 6886,86 100,00%
PORCENTAJE
QUE PASA (%)No TAMIZ
DIAMETRO
(mm)
DIAMETRO
(Pulg)
MASA DE SUELO
RETENIDO (gr)
PORCENTAJE
RETENIDO (%)
126
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO - MUESTRA 4
11173,6
10041,2
10,13
Peso inicial seco del agregado pétreo (gr)
Peso seco del agregado pétreo despues del lavado (gr)
Porcentaje finos pasa No.200 (%)
1'' 25,4 1 28,6 0,43% 99,57%
3/4'' 19,1 0,75 181 2,74% 96,82%
1/2'' 12,7 0,5 651,8 9,88% 86,94%
3/8'' 9,52 0,375 425 6,44% 80,49%
4 4,76 0,187 1202,2 18,23% 62,26%
10 2 0,079 760 11,52% 50,74%
40 0,42 0,017 963 14,60% 36,13%
80 0,18 0,007 1273,8 19,32% 16,82%
200 0,075 0,003 469,6 7,12% 9,70%
FONDO 639,48 9,70% 0,00%
MASA TOTAL 6594,48 100,00%
PORCENTAJE
QUE PASA (%)No TAMIZ
DIAMETRO
(mm)
DIAMETRO
(Pulg)
MASA DE SUELO
RETENIDO (gr)
PORCENTAJE
RETENIDO (%)
127
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO - MUESTRA 5
11263,2
9873
12,34
Peso inicial seco del agregado pétreo (gr)
Peso seco del agregado pétreo despues del lavado (gr)
Porcentaje finos pasa No.200 (%)
1'' 25,4 1 60 0,89% 99,11%
3/4'' 19,1 0,75 271,6 4,04% 95,07%
1/2'' 12,7 0,5 764 11,36% 83,72%
3/8'' 9,52 0,375 538,4 8,00% 75,71%
4 4,76 0,187 1281 19,04% 56,67%
10 2 0,079 718,6 10,68% 45,99%
40 0,42 0,017 873,6 12,98% 33,01%
80 0,18 0,007 1088,2 16,17% 16,84%
200 0,075 0,003 363 5,40% 11,44%
FONDO 769,77 11,44% 0,00%
MASA TOTAL 6728,17 100,00%
PORCENTAJE
QUE PASA (%)No TAMIZ
DIAMETRO
(mm)
DIAMETRO
(Pulg)
MASA DE SUELO
RETENIDO (gr)
PORCENTAJE
RETENIDO (%)
128
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO - MUESTRA 6
12362,4
10319,2
16,53
Peso inicial seco del agregado pétreo (gr)
Peso seco del agregado pétreo despues del lavado (gr)
Porcentaje finos pasa No.200 (%)
1'' 25,4 1 0 0,00% 100,00%
3/4'' 19,1 0,75 77,4 1,11% 98,89%
1/2'' 12,7 0,5 584 8,38% 90,51%
3/8'' 9,52 0,375 526,6 7,56% 82,95%
4 4,76 0,187 1188,2 17,06% 65,89%
10 2 0,079 957 13,74% 52,15%
40 0,42 0,017 1192,6 17,12% 35,03%
80 0,18 0,007 926,2 13,30% 21,73%
200 0,075 0,003 490,6 7,04% 14,69%
FONDO 1023,45 14,69% 0,00%
MASA TOTAL 6966,05 100,00%
PORCENTAJE
QUE PASA (%)No TAMIZ
DIAMETRO
(mm)
DIAMETRO
(Pulg)
MASA DE SUELO
RETENIDO (gr)
PORCENTAJE
RETENIDO (%)
129
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RESULTADOS ENSAYOS DE PUNTO DE LLAMA Y PUNTO DE IGNICIÓN (INV E 709-07) Y PENETRACIÓN (INV E 706-07)
DE ASFALTO RECUPERADO DE MUESTRAS DE RAP
MUESTRA MOLDEPENETRACIÓN
1
PENETRACIÓN
2
PENETRACIÓN
3
PENETRACIÓN
(mm)PENETRACIÓN
Molde 1 3 2,5 2,6 2,7
Molde 2 2,6 2,8 2,60 2,67
Molde 1 2,4 2,8 2,40 2,53
Molde 2 2,60 2,4 2,40 2,47
Molde 1 1,70 1,7 1,70 1,70
Molde 2 1,60 1,7 1,70 1,67
Molde 1 2,50 2,9 2,40 2,60
Molde 2 2,90 2,8 2,70 2,80
Molde 1 2,50 2,6 2,40 2,50
Molde 2 2,20 2,2 2,40 2,27
Molde 1 0,50 0,7 0,60 0,60
Molde 2 0,50 0,60 0,70 0,60
PENETRACIÓN
Muestra 6
26,7
24,7
17
28
25
6
Muestra 1
Muestra 2
Muestra 3
Muestra 4
Muestra 5
MUESTRAPUNTO
IGNICIÓN
PUNTO DE
INFLAMACIÓN
MUESTRA 1 293°C 310°C
MUESTRA 2 240°C 260°C
MUESTRA 3 178°C 190°C
MUESTRA 4 275°c 290°C
MUESTRA 5 269°C 290°C
MUESTRA 6 248°C 270°C
130
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RESULTADOS ENSAYOS DE VISCOSIDAD (INV E 717-07) DE ASFALTO RECUPERADO DE MUESTRAS DE RAP
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD 1
(centiSokes)
VISCOSIDAD 2
(centiSokes)
VISCOSIDAD 3
(centiSokes)
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
Muestra 1 110 4813,00 4813,00 4813,00 4813,00
Muestra 2 110 10440,00 10380,00 10350,00 10390,00
Muestra 3 120 4988,00 4975,00 4975,00 4979,33
Muestra 4 120 6625,00 6625,00 6380,00 6543,33
Muestra 5 120 3800,00 3813,00 3813,00 3808,67
Muestra 6 120 5288,00 5288,00 5288,00 5288,00
VISCOSIDAD 110°C-120°C
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD 1
(centiSokes)
VISCOSIDAD 2
(centiSokes)
VISCOSIDAD 3
(centiSokes)
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
