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FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Diseño de mezcla asfáltica modificada con adición de polímeros reciclados de caucho y polietileno para mejorar su resistente e
impermeabilidad
AUTORES:
Madrid Gonzales, Kimberly Edith (Orcid:00000-0002-5968-2339) Ochoa Reyes, Carlos Arturo (Orcid:0000-0002-3232-8903)
ASESOR:
Mg. José Contreras Velásquez (0000-0001-5630-1820)
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
Diseño de Infraestructura vial
PIURA – PERÚ 2021
TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
Ingeniero Civil
ii DEDICATORIA
A Dios Padre todopoderoso por guiarnos a lo largo de nuestras vidas, A nuestros Padres por brindarnos su apoyo incondicional a lo largo de nuestra carrera universitaria.
A nuestras Hermanas, quienes estuvieron con nosotros siempre.
A nuestros compañeros de estudio y maestros que siempre nos brindaron su apoyo.
A todos ellos se les agradece y se les dedica este logro desde lo más profundo de nuestro ser.
iii AGRADECIMIENTO
Nuestro más sincero agradecimiento a DIOS padre, por habernos dado la existencia, por habernos permitido llegar al final de nuestra carrera y habernos bendecido por llegar hasta donde hemos llegado.
A la Universidad Cesar Vallejo, Facultad de Ingeniería de Civil por darnos la oportunidad de estudiar y formarnos profesionalmente.
A nuestro asesor el Mg. José contreras Velásquez, al equipo de Trabajo del laboratorio Empresa CONSULTGEOPAV S.A.C por brindarnos las pautas y apoyo para desarrollar el presente trabajo de investigación, de mucha importancia para la mejora continua en el ámbito de Ingeniería Vial.
iv INDICE GENERAL
I.INTRODUCCIÓN ... 1
PROBLEMA GENERAL:... 3
PROBLEMAS ESPECÍFICOS: ... 3
LA PRESENTE INVESTIGACIÓN SE JUSTIFICA... 4
OBJETIVO lGENERAL l ... 4
OBJETIVO lESPECIFICOS l ... 5
HIPÓTESIS lGENERAL: l ... 5
lHIPÓTESIS lESPECÍFICAS: ... 5
II.MARCO TEÓRICO ... 7
Antecedentes Nacionales: ... 8
Base Teórica ... 10
III.MARCO CONCEPTUAL ... 12
IV.METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ... 17
3.1. Tipo y diseño de investigación ... 17
3.1.1. Tipo de investigación... 17
3.1.2. Diseño de investigación ... 18
3.2. Variables y Operacionalizad ... 19
3.3. Población, muestra y muestreo ... 22
3.5 Procedimientos ... 26
3.6. Método de análisis de datos ... 27
IV “RESULTADOS” ... 28
4.1 “CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES” ... 28
4.1.1. “Análisis Granulométrico de Agregados Gruesos y Finos” ... 28
4.1.2. Requerimiento de los Agregados Gruesos ... 32
4.1.3. REQUERIMIENTO DE LOS AGREGADOS FINOS ... 39
4.1.4. REQUERIMIENTO DEL ASFALTO ... 43
v
4.1.5. Requerimiento del Caucho ... 45
4.1.6. Requerimiento del Polietileno ... 45
4.2 “Diseño de Mezcla Asfáltica Convencional” ... 45
4.2.1 “Combinación Teórica Dosificación ASTM” ... 45
4.2.2. “Ensayo de Marshall, Mezcla convencional” ... 47
4.3 “DISEÑO DE MEZCLA ASFÁLTICA MODIFICADA” ... 57
4.3.1 “Mezcla Asfáltica Modificada” ... 57
4.4. “Comparación estadística de las mezclas asfálticas”. ... 69
4.5. Análisis Comparativo de Costos de Producción. ... 71
4.6. Análisis de beneficios ... 74
4.7. Análisis de Estadístico de la Varianza ... 74
4.7.1 Análisis Varianza de la Estabilidad. ... 75
4.7.2 Análisis Varianza del Flujo. ... 76
4.7.3 Análisis Varianza del Rigidez. ... 77
4.7.3 Análisis Varianza del % de vacíos. ... 77
V. DISCUSIONES ... 79
V CONCLUSIONES ... 81
VI RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS ... 83
VII BIBLIOGRAFIA ... 84
VIII ANEXOS... 86
INDICE DE TABLAS Tabla 1. Causas y efectos de la permeabilidad en pavimentos ... 15
Tabla 2. Variables ... 19
Tabla 3. Variables Independiente con sus Indicadores ... 20
Tabla 4. Variables Dependiente con sus Indicadores ... 21
Tabla 5. Canteras Según el tipo de material ... 29
Tabla 6. Tamices de malla cuadrada ... 29
vi
Tabla 7. Pesos Retenidos de los Agregados. ... 30
Tabla 8. Descripción de la Muestra ... 31
Tabla 9. Requerimientos para los agregados gruesos ... 32
Tabla 10. Resultado del ensayo de Durabilidad ... 33
Tabla 11. Resultados del Ensayo Abrasión Los Ángeles ... 34
Tabla 12. Resultados de Ensayos de Adherencia ... 35
Tabla 13. “Resultados de ensayo de partículas chatas y alargadas”. ... 36
Tabla 14. Caras Fracturadas ... 37
Tabla 15. Resultados del Ensayo Sales Solubles ... 38
Tabla 16. Resultados de ensayo de Peso específico y Absorción ... 38
Tabla 17. Requerimientos para los agregados gruesos ... 39
Tabla 18. Resultados del Ensayo Equivalente de Arena ... 40
Tabla 19. Resultados del Ensayo Angularidad del agregado fino ... 40
Tabla 20. Resultados del Ensayo Durabilidad (al sulfato de magnesio) ... 41
Tabla 21. Resultados del Ensayo Índice de Plasticidad ... 42
Tabla 22. Resultados del Ensayo Absorción y Peso Específico ... 43
Tabla 23. Selección del tipo de cemento asfaltico ... 43
Tabla 24. “Especificaciones del cemento asfáltico clasificado por penetración”. ... 44
Tabla 25. Combinación Teórica Dosificación ASTM. ... 45
Tabla 26. Resultados de combinación de Agregados para la mezcla convencional. ... 47
Tabla 27. Franjas granulométricas para “mezclas asfálticas en caliente”. ... 48
Tabla 28. “Requisitos para mezcla de concreto bituminoso”. ... 48
Tabla 29. “Diseño de Mezcla asfáltica tradicional (5.0 % C.A)”. ... 48
Tabla 30. Diseño de Mezcla asfáltica tradicional (5.5 % C.A). ... 50
Tabla 31. “Diseño de Mezcla asfáltica tradicional (5.9 % C.A)”. ... 50
Tabla 32. Diseño de Mezcla asfáltica tradicional (6.0 % C.A)... 51
Tabla 33. Diseño de Mezcla asfáltica tradicional (6.5 % C.A). ... 52
Tabla 34. “comparativo de Ensayo Marshall con mezcla asfáltica convencional”. ... 57
Tabla 35.” Insumos del Diseño de MAC”. ... 57
Tabla 36. Requisitos para las mezclas asfálticas en caliente. ... 58
Tabla 37. “Análisis De Muestras Asfálticas Modificadas Con Diferentes Dosificaciones De Polímeros”. ... 58
vii
Tabla 38. Dosificación para el diseño Marshall ... 59
Tabla 39. Requisitos para las mezclas asfálticas en caliente. ... 60
Tabla 40. “Diseño de Mezcla asfáltica modificada (5 % C.A)” ... 60
Tabla 41. “Diseño de Mezcla asfáltica modificada (5.5 % C.A)”. ... 61
Tabla 42. “Diseño de Mezcla asfáltica modificada (6 % C.A")”. ... 62
Tabla 43. “Diseño de Mezcla asfáltica modificada (6.5 % C.A)”. ... 63
Tabla 44. Comparativa con las diferentes dosificaciones de C.A en el “Ensayo Marshall para la mezcla asfáltica modificada”. ... 67
Tabla 45. Resultado Óptimo de la dosificación de C.A en “el método Marshall para la mezcla asfáltica modificada”. ... 68
Tabla 46. Cuadro comparativo entre mezcla asfáltica convencional y mezcla asfáltica modificada... 68
