Análisis dinámico de una mezcla densa en caliente tipo 2 (MDC 19) modificada con desechos de caucho cuero provenientes de una remontadora de calzado cemento asfáltico 60 70 y agregado de peña

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(1)ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 1. ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA. ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO. UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C. 2015.

(2) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 2. ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA. ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO. Trabajo de grado para optar al título de Especialista en Pavimentos. Director LUIS ANGEL MORENO ANSELMI Ingeniero Civil. UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C. 2015.

(3) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 3.

(4) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 4. Nota de aceptación. ______________________________________. ______________________________________. ______________________________________. ______________________________________ Director de Investigación. ______________________________________ Asesor Métodológico. ______________________________________ Jurado. Bogotá D.C., diciembre de 2014.

(5) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 5. Este logro primero que todo se lo dedicamos a Dios que hizo posibles que se desarrollara enviándonos esta bendición para nuestra futuro y nuestra vida, a nuestro padres y demás familiares que nos dieron su apoyo incondicional durante este proceso de formación y aprendizaje. Astrid Yohana e Iván Eduardo.

(6) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 6. AGRADECIMIENTOS Agradecemos. al. laboratorio. de. suelo,. pavimentos. y. materiales. PINZ-. LABORATORIO por sus servicios prestados y hacer posible esta Investigación. Al Ing. Luis Ángel Moreno Anselmi, por su apoyo incondicional, su conocimiento y aporte a esta Investigación..

(7) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 7. CONTENIDO pág. 1. INTRODUCCIÓN 2. GENERALIDADES 2.1 Línea de investigación 2.2 Planteamiento del problema 2.2.1 Antecedentes del problema 2.2.2 Pregunta de investigación 2.3 Justificación 2.4 Objetivos 2.4.1 Objetivo general 2.4.2 Objetivos específicos 3. MARCOS DE REFERENCIA 3.1 Marco de referencia 3.1.1 Características y comportamiento de las mezclas asfálticas 3.1.1.1 Estabilidad 3.1.1.2 Durabilidad 3.1.1.3 Impermeabilidad 3.1.1.4 Resistencia a la fatiga 3.1.1.5 Resistencia al deslizamiento 3.1.2 Ensayos dinámicos en una mezcla asfáltica 3.1.2.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas INV E – 749 3.1.3 Mezclas densa en caliente 3.2 Marco legal 4. METODOLOGÍA 4.1 Enfoque 4.2 Tipo 4.3 Instrumento 4.4 Fases del trabajo de grado 4.5 Instrumentos o herramientas utilizadas 4.6 Procedimiento 4.6.1. Elaboración de briquetas 4.7 Pruebas y ensayos realizados a las briquetas 4.7.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas - I.N.V. E – 749 – 07 4.7.2 Gravedad específica de materiales asfalticos sólidos y semisólidos I.N.V. E – 707 – 07 5. METODOLOGÍA. 14 16 16 16 16 17 17 17 18 18 19 19 19 19 19 19 20 20 20 21 23 26 28 28 28 28 28 28 30 31 35 35 36 37.

(8) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Gráfica s Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto modificado 5.2 Gráficas Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto convencional 5.3 Gráfica que representa el comportamiento de los tres especímenes ensayados a diferentes condiciones de Temperatura y Frecuencia 5.4 Gráficas que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto convencional a cambios en Temperatura y Frecuencia 5.5 Gráfica s que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto modificado a cambios en Temperatura y Frecuencia 5.6 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares 5.7 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares 6. CONCLUSIONES 7. RECOMENDACIONES REFERENCIAS ANEXOS. 8. 5.1. 37. 38 40 42 43 45 48 51 52 53 54.

(9) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 9. LISTA DE TABLAS pág. Tabla 1. Tabla 2. Tabla 3. Tabla 4.. Granulometrías típicas para mezclas densas en caliente Criterios de selección del cemento asfaltico Verificación Diseño Marshall Dosificación muestras diseño Marshall. 24 25 26 31.

(10) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 10. LISTA DE FIGURAS pág. Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8. Figura 9. Figura 10. Figura 11. Figura 12. Figura 13. Figura 14. Figura 15. Figura 16. Figura 17. Figura 18. Figura 19. Figura 20. Figura 21. Figura 22. Figura 23. Figura 24. Figura 25. Figura 26. Figura 27. Figura 28. Figura 29.. Estabilidad vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos Flujo vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos Rigidez Marshall vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos Clasificación del material granular para las 3 briquetas Dosificación de briquetas con material granular Dosificación asfalto y aditivo Dosificación briquetas Proceso de mezclado Compactación de las briquetas Briqueta sometida al ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva Reporte deformaciones Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz) Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz) Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz) Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz) Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz) Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz) Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificadal Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificada Comparativo frecuencia vs Modulo (10ºC) Comparativo frecuencia vs Modulo (20ºC) Comparativo frecuencia vs Modulo (30ºC) Comparativo Modulo vs Temperatura (2.5 Hz) Comparativo Modulo vs Temperatura (5 Hz) Comparativo Modulo vs Temperatura (10 Hz). 29 30 30 32 32 33 33 34 35 36 36 37 37 38 39 39 40 41 41 42 43 44 44 45 46 46 48 48 49.

(11) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 11. LISTA DE ANEXOS pág. Anexo A. Anexo B. Anexo C. Anexo D. Anexo E.. Gráfica s diseño MARSHALL 4% desecho caucho-cuero (DCC) Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -mdc19 modificado con DCC Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -MDC19 convencional Promedio de briquetas Certificación de la Prueba. 55 56 58 61 62.

(12) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 12. RESUMEN. Este proyecto se planteó con el fin de observar y analizar el comportamiento que presentan una mezcla densa en caliente tipo 2 (MDC-19) modificada con residuos de caucho proveniente de una remontadora de calzado, el estudio comprende una etapa teórica y una etapa experimental donde se realizaron pruebas de laboratorio, para finalmente llegar a los resultados y sus respectivos análisis y conclusiones del proyecto. En una investigación preliminar se realizaron 17 diseños Marshall con 3 tipos de aditivos que son caucho llanta, caucho industrial de calzado y desecho caucho-cuero con porcentajes de adición de 0,5%,1%,2% y 4% y con porcentajes de asfalto de 4,5%, 5%, 5,5%,6% y 6,5%, luego se realizó el ensayo Marshall para cada uno de las probetas, determinando su estabilidad y flujo. Como conclusión de esta investigación se encontró que el mejor comportamiento para las modificaciones realizadas seobtuvo con 4% de Desecho Caucho – Cuero y 5% asfalto modificado. Lo que se realizó en esta investigación es observar y analizar el comportamiento mediante un ensayo dinámico reglamentado bajo la norma INVIAS INV – E – 749, Ensayo de Tensión Indirecta Para Determinar el Módulo Resiliente de Mezclas Asfálticas para la mezcla que demostró tener mejores resultados en la investigación anterior en lo que concierne al ensayo Marshall.. Palabras claves: Pavimento, Asfalto Modificado, Análisis Dinámico, Tensión Indirecta..