Muestra 1 135 925,00 925,00 925,00 925,00
Muestra 2 135 1563,00 1563,00 1575,00 1569,00
Muestra 3 135 2056,00 2056,00 2056,00 2056,00
Muestra 4 135 2300,00 2300,00 2300,00 2300,00
Muestra 5 135 1838,00 1838,00 1838,00 1838,00
Muestra 6 135 1694,00 1694,00 1694,00 1694,00
VISCOSIDAD 135°C
131
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RESULTADOS ENSAYOS DE PUNTO DE ABLANDAMIENTO (INV E 712-07) Y DUCTILIDAD (INV E 702-07) DE ASFALTO
RECUPERADO DE MUESTRAS DE RAP
MUESTRA VALOR 1 (°C) VALOR 2 (°C) PROMEDIO (°C)
Muestra 1 57,80 58,20 58,00
Muestra 2 65,00 65,60 65,30
Muestra 3 65,60 65,80 65,70
Muestra 4 67,80 68,20 68,00
Muestra 5 66,60 67,20 66,90
Muestra 6 74,60 75,00 74,80
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
MUESTRA MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3 DUCTILIDAD (cm)
Muestra 1 29,25 33,50 38,25 33,67
Muestra 2 8,25 12,50 14,00 11,58
Muestra 3 16,25 18,50 19,00 17,92
Muestra 4 15,00 19,50 20,00 18,17
Muestra 5 17,00 18,50 20,00 18,50
Muestra 6 6,25 6,75 6,75 6,58
DUCTILIDAD
132
ANEXO B. DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA DENSA EN CALIENTE MDC-19
133
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
CURVA DE CALIBRACIÓN DEL PICNÓMETRO (INV E 735-07)
TEMPERATURA ºC MASA (g)
20,2 7475,8
20,6 7474,0
24,0 7471,6
28,1 7468,0
32,7 7403,2
134
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA ÓPTIMA
% ASFALTO 4,50 5,00 5,50 6,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1492,40 1494,00 1493,60 1487,40
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8356,40 8353,20 8356,00 8357,20
Temperatura agua (ºC) 21,60 22,60 21,40 20,70
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7473,29 7472,59 7473,44 7473,93
H= 0,10 0,05 0,10 0,15
dw= 0,99775 0,99750 0,99775 0,99800
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,452 2,437 2,447 2,465
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1188,1 1184,1 1185,3 1187,2
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1192,3 1186,6 1186,85 1188,1
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 670,45 669,75 673,15 678,05
Absorción de agua 0,80 0,48 0,30 0,18
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 22,5ºC 2,28 2,29 2,31 2,33
FACTOR DE CORRECCIÓN DE K 1,00061 1,00061 1,00061 1,00061
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,28 2,29 2,31 2,33
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
135
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA ÓPTIMA (INV E 736-07)
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,28 2,29 2,31 2,33
Gravedad específica máxima teórica (Gmm) 2,452 2,437 2,447 2,465
Grado de compactación (%Gmm) 92,9208329 94,0636105 94,367236 94,4790184
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 7,08 5,94 5,63 5,52
CALCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
136
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA ÓPTIMA (INV E 748-07) POR APARATO MARSHALL
CONTENIDO DE ASFALTO 4.5%
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN
K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,85 2130 0,965 2055,45
64,37 1890 0,978 1848,42
65,7 1710 0,949 1622,79
64,54 2070 0,975 2018,25
CONTENIDO DE ASFALTO 5,0%
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN
K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,43 2123 0,978 2076,294
64,99 2060 0,963 1983,78
65,3 2135 0,956 2041,06
63,25 2090 1,005 2100,45
CONTENIDO DE ASFALTO 5.5%
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN
K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,32 1860 0,956 1778,16
64,87 1860 0,965 1794,9
63,72 1984 0,995 1974,08
64,64 2110 0,973 2053,03
CONTENIDO DE ASFALTO 6,0%
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN
K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,81 1540 0,968 1490,72
64,16 1690 0,983 1661,27
64,53 1700 0,975 1657,5
63,63 1600 0,998 1596,8
ESTABILIDAD