Tabla 47. Análisis de Costos Unitarios de Mezcla Asfáltica Convencional ... 72
Tabla 48. Análisis de Costos Unitarios de Mezcla Asfáltica Modificada. ... 73
Tabla 49. Ahorro en la producción total de mezcla asfáltica. ... 74
INDICE DE GRAFICOS Gráfico 1. Peso Unitarios vs % de C.A. ... 54
Gráfico 2. Vacíos % vs % de C.A. ... 54
Gráfico 3. Porcentaje V.M.A vs % de C.A. ... 55
Gráfico 4. Porcentaje de Vacíos Llenos C.A vs % de C.A. ... 55
Gráfico 5. Flujo vs % de C.A. ... 56
Gráfico 6. Estabilidad vs % de C.A. ... 56
Gráfico 7. Porcentaje de Cemento asfáltico vs Peso específico. ... 64
Gráfico 8. Porcentaje de Cemento asfáltico vs Porcentaje de Vacíos. ... 65
Gráfico 9. Grafico. Porcentaje V.M.A vs % de C.A. ... 65
Gráfico 10. Porcentaje de Cemento asfáltico vs Porcentaje de V.LL. C. A. ... 66
Gráfico 11. Porcentaje de Cemento asfáltico vs estabilidad. ... 66
Gráfico 12. Porcentaje de Cemento asfáltico vs flujo. ... 67
Gráfico 13. Análisis de Varianza de la Estabilidad al C.A al 5.5% ... 75
Gráfico 14. Gráfico 13. Análisis de Varianza de la Estabilidad al C.A al 6.0% ... 75
Gráfico 15. Análisis de Varianza del Flujo al C.A al 5.5%. ... 76
Gráfico 16. Análisis de Varianza del Flujo al C.A al 6.0%. ... 76
viii Gráfico 17. Análisis de Varianza de la Rigidez al C.A al 6.0%. ... 77 Gráfico 18. Análisis de Varianza dé % de vacíos al C.A al 5.5%. ... 77 Gráfico 19. Análisis de Varianza dé % de vacíos al C.A al 6.0%. ... 78
ix RESUMEN
El presente proyecto de investigación tiene como objetivo diseñar una mezcla asfáltica más duradera, más resistente, y más impermeable que la convencional con el uso de polímero de caucho y polietileno con el propósito de disminuir la deformación permanente de la carpeta asfáltica y así mejorar su vida útil mediante los ensayos del método de Marshall.
La problemática del presente trabajo es encontrar la manera de elaborar una mezcla asfáltica modificada con adición de polímeros de caucho y polietileno reciclado, la cual contribuirá en mejorar su impermeabilización y resistencia haciéndolo mucho más duradero en condiciones normales y extraordinarias (precipitaciones y transitabilidad vehicular)
Según los resultados obtenidos en la parte experimental de nuestro proyecto de investigación, la mezcla asfáltica experimental presenta un mejoramiento en las propiedades físico de la estabilidad, el flujo y el porcentaje de vacíos. con respecto a la mezcla de convencional, lo cual indica que además de proporcionar propiedades elásticas a la mezcla, también aporta rigidez e impermeabilidad, obteniendo una mezcla con dos cualidades muy importantes para la resistencia ante las deformaciones permanentes.
Por otro lado, el costo total de producción por m3 de mezcla asfáltica modificada es más económica, representando un menor costo en comparación al costo de la mezcla asfáltica convencional.
La finalidad de nuestro proyecto de investigación es de dejar un antecedente para seguir con los trabajos de investigación del uso del caucho y polietileno y así mejorar el diseño de la mezcla asfáltica, además de promover el uso de materiales reciclados para proyectos de infraestructura vial con el fin de cuidar el medio ambiente y mejorar la calidad de vida de los ciudadanos. Se debe considerar que en el Perú no existe la cultura de utilizar materiales reciclados como componentes para el mejoramiento del asfalto en proyectos de pavimentos.
Palabras claves: Pavimentos, diseño y construcción, Infraestructura, Polietileno
x ABSTRACK
The objective of this research project is to design a more durable, more resistant and more impermeable asphalt mix than the conventional one with the use of rubber and polyethylene polymers in order to reduce the permanent deformation of the asphalt layer and thus improve its useful life by means of Marshall's method tests.
The problem of the present work is to find the way to elaborate a modified asphalt mixture with the addition of rubber polymers and recycled polyethylene, which will contribute to improve its waterproofing and resistance, making it much more durable in normal and extraordinary conditions (rainfall and vehicular traffic).
According to the results obtained in the experimental part of our research project, the experimental asphalt mix shows an improvement in the physical properties of stability, flow and percentage of voids compared to the conventional mix, which indicates that in addition to providing elastic properties to the mix, it also provides rigidity and impermeability, obtaining a mix with two very important qualities for resistance to permanent deformations.
On the other hand, the total production cost per m3 of modified asphalt mix is more economical, representing a lower cost compared to the cost of conventional asphalt mix.
The purpose of our research project is to leave a precedent to continue with the research work on the use of rubber and polyethylene and thus improve the design of the asphalt mix, in addition to promoting the use of recycled materials for road infrastructure projects in order to care for the environment and improve the quality of life of citizens. It should be considered that in Peru there is no culture of using recycled materials as components for the improvement of asphalt in pavement projects.
Keywords: Pavements, design and construction, Infrastructure, Polyethylene
1 I. INTRODUCCIÓN
El uso de mezcla modificado con polímeros en el pavimento se debe a la necesidad de fabricar con cuidado el asfalto, tienen mayor calidad o mejor resistencia a la carretera, dado a que hay más cargas por eje y un vehículo más grande. Los neumáticos de presión están inflados, velocidades más altas y una impermeabilización mejorada.
Asimismo, “La impermeabilidad de una mezcla asfáltica incluye la resistencia a la entrada de aire y agua en su interior. Esta propiedad está relacionada con la porosidad en la mezcla compactada, siendo más relevante el número de huecos que el número de los mismos. la impermeabilidad es más importante para estos compuestos La durabilidad es fundamental, tenga en cuenta que todos los compuestos utilizados en las carreteras tienen algún grado de permeabilidad, siempre que se encuentren dentro de los límites especificados. Esto es aceptable”
(Paz Malca, 2014, p. 7).
“El uso de polímeros en las mezclas asfálticas es costoso y de difícil aplicación, a pesar de estas desventajas, el uso de estos sistemas de pavimentación proporciona a la mezcla grandes ventajas en términos de resistencia a la fractura, ahuellamiento (huecos), sensibilidad al calor y permeabilidad, extendiendo así la Mayor vida útil de las aceras de asfalto”
(Victoria Palma, et al., 2016, p. 119-124).
