Efecto del aceite quemado de motor en las características físico mecánicas de mezclas asfálticas que contienen pavimento reciclado

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(1)EFECTO DEL ACEITE QUEMADO DE MOTOR EN LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO MECÁNICAS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS QUE CONTIENEN PAVIMENTO RECICLADO. CARLOS ANDRES AREVALO CHAVARRO NICOLAS JIMÉNEZ SANCHEZ DAVID STEVEN SALAZAR NOVOA. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA IBAGUÉ 2018. 1.

(2) EFECTO DEL ACEITE QUEMADO DE MOTOR EN LAS CARACTERÍSTICAS DE MEZCLAS ASFÁLTICAS QUE CONTIENEN PAVIMENTO RECICLADO CARLOS ANDRES AREVALO CHAVARRO NICOLAS JIMÉNEZ SANCHEZ DAVID STEVEN SALAZAR NOVOA. Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de INGENIERO CIVIL. Directores: ING. Mg. JULIÁN ANDRÉS PULECIO DÍAZ Director disciplinar ING. Mg. NORMA PATRICIA GUTIÉRREZ MURILLO Directora metodológica UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA IBAGUÉ 2018. Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercialCompartirIgual 4.0 Internacional.. 2.

(3) Nota de aceptación. Directores del trabajo de grado: ING. Mg. JULIÁN ANDRÉS PULECIO DÍAZ Director disciplinar. ING. Mg. NORMA PATRICIA GUTIÉRREZ MURILLO Directora metodológica. ING. Mg. PEDRO JULIAN GALLEGO QUINTANA Jurado. ING. Mg. YELENA HERNANDEZ ATENCIA Jurado. IBAGUÉ, SEPTIEMBRE DE 2018. 3.

(4) DEDICATORIAS A Dios Por haberme permitido el privilegio de la vida, por poner de su amor en mi vida y corazón, por darme cada día, salud, entendimiento y sabiduría para culminar mis objetivos, por cada segundo que estuvo dándome fortaleza para no tirar la toalla a pesar de las dificultades y darme a mi gran motor que es mi familia, que todo es un conjunto para apoyarme e impulsarme cuando llegaban momentos de querer abandonar, pero estuvieron ahí sin lugar a duda.. A mi madre Jacqueline Novoa Montealegre Por haberme apoyado en todo momento, por ser esa amiga que nunca tuve, por sus bonitas palabras que daban motivación, por sus valores que me inculca y me sigue inculcando, por no dejarme solo así pasaran momentos que debía estar lejos de mí, por ser una tan excelente ser humano y ejemplo para mi formación como persona A mis padres por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en toda mi educación, tanto académica, como de la vida, por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a través del tiempo.. A mi padre David Salazar Reina Por ser tan especial y no desampararme en ningún momento, a pesar de las dificultades me aconsejo me apoyo estuvo y está conmigo aun como excelente padre que es, un amigo ese que nunca tuve dándome palabras de aliento, por enseñarme valores que hoy en día me hacen ser quien soy, por los valores de luchar hasta conseguir mis objetivos pase lo que pase dándome su respaldo siempre, por darme un hogar tan maravilloso, por su sabiduría tan admirable y su gran amor que tiene.. 4.

(5) A mis familiares A mi hermano Santiago Salazar Novoa, por ser tan especial y cariñoso del cual me siento orgulloso y con muchas ganas de salir adelante por él, a mi abuelita Inés que está conmigo siempre como mi segunda mamá, a mi abuelito José, mis abuelitos Antonio y Luz Mila, mis tíos, tías, primos en especial a mi prima nakarith y a mi primo Jhosep que está en el cielo, y a todos aquellos que participaron directa e indirectamente en la elaboración de este logro. ¡Gracias a ustedes!. A mis maestros A todos aquellos que me dieron un poco de su conocimiento porque me ayudaron a formarme como mejor persona, por su gran apoyo y motivación para la culminación de los estudios.. A mis amigos Muy pocas personas, pero si influyeron porque nos apoyamos mutuamente para formarnos como mejores personas, personas de infancia como de estudio que llegaron a ser especiales para mí. David Steven Salazar Novoa. 5.