18503,89
20114,38
18639,42
15711,43
1886,2275
2050,396
1900,0425
1601,5725
137
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA ÓPTIMA (INV E 748-07) POR APARATO MARSHALL
% ASFALTO FLUJO-1 (in) FLUJO-2 (in) FLUJO-3 (in) FLUJO-4 (in)PROMEDIO
FLUJO (in)FLUJO (mm)
4,50% 0,11 0,11 0,11 0,14 0,1175 2,98
5,00% 0,14 0,13 0,13 0,12 0,13 3,30
5,50% 0,15 0,15 0,17 0,16 0,1575 4,00
6,00% 0,18 0,15 0,16 0,16 0,1625 4,13
DEFORMACIÓN (FLUJO)
138
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA ÓPTIMA
% ASFALTO ESTABILIDAD (KN) FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
4,50% 18,50 2,98 6,20
5,00% 20,11 3,30 6,09
5,50% 18,64 4,00 4,66
6,00% 15,71 4,13 3,81
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
139
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RESULTADOS DE MEZCLA ASFÁLTICA ÓPTIMA 5,1% DE CONTENIDO DE ASFALTO
140
ANEXO C. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN
CALIENTE CON ADICIÓN DE RAP
141
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
CARACTERIZACIÓN ASFALTO NUEVO
MUESTRA MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3 DUCTILIDAD (cm)
Asfalto nuevo >150 >150 >150 >150
DUCTILIDAD
MUESTRA MOLDE PENETRACIÓN 1 PENETRACIÓN 2 PENETRACIÓN 3 PENETRACIÓN PENETRACIÓN
Molde 1 60,00 68,00 63,00 63,67
Molde 2 65,00 67,00 68,00 66,7Asfalto nuevo 66,7
MUESTRAPUNTO IGNICIÓN
(°C)
PUNTO DE
INFLAMACIÓN (°C)
Asfalto nuevo 260 282
MUESTRA VALOR 1 (°C) VALOR 2 (°C) PROMEDIO (°C)
Asfalto nuevo 47,60 48,00 47,80
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD 1
(centiSokes)
VISCOSIDAD 2
(centiSokes)
VISCOSIDAD 3
(centiSokes)
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
Asfalto nuevo 110 1588,00 1588,00 1588,00 1588,00
Asfalto nuevo 135 262,50 262,50 262,50 262,50
VISCOSIDAD
142
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
CARACTERIZACIÓN ASFALTO RECUPERADO DE RAP SIMULADO
MUESTRA MOLDE PENETRACIÓN 1 PENETRACIÓN 2 PENETRACIÓN 3 PENETRACIÓN PENETRACIÓN
Molde 1 4,30 4,20 3,80 4,10
Molde 2 4,50 3,80 4,00 4,10RAP simulado 41
MUESTRA VALOR 1 (°C) VALOR 2 (°C) PROMEDIO (°C)
RAP simulado 60,20 60,60 60,40
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD 1
(centiSokes)
VISCOSIDAD 2
(centiSokes)
VISCOSIDAD 3
(centiSokes)
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
RAP simulado 110 2088,00 2088,00 2113,00 2096,33
RAP simulado 135 337,50 337,50 337,50 337,50
VISCOSIDAD
MUESTRA MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3 DUCTILIDAD (cm)
RAP simulado 55,75 58,00 59,00 57,58
DUCTILIDAD
MUESTRAPUNTO IGNICIÓN
(°C)
PUNTO DE
INFLAMACIÓN (°C)
RAP simulado 292 306
143
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
CARACTERIZACIÓN ASFALTO CON CLORURO DE METILENO
MUESTRA MOLDE 1 MOLDE 2 MOLDE 3 DUCTILIDAD (cm)
Asfalto con cloruro
de metileno>150 >150 >150 >150
DUCTILIDAD
MUESTRA MOLDE PENETRACIÓN 1 PENETRACIÓN 2 PENETRACIÓN 3 PENETRACIÓN PENETRACIÓN
Molde 1 98,00 92,00 87,00 92,33
Molde 2 90,00 90,00 92,00 90,7
Asfalto con cloruro
de metileno90,7
MUESTRAPUNTO IGNICIÓN
(°C)
PUNTO DE
INFLAMACIÓN (°C)
Asfalto con cloruro
de metileno280 307
MUESTRA VALOR 1 (°C) VALOR 2 (°C) PROMEDIO (°C)
Asfalto con cloruro
de metileno39,20 39,60 39,40
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
MUESTRATEMPERATURA
°C
VISCOSIDAD 1
(centiSokes)
VISCOSIDAD 2
(centiSokes)
VISCOSIDAD 3
(centiSokes)
VISCOSIDAD
PROMEDIO
(centiPoises)
110 937,50 937,50 937,50 937,50
135 162,50 162,50 162,50 162,50
VISCOSIDAD
Asfalto con cloruro
de metileno
144
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06% ENVEJECIMIENTO 1
% Asfalto en RAP 5,06 5,06 5,06
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1500,00 1500,20 1500,20
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8347,20 8352,60 8351,60
Temperatura agua (ºC) 23,00 22,00 24,50
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7472,30 7473,00 7471,30
H= N.A. 0,08 N.A.