Asimismo, el proyecto de investigación combina diferentes “estudios internacionales, nacionales y regionales” y determinará la contribución de la impermeabilización, resistencia, mejora y modificación del diseño de pavimentos, así como la adición de polímeros de caucho y polietileno para mejorar las condiciones de servicio, dando superficies viales. más Gran resistencia a la lluvia y al agua, contra el tránsito vehicular, lo que significa mayor soporte de carga bajo nuestras regiones del norte.
2 La adición de polímeros de caucho y polietileno a la modificación de las "mezclas asfálticas" es beneficiosa, y estudios recientes en laboratorio han demostrado que estas mezclas son más resistentes a los cambios en comparación con las "mezclas convencionales", también ayuda a reducir el impacto nocivo en el medio ambiente.
a largo plazo, dados los tiempos de mantenimiento más prolongados y una mayor sostenibilidad.
Asimismo, para desarrollar el diseño se utilizó el método de prueba Marshall. “El método todavía se usa ampliamente en el trabajo de diseño de pavimentos y se ha utilizado en el diseño de mezclas de emulsión asfáltica, así como en pruebas de muestras y compactación para control de calidad” (Menéndez Acurio, 2013, p.
162).
Todos estos estudios se realizarán para reducir el grado de falla estructural debido a la temperatura (agrietamiento y formación de ahuellamientos). Un punto muy importante que contribuye al desarrollo del país son los pavimentos, porque conectan diferentes ciudades entre sí y son parte del desarrollo urbano.
De la misma forma, sabemos que en la región Piura, las aceras son parte fundamental del desarrollo urbano, por ello, en esta región tenemos grandes problemas por la presencia de baches, grietas y fisuras; tanto por condiciones normales como anormales (Precipitaciones y tránsito vehicular). Por malos procedimientos, todo lo cual lleva a la destrucción de partes del pavimento, debilitando el pavimento y acortando así su vida útil.
3 Igualmente, en algunos casos no existe un control de incorporación de aire en el proceso de diseño, tiene que tener un porcentaje de aire del 4% al 6%, muchas veces estos vacíos pueden quedar entre el 10%, 12% o 14% dependiendo de un diseño deficiente y cuando hay mucha agua de lluvia entra el asfalto durante los vacíos y luego desciende a las capas estructurales del pavimento y tiene un índice plástico o arcilloso que reacciona con el agua para afectar la superficie rodante.
Cabe resaltar que el deterioro del pavimento conlleva a diversos problemas como irrumpimiento del tránsito afectando el desarrollo y la economía de la región (transporte de personal, alimentos, comunicación vial), casos de accidentabilidad debido a “Acciones necesarias que los conductores deben evitar” los baches, daños continuos en los vehículos especialmente a los neumáticos causando un desgaste en ellos, así como daños incomodidad de los pobladores que se encuentran cerca o que viven paralelo a la vía deteriorada, perjuicios al medio ambiente y a la salud por el levantamiento de polvo, etc.
Por lo tanto, este estudio busca las siguientes soluciones:
PROBLEMA GENERAL:
¿De qué manera la mezcla asfáltica modificada con adición de polímeros de caucho y polietileno reciclado, contribuirá en mejorar su impermeabilización y resistencia haciéndolo mucho más duradero en condiciones normales y extraordinarias (precipitaciones y transitabilidad vehicular)?
PROBLEMAS ESPECÍFICOS:
P. E1:
¿De qué manera la adición de polímeros de caucho y polietileno reciclado mejorara la mezcla asfáltica modificada haciéndola mucho más duradera, impermeabilizante y resistente?
P. E2:
¿Cuál será la proporción de polímeros de caucho y polietileno para que el diseño sea óptimo y eficaz?
4 P. E3:
¿De qué manera la mezcla asfáltica modificada con adición de polímeros de caucho y polietileno reciclado mejorará y será más eficaz a la mezcla asfáltica convencional?
P. E4:
¿De qué manera la mezcla asfáltica modificada con adición de polímeros de caucho y polietileno reciclado influirá económicamente (costo-beneficio)?
Actualmente, en nuestra región Piura el pavimento es de mezclas asfálticas convencionales, se ha observado la existencia del pavimento dañados en las diferentes avenidas de la región Piura, causadas por los fenómenos naturales (lluvias) y la transitabilidad de vehículos pesados.
LA PRESENTE INVESTIGACIÓN SE JUSTIFICA
Desde la búsqueda de alternativas hasta el análisis del uso de polímeros reciclados como el caucho y el polietileno para potenciar y mejorar la calidad (impermeabilidad y resistencia) de las mezclas asfálticas en las condiciones de la zona de estudio.
Por lo tanto, es metodológicamente sólido, ya que proporcionará pistas para la investigación de seguimiento relevante y para nuestro artículo. Finalmente, está la relevancia social, ya que mediante el diseño de pavimentos impermeables y resistentes se atenderá mejor a la sociedad y se mejorará la capacidad de tránsito de esta vía.
Este estudio sugiere cómo:
OBJETIVO lGENERAL l
Diseñar luna lmezcla lasfáltica lmás lduradera, lmás lresistente, ly lmás limpermeable lque lla
lconvencional, lhaciendo luso lde lla ladición lde lpolímeros lde lcaucho ly lpolietileno
lreciclado.
Así lmismo lidentificamos lcomo:
5 OBJETIVO lESPECIFICOS l
O. lE1: l
Demostrar lmediante lensayos lde llaboratorio lque lun lasfalto lmodificado lcon lel lcaucho ly
lpolietileno lreciclado ltiene lun lmejor lcomportamiento lfísico-mecánico, lteniendo len
lcuenta llos lparámetros lestablecidos lpor lMTC lque luna lmezcla lconvencional.
O. lE2: l
Indicar ly levaluar llas lcondiciones ly leficiencialdel lporcentaje lóptimolde llos lpolímeros
lrecicladosldelcaucholylpolietilenolparallaldosificaciónldellalmezclalasfálticalporlel
lMétodo lMarshall.
O. lE3: l
Identificarllaslventajaslyldesventajaslqueltienelellasfaltolmodificadolconladiciónlde
lcaucholylpolietilenolrecicladolconlrespectolallasfaltolconvencional,lselcompararaly
lanalizara llos lresultados, lpara ldeterminar lcómo lse lven lalteradas.
O. lE4: l
Demostrarllaslventajasleconómicasldellasfaltolmodificadolconlcaucholylpolietileno
lreciclado lfrente la llos lasfaltos lconvencionales.
Con ltodo llo lplanteado lbuscaremos lafirmar llas lsiguientes lHipótesis: l HIPÓTESIS lGENERAL: l
Ellusolde luna lmezclalasfáltica lmodificada lconladición lde lpolímeroslde lcaucho ly
lpolietilenolrecicladolmejorallalresistencialelimpermeabilizaciónlhaciéndolalmucha
lmás lduración len lcondiciones lnormales ly lextraordinarias l(precipitaciones ly
ltransitabilidad lvehicular)
lHIPÓTESIS lESPECÍFICAS:
H. lE1: l
La ladición lpolímeros lde lcaucho ly lpolietileno lreciclado lmejora lla lduración,
limpermeabilización ly lresistencia lante lcondiciones lnormales ly lextraordinarias
l(precipitaciones ly ltransitabilidad lvehicular) H. lE2: l
6 Conllasldosificacioneslcorrectaslrealizadaslenllaboratoriolnuestralmezclalasfáltica
lmodificada les lóptima ly leficaz H. lE3: l
Con llas lpruebas lde l“laboratorio” lse ldemostró lque l“la lmezcla lasfáltica lmodificada lcon
ladición lde lpolímeros lde lcaucho ly lpolietileno” les lmás leficaz.