(13) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 13. ABSTRACT This project was proposed in order to observe and analyze the behavior exhibiting a dense mixture type heat 2 (MDC -19) modified rubber waste from a remontadora shoe, the study includes a theoretical stage and an experimental stage where laboratory tests, and finally to the results and their analysis and conclusions of the project were conducted. In a preliminary investigation Marshall 17 designs were performed with three types of additives that are tire rubber, rubber footwear industry waste rubber and leather percentages adding 0.5 %, 1% , 2% and 4 % and percentages asphalt of 4.5 %, 5% , 5.5% , 6 % and 6.5% , then the Marshall test was performed for each of the samples , determining and flow stability. In conclusion of this investigation it was found that the best performance for the modifications seobtuvo with 4 % Waste Rubber - Leather and 5 % modified asphalt. What was done in this research is to observe and analyze the behavior by a dinámicoreglamentado under the standard assay INVIAS INV - E - Indirect Tension 749Ensayo To determine Resilient Mixing Module Asfálticasparala mixture proved to have better results in previous research as concerns the Marshall test. Keywords: pavement, modified asphalt, dynamic analysis, indirect tension..

(14) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 14. 1. INTRODUCCIÓN En un país en vía de desarrollo con la entrada en vigencia de tratados de libre comercio y donde está definido como mecanismo principal del transporte terrestre de pasajeros y carga la infraestructura vial, su estado toma una importancia esencial, con escasos controles a el peso de los vehículos de carga, el incremento de la flota vehicular y condiciones climáticas adversas es necesario encontrar pavimentos con propiedades mecánicas capaces de soportar todos estos cambios y asíincluir en los diseños de pavimentos estructuras más reales y ajustadas a las condiciones reales que a su vez contribuya a disminuir la huella ecológica que se genera por el consumo de materiales no degradables. Durante los últimos años se han realizado proyectos en algunos países con el fin de estudiar el comportamiento que tienen los asfaltos modificados, los cuales han arrojado resultados favorables. La modificación de asfaltos debe comprender un análisis en el que se revisen varios aspectos que permitan un obtener un comportamiento optimo y esto solo se logra a través de la realización de ensayos estáticos, dinámicos, de compatibilidad de los materiales y otros que garanticen la estabilidad de la estructura, en Colombia el IDU Instituto de Desarrollo Urbano luego de arduas investigaciones ha venido implementando la instalación de mezcla asfáltica modificada con grano de caucho de llantas y en el mundo especialmente en Europa y los Estados Unidos es una prácticamás frecuente donde se han obtenido buenos resultados. En una investigación inicial realizada por las Ingenieras Astrid YohanaPiragauta y Adriana Leonor Mahecha Rojas en la Universidad Católica de Colombia, seanalizó mediante el Método Marshall propiedades de Estabilidad, Flujo, Rigidez Marshall entre otros para mezclas (MDC-2) con adiciones en diferentes porcentajes de: • Desecho Caucho-Cuero • Caucho de Llanta • Caucho Industrial de Calzado.

(15) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 15. Para esta investigación determinaremos mediante el Ensayo de Tensión Indirecta el Modulo Resiliente para una mezcla asfáltica (MDC-19 modificada) que en la primera investigación dio los mejores resultados en el ensayo Marshall y se analizara su comportamiento a condiciones de carga dinámicas variables con variación de temperatura, nos apoyaremos en investigaciones realizadas dentro y fuera del país , relacionadas con la modificación de mezclas densas en caliente (MDC-19) con caucho, se realizaran pruebas y ensayos de laboratorio que arrojen datos que comprueben que este elastómero mejora las características mecánica y reológica de los asfaltos, para realizar este proyecto se realizaran 3 briquetas con asfalto modificado y realizadas en laboratorio determinando el Modulo Resiliente de la mezcla, teniendo en cuenta las especificaciones técnicas del construcción del instituto nacional de vías INVIAS (2013). El proyecto se divide en 5 capítulos, en el capítulo 1 se presenta todo lo referente a las generalidades tales como línea de investigación, planteamiento del problema, justificación, objetivos generales y específicos En el capítulo 2. Se base en los marcos de referencia tanto conceptual como legal. En el capítulo 3 se trata toda la metodología empleada dentro de la investigación Las conclusiones y recomendaciones se definen en los capítulos 4 y 5..

(16) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 16. 2. GENERALIDADES. 2.1. Línea de investigación. Asfaltos modificados. 2.2. Planteamiento del problema. 2.2.1 Antecedentes del problema. Los asfaltos convencionales utilizados en la construcción tienen propiedades y características que en la actualidad no son suficientes para satisfacer las necesidades debido al incremento de flujo vehicular, por esta razón buscamos soluciones que ayuden a mejorar las características de los asfaltos y su comportamiento.. Las mezclas asfálticas elaboradas con estos ligantes modificados presentan altos valores de rigidez a temperaturas altas de servicio, lo que disminuye los ahuellamientos y bajas rigideces. a baja temperatura, permitiendo. disminuir el riesgo de la aparición prematura de fisuras. De igual manera, el grado de afinidad ligante- agregado en presencia de agua se mejora sustancialmente (Arenas, 1999, p 134). De acuerdo con lo anteriormente descrito se crea la necesidad de encontrar un material que mejore las propiedades de los asfaltos convencionales y utilizando materiales reciclables como es el caucho de llanta, disminuyendo el impacto ambiental que genera con la acumulación descontrolada de este tipo de residuos. El caucho se encuentra dentro de los elastómeros que al estirarlos se sobrepasa la tensión de fluencia, no volviendo a su longitud original, tiene deformaciones con poca elasticidad, este producto se utilizó para realizar una mezcla densa en caliente tipo 2 (MDC-2), la cual arrojó unos resultados favorables, donde se indicó que los tres tipos de aditivos mejoraban las propiedades de las mezclas asfálticas convencionales, en.