dw= N.A. 0,9977 N.A.
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,40 2,42 2,42
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Temperatura de ensayo (ºC) 25,00 25,00 25,00
% Asfalto en RAP 5,06 5,06 5,06
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1188,01 1190,63 1191,15
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1194,65 1195,55 1196,60
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 665,75 668,70 675,75
Absorción de agua 1,26 0,93 1,05
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,25 2,26 2,29
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
145
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTEDIDO DE ASFALTO 5,06%
ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 736-07)
% Asfalto en RAP 5,06 5,06 5,06
% RAP 20,00 40,00 60,00
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,25 2,26 2,29
Gravedad máxima teórica (Gmm) 2,40 2,42 2,42
Grado de compactación (%Gmm) 93,61 93,41 94,50
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 6,39 6,59 5,50
CÁLCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
146
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06%
ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 748-07)
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDA
D FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,19 1511 0,958 1447,538
65,49 1521 0,953 1449,513
64,30 1460 0,980 1430,8
64,51 1592 0,975 1552,2
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDA
D FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,97 1539 0,943 1451,277
65,05 1628 0,962 1565,322
65,61 1451 0,951 1379,901
63,98 1932 0,988 1908,816
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDA
D FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,33 1939 0,956 1853,684
64,38 1859 0,978 1818,102
65,20 1783 0,958 1708,114
65,34 2067 0,955 1973,985
1838,47125 18035,40
ESTABILIDAD (RAP CON ASFALTO 5,06%)
1470,01275 14420,83
1576,329 15463,79
ADICIÓN DE RAP 20%
ADICIÓN DE RAP 40%
ADICIÓN DE RAP 60%
147
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06% ENVEJECIMIENTO 1
(INV E 748-07)
% ADICIÓN RAPFLUJO 1
(in)
FLUJO 2
(in)
FLUJO 3
(in)
FLUJO 4
(in)
PROMEDIO
FLUJOFLUJO (mm)
20 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 2,67
40 0,12 0,11 0,10 0,11 0,11 2,79
60 0,09 0,10 0,10 0,11 0,10 2,54
FLUJO (RAP CON % ASFALTO= 5,06%)
148
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06%
ENVEJECIMIENTO 1
% ADICIÓN
RAP
ESTABILIDAD
(KN)FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
20,00 14,42 2,67 5,41
40,00 15,46 2,79 5,53
60,00 18,04 2,54 7,10
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
(RAP CON % ASFALTO= 5,06%)
149
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74% ENVEJECIMIENTO 1
% Asfalto en RAP 6,74 6,74 6,74
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1500,00 1500,00 1500,20
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8353,40 8351,00 8353,20
Temperatura agua (ºC) 23,00 21,50 24,00
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7472,30 7473,40 7471,60
H= N.A. 0,09 N.A.
dw= N.A. 0,9978 N.A.