H. lE4: l
Lalmezclalasfálticalconlpolímeros lrecicladosldelcaucholylpolietilenolminimizallos
lcostos lde lproducción ly lmantenimiento len lcomparación la lla ltradicional.
.
7 II. MARCO TEÓRICO
En este capítulo citaremos antecedentes de investigación (artículos de revistas, trabajos internacionales y nacionales) que sirven de referencia para nuestro tema de investigación, destacando los objetivos, conclusiones y comentarios realizados por los autores, comenzaremos por:
La adhesión de “polímeros caucho reciclado en la mezcla asfáltica”, se caracteriza por la optimización de fallas como el ahuellamiento, porcentaje de porosidad de aire en las mezclas teniendo un rendimiento más incrementado de compactibilidad de la mezcla. Al inicio del proceso de investigación, los resultados obtenidos en el ahuellamiento no eran favorables, debido a la carencia de compactación, por lo que el remedio en ese momento es incrementar los ciclos de compactación, no obstante, se concluyó que al aumentar los granos de caucho reciclado (GRD), tienen la tendencia a reducir los ciclos, debido a que las partículas de caucho mejoran estas características comparadas con la “mezcla asfáltica” común. Los estudios que se han realizado en la incorporación de GCR en pavimentos, se reflejan los factores que afectan el comportamiento mecánico. Aquellos involucrados en la implementación de la temperatura de reacción del asfalto, GCR, adición de aditivos, tamaño de agregados y otras tecnologías de reciclaje de pavimentos” (Díaz Claros, y Celis, Castro, 2017, p. 59).
Con relación a, Villamizar Ramírez, Ladino Rubio, y Ramírez Rosas (2014, p. 74),
“Nos dijeron que la mezcla asfáltica modificada se puede mezclar con polímeros de caucho de neumáticos por dos procedimientos diferentes, húmedo y seco. Además, en el proceso húmedo, el caucho se usa como aglutinante modificado, mientras que en el proceso seco, el caucho se usa como una cierta cantidad de aditivos finos. Además, una de las principales propiedades de las mezclas asfálticas que contienen gránulos de caucho reciclado es el aumento de la viscosidad de la mezcla resultante, lo que aumenta su flexibilidad a bajas temperaturas y reduce su plasticidad a altas temperaturas. Una vez más, el beneficio es una mayor resistencia a la deformación permanente, la fatiga y el agrietamiento a bajas temperaturas”.
8 Referente a, Coicue Duarte, y Sepúlveda Salazar (2017), “A partir de los datos obtenidos, concluyeron en su trabajo que las propiedades físicas de su mezcla asfáltica modificada seca diseñada (1,0 % CA PEBD) cambiarían periódicamente, con una disminución de la densidad del 0,49 % y un aumento de los vacíos en la mezcla del 2,62 %. , en general, la resistencia de la mezcla aumentó en un 23%, pero los vacíos aumentaron, se puede concluir que al reducir la densidad del pavimento, puede ser más susceptible a la penetración de fluidos en el pavimento, lo que se puede inferir que constituye a modificada Se redujo la cohesión entre las partículas de la mezcla asfáltica y también se modificaron otras propiedades mecánicas, como la estabilidad aumentó en un 42,65 %, el caudal aumentó en un 16,37 % y la relación de estabilidad de flujo aumentó en un 22,74 %” (p. 84).
Con relación a, Marcillo Piña (2018, p. 78), su investigación afirma: “La mejor mezcla modificada estudiada consistió en 25% Cisco + 30% Arena + 20% Piedra 3/4 + 25% Piedra 1/2, 6,10% Betún y 3% Plástico. Como parte del agregado, el método seco es el método recomendado. Además, la mezcla modificada con 3%
de plástico reciclado cumple con las “Especificaciones Generales para la Construcción de Carreteras y Puentes”, y la porosidad de la capa asfáltica debe ser de 3% a 5%”.
Antecedentes Nacionales:
En su tesis Medina Villagaray (2017, p. 69) demuestra en su trabajo, “En comparación con el asfalto ordinario, la rigidez de esta mezcla asfáltica se incrementa en un 13,24 %, por lo que el asfalto modificado tiene una mejor resistencia. Dado que mejora las propiedades mecánicas de la mezcla asfáltica en el proceso seco, se debe prestar atención a la aplicación de la prueba de diseño Marshall, además se concluyó que el asfalto mejorado incrementó la resistencia en el asfalto en comparación con el asfalto normal con una estabilidad de 1389,4 kg La resistencia a la deformación en carpetas aumentó en un 3,54%, la estabilidad aumentó en 144,4 kg y el betún modificado ayudó a resistir la deformación permanente. Cabe recalcar que la porosidad y porosidad de la mezcla asfáltica modificada con caucho disminuyó en un 4.4% durante el proceso seco”.
9 En relación con, Paz Malca (2014, p. 93) el tesista demuestra “Cumplimiento de parámetros de estabilidad y fluidez, así como ensayos de resistencia de conservación en ensayos de tracción directa. Por tal motivo, todas estas pruebas se determinaron mediante el método Marshall con 1,0 % de polvo de caucho y 0,25
% de organosilano determinados según manual y especificación técnica de dosificación EG 2013. Se encontró una mezcla de 0.25% de organosilano y 1% de polvo de caucho para el estudio para determinar el diseño óptimo de mezclas asfálticas producidas a 135°C. Constituye un betún de alta calidad con un contenido de cemento del 5-75%, una estabilidad de 1.092 kg, un rendimiento de 3,30 mm, una porosidad de 3,9, un índice de rigidez de 3.309 kg/cm3 y una densidad de 2.317 kg/m3".
“Bajo las mismas condiciones de preparación de la mezcla asfáltica, la adherencia del caucho de las llantas recicladas a la mezcla asfáltica alcanza S/ 60/70, es decir, cuanto mayor es el porcentaje de caucho en la mezcla, más liviano (suave) se vuelve el asfalto y está presente en la mezcla Media. A mayor porcentaje de caucho, más duro se vuelve el betún. Además, la adición de caucho procedente de neumáticos reciclados mejora las propiedades físicas y mecánicas del betún PEN 60/70, ya que reduce la sensibilidad, aumenta la cohesión y mejora la impermeabilidad; para asegurar el mejor tratamiento de la superficie de la carretera.También se muestra que, en el caso de condiciones técnicamente más económicas, se adopta el proceso de compra de mezcla asfáltica ordinaria, y se agrega 20% de caucho para la modificación. Se puede ver que el el precio de logro modificado es de 24.62%, ahorrando S/. 106.87" producidos por metro cúbico (Goicochea Fernández, 2019, p. 43).
Según Silvestre Velásquez (2017, pp. 90-91) “El método determinado en esta investigación es la vía seca, y se reemplaza el agregado fino en la mezcla asfáltica por agregado plástico al 1%, el cual puede ser reemplazado por: método húmedo cemento asfáltico directamente modificado. La evidencia obtenida de las pruebas de Marshall, identificando un nivel óptimo de agregado fino al 1%, mejora las propiedades físicas y estructurales. En términos de factibilidad económica, la mezcla asfáltica modificada es más efectiva y económica que la mezcla asfáltica ordinaria, con una reducción del rendimiento del 2,63%, y se mejoran las
10 propiedades físicas y mecánicas de la mezcla, ya que no es necesario utilizar otros aditivos costosos, como rellenos, utilizados para la unión Mejorador para plásticos y agregados finos”
En relación a, Silvestre Velásquez (2017, p. 90-91) menciona que “El método determinado en esta investigación es la vía seca, y se reemplaza el agregado fino en la mezcla asfáltica por agregado plástico al 1%, el cual puede ser reemplazado por: método húmedo cemento asfáltico directamente modificado. La evidencia de las pruebas Marshall confirma que un nivel óptimo de agregado fino al 1% mejora las propiedades físicas y estructurales. En términos de viabilidad económica, la mezcla asfáltica modificada es más económica que la mezcla asfáltica común, el rendimiento se reduce en un 2,63 % y se mejoran las propiedades físicas y mecánicas de la mezcla, ya que no es necesario utilizar otros aditivos costosos, como como rellenos, utilizados para la unión Agentes de refuerzo para plásticos y agregados finos”.