(17) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 17. cuanto a estabilidad, flujo y rigidez Marshall, se determinó que el aditivo que mejor se comportó dentro de la mezclas asfáltica modificada fue el desecho de caucho- cuero (DCC), con las dosificaciones encontradas, se realizara muestran, las cuales serán sometidas al análisis dinámico.. 2.2.2 Pregunta de investigación. ¿Cómo desde un análisis se puede identificar el comportamiento de una mezcla densa en caliente. tipo 2 MDC-19 con adición de desechos de caucho-cuero. provenientes de una remontadora de calzado cemento asfaltico 60-70 y agregado de peña ante un ensayo dinámico?. 2.3. Justificación. En los últimos tiempos, el flujo vehicular. ha incrementado de manera. descontrolada y los cambios climáticos, inciden directamente en el campo de la construcción se requiere construir vías que satisfagan las necesidades actuales, que cumplan con su vida útil de diseño requerida, debido a que en la actualidad muchas vías necesitan de mantenimientos prematuros, incrementando costos, como resultado se hace necesario buscar materiales que mejoren las características reo lógicas de la mezclas asfálticas, esta temática se inscribe dentro de la línea de “Asfaltos modificados” aprobada por la Universidad Católica de Colombia, a través de la profundización y basados en análisis de tipo dinámico analizaremos el comportamiento de una mezclas asfáltica modificada con Desecho de Caucho y Cuero en un porcentaje optimo obtenido en el Diseño Marshall, con esta investigación se quiere demostrar que el uso de asfaltos modificados es una solución viable. frente al problema de baja. durabilidad en las estructuras de pavimento flexible , ofreciendo mayor durabilidad y disminuir costos por mantenimiento , favoreciendo a las entidades encargadas de la infraestructura vial del país, así mismo a los usuarios.. 2.4. Objetivos.

(18) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 18. 2.4.1 Objetivo general. Analizar el comportamiento dinámico de mezclas densas en caliente MDC-19 con adición. desecho caucho-cuero proveniente de una remontadora de calzado, con. material de peña.. 2.4.2 Objetivos específicos • Identificar el módulo resiliente de una mezcla densa en caliente MDC-19 con adición desecho caucho-cuero proveniente de una remontadora de calzado para un porcentaje óptimo de modificado obtenido mediante el Diseño Marshall. • Estudiar los efectos de rata de carga, temperatura y periodos de reposo..

(19) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 19. 3. MARCOS DE REFERENCIA. 3.1. Marco de referencia Una mezcla asfáltica es la combinación de agregados pétreos y cemento asfaltico,. cada uno en proporcionan exactas y determinadas, la más usada en Colombia por el Instituto Nacional de Vías INVIAS, es la mezcla densa en caliente, existen varios método de diseño, pero el más utilizado y confiable es el método Marshall, estas mezclas asfálticas son diseñadas con fin de resistir los factores climáticos a los que estará expuesto, y las cargas repetitivas del tráfico, las fallas más frecuentes que presentan son fatiga, fisuraciones y ahuellamientos.. 3.1.1 Características y comportamiento de las mezclas asfálticas. Las siguientes son características más notables en una mezcla asfáltica son:. 3.1.1.1. Estabilidad. Es la capacidad para resistir la deformación bajo las cargas. del tráfico. Una. estructura del pavimento presentavarios tipos de fallas como ahuellamientos, fisuracionesy fatiga.. 3.1.1.2. Durabilidad. Es la capacidad que tiene la estructura de pavimento para resistir la acción de los factores climáticos y del tránsito, que se observa en los cambios en las propiedades del asfalto y separación de las películas de asfalto.. 3.1.1.3. Impermeabilidad. Es la resistencia que posee la estructura al paso del agua y aire hacia el interior del pavimento..

(20) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 3.1.1.4. 20. Resistencia a la fatiga. Es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tráfico. Expresa la capacidad de la mezcla a deformarse repetidamente sin fracturarse.. 3.1.1.5. Resistencia al deslizamiento. Capacidad de proveer suficiente fricción para minimizar el deslizamiento o resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie está mojada (ASOPAC, 2004).. Según las especificaciones del INVIAS (2013). En Colombia existen algunos tipos de mezclas como: Mezcla densa en frío, Mezcla abierta en frío, Mezcla densa en caliente, Mezcla abierta en caliente, entre otras. Dependiendo la gradación de la mezcla, y el tipo de uso que se le dará en servicio.. Las mezclas asfálticas pueden ser clasificadas dependiendo del tipo de asfalto, la cantidad de agregados en la mezcla, la gradación de los materiales y el proceso de fabricación.. 3.1.2 Ensayos dinámicos en una mezcla asfáltica. Para un diseño de pavimento, es necesario conocer todos los factores que afectaran directamente la estructura, y conocer su comportamiento futuro, por tal razón se hace necesario la utilización de ensayos dinámicos que simulen las cargas a las que estará sometido una vez la estructura se encuentre en servicio. Ensayos dinámicos sobre mezclas asfálticas utilizados en Colombia:. *Módulo Resiliente de mezclas asfálticas. INV E 749.

(21) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 21. *Resistencia a la deformación plástica de las mezclas asfálticas mediante la pista de ensayo de laboratorio. INV E 756. 3.1.2.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas INV E - 749. El ensayo de tensión indirecta con cargas repetidas para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas, se lleva a cabo aplicando cargas de compresión con un dispositivo que le imprime forma de onda. La carga se aplica verticalmente en un plano diametral de un espécimen cilíndrico de concreto asfáltico (ver Figura 1). La deformación horizontal resultante del espécimen se mide, y esta medición, junto con una relación de Poisson asumida, se emplea para calcular un módulo resiliente. Una relación de Poisson resiliente se puede también calcular, empleando las deformaciones recuperables, verticales y horizontales, que se miden. (INVIAS, 2007, Norma 749). El valor del módulo resiliente, se puede utilizar para evaluar y analizar el pavimento, mediante este ensayo se puede estudiar los efectos por temperatura, carga y periodos de reposo:. Para las mezclas de alto módulo, la mezcla definida como óptima deberá ser verificada con la medida de su módulo resiliente. El valor del módulo, determinado según la norma de ensayo INV E–749 a la temperatura y frecuencia de aplicación de carga definidas para el proyecto, deberá ser mínimo de diez mil megapascales (10.000 MPa), para probetas compactadas con 75 golpes por cara. Las probetas que se sometan a este ensayo deberán ser elaboradas con una mezcla sometida a envejecimiento previo según la norma de ensayo AASHTO R-30. Si este valor de módulo no se cumple, será necesario rediseñar la mezcla hasta lograr su cumplimiento. (INVIAS, 2007, Articulo 450 -07).