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,42 2,41 2,43
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Temperatura de ensayo (ºC) 25,00 25,00 25,00
% Asfalto en RAP 6,74 6,74 6,74
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1242,97 1189,75 1191,95
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1246,40 1190,50 1192,95
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 700,45 674,05 678,60
Absorción de agua 0,63 0,15 0,19
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,28 2,30 2,32
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
150
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTEDIDO DE ASFALTO 6,74%
ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 736-07)
% Asfalto en RAP 6,74 6,74 6,74
% RAP 20,00 40,00 60,00
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,28 2,30 2,32
Gravedad máxima teórica (Gmm) 2,42 2,41 2,43
Grado de compactación (%Gmm) 93,94 95,50 95,56
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 6,06 4,50 4,44
CÁLCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
151
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74%
ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 748-07)
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,26 1494 0,957 1429,758
65,52 1272 0,953 1212,216
67,09 1042 0,920 958,64
64,49 1352 0,975 1318,2
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
63,87 1714 0,990 1696,86
63,41 1718 1,003 1723,154
63,86 1737 0,992 1722,2355
65,22 1664 0,958 1594,112
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,28 1540 0,98 1509,2
63,35 1721 1,005 1729,605
64,89 1633 0,965 1575,845
64,13 1906 0,985 1877,41
1673,015 16412,28
ESTABILIDAD (RAP con asfalto 6,74%)
1229,7035 12063,39
1684,090375 16520,93
ADICIÓN DE RAP 20%
ADICIÓN DE RAP 40%
ADICIÓN DE RAP 60%
152
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74% ENVEJECIMIENTO 1
(INV E 748-07)
% ADICIÓN
RAPFLUJO 1 (in) FLUJO 2 (in) FLUJO 3 (in) FLUJO 4 (in)
PROMEDIO
FLUJOFLUJO (mm)
20 0,12 0,11 0,15 0,11 0,12 3,11
40 0,13 0,13 0,12 0,11 0,12 3,11
60 0,14 0,12 0,14 0,12 0,13 3,30
FLUJO (RAP CON % ASFALTO= 6,74%)
153
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74%
ENVEJECIMIENTO 1
% ADICIÓN
RAP
ESTABILIDAD
(KN)FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
20,00 12,06 3,11 3,88
40,00 16,52 3,11 5,31
60,00 16,41 3,30 4,97
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
(RAP CON % ASFALTO= 6,74%)
154
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57% ENVEJECIMIENTO 1
% Asfalto en RAP 7,57 7,57 7,57
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1500,00 1500,00 1500,00
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8355,60 8354,60 8349,80
Temperatura agua (ºC) 21,40 25,00 22,00
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7473,40 7471,10 7473,00
H= 0,09 N.A. 0,08
dw= 0,9978 N.A. 0,9977
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,43 2,43 2,41
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Temperatura de ensayo (ºC) 23,00 23,00 23,00
% Asfalto en RAP 7,57 7,57 7,57
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1190,60 1188,60 1188,30
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1193,15 1189,10 1188,70
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 670,80 675,75 676,10
Absorción de agua 0,49 0,10 0,08
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,28 2,32 2,32
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
155
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTEDIDO DE ASFALTO 7,57%
ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 736-07)
% Asfalto en RAP 7,57 7,57 7,57
% RAP 20 40 60
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,28 2,32 2,32
Gravedad máxima teórica (Gmm) 2,43 2,43 2,41
Grado de compactación (%Gmm) 93,79 95,16 96,23
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 6,21 4,84 3,77
CÁLCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
156
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57%
ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 748-07)
ESPESOR
PROMEDIO
ESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,91 1391 0,945 1314,495
65,45 1420 0,954 1354,68
66,55 1064 0,933 992,712
66,69 965 0,930 897,45
ESPESOR
PROMEDIO
ESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,42 1633 0,978 1597,074
64,67 1359 0,970 1318,23
64,45 1457 0,977 1422,7605
64,64 1292 0,972 1255,178
ESPESOR
PROMEDIO
ESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,56 1258 0,974 1225,292
64,75 1192 0,969 1155,048
62,60 1466 1,024 1501,184
63,67 1442 0,996 1436,232
ESTABILIDAD (RAP CON ASFALTO 7,57%)
11181,77
13717,43
13041,80
1139,83425
1398,310625
1329,439
ADICIÓN DE RAP 20%
ADICIÓN DE RAP 40%
ADICIÓN DE RAP 60%
157
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57% ENVEJECIMIENTO 1 (INV E 748-
07)
% ADICIÓN
RAPFLUJO 1 (in) FLUJO 1 (in) FLUJO 1 (in) FLUJO 1 (in)
PROMEDIO
FLUJOFLUJO (mm)
20,00 0,17 0,14 0,14 0,15 0,15 3,81
40,00 0,18 0,16 0,18 0,16 0,17 4,32
60,00 0,16 0,17 0,22 0,18 0,18 4,64
FLUJO (RAP CON % ASFALTO= 7,57%)
158
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57%
ENVEJECIMIENTO 1
% ADICIÓN
RAP
ESTABILIDAD
(KN)FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
20,00 11,18 3,81 2,93