(6) A DIOS porque me ha dado la fortaleza y darme fuerzas de superar los obstáculos y dificultades de la vida y poder llegar hasta este momento de mi formación profesional.. De igual forma, dedico este trabajo a mi madre Angélica Sánchez y a mi padre Leonardo Jiménez por el amor brindado apoyo que son un pilar grande en mi vida ya que me han sabido guiar por el camino de la vida, lo cual me han ayudado a salir adelante en los momentos más difíciles.. Y a mi familia porque me han brindado su apoyo en los bueno y malos momentos, a mis hermanos Johan, Luciana y mariana, a mis abuelos Gladys y Hever que desde el cielo me cuidan y protegen, y mis abuelos que todavía me acompañan en vida Argemiro y Delfina, y Alexandra, y a todos mis familiares aquellos que me apoyaron directa e indirectamente gracias por su apoyo. Nicolás Jiménez Sanchez. 6.

(7) A Dios por brindarme en todo este tiempo la fortaleza, sabiduría, la perseverancia, y salud, para cumplir con todos los objetivos que el tenia destinado para mi sin importar los obstáculos y personas que querían que cambiara este camino tan hermoso y lleno de buenas experiencias que he tenido gracias a mi familia, amigos y otras personas que mandaste en el momento preciso para que pudiera seguir y nunca rendirme para culminar esta etapa de mis estudios universitarios y en la vida.. A mi madre Carlota Chavarro Rondon y a mi padre Carlos Alberto Arevalo Ospitia que son uno de los pilares en mi vida, mi amigos, compañeros y concejeros en todos esos momentos que quería dejar lo e irme por el camino fácil, por esos bonitos momentos que me han bridando además de guiarme por el gran y largo camino de la vida y enseñarme que por más dificultades que se tenga siempre hay una manera de solucionarlas y salir adelante.. A mi familia que me han brindado su cariño, apoyo y todas esas bonitas experiencias que hemos tenido; a mi hermana Martha Valentina Arevalo Chavarro que es el otro pilar en mi vida además de una de las motivaciones para cumplir mis metas; a mis tíos que me brindaron un apoyo y enseñanzas muy importante para cumplir con esta meta; a mis primos que los podría considerar como mis hermanos por regalarme todas esas enseñanzas y palabras que me brindaron; a mis abuelos mis segundos padres que me brindaron todo ese cariño, amor, bondad, valores, experiencias, enseñanzas, risas, alegrías, que pasaron tan buenos y malos momentos.. A mis maestros que me compartieron todos esos conocimientos y experiencias que me ayudaron para forjarme como persona y profesional, además de todos. 7.

(8) esos consejos y motivaciones para que nunca dejara mis objetivos y pudiera seguir el camino de culminar los estudios.. A mis amigos de estudio, infancia, del deporte y otros que aportaron su granito de. arena para cumplir con mis objetivos y por todos esos buenos y malos. momentos que pasamos pero que nunca rompieron esos lasos de amistad.. Carlos Andres Arevalo Chavarro. 8.

(9) AGRADECIMIENTOS. Quiero agradecer a todas las personas que de alguna manera contribuyeron para la realización de este trabajo, dentro de los cuales destaco:. A Dios por darme salud y motivación para culminar esta etapa de mi vida.. A mi abuela Elena, el ángel que desde el cielo me cuida, protege y guía mi camino.. A mis padres David y Jacqueline por la excelente formación, el amor, enseñanzas e incentivos a lo largo de mi vida.. A mi familia por estar ahí siempre en los momentos de mayor dificultad. A los amigos que me acompañaron para el éxito y formación académica, siempre brindando, en especial a dos personas que me ayudaron en mucho y me apoyaron, Carlos Andres Arevalo y Nicolas Jimenez sanchez, gracias a ellos se pudo culminar todo sin importar los obstáculos.. A la Ing. Norma, directora de este trabajo, por el conocimiento compartido, dedicación, paciencia y disponibilidad cuando lo necesité.. 9.

(10) Al ingeniero Pedro Gallego por estar pendiente y ayudarnos en todo lo que más podía.. Al ingeniero Julián Pulecio por ser tan especial, y estar ayudándonos en cada momento duda que se tenía haciéndolo muy fácil todo siempre inculcando estudiar que no lo deje de hacer.. A la ing. Yelena por transmitir de sus conocimientos de la mejor manera David Steven Salazar Novoa. 10.