(22) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 22. Equipo “Máquina de ensayo” – La máquina de ensayo debe tener la capacidad de aplicar un impulso de carga dentro de un intervalo de frecuencias, duraciones de carga y niveles de carga. Sistema de control de temperatura – El sistema de control de temperatura deberá ser capaz de funcionar dentro de un intervalo de temperaturas desde 5° hasta 40° C (41° a 100° F) y con precisión de ± 1.1°C (± 2°F) de la temperatura especificada dentro del intervalo. El sistema debe incluir un gabinete de temperatura controlada, suficientemente grande , para mantener al menos 3 especímenes durante un período de 24 horas, antes del ensayo. Sistema de medida y registro – El sistema de medida y registro deberá incluir sensores para medir y registrar deformaciones horizontales y verticales. Cuando la relación de Poisson es supuesta, únicamente se requiere un sistema de medida para la deformación horizontal. El sistema deberá ser capaz de medir deformaciones horizontales en el intervalo de 0.00025 mm (0.00001") de deformación. Las cargas se deben medir y registrar o calibrar cuidadosamente antes del ensayo. Registrador – Los dispositivos de medida o registro deberán ser independientes de la frecuencia, para ensayos llevados hasta 1.0 Hz. Medida de la deformación – Los valores de la deformación vertical y horizontal se deben medir mediante transductores lineales diferenciales variables (TLDVs), u otros dispositivos apropiados. Los TLDVs deberán estar a la mitad de la altura, opuesto uno del otro, sobre el diámetro horizontal del espécimen. La sensitividad y el tipo del dispositivo de medida se deberán escoger de manera que proporcionen la lectura de deformación requerida, según se indicó más arriba en este numeral. Se deberá proporcionar un contacto positivo con el espécimen, mediante una unión de carga por resorte o mediante pegante, si se requiere un contacto directo entre el dispositivo de medida y la muestra. Medida de la carga – Las cargas se deberán medir con una celda de carga electrónica, capaz de satisfacer los requerimientos especificados para las medidas de carga..

(23) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 23. Banda de carga – Se necesita una tira metálica de carga con una superficie cóncava, que tenga un radio de curvatura igual al radio nominal del espécimen de ensayo, para aplicar la carga al espécimen. Los especímenes normalmente tendrán diámetros de 102 ó de 152 mm (4 ó 6"). La tira de carga deberá tener 13 ó 19 mm (0.5 ó 0.75") de ancho para tales diámetros, respectivamente. Los bordes deberán redondearse por tallado para no cortar la muestra durante el ensayo. Para especímenes con texturas rugosas, una membrana de caucho delgado duro unida a la tira de carga ha sido hallada efectiva para reducir los efectos de la concentración de esfuerzos, pero deberá emplearse únicamente cuando no se midan las deformaciones verticales. (INVIAS, 2007, Norma 749). 3.1.3 Mezclas densa en caliente. Estas mezclas están conformadas por materiales pétreos, ligante y agua y eventualmente adiciones. Puede ser utilizada y colocada como capa de base o de rodadura. La capa de rodadura tiene la responsabilidad de ofrecer durabilidad, comodidad y confort a los usuarios y además es la que va a soportar de manera completa las cargas aplicadas tanto verticales como horizontales. Para que las mezclas sean de alta calidad deben tener excelente drenabilidad, buena adherencia entre agregado y, buena resistencia a la deformación plástica y homogeneidad. Cada capa de rodadura debe cumplir con las funciones de eliminar las vibraciones molestas a elevadas velocidades. Las mezclas asfálticas en caliente son las más empleadas en muchas partes del mundo, debido a su flexibilidad, duración, uniformidad, resistencia a la fatiga y economía entre otras características, generando por ende investigaciones y desarrollos para mejorar sus propiedades mecánicas y dinámicas. Muchos de los adelantos se han enfocado en el proceso constructivo de la conformación de las carpetas de rodadura, prueba de ello es la utilización de equipos costosos que mantienen la temperatura constante en el proceso de extendido y compactación..

(24) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 24. De otra parte, el acelerado desarrollo automotriz y el intercambio de bienes y servicios han conducido a construir vías que soportan mayor número de ejes equivalentes y cargas con el empleo de materiales modificados y estricto control de obra. (Ortiza, Camacho y Lizcano, 2006) Las mezclas densas en caliente son utilizadas usualmente como carpeta de rodadura. ’Se obtiene por medio de una composición de agregados gruesos triturados, agregado fino y llenante mineral, uniformemente mezclados en caliente, con cemento asfáltico, en una planta especializada, con métodos de control que permiten asegurar la correcta dosificación de los componentes, o en laboratorio para determinar sus cualidades. MDC1, MDC-2, MDC-3. (Martinez Y Abella, 2008). Tabla 1. Granulometrías típicas para mezclas densas en caliente.. Fuente. Instituto Nacional de Vías,. INVIAS. Especificaciones generales de. construcción de carreteras, Artículo 450. 2013. P.5.

(25) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 25. Los tipos de mezclas densas en caliente son definidos por el Instituto Nacional de vías INVIAS (2013) y esta a su vez deben tener diferentes adiciones de agregados pétreos. La selección del cemento asfáltico a utilizar en una mezcla asfáltica en caliente está sujeta a dos parámetros de diseño como son: las características climáticas de la zona y las condiciones de operación de la vía, dichas características son:. Tabla 2. Criterios de selección del cemento asfaltico.. Fuente. Instituto Nacional de Vías,. INVIAS. Especificaciones generales de. construcción de carreteras, Articulo 450. 2013 P 6. En la siguiente tabla se tiene en cuenta los criterios de verificación del diseño Marshall, para una mezcla asfáltica de alto modulo se hace necesaria la determinación del módulo resiliente, tales ensayos se efectúan bajo condiciones de temperatura , frecuencia y densidad, las cuales simulan las condiciones reales que se enfrentara la estructura de pavimento en su vida de servicio, el valor del módulo podrá ser determinado mediante el ensayo descrito en la norma INV E -749, donde los valores para mezclas de alto modulo puede estar en 10000 Mpa..