40,00 13,72 4,32 3,18
60,00 13,04 4,64 2,81
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
(RAP CON % ASFALTO= 7,57%)
159
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06% ENVEJECIMIENTO 2
% Asfalto en RAP 5,06 5,06 5,06
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1500,20 1500,00 1500,00
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8363,00 8358,40 8356,60
Temperatura agua (ºC) 24,10 22,80 21,70
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7471,70 7472,40 7473,20
H= N.A. N.A. 0,08
dw= N.A. N.A. 0,9978
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,46 2,44 2,43
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Temperatura de ensayo (ºC) 25,00 25,00 25,00
% Asfalto en RAP 5,06 5,06 5,06
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1188,95 1188,40 1187,85
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1194,95 1196,00 1193,10
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 670,90 670,30 670,45
Absorción de agua 1,14 1,45 1,00
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,27 2,26 2,27
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
160
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTEDIDO DE ASFALTO 5,06%
ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 736-07)
% Asfalto en RAP 5,06 5,06 5,06
% RAP 20,00 40,00 60,00
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,27 2,26 2,27
Gravedad máxima teórica (Gmm) 2,46 2,44 2,43
Grado de compactación (%Gmm) 92,08 92,53 93,34
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 7,92 7,47 6,66
CÁLCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
161
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06%
ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 748-07)
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDA
D FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
66,09 1444 0,941 1358,804
65,40 1481 0,954 1412,874
64,52 1309 0,975 1276,275
65,26 1544 0,956 1476,064
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDA
D FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,74 1663 0,949 1578,187
64,40 1763 0,978 1724,214
65,46 1593 0,953 1518,129
65,05 1678 0,960 1610,88
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCIÓN K
ESTABILIDA
D FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,12 1952 0,96 1873,92
65,05 1937 0,96 1859,52
64,72 1790 0,97 1736,3
65,50 1797 0,953 1712,541
1795,57025 17614,54
ESTABILIDAD (RAP CON ASFALTO 5,06%)
1381,00425 13547,65
1607,8525 15773,03
ADICIÓN DE RAP 20%
ADICIÓN DE RAP 40%
ADICIÓN DE RAP 60%
162
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06% ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 748-
07)
% ADICIÓN
RAPFLUJO 1 (in) FLUJO 2 (in) FLUJO 3 (in) FLUJO 4 (in)
PROMEDIO
FLUJOFLUJO (mm)
20 0,12 0,11 0,12 0,13 0,12 3,05
40 0,11 0,11 0,12 0,11 0,11 2,86
60 0,1 0,11 0,09 0,1 0,10 2,54
FLUJO (RAP CON % ASFALTO= 5,06%)
163
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 5,06%
ENVEJECIMIENTO 2
% ADICIÓN
RAP
ESTABILIDAD
(KN)FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
20,00 13,55 3,05 4,44
40,00 15,77 2,86 5,52
60,00 17,61 2,54 6,93
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
(RAP CON % ASFALTO= 5,06%)
164
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74% ENVEJECIMIENTO 2
% Asfalto en RAP 6,74 6,74 6,74
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1500,40 1500,00 1500,20
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8362,40 8362,40 8362,80
Temperatura agua (ºC) 20,00 20,00 20,30
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7476,00 7476,00 7475,40
H= 0,05 0,05 0,06
dw= 0,9981 0,9981 0,9980
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,45 2,45 2,45
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Temperatura de ensayo (ºC) 25,00 25,00 25,00
% Asfalto en RAP 6,74 6,74 6,74
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1187,55 1191,25 1191,10
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1195,35 1193,45 1193,50
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 669,15 678,10 678,15
Absorción de agua 1,48 0,43 0,47
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,26 2,31 2,31
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
165
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTEDIDO DE ASFALTO 6,74%
ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 736-07)
% Asfalto en RAP 6,74 6,74 6,74
% RAP 20,00 40,00 60,00
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,26 2,31 2,31
Gravedad máxima teórica (Gmm) 2,45 2,45 2,45
Grado de compactación (%Gmm) 92,25 94,45 94,31
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 7,75 5,55 5,69
CÁLCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
166
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74%
ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 748-07)
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCION K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
67,76 1487 0,903 1342,761
67,23 1483 0,918 1361,394
66,21 1564 0,939 1468,596
67,20 1508 0,918 1384,344
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCION K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,09 1854 0,985 1826,19
64,22 1777 0,983 1746,791
64,04 1590 0,988 1570,92