En cuanto a, Maguiña Salazar (2019, p. 73) “De acuerdo con los resultados obtenidos en laboratorio, la dosificación diseñada de mezcla asfáltica modificada es la siguiente:
6,5% cemento asfáltico, 45% grava, 36% arena gruesa, 19% arena fina y 3,0%
partículas de caucho reciclado. En base a las pruebas realizadas se concluyó que la adición de partículas de caucho reciclado mejoró las propiedades físicas y mecánicas del asfalto convencional".
Base Teórica
Con respecto al uso de “caucho en mezclas asfálticas”, agregando “resistencia”
relacionada con “deformación, cargas de tráfico (fatiga)”, aumentando también la resistencia a los cambios térmicos, aumentando la adherencia de los agregados, y aumentando las propiedades antienvejecimiento. Asimismo, el caucho tiene un efecto positivo sobre "la flexibilidad y resistencia a la tracción del compuesto", reduciendo el agrietamiento.
Con el paso del tiempo, los círculos académicos de varios países han realizado investigaciones que incluyen mezclas asfálticas modificadas con caucho, así fue en
11 China en 2009. Con el fin de resolver algunos componentes relacionados que afectan el desempeño del asfalto modificado con caucho y evaluar su desempeño.
, responsable de cubrir Un tipo de Asfalto Territorial (AT), 4 tipos de polvo de llantas (llanta de cubierta, goma de camión pesado, goma de camión pequeño y goma de llanta agrícola).
Por lo tanto, los ensayos sobre las propiedades del betún, como la permeabilidad, el punto de reblandecimiento, la ductilidad, etc., muestran que a mayor contenido de caucho, mayor índice de reblandecimiento y permeabilidad, y menor ductilidad a bajas temperaturas” (Moreno Anselmi, 2013 p.58).
Del mismo modo, "Para determinar la mejor combinación de diseño, a menudo es necesario ejecutar múltiples combinaciones de prueba para ver si se cumplen todos los criterios de diseño. Por lo tanto, la combinación de prueba sirve como una guía de evaluación y coordinación para pruebas posteriores, y se recomienda que estas las mezclas iniciales comienzan con un promedio de La puntuación total comienza.
Dicha mezcla preliminar se utiliza para establecer la primera expresión de trabajo de la mezcla de prueba y para garantizar que la clasificación de los agregados dentro del rango especificado sea repetible en la estación de mezcla.
Después de que la mezcla de prueba inicial no cumpla con los criterios de diseño para ningún contenido de asfalto seleccionado, se vuelve fundamental cambiar o, en algunos casos, rediseñar la mezcla. Para mejorar las deficiencias de las mezclas primarias, la forma más sencilla de diseñar nuevas mezclas es modificar el tamaño de partícula de los áridos ajustando los porcentajes utilizados” (Garnica Anguas et al., 2004, p. 6).
En cuanto a los "Factores a Controlar en la Mezcla Asfáltica", para que la carpeta sea estable, duradera, impermeable y resistente a los rayones, se deben considerar los siguientes factores; para el tamaño de partícula de la piedra, cuanto mayor sea el contenido de partículas de piedra, mejor será la estabilidad de la mezcla. Además de la consistencia y calidad de la mezcla asfáltica, se debe seleccionar el cemento asfáltico más adecuado y óptimo de acuerdo a las condiciones climáticas del lugar de trabajo. (Alconz Ingala, 2006, p. 256-257)”.
12 III. MARCO CONCEPTUAL
Cuando nos referimos a polímeros, podemos mencionar “son sustancias de alto peso molecular que combinan cientos de miles de pequeñas moléculas llamadas monómeros. De esta manera, las moléculas grandes se forman de diferentes formas:
Cadenas en forma de escalera, termoestables cadenas que no se ablandan cuando se unen o se calientan, cadenas largas sueltas (Wulf Rodriguez, 2008, p. 22)”.
Caucho
“Con referencia a, (beliczki, p.82), menciona que el caucho es un polímero elástico que produce una emulsión lechosa (látex), una vez procesado puede adaptarse a diversas formas. Ferretería Charles Goodyear, son los únicos que la vendían, comprobaron que calentando la goma con azufre a alta temperatura, evitaban su rigidez al enfriarse y que cuando este se calentaba era pegajoso. Los problemas con el caucho fueron cuando se dio la fabricación masiva de neumáticos o llantas y se dio el problema de como desecharlas, siendo un gran problema para el planeta, ya que no pueden ser degradadas; y sus componentes son dañinos para el ambiente”.
“Con referencia a, (Fajardo y Vergaray, 2014), señalan que el caucho reciclado aumenta la durabilidad, promueve la adherencia a los agregados pétreos y tiende a atraer componentes livianos cuando se adhiere al asfalto, lo que resulta en una fatiga más resistente a la mezcla asfáltica y lo más importante, prolonga la duración. De las carreteras porque son más flexibles. Además, el mantenimiento cada 10 años extenderá la vida útil en 20 años”.
Según (Bisso, 2016) al agregar “polímero de caucho reciclado en la mezcla asfáltica”
se generará:
• "Estabilidad sobre asfalto, resiste deformaciones y desplazamientos por cargas de vehículos pesados, previniendo fallas".
• “Aumenta la durabilidad y mejora las propiedades del asfalto.”
• “Mejorar la conformabilidad del caucho le permite ser significativamente más flexible, previniendo la degradación y el desgarro.”
• “Mejora la impermeabilidad, aumenta la resistencia a la penetración de aire y
13 agua y mejora la durabilidad del pavimento.”
• “Fácil de esparcir y mejora la trabajabilidad.”
• “La resistencia a la fatiga mejora la resistencia a la flexión repetida causada por el tráfico de vehículos, la viscosidad y los vacíos brindan un mejor efecto antifatiga”.
• "La resistencia al deslizamiento crea resistencia a los resbalones y derrapes del vehículo, especialmente cuando la superficie de la carretera está mojada".
El diseño de mezclas
“según (Vergaray, 2014), llama diseño de mezcla a la selección de un determinado porcentaje de asfalto y un tamaño de partícula que cumpla con sus propiedades de diseño, cuyo objetivo es determinar la cantidad óptima de asfalto para lograr la mejor combinación de agregados, teniendo en cuenta los atributos seleccionados"
La Mezclas Asfálticas
“Según (Rondón y Reyes, 2015, p.80), la llama también mezcla densa en caliente, es utilizada para diseños de pavimentos flexibles, estas deberán preparar adecuadamente para aplicarlos, se fabrica a temperaturas de 140 y 180 ºC, dependiendo de la viscosidad del asfalto, cuyo bajo contenido en vacíos es una de sus principales características, oscilará entre el 3% y el 9%”.