(11) Mis más agradecimientos a los ingenieros Norma Patricia Gutiérrez Murillo, Pedro Julian Gallego Quintana, Julián Andrés Pulecio Díaz y Yelena Hernández Atencia por su asesoramientos y disponibilidad del tiempo para el desarrollo del presente trabajo de investigación.. De igual manera agradecer a mis colegas y compañeros del trabajo que nos apoyamos mutuamente en nuestra formación profesional, David Steven Salazar Novoa y Carlos Andres Arevalo Chavarro que con su apoyo se pudimos concluir el presente trabajo de investigación. Nicolás Jiménez Sánchez. 11.

(12) Mis agradecimientos primero que todo a Dios por todas las bendiciones y personas que me envió en los momentos adecuados para poder cumplir con este objetivo.. A mis padres por la gran formación, amor, enseñanzas y cariño que me brindaron.. A mi familia por todos esos consejos y enseñanzas que me brindaron, además de estar hay en esos momentos difíciles.. A todos los profesores de la facultad de ingeniería civil pero en especial a los ingenieros Norma Patricia Gutiérrez Murillo, Pedro Julian Gallego Quintana, Julián Andrés Pulecio Díaz y Yelena Hernández Atencia por brindarnos los espacios necesarios para el asesoramiento, paciencia y el tiempo que nos dedicaron para la elaboración de este trabajo.. De igual forma agradezco a todos los amigos que nos acompañaron durante este proceso brindándonos su apoyo, en especial a mis amigos, compañeros y colegas en este trabajo David Steven Salazar Novoa y Nicolás Jiménez Sánchez por ese apoyo mutuo en la formación académica y en la realización de este trabajo además de las grandes experiencias y conocimientos que obtuvimos. Carlos Andres Arevalo Chavarro. 12.

(13) TABLA DE CONTENIDO. INDICE DE ILUSTRACIONES ............................................................................... 16 INDICE DE TABLAS .............................................................................................. 16 ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ 17 INDICE DE ANEXOS ............................................................................................. 19 GLOSARIO ............................................................................................................ 21 1. RESUMEN ...................................................................................................... 23 2. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 27 3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 31 4. OBJETIVOS .................................................................................................... 34 4.1.. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 34. 4.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS ..................................................................... 34. 5. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................... 35 5.1.. PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO .................................................. 35. 5.2.. MEZCLAS DENSAS EN CALIENTE ......................................................... 38. 5.3.. PAVIMENTO FLEXIBLE. .......................................................................... 39. 5.4.. WEO EN MEZCLAS ASFÁLTICAS CON RAP ......................................... 41. 6. METODOLOGÍA .............................................................................................. 43 6.1.. METODOLOGIA EXPERIMENTAL........................................................... 43. 6.1.1.. Caracterización de los materiales ...................................................... 43. 6.1.2.. Determinación del porcentaje óptimo de asfalto ................................ 51. 6.1.3.. Mezclas iniciales para obtener el porcentaje de asfalto óptimo ......... 52. 6.1.4.. Mezclas finales ................................................................................... 53. 13.

(14) 6.1.5.. Elaboración de mezclas con WEO ..................................................... 54. 6.1.6.. WEO................................................................................................... 57. 6.1.7.. Ligante ............................................................................................... 57. 6.1.8.. Análisis estadístico ............................................................................. 59. 6.1.9.. Modelación en Windepav ................................................................... 60. 7. MATERIALES Y EQUIPOS ............................................................................. 62 7.1.. MATERIALES ........................................................................................... 62. 7.2.. EQUIPOS ................................................................................................. 64. 8. RESULTADOS Y ANÁLISIS............................................................................ 66 8.1.. GRANULOMETRÍA AGREGADOS VÍRGENES ....................................... 66. 8.1.1.. Agregados vírgenes de grava ............................................................ 66. 8.1.2.. Agregados vírgenes de arena ............................................................ 68. 8.1.3.. Agregados de mezclas finales ........................................................... 69. 8.2.. GRAVEDAD ESPECÍFICA ....................................................................... 71. 8.2.1.. Agregado virgen grava: ...................................................................... 71. 8.2.2.. Agregado virgen arena ....................................................................... 72. 8.3.. DESGASTE EN LA MÁQUINA DE LOS ÁNGELES ................................. 72. 8.4.. CARACTERÍSTICAS DEL RAP ................................................................ 74. 8.5.. CARACTERÍSTICAS DEL ASFALTO NUEVO ......................................... 76. 8.6.. CARACTERIZACIÓN DE LOS LIGANTES ............................................... 77. 8.7.. PORCENTAJE PARA LAS MEZCLAS FINALES ..................................... 78. 8.8.. CARACTERIZACION DEL WEO