(26) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 26. Tabla 3. Verificación Diseño Marshall. Fuente. Instituto Nacional de Vías,. INVIAS. Especificaciones generales de. construcción de carreteras, Artículo 450. 2013. P.10. 3.2 Marco legal. El presente trabajo de grado se realizó bajo la normatividad vigente establecida por el instituto nacional de vías (INVIAS 2013), mediante las especificaciones generales de construcción de carreteras, donde se plasman los criterios de diseño para una estructura de pavimento. Teniendo en cuenta que la investigación anterior realizada por la Universidad Católica de Colombia – Ingenieras Leonor Adriana Mahecha rojas y Astrid YohanaPiragauta se elaboró en el año 2011, donde estaban vigentes las.

(27) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 27. especificaciones INVIAS 2007, la investigación se basó en una mezcla densa en caliente tipo 2 MDC-2, teniendo en cuenta lo anterior se hace necesario actualizar la normatividad a las especificaciones INVIAS 2013, en la presente investigación tomaremos el diseño óptimo para una mezcla densa en caliente tipo 2 MDC-19, donde la diferencia se basa solamente en el cambio de la nomenclatura haciendo referencia a su tamaño máximo del agregado que corresponde a 19 mm (3/4”)..

(28) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 28. 4. METODOLOGÍA 4.1 Enfoque. La investigación tiene un enfoque cuantitativo porque se obtendrán datos de entrada para evaluar el diseño y el análisis de pavimentos y estudiar efectos de temperatura, rata de carga y periodos de reposo. 4.2 Tipo. La investigación es de tipo experimental porque se reportaran el módulo resiliente promedio a 3 temperaturas y la duración de carga para cada magnitud de carga y frecuencia empleada en el ensayo.. 4.3 Instrumento. Maquina de ensayo, sistema de control de temperatura, sistema de medida y registro, banda de carga.. 4.4 Fases del trabajo de grado • Fase 1: Planear: Formulación del anteproyecto. • Fase 2: Hacer: Ejecutar el cronograma • Fase 3: Verificar y Actuar: Verificar e interpretar los resultados, alcanzar los objetivos.. 4.5. Instrumentos o herramientas utilizadas. En una investigación inicial realizada por las Ingenieras Astrid Yohana Piragauta y Adriana Leonor Mahecha Rojas como se mencionó en la introducción del presente trabajo de grado; se analizó mediante el Método Marshall propiedades de Estabilidad,.

(29) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 29. Flujo, Rigidez Marshall entre otros para mezclas (MDC-2) con adiciones en diferentes porcentajes de:. • Desecho Caucho-Cuero • Caucho de Llanta • Caucho Industrial de Calzado. Nombre de la Investigación: “MODIFICACIÓN DE MEZCLAS DENSAS EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-2) CON RESIDUOS DE CAUCHO DE LLANTA, CAUCHO INDUSTRIAL DE CALZADO Y DESECHOS DE CAUCHO- CUERO PROVENIENTES DE UNA REMONTADORA DE CALZADO CEMENTO ASFÁLTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA”.. En los resultado obtenidos, se determinó que el aditivo que mejor se comporta en la mezcla asfáltica modificada es el desecho de caucho-cuero (DCC) en comparación de la mezcla asfáltica convencional y de las otras mezclas modificadas, mejorando las propiedades de la mezcla compactada, en cuanto a resistencia mecánica bajo carga monotoníca, deformación y rigidez, esto se logra con 4% DCC con 5,0% de asfalto modificado. Ver Gráfico 1, 2 y 3. Figura 1. Estabilidad vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos. Fuente. Elaboración de los autores..

(30) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 30. Figura 2. Flujo vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos. Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 3. Rigidez Marshall vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos. Fuente. Elaboración de los autores.. Se realizaran por medio del martillo utilizado para el Ensayo Marshall 3 briquetas con asfalto modificado con la dosificación optima que se obtuvo en la investigación anterior, se someterán al Ensayo de Tensión Indirecta Para Determinar El Modulo Resiliente de Mezclas Asfálticas, una vez obtenidos los resultados se compraran y analizaran con una mezcla convencional.. 4.6. Procedimiento.

(31) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Obtenidos los porcentajes optimos de asfalto y porcentaje de modificado. 31. para el. material granular se tiene en cuenta los porcentajes de dosificación de la norma vigente, se procede a la elaboración de 3 briquetas de 1200 gramos, se realizaron con un asfalto de penetración 60-70, se realizó el diseño de mezcla bajo la especificaciones establecidas por el INVIAS para mezclas densas en caliente tipo 2 (MDC-19) en el método Marshall.. Tabla 4. Dosificación muestras diseño Marshall. TAMIZ. W(5% ASF) Kg. ½. 142.5. 3/8. 96.9. No.4. 250.8. No.10. 228.6. No.40. 199.5. No.800. 79.8. No.200. 74.1. FILLER. 68.4. ASFALTO. 60.0. Fuente. Elaboración de los autores. 4.6.1. Elaboración de briquetas. Las briquetas se elaboraron con la dosificación encontradapara una mezcla densa en caliente MDC-19, (ver tabla 4), se utilizó el mismo material granular de la investigación anterior extraído de la cantera se realizaron labores de tamizado y clasificación del material con el fin de obtener las cantidad de agregado necesario para una muestra para el porcentaje de asfalto óptimo.. En la Figura 4. Se muestra la clasificación del agregado de acuerdo a su tamaño..

(32) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 32. Figura 4. Clasificación del material granular para las 3 briquetas.. Fuente. Elaboración de los autores. La dosificación de las tres briquetas sin asfaltomodificadoy sin aditivo se determinó por medio de una balanza electrónica (ver Figura 5) para tener exactitud y seguridad en la cantidad de material requerido. Figura 5. Dosificación de briquetas con material granular.. Fuente. Elaboración de los autores.. Para la realización del proceso húmedo se tuvo en cuenta el porcentaje de desecho de caucho cuero ya que el porcentaje optimo fue de 4% adicionados a la mezcla total, para un 5% de asfalto modificado(ver Figura 6), la mezcla se realizó a una temperatura de 160°C, el tiempo de mezclado vario dependiendo el porcentaje de asfalto (ver tabla 5).