La Mezclas Asfálticas Modificadas
Existen dos tipos de agregación de polímeros o aditivos por vía húmeda o por vía seca, para utilizar la técnica vía húmeda se adhiere el polímero o aditivo al asfalto, pero al aumentar la Tº se agregará la mezcla ya modificada, aquí ser derretido para ensamblar la mezcla, al utilizar la tecnología de vía seca, los aditivos fundidos reemplazarán a los agregados pétreos y se combinarán con el asfalto a alta Tº, de esta forma se creará una nueva mezcla asfáltica”.
14 "Los polímeros del caucho de los neumáticos o del caucho molido se combinan para producir asfalto modificado, que es una sustancia estable que se agrega a los materiales asfálticos y que altera sus propiedades físicas y geológicas con el tiempo y la temperatura". Y reduce su temperatura y humedad, así como la oxidación. a la acción del polímero, estas mezclas modificadas generan actividad superficial iónica, lo que aumenta la adherencia de la interfaz entre la piedra y el material asfáltico, y la mantiene incluso en presencia de agua. Además, aumentan la resistencia de la mezcla asfáltica. a la deformación y esfuerzos de tracción repetidos, lo que aumenta la resistencia a la fatiga y reduce el agrietamiento, así como la sensibilidad de la capa asfáltica a los cambios de temperatura. (Wulf Rodriguez, 2008, p. 22-23)”.
El método por vía en mezclas asfálticas en caliente con polímeros reciclados.
Es la construcción de una o varias capas asfálticas, la utilización de mezclas asfálticas producidas por centrales térmicas, la reutilización de materiales asfálticos antiguos, la adición de nuevos materiales y, en su caso, la adición de regenerantes y otros aditivos para cumplir con especificaciones Tecnología apropiada, y seguir el proyecto. Los agregados pétreos por lo tanto no son susceptibles a ningún tipo de cambios teóricos o fisicoquímicos en las condiciones desfavorables del área de uso;
estas piedras deben ser de tal naturaleza que, al ser aplicadas por el método de riel caliente, esta capa asfáltica no se dañado por el tráfico y el agua aparte. Además, las recomendaciones dadas en el manual nos dicen que el equivalente de arena en la mezcla es de al menos el 50%, este valor se puede cambiar combinando diferentes fracciones de acuerdo a la proporción determinada en la fórmula de trabajo. (MTC, 2013 p. 3. 363-364)
Asimismo, “la reutilización de llantas es muy utilizada y popularizada en países donde las regulaciones ambientales son claras y eficientes. El caucho puede ser natural o sintético. Una de las fuentes naturales es el látex, un tipo de caucho que proviene de los árboles de donde proviene la resina lechosa. Cuero.En un principio, esta materia prima no generaba mucho beneficio, el ferretero Charles Goodyear (1800 – 1860) descubrió que mezclándolo con azufre y calentándolo, evitaba que se volviera tan viscoso en caliente y tan duro en frío.
15 De este proceso, conocido como vulcanización, surgen una gama muy amplia de productos, como aislamiento de cables, mangueras, cintas transportadoras y, lo más importante, llantas para el transporte de automóviles, camiones, aviones y más. A finales del siglo XIX, Michelin en Francia, Dunlop en Gran Bretaña y Goodrich en Estados Unidos produjeron los primeros neumáticos para automóviles. (Paz Malca, 2014, p. 24)”.
El concepto de polietileno “es un material compuesto de resinas, proteínas y otras sustancias que se pueden moldear fácilmente y cambiar de tamaño, textura o forma aplicando sobre ellas ciertas presiones y temperaturas. Los plásticos suelen estar hechos de polímeros bajo presión. Termo formados, una vez que han alcanzado lo que normalmente llamaríamos el estado característico de un material plástico, son muy resistentes a la degradación siendo muy ligeros. (Silvestre Velásquez, 2017, p.
29)”.
El concepto de impermeabilidad de una mezcla asfáltica se caracteriza entonces por su resistencia a la penetración de agua entre su interior y la porosidad de la mezcla, propiedad que se relaciona con la porosidad de una mezcla compactada, aunque la porosidad indica que el aire y el agua pueden atravesar el asfalto En las mezclas, la naturaleza de estos vacíos es más importante que sus partes. De la misma manera, el nivel de impermeabilidad está determinado por el tamaño de los agujeros, si están conectados y si ingresan al área pavimentada. Aunque la impermeabilidad es fundamental para la durabilidad de las mezclas compactadas, prácticamente todas las mezclas asfálticas utilizadas en obras viales tienen algún grado de permeabilidad, es decir, una vez que la permeabilidad está dentro del rango especificado, se puede aceptar. (Maguiña Salazar, 2019, p. 34)
Tabla 1. Causas y efectos de la permeabilidad en pavimentos
16 Fuente: Elaboración Propia
Método Marshall
Lo utilizaremos como instrumento para lograr nuestro objetivo principal de nuestro proyecto de investigación, “este método se utiliza más en nuestro país y en países latinos, se utiliza para ensayos mecánicos de mezclas en caliente (Álvarez y Carrera, 2017.p. 51)”.
Con relación a, el "Ensayo Marshall" se utiliza en varios países para medir, evaluar y controlar mezclas asfálticas. Con este método diseñaremos mezclas asfálticas con agregados de caucho y polímero de polietileno; permitiendo conocer la mezcla óptima de briquetas representativas para una máxima estabilidad. Por esa razón, su aplicación se hará en caliente. De la misma forma, el método Marshall analiza la estabilidad, la densidad de poros y la fluidez, y también obtenemos el punto de inflamación para determinar la temperatura mínima a la que el asfalto puede estar expuesto al fuego, la penetración de los sólidos asfálticos, la compresión y cuán dúctil puede ser el asfalto sin fracturarse. (Álvarez y Carrera, 2017.p. 51)”.
17 IV. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
Al realizar nuestro proyecto de investigación tuvimos que investigar y darnos cuenta que es un estudio y un método científico, en cuanto a, “Mario Bunge define el método científico como un conjunto de normas que indican el procedimiento para realizar un estudio, cuyos resultados será aceptada por la comunidad científica como válida”.
Considerando que “(Sierra bravo, 1988, p. 20) define método científico como formular cuestión o problema sobre el mundo y la realidad humana, basándose principalmente en observaciones reales y teorías existentes, con el fin de predecir soluciones a dichas interrogantes, y contrastar o verificar contra la misma realidad".
Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, emplearemos en nuestro trabajo de investigación el método científico, ya que estaremos utilizando las fases que se utilizan en la investigación científica.
3.1. Tipo y diseño de investigación 3.1.1. Tipo de investigación
Es de tipo aplicado o también llamado activo, está ligado al estudio puro, ya que necesita de hallazgos y contribuciones teóricos. Su objetivo es resolver problemas y brindar resultados positivos
En relación a, (Carrasco, 2013) muestra la investigación con un propósito definido, en la que investigamos con el fin de actuar, producir, transformar y modificar parte o partes de nuestra realidad.”
Considerando que “(Sánchez, 2011, p. 404) Mencionada en su definición, la investigación aplicada se caracteriza por la aplicación teórica de los conocimientos a una situación dada y los resultados que de ella se derivan en la práctica”.
De acuerdo a lo mencionado anteriormente, nuestro proyecto contribuirá con la sociedad en mejorar los próximos pavimentos flexibles con nuestro diseño de asfalto modificado realizando así vías ecológicas a un menor costo en nuestra región.
Nivel de estudio:
18
“Con referencia a, (Hernández, Fernández, & Baptista, 2014, pág. 95). La investigación explicativa se enfoca en explicar por qué ocurre el fenómeno, bajo qué condición se comporta o por qué 2 o más variables intentan determinar la causa del evento que el investigador está estudiando”.