64,50 1658 0,975 1616,55
PROMEDIOESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCION K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
64,01 1687 0,988 1666,756
63,75 1858 0,993 1844,994
64,25 1669 0,983 1640,627
63,48 2050 1 2050
1800,59425 17663,83
ESTABILIDAD (RAP con asfalto 6,74%)
1389,27375 13628,78
|
1690,11275 16580,01
ADICION DE RAP 20%
ADICIÓN DE RAP 40%
ADICION DE RAP 60%
167
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74% ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 748-
07)
% ADICIÓN
RAPFLUJO 1 (in) FLUJO 2 (in) FLUJO 3 (in) FLUJO 4 (in)
PROMEDIO
FLUJOFLUJO (mm)
20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 3,05
40 0,13 0,14 0,11 0,11 0,12 3,11
60 0,14 0,12 0,13 0,12 0,13 3,24
FLUJO (RAP CON % ASFALTO= 6,74%)
168
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 6,74%
ENVEJECIMIENTO 2
% ADICIÓN
RAP
ESTABILIDAD
(KN)FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
20,00 13,63 3,05 4,47
40,00 16,58 3,11 5,33
60,00 17,66 3,24 5,45
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
(RAP CON % ASFALTO= 6,74%)
169
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA MEZCLA
ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57% ENVEJECIMIENTO 2
% Asfalto en RAP 7,57 7,57 7,57
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa picnómetro + tapa 3092,20 3092,20 3092,20
Masa seca en el aire (A) 1500,20 1500,40 1500,20
Masa picnómetro + tapa + muestra + agua (G y E) 8359,40 8353,00 8356,00
Temperatura agua (ºC) 19,60 25,00 21,00
Masa picnómetro + tapa + agua (F y D) 7476,00 7471,10 7473,70
H= 0,24 N.A. 0,15
dw= 0,9984 N.A. 0,9980
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA 2,44 2,43 2,43
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA
Temperatura de ensayo (ºC) 23,00 23,00 23,00
% Asfalto en RAP 7,57 7,57 7,57
% RAP 20,00 40,00 60,00
Masa del espécimen seco en el aire, g, (A) 1184,45 1190,05 1190,35
Masa en el aire del espécimen saturado y superficie seca, g, (B)1190,15 1192,65 1192,95
Masa del espécimen en agua, g. (C ) 663,40 675,05 677,55
Absorción de agua 1,08 0,50 0,50
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 23ºC 2,25 2,30 2,31
FACTOR DE CORRECCIÓN DE K 1,000495 1,000495 1,000495
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK A 25ºC 2,25 2,30 2,31
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
170
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PORCENTAJE DE VACÍOS DE AIRE EN LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTEDIDO DE ASFALTO 7,57%
ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 736-07)
% Asfalto en RAP 7,57 7,57 7,57
% RAP 20 40 60
Gravedad específica bulk (Gmb) 2,25 2,30 2,31
Gravedad máxima teórica (Gmm) 2,44 2,43 2,43
Grado de compactación (%Gmm) 92,33 94,82 95,05
PORCENTAJE VACÍOS DE AIRE (%Va) 7,67 5,18 4,95
CÁLCULO PORCENTAJE DE VACÍOS
171
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ESTABILIDAD DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57%
ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 748-07)
ESPESOR
PROMEDIO
ESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCION K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
65,57 1564 0,951 1487,364
65,94 1514 0,945 1430,73
65,14 1511 0,960 1450,56
63,59 1667 0,998 1663,666
ESPESOR
PROMEDIO
ESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCION K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
63,17 1564 1,008 1576,512
63,80 1584 0,993 1572,912
64,14 1544 0,985 1520,84
63,62 1406 0,998 1403,188
ESPESOR
PROMEDIO
ESTABILIDAD
(Kg)
FACTOR
CORRECCION K
ESTABILIDAD
FINAL (Kg)
PROMEDIO
ESTABILIDAD
ESTABILIDAD
(N)
63,47 1467 1 1467
62,66 1412 1,021 1441,652
64,00 1766 0,988 1744,808
63,46 1736 1 1736
ESTABILIDAD (RAP con asfalto 7,57%)
14794,26
14895,14
15670,15
1508,08
1518,363
1597,365
ADICION DE RAP 20%
ADICION DE RAP 40%
ADICION DE RAP 60%
172
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57% ENVEJECIMIENTO 2 (INV E 748-
07)
% ADICIÓN
RAPFLUJO 1 (in) FLUJO 2 (in) FLUJO 3 (in) FLUJO 4 (in)
PROMEDIO
FLUJOFLUJO (mm)
20,00 0,09 0,11 0,11 0,12 0,11 2,73
40,00 0,13 0,15 0,14 0,15 0,14 3,62
60,00 0,14 0,16 0,14 0,17 0,15 3,87
FLUJO (RAP CON % ASFALTO= 7,57%)
173
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RELACIÓN ESTABILIDAD-FLUJO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA CON ADICIÓN DE RAP CONTENIDO DE ASFALTO 7,57%
ENVEJECIMIENTO 2
% ADICIÓN
RAP
ESTABILIDAD
(KN)FLUJO (mm) RELACIÓN E/F
20,00 14,79 2,73 5,42
40,00 14,90 3,62 4,12
60,00 15,67 3,87 4,05
RELACIÓN ESTABILIDAD / FLUJO
(RAP CON % ASFALTO= 7,57%)
174
ANEXO D. REGISTRO FOTOGRÁFICO DE ETAPA DE CARACTERIZACIÓN DE
LAS MUESTRAS DE RAP
175
Muestra extraída de acopio
Cuarteo de muestras para obtener condiciones
representativas de cada una
Calentamiento en estufa para
disgregación del RAP
Toma muestras acopio en planta de Unidad de
Mantenimiento Víal (UMV)
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
TOMA DE MUESTRAS Y PREPARACIÓN DE LAS MISMAS
Eliminación de sobre tamaños y partículas no
deseasadas
176
Toma de muestra (1000gr por cada extracción) Se lleva muestra a Centrífuga con un filtro Proceso de extracción en centrífuga
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