(33) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 33. Tabla 5. Variación de tiempo de mezclado según el porcentaje de asfalto Porcentaje asfalto (%) Tiempo de mezclado (min) 4.5 10 5,0 8 5,5 6 6,0 5 6,5 4 Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 6. Dosificación asfalto y aditivo. Fuente. Elaboración de los autores.. Teniendo la cantidad de asfalto y aditivo correspondientese procede a mezclar la temperatura de 120°C.. Figura 7. Dosificación briquetas. Fuente. Elaboración de los autores..

(34) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 34. Teniendo la mezcla optima dosificada, con un 4% DCC y 5% de asfalto modificado, se procede a calentar la mezcla en una estufa eléctrica hasta lograr una temperatura óptima de mezclado, que no supere los 140°C, pero no estar por debajo de los 120°C. (Ver Figura 5). Figura 8. Proceso de mezclado. Fuente. Elaboración de los autores.. Una vez dosificada la mezcla se procede a mezclar, hasta que la mezcla se muestre homogénea, es decir que todas las partículas estén totalmente cubiertas por el ligante, se procede a preparar el aparato, se debe lubricar para evitar las adherencia de los materiales de la mezcla, la mezcla es vaciada sobre un molde cilíndrico y distribuida uniformemente, se procede a compactarla, este ensayo se realiza con un martillo (de compactación), el cual consiste en un “Dispositivo de acero conformado de una base plana circular de 98.4 mm (37/8") de diámetro y un pisón de 4.54 kg (10 lb) de peso total, montado en forma que proporcione una altura de caída de 457.2 mm (18”)” (Universidad Nacional de Ingeniería Manual de Laboratorio de Ensayos para Pavimentos, p. 135) ( ver Figura 9).

(35) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 35. Figura 9. Compactación de las briquetas. Fuente. Elaboración de los autores.. 4.7. Pruebas y ensayos realizados a las briquetas. 4.7.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas - I.N.V. E – 749 – 07. Una vez fabricadas las tres (3) briquetas, se quiere determinar el valor del móduloresiliente , por medio del ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva INVE749-07, “El procedimiento descritoaplica variaciones de temperaturas, cargas, frecuencias y duraciones de carga.La serie recomendada de pruebas, consiste en efectuar el ensayo a 5°, 25° y40° C (41°, 77° y 104° F) a una o más frecuencias de carga,por ejemplo, a 0.33, 0.5, y 1.0 Hz para cada temperatura” Se miden cada uno de los especies, y se proceden a colocar dentro del aparato de carga, se ajusta y se calibra el sistema de medida electrónico..

(36) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 36. Figura 10. Briqueta sometida al ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva. Fuente. Elaboración de los autores.. Para la evaluación el módulo resiliente del diseño optimo encontrado se realizaran ensayos a tres (3) temperaturas de10°C, 20°C y 30°C, y tres (3) frecuencias de 2,5 , 5 y 10 Hz, se miden cada deformación recuperable tanto horizontal como vertical durante los tres ciclos de carga, donde se reporta el valor del módulo resiliente de cada una de las temperaturas y frecuencias.. Figura 11. Reporte deformaciones. Fuente. Elaboración de los autores.. 4.7.2 Gravedad específica de materiales asfalticos sólidos y semisólidos - I.N.V. E – 707 – 07. Se determinó la gravedad específica según la norma INV E-707-07, el cual nos arrojó un valor de 1.020 ver Anexos.

(37) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 5. METODOLOGÍA. 5.1. Gráfica s Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes. Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto modificado Figura 12. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 13. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. 37.

(38) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 38. Figura 14. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. Las gráficas 12, 13 y 14, nos muestran que para asfaltos convencionales y para las tres Briquetas ensayadas la desviación de los datos en el caso de pruebas a 10°C no es superior al 8% en cualquiera de las frecuencias. Para este mismo tipo de asfaltos cuando la prueba se realiza a 20°C la mayor diferencia porcentual dentro de los datos se aumenta considerablemente a 28% Para asfaltos ensayados a 30°C la variación de los datos solo alcanza un 12%.. 5.2 Gráficas Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto convencional.

(39) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Figura 15. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 16. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. 39.

(40) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 40. Figura 17. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. Como se observa en los gráficos 15, 16 y 17 la dispersión de los datos en asfaltos modificados ensayados a temperaturas de 10°C alcanza un máximo porcentual 10%. Para el caso de estos mismos ensayados a 20°C la mayor dispersión de los datos es de 14% Y en el último caso, asfaltos ensayados a 30°C la mayor dispersión de los datos es de 9%. 5.3 Gráfica. que representa el comportamiento de los tres especímenes. ensayados a diferentes condiciones de Temperatura y Frecuencia.

(41) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Figura 18. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas. Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 19. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas. Fuente. Elaboración de los autores.. 41.

(42) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 42. En los gráficos 18 y 19, Analizando la variación de los datos en todos los escenarios, este es favorable e indica una rigurosa elaboración del ensayo además de un adecuado proceso de dosificación, mezcla y compactación de las briquetas a ser ensayadas. Por tal razón es viable realizar un promedio para consolidar los datos y realizar un análisis más completo.. 5.4. Gráficas que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto. convencional a cambios en Temperatura y Frecuencia. Figura 20. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional. Fuente. Elaboración de los autores..

(43) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 43. Figura 21. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional. Fuente. Elaboración de los autores.. Como se observa en los gráficos 20 y 21, el comportamiento para una mezcla MDC-19 convencional a diferente temperatura y frecuencia de carga muestra que a menor frecuencia de carga el Modulo Resiliente de la mezcla es más bajo y este va aumentando con el aumento de la frecuencia de carga, esto indica que bajas velocidades de operación son desfavorables para las mezclas y el fenómeno se acentúa con el aumento de la temperatura.. 5.5. Gráfica s que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto. modificado a cambios en Temperatura y Frecuencia.

(44) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Figura 22. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificadal.. Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 23. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificada. Fuente. Elaboración de los autores.. 44.

(45) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 45. Como se observa en las gráficas 22 y 23, el comportamiento para una mezcla MDC-19 modificada a diferente temperatura y frecuencia de carga muestra que a menor frecuencia de carga el Modulo Resiliente de la mezcla es más bajo y este va aumentando con el aumento de la frecuencia de carga, claro está que a simple vista se ve un aumento importante en el móduloresiliente a todas las temperaturas y para el caso de asfaltos convencionales la disminución del módulo es más critica que en la mezcla modificada, y el comportamiento en la gráfica Frecuencia vs Modulo es casi de tendencia lineal ascendente.. 5.6. Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y. convencionales a condiciones de temperatura y carga similares. Figura 24. Comparativo frecuencia vs Modulo (10ºC). Fuente. Elaboración de los autores..