Por ello, nuestro estudio será interpretativo, permitiéndonos medir el comportamiento y el impacto de agregar polímeros de caucho y polietileno reciclado al diseño de la mezcla asfáltica.
3.1.2. Diseño de investigación
En cuando a, las estrategias desarrolladas para obtener información necesaria y responder al planteamiento en consecuencia.
Aquí veremos la manera más práctica de responder preguntas de investigación y lograr los propósitos establecidos.
Nuestro diseño de estudio fue experimental, “Referente a, (Hernández Sampieri, et al., 2010), se sabe que los diseños experimentales se utilizan cuando los investigadores pretenden determinar los posibles efectos de una causa manipulada”.
Por tanto, nuestro estudio tiene un diseño puramente experimental porque “las variables independientes se manipulan para generar relaciones causales con las variables dependientes con el fin de obtener un mayor conocimiento sobre la interacción (Behar, 2008, p. 47)”.
Donde:
1. Variable independiente: Polímeros de Caucho y Polietileno reciclado granular
2. Variable dependiente: Diseño de mezcla asfáltica VARIABLE
INDEPENDIENT E (CAUSA)
VARIABLE DEPENDIENTE
(EFECTO)
19 Enfoque:
Nuestra investigación cuenta con un enfoque cuantitativo.
“En relación con (Hernández, p. 4), En este enfoque, la recopilación de datos se utiliza para probar hipótesis basadas en mediciones numéricas y análisis estadístico con el objetivo de modelar el comportamiento y probar teorías”.
Por lo que en nuestra investigación utilizaremos técnicas, procedimientos e instrumentos para lograr
Con el fin de hacer un buen trabajo de "diseño de mezclas asfálticas", realizaremos
"pruebas de laboratorio" para garantizar el cumplimiento de los requisitos de las especificaciones de la "MTC".
3.2. Variables y Operacionalizad Identificación de Variables.
Variables. propiedades que tienen cambios que se pueden medir y observar (Hernández, Fernández, & Baptista, 2014, pág. 105).
Tabla 2. Variables
Fuente: Elaboración Propia
20 Operacionalización de Variables.
Variable independiente:
• Uso de Polímero de Caucho y Polietileno Reciclado Definición Conceptual:
“Cuando polímeros u otros productos se adhieren a la mezcla asfáltica, las propiedades físico-mecánicas, químicas y geológicas de la mezcla asfáltica cambian. Mediante esta adherencia a las mezclas asfálticas se pretende mejorar el comportamiento de las mezclas convencionales bajo diferentes cargas y condiciones ambientales. (Rondón Hugo y Reyes Fredy, 2015, p. 51)”.
Definición Operacional:
La incorporación de polímeros reciclados de caucho y polietileno (Plástico) al asfalto tradicional modificara sus propiedades físicas, mecánicas y químicas, mejorando la Resistencia, elasticidad, impermeabilidad y Consistencia. Serán medidas la estabilidad, penetración, viscosidad, mediante pruebas de laboratorio, fichas y ensayos.
De acuerdo a nuestras dimensiones de nuestra variable independiente tenemos nuestros siguientes indicadores e instrumentos que utilizaremos para obtener nuestros objetivos planteados en nuestro proyecto tenemos lo siguiente:
Tabla 3. Variables Independiente con sus Indicadores
Fuente: Elaboración Propia
Variable dependiente:
21
• Diseño de Mezcla asfáltica modificada Definición Conceptual:
En relación con, (Rondón y Reyes, 2015, p. 80), en el diseño de pavimentos flexibles utilizando mezclas densas en caliente o mezclas asfálticas, las cuales deben estar debidamente preparadas para su aplicación, se fabrican T° de 140 y 180º C, de acuerdo a la viscosidad del asfalto, su baja contenido es una de sus principales características, estos vacíos varían entre el 3% y el 9%.
Definición Operacional:
Con referencia a, (Vergaray, 2014) El diseño incluirá la selección de una proporción de asfalto y un tamaño de partícula que debe ajustarse a sus propiedades de diseño, el propósito de este enfoque es determinar la cantidad óptima de asfalto para lograr una combinación de adición que tenga en cuenta las propiedades seleccionadas".
“Las buenas mezclas asfálticas desarrollan mejor sus propiedades porque su producción, diseño y colocación contribuyen a la calidad de los pavimentos flexibles. (Vergaray, 2014)”.
De acuerdo a nuestras dimensiones de nuestra variable dependiente tenemos nuestros siguientes indicadores e instrumentos que utilizaremos para obtener nuestros objetivos planteados en nuestro proyecto tenemos lo siguiente:
Tabla 4. Variables Dependiente con sus Indicadores
Fuente: Elaboración Propia
22 3.3. Población, muestra y muestreo
Población
Esta población de estudio se basa en las preguntas y objetivos de nuestra investigación, por lo que consideramos las siguientes características, por ejemplo:
homogeneidad, tiempo, espacio, cantidad.
Igualmente, “Llamamos población al número total de individuos o elementos que intervienen en la encuesta, es decir, a todos los elementos a estudiar. (Hurtado León, et al., 1998 p. 79)”, conceptualizada también como “finita o infinita” A grupo de personas, elementos con características comunes (Balestrini Acuña, 2006)” o como en “Hernández, Fernández y Baptista (2014, p. 174) consideran el universo como un conjunto de problemas conforme a una determinada especificación”.
Teniendo en cuenta las diferentes premisas anteriores expuestas, la población de la presente investigación
Consistirá en mezclas asfálticas convencionales y modificadas mezcladas con diferentes proporciones de polímeros de caucho y polietileno reciclado.
Muestra
Para la presente investigación tomamos como referencias a:
En relación con, Hernández Sampieri, quien define “una muestra es esencialmente un subgrupo de una población. Es un subconjunto de elementos que pertenecen a lo que llamamos “el conjunto definido en sus características”.
Con referencia a, (Hernández, et al., 2014 p. 173) afirman que “una porción de una población se obtiene de tal manera que representa una gran cantidad de datos de un pequeño número de referencias para un mejor análisis e investigación”.
Referente a, (Borja Soares, 2012, p. 31). Menciona que para realizar una investigación cuantitativa, la muestra a estudiar es un subgrupo representativo de la población general, el mismo subgrupo del que se recolectaron los datos, y nosotros como investigadores debemos asegurarnos de que nuestra muestra los resultados pueden extrapolarse a universos o poblaciones.
23 La muestra de estudio de nuestra investigación son 95 briquetas de las cuales serán 30 con 5 dosificaciones diferentes de C.A para la mezcla convencional y 65 con 3 diferentes dosificaciones de polímeros y 5 de C.A, en el diseño de mezcla experimental, realizaremos los ensayos respectivos para así poder determinar sus propiedades mecánicas del asfalto modificado.
Haremos un estudio minucioso de las mezclas asfálticas modificadas a partir de polímeros de caucho y polietileno reciclado se someten principalmente a sus propios controles de calidad y son supervisadas por investigadores y expertos en la materia.
Diseño muestral
Por lo que se refiere a, "Hernández, Fernández y Baptista (2014, p. 176) sostienen que el estudio pueden elegir qué características considerar al seleccionar muestras porque es no probabilística".
Igualmente, el muestreo será la clasificación de elementos que deben cumplir determinadas especificaciones técnicas.
Como mencionó el autor en un post anterior, el diseño de la muestra dependerá del diseño de la muestra para realizar la encuesta, ya que la muestra puede ser seleccionada de acuerdo a sus propios criterios.
Por ello, el tipo de muestreo que utilizaremos en nuestro estudio será no probabilístico o también llamado intencional, no depende de la probabilidad y consta de casos a los que tenemos acceso, es decir es del tipo intencional, nuestro criterio prevalecerá.
Técnicas
Para la realización de este estudio y seleccionar las técnicas más apropiadas, dependiendo de nuestras variables de investigación y grupo de muestra, procedemos a utilizar las siguientes técnicas y herramientas que nos permitirán alcanzar cada uno de nuestros propósitos.
24 La técnica puede ser encuestas, entrevistas u observación directa.
“Referente a, (Hernández, 2014, p. 252), menciona que la observación consiste en recopilar información a través de la percepción directa mediante el registro de todos los objetos percibidos”.
Igualmente, (Carrasco Díaz, 2006, p. 282), nos dice que “la observación es un proceso consciente de captar, a través de nuestros sentidos o con la ayuda de herramientas procesales extensibles, las características, cualidades y atributos de objetos y sujetos reales de su capacidad limitada.
“Según Valderrama (2019), la técnica de observación consiste en la obtención de registros confiables de un total de muestras tomadas y analizadas”. (p. 194)
Por lo anterior expuesto, en el actual estudio utilizaremos la técnica de observación directa, esto en relación con los resultados que obtendremos en el “laboratorio”.
Instrumentos de recolección de datos
Estas herramientas serán construidas por los investigadores a partir de los indicadores de las partes constitutivas de acuerdo a las dimensiones de nuestras variables de trabajo.
“Con relación a, (Hernández, 2014, p. 252), se muestra que es la variable que representa la investigación, las respuestas obtenidas se insertan o codifican en una base de datos o matriz para su análisis”.
“En cuanto a, Valderrama (2013, p. 195), indica que el interrogador consideró necesario utilizar esos elementos para seleccionar y recolectar lo que necesitaba”
Para nuestro proyecto de investigación, utilizaremos como herramienta la “Ficha de Recolección de Datos y Ensayos de Laboratorio”.
Consideraremos protocolos basados en el Manual de Pruebas de Materiales (MTC), que indicará los procedimientos apropiados para realizar correctamente las pruebas de mezcla asfáltica.
Realizaremos: “ensayo de agregado grueso, ensayo de agregado fino, ensayo de Marshall”, Máxima gravedad específica y Ensayo de compresión.
25 Como uso de técnica de análisis documental, usaremos hojas de Excel para así registrar el estudio del diseño de mezclas. Estos formatos serán validados por el ingeniero laboratorista
Finalmente, para medir nuestros costos y presupuestos usaremos Microsoft Excel, este Microsoft nos permitirá obtener la relación costo- beneficio, mediante una plantilla en Excel.
Validez y Confiabilidad del instrumento Validez
Con relación a, (González, 2014, p. 254), menciona que nuestros resultados serán válidos si tenemos instrumentos suficientes que nos den fealdad en el rango de todas las cosas que queremos evaluar, y no por alguna causa que se observe fácilmente de manera directa”.
“Referente a, (Hernández, 2014, p. 197) Señalando que la validez es el grado en que una herramienta mide la variable que pretende medir, nuestra encuesta de validez se categoriza con base en el juicio de expertos, el cual se realiza con expertos en variables de trabajo que observan la profundidad de la pregunta de acuerdo a las características de la muestra grupo o correlación”.
Asimismo, la validez de nuestros proyectos será brindada por expertos en la materia, ingenieros civiles, quienes validarán herramientas de recolección de datos.
Confiabilidad del instrumento
Con referencia a, Hernández, Fernández y Baptista (2014, p. 200), afirman que “la confiabilidad de un instrumento de medida es el grado en que su aplicación producirá resultados similares si lo aplicamos a la misma persona o cosa”.
Esto significa que necesitaremos usar el juicio de expertos para verificar que estén en un formato estandarizado "de acuerdo con el Manual de Pruebas de Materiales (MTC)”.
Asimismo, la validez de nuestros proyectos será brindada por expertos en la materia, ingenieros civiles, quienes validarán las herramientas de recolección de datos.
26 Material de laboratorio.
➢ Determinación del tamaño de partículas.
➢ Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pavimentos.
➢ Equipo de prueba.
➢ Información sobre el costo real de insumos, equipos y mano de obra
3.5 Procedimientos
Este proyecto busca diseñar una mezcla que sea más duradera, duradera e impermeable que las mezclas asfálticas tradicionales, utilizando "polímeros gomosos adicionales y polietileno reciclado"
Para realizar alcanzar dicho objetivo realizaremos tomas de muestras y su análisis en laboratorio, considerando las “normas establecidas por MTC y apoyándose en las normativas AASHTO”.
El proceso será amplio, este requerirá de una investigación de factores comprometidos, para avalar un “comportamiento idóneo de la mezcla y ahorro económico”, tendremos como etapas:
1. Realizaremos la planificación, aquí desarrollaremos las diferentes actividades para así cumplir con lo investigado
2. Se realizará una investigación in situ.
3. Haremos un Análisis, interpretación e integración de los resultados.
De estas etapas obtendremos:
➢ “Determinar las propiedades básicas que debe tener la mezcla. Se debe establecer la resistencia a la deformación plástica o flexibilidad, resistencia al agua, etc.”
➢ “Elegiremos el tipo de mezcla que se adapte a los requerimientos, teniendo en cuenta los factores económicos en el análisis”.
➢ “Se verán materiales disponibles, selección de agregados, deberán cumplir con especificaciones”.
➢ A la hora de elegir el tipo de asfalto, el coste será un factor muy importante.
➢ "Dosificación para un contenido óptimo de ligante".
27 3.6. Método de análisis de datos
Como sabemos nuestro propósito será el cumplir con el objetivo general de nuestro proyecto, determinaremos las propiedades físicas y mecánicas de la mezcla asfáltica convencional adicionando polímeros reciclados de caucho y polietileno Nuestro plan de análisis estadístico de datos será el de recopilar toda la información correspondiente del laboratorio y así poder analizarla e interpretarla.
Revisaremos y codificaremos nuestra información obtenida, luego verificaremos los registros para poder detectar errores, categorizaremos la Información tomando en cuenta la información en registros y evaluaciones, haremos una tabulación manual;
para verificar respuestas e interpretar los resultados que la investigación obtenga.
Dado que la tabla mostrará los resultados por el laboratorio a través de protocolos y ensayos que determinarán las propiedades físicas y mecánicas de la mezcla asfáltica, todo lo anterior se realizará utilizando métodos estadísticos descriptivos, de acuerdo al Manual de Ensayo de Material (MTC) y aplicando porcentaje, se presentará en tablas y gráficos utilizando hojas de cálculo de Excel para estadísticas.
3.7. Aspectos éticos
Para la elaboración de este estudio, nos comprometemos a demostrar y adherirnos a los siguientes aspectos éticos
➢ "Confidencialidad: Asegurar que las identidades de quienes participan como informantes de la investigación estén protegidas".
➢ "Objetividad: El análisis de los hallazgos se basará en estándares técnicos e imparciales".
➢ "Original: Se citarán las fuentes bibliográficas que utilizamos para realizar nuestra investigación para demostrar la ausencia de plagio".
➢ Autenticidad: La información que proporcionaremos en el proyecto de investigación es verdadera y daremos fe de su autenticidad al 100%.
➢ Honesto y confiable: prometemos que nuestro desarrollo investigativo no se verá inmerso en el plagio de otros autores