EXTRACCIÓN DE ASFALTO DE MUESTRAS DE RAP EN CENTRÍFUGA (INV E 732-07)
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
Residuo de centrífuga (disolvente + asfalto
recuperado)
Se toma peso de filtro final y se tiene en cuenta
para cálculo de contenido de asfalto Residuo centrífuga (Agregado pétreo recuperado)
177
Recuperación cloruro de metileno
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RECUPERACIÓN DEL ASFALTO DE UNA SOLUCIÓN CON CLORURO DE METILENO UTILIZANDO EL ROTAVAPOR
Proceso de destilación asfalto
recuperado en presencia de CO2 y
aplicando vacío parcial
Rotavapor equipo de destilación Recuperación asfalto con el fin de
realizar ensayos de caracterización del
mismo
178
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO AGREGADOS PÉTREOS RECICLADO DE PAVIMENTO ASFÁLTICO
Cuarteo agregado pétreo total extraído en la centrífuga por cada
muestra
Tamizado de agregados de acuerdo a la curva del INVIAS para
MDC-19
Toma de muestra para granulometría Separación por tamaños después de tamizado
179
TRABAJO DE GRADO - INGENIERÍA CIVIL
CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PENETRACIÓN (INV E 706-07) DE ASFALTO RECUPERADO DE MUESTRAS DE RAP
Baño maría a 25°C por hora y media
Preparación 2 moldes por muestra. Se dejan
enfriar a temperatura ambiente
Acomodación en cero del equipo. Aguja en leve
contacto con la superficie del asfalto
Lectura de penetración. Se toman 3 medidas por
molde
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
VISCOSIDAD (INV E 717-07) DE ASFALTO RECUPERADO DE MUESTRAS DE RAP
Viscosímetro rotacional con control de temperatura, se toman viscosidades a
dos temperaturas
Lectura de resultados arrojados por el viscosímetro para valores de
viscosidad a determinada temperatura.
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
RESULTADOS ENSAYOS DE PUNTO DE ABLANDAMIENTO (INV E 712-07)
Inicio de la prueba Temperatura cercana al punto de
ablandamiento
Punto de ablandamiento (Las esferan
tocan la placa de metal)
Montaje de la prueba. Se usa
mezclador que homogeniza la
temperatura
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Ductiilidad alcanzada por asfaltos nuevos y con
cloruro
Inicio de prueba se acomodan moldes y se
pone en cero el medidor
Ductilidades bajas para muestras de RAP
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
DUCTILIDAD (INV E 702-07) DE ASFALTO RECUPERADO DE MUESTRAS DE RAP
Los moldes se estiran a una rata de 5cm/min
Preparación moldes Enrazar moldes con espátula caliente-llevar baño
de maría a 24°C
183
Preparación muestra a temepratura ambiente
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MEZCLAS
ASFÁLTICAS EN CALIENTE
PUNTO DE IGNICIÓN Y DE LLAMA MEDIANTE LA COPA ABIERTA CLEVELAND (INV E 709-07)
El ensayo se realiza con un aumento gradual de
temperatura
A determinada temperatura se empiezan a
evaporar los compuestos mas livianos presentes
en el asfalto que se evidencia en los vapores
provenientes de la muestra.
A determinada temperatura se preseta una chispa
en los vapores del asfalto y a una temperatura más
elevada se presenta combustión del material
manteniendo la llama
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ANEXO E. REGISTRO FOTOGRÁFICO DE ETAPA DE IDENTIFICACIÓN DE
INFLUENCIA DEL RAP EN MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
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GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA CON EL PICNÓMETRO Y APLICACIÓN DE VACÍO Y VIBRACIÓN
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
GRAVEDAD ESPECÍFICA MÁXIMA TEÓRICA (INV E 735-07) GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK (INV E 733-07) PARA
MEZCLA ASFÁLTICA ÓPTIMA
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Se precalientan agregados y RAP a usar en la mezcla Se adiciona RAP de acuerdo a las proporciones adecuadas
Se inicia proceso de mezclado de agregados pétreos y RAP Se obtiene mezcla de agregados, RAP y asfalto nuevo.
Se obtiene mezcla uniforme y se controla temperatura. Se garantiza temperatura de mezclado 150-160°C
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
MEZCLADO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS CON ADICIÓN DE RAP (INV E 748-07)
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Probetas finales diseño mezcla óptima Probetas con adición de RAP
Compactación en martillo mecánico,se garantiza temperatura de
compactación de 130-135°C
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
COMPACTACIÓN Y OBTENCIÓN DE BRIQUETAS (INV E 748-07)
Extracción de probetas con gato hidráulico
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Probetas despues de la ruptura en el aparto Marshall
Equipo Marshall
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
APARATO MARSHALL Y PROBETAS RESULTANTES DEL ENSAYO
Dial de medida de resistencia a la deformación plástica en KG*10
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CARACTERIZACION DEL RAP E IDENTIFICACIÓN DE SU INFLUECIA EN EL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE
MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE
MEDIDORES DE ESTABILIDAD Y FLUJO DEL APARATO MARSHALL
Medidor de deformación en décimas de pulgada
Equipo para ejecutar prueba Marshall