(46) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 46. Figura 25. Comparativo frecuencia vs Modulo (20ºC). Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 26. Comparativo frecuencia vs Modulo (30ºC). Fuente. Elaboración de los autores.. En el Figura 24, el análisis comparativo para una mezcla convencional y una modificada para 10°C en todos los escenarios la mezcla modificada supera a la convencional..

(47) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 47. Para una frecuencia de carga de 2.5Hz la mezcla convencional alcanza 4655MPa y la modificada llego a los 8028MPa siendo un 42% más alto el módulo de la mezcla modificada. En el caso de una frecuencia de 5Hz, sucede algo similar donde la convencional aumenta y llega a 6637MPa y la modificada a 9393MPa con una diferencia porcentual de 29,3%. Para el tercer caso se tiene que la mezcla modificada llega 10641Mpa mientras la convencional solo alcanza los 8442MPa en una frecuencia de carga de 10Hz. Esto establece una diferencia porcentual a favor de la mezcla modificada de 20,6%. Es una mezcla con condiciones de Modulo Resiliente que a 10°C bajo algunas condiciones se asemeja a una mezcla de alto modulo, cabe aclarar que su comportamiento no pretende alcanzar los valores de estas mezclas sino mejorar las propiedades de la MDC-19. Se destaca que el comportamiento es mas desfavorable a 2.5Hz y las dos se recuperan un poco. Para el caso de la prueba realizada a 20°C ver figura 25, el módulo resiliente se disminuye casi a la mitad en ambos casos, pero aun así la mezcla modificada sigue teniendo un módulo más alto como se muestra a continuación: A 2,5Hz la diferencia a favor de la mezcla modificada es de 33,3%, a 5Hz la diferencia aumenta hasta 44% y el comportamiento de la mezcla modificada mejora sustancialmente en comparación con la convencional hasta el final se mantiene para las dos mezclas una tendencia lineal ascendente que marca una diferencia final a 10Hz de 42,6%. Según la figura 26. Para el caso de las dos mezclas a 30°C se observa un comportamiento casi lineal ascendente, con valores muy bajos de Modulo y confirma que esta mezcla no es aconsejable a estas temperaturas, se infiere que a repeticiones de carga de 2.5Hz los valores de Modulo aunque son muy bajos la tendencia se conserva y así sucesivamente para la frecuencia de carga de 5Hz. y 10Hz. El análisis de la figura 26, solo nos aporta que estas mezclas deben ser tratadas con cementos de viscosidad mayor puesto que a temperaturas de este orden no es aceptable su comportamiento, se puede pensar como un posible escenario posterior.

(48) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 48. realizar pruebas dinámicas para asfaltos de penetración 80-100 modificados con Desecho Caucho Cuero.. 5.7 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares. Figura 27. Comparativo Modulo vs Temperatura (2.5 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. Figura 28. Comparativo Modulo vs Temperatura (5 Hz). Fuente. Elaboración de los autores..

(49) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 49. Figura 29. Comparativo Modulo vs Temperatura (10 Hz). Fuente. Elaboración de los autores.. En el Figura 27 el análisis que nos corresponde en términos de frecuencia de carga nos lleva a analizar este primer escenario donde las mayores deformaciones y perdida de Modulo Resiliente para una frecuencia de carga de 2,5Hz. Se presentan a temperaturas para las cuales no es aconsejable usar este tipo de asfalto, lo contrario sucede a 10°C donde el modulo crece para el modificado y es un 42% mejor su módulo al convencional, lo que se traduce en buen comportamiento a temperaturas medias de servicio y altos flujos de tránsito y velocidades bajas, ofrece regular comportamiento a temperaturas de 20°C pero de igual forma supera a la mezcla convencional en un 33%. Se observa en el Figura 28 cuando la frecuencia de carga disminuye se mejora el comportamiento de las dos mezclas y se conserva la ventaja del Módulo a favor de la mezcla modificada. A 10°C el modulo aumenta en un 30% y a 20°C se conserva en valores de 3775Mpa, para temperaturas de 30°C el comportamiento de las dos mezclas son muy similares. Si se extrapolan a valores de 15°C se obtienen valores interesantes de móduloresiliente, que mejoraría sustancialmente el comportamiento en ciudades como Bogotá..

(50) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 50. En vías de bajo transito como barriales o red secundaria o terciaria se comporta muy bien llegando a superar los 10000 MPa y a temperaturas entre los 10 y 15°C. las diferencias porcentuales a favor de la mezcla modificada es: •. A 10°C 20,6%. •. A 20°C 42,6%.

(51) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 51. 6. CONCLUSIONES Consideramos que no es bueno el comportamiento del asfalto modificado para temperaturas superiores a 20° y su aporte a mejorar las condiciones mecánicas de la mezcla no es significativo, se obtiene valores de Modulo muy bajos y que se traducirían en ahuellamientos de la capa asfáltica. Por el contrario para temperaturas entre 10 y 20°C los valores de modulo mejoran notablemente con relación a la mezcla convencional aun a condiciones de carga altas, en este escenario si se hace viable la utilización de asfaltos modificados con Desecho de Caucho y Cuero. A 10 °C la mezcla modificada se asemeja en su comportamiento a mezclas de alto modulo, considerando el alto costo de este tipo de mezclas vale la pena realizar nuevos análisis en pro de continuar caracterizando dicha mezcla. En términos de costos la cantidad de asfalto se disminuye por materiales de reciclaje, lo que disminuiría los costos de producción de la mezcla, claro está que se debe costear de forma global. Es concluyente que la mezcla modificada con Desecho de Caucho y Cuero mejora las propiedades mecánicas y reológicas de la Mezcla Densa en Caliente MDC19 realizados estudios de Diseño Marshall y Tensión Indirecta para determinar el Modulo Resiliente..

(52) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 52. 7. RECOMENDACIONES Se recomienda realizar los análisis necesarios con el fin de determinar si el cuero por tratarse de un componente orgánico, puede descomponerse o desintegrarse por factores climáticos u otros. Es recomendable continuar con el estudio de este material a fin de conocer la viabilidad en la utilización en mezclas asfálticas modificadas. Se abre la posibilidad de realizar investigaciones con otro tipo de agregados y con cementos asfalticos de diferentes viscosidades, esto para caracterizar de mejor forma su comportamiento..

(53) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 53. REFERENCIAS. Arenas, H. L. (2011). Tecnología del Cemento Asfáltico. 5 ed.. Bogotá D.C: Faid. Editorial. Arenas, Hugo. (1999). Tecnología del cemento asfáltico. Cali: Fundación Para Actividades. de. Investigación. y. Desarrollo.. Asociación de Productores y Pavimentadores Asfálticos de Colombia, ASOPAC. (2004). Cartilla del pavimento asfáltico. Bogotá: Asociación de Productores y Pavimentadores Asfálticos de Colombia. Bacca, I y Rivera, Á. (2011). Modificación de Mezclas densas en caliente tipo 2 ( MDC2) con residuos de caucho llanta, caucho industrial de calzado y desechos caucho- cuero provenientes de una remontadora de calzado- cemento asfaltico 60-70 y agregado de río. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia. González, S y Ordóñez, A. (2001). Manual de laboratorio ensayos para pavimentos. Vol 1. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. (2007). Especificaciones generales de construcción de carreteras: Norma 749. Popayán: INVIAS. Martinez, J y Abella, J. (2008). Comportamiento de mezclas asfálticas densas en caliente MDC-2 sometidas a cambios de temperatura. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia. Ortiza, Ó., Camacho, J. y Lizcano, B. (2006). Influencia de la Temperatura y Nivel de Compactación en las Propiedades Dinámicas de un mezcla Asfáltica. Medellín: Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia. Piragauta, A y Mahecha, L. (2011). Modificación de Mezclas densas en caliente tipo 2 (MDC-2) con residuos de caucho llanta, caucho industrial de calzado y desechos caucho- cuero provenientes de una remontadora de calzado- cemento asfáltico 60-70 y agregado de peña. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia..

(54) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. ANEXOS. 54.

(55) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Anexo A. Gráfica s diseño MARSHALL 4% desecho caucho-cuero (DCC).. 55.

(56) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 56. Anexo B. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -mdc-19 modificado con DCC. BRIQUETA 1 MODULO DIAMETRO PROMEDIO. ALTURA PROMEDIO. 102. 69. TEMPERATURA FRECUENCIA Hz °C 10 10 10 20 20 20 30 30 30. 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. 1er Diam.. 2do Diam.. PROMEDIO. 8602 9256 11019 2900 3852 4968 726 1012 1320. 8540 9127 10200 2758 3569 4858 745 1016 1259. 8571 9192 10610 2829 3711 4913 736 1014 1290. BRIQUETA 2 MODULO DIAMETRO PROMEDIO 102. ALTURA TEMPERATUR FRECUENCI PROMEDIO A °C A Hz 70. 10 10 10 20 20 20 30 30 30. 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. 1er Diam.. 2do Diam.. PROMEDIO. 7600 9220 10230 2807 3217 4483 792 966 1210. 7400 9110 11212 2400 3122 4142 818 991 1298. 7500 9165 10721 2604 3170 4313 805 979 1254.

(57) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 57. BRIQUETA 3 MODULO DIAMETRO ALTURA TEMPERAT FRECUENCI PROMEDIO PROMEDIO URA °C A Hz 102. 71. 10 10 10 20 20 20 30 30 30. 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. 1er Diam.. 2do Diam.. PROMEDIO. 8027 9658 11058 3120 4523 5120 856 996 1225. 8000 9987 10125 2990 4365 5047 798 905 1187. 8014 9823 10592 3055 4444 5084 827 951 1206. PROMEDIOS DE BRIQUETAS DIAMETRO ALTURA TEMPERATURA FRECUENCIA Hz PROMEDIO PROMEDIO °C 102 70 10 2,5 10 5 10 10 20 2,5 20 5 20 10 30 2,5 30 5 30 10. 1er Diam.. 2do Diam.. 8076 9378 10769 2942 3864 4857 791 991 1252. 7980 9408 10512 2716 3685 4682 787 971 1248.

(58) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 58. Anexo C. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -MDC-19 convencional.. BRIQUETA 1 MODULO DIAMETRO PROMEDIO. ALTURA PROMEDIO. TEMPERATURA °C. FRECUENCIA Hz. 1er Diam.. 2do Diam.. PROMEDIO. 102. 69. 10 10 10 20 20 20 30 30 30. 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. 5600 7263 9163 1514 2156 2809 580 726 1012. 5126 7428 9060 1586 1761 2625 520 749 1028. 5363 7346 9112 1550 1959 2717 550 738 1020.

(59) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 59. BRIQUETA 2 MODULO DIAMETRO PROMEDIO. ALTURA PROMEDIO. 102. 70. TEMPERATUR FRECUENCIA A °C Hz. 10 10 10 20 20 20 30 30 30. 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. 1er Diam.. 2do Diam.. PROMEDIO. 4519 6473 7872 1972 1881 2604 539 685 944. 4164 6517 9168 1490 1652 2341 545 729 1058. 4342 6495 8520 1731 1767 2473 542 707 1001.

(60) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 60. BRIQUETA 3 MODULO DIAMETRO PROMEDIO. ALTURA PROMEDIO. 102. 71. TEMPERATUR FRECUENCIA A °C Hz. 10 10 10 20 20 20 30 30 30. 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. 1er Diam.. 2do Diam.. PROMEDIO. 4320 5982 7822 2755 2757 3054 482 697 972. 4202 6160 7565 1994 2467 2979 506 665 965. 4261 6071 7694 2375 2612 3017 494 681 969.

(61) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. 61. Anexo D. Promedio de briquetas. PROMEDIOS DE BRIQUETAS MODULO DIAMETRO PROMEDIO 102. ALTURA PROMEDIO 70. TEMPERATURA °C 10 10 10 20 20 20 30 30 30. FRECUENC IA Hz 2,5 5 10 2,5 5 10 2,5 5 10. er. 1 Diam. 4813 6573 8286 2080 2265 2822 534 703 976. PROMEDIO GENERAL. DIAMETRO PROMEDIO 102. ALTURA PROMEDIO 70. TEMPERATURA °C 10 10 10 20 20 20 30 30 30. FRECUENC PROMEDIO IA Hz MODULO 2,5 4655 5 6637 10 8442 2,5 1885 5 2112 10 2735 2,5 529 5 708 10 996. 2. do. Diam.. 4497 6702 8598 1690 1960 2648 524 714 1017.

(62) ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO. Anexo E. Certificación de la Prueba.. 62.

(63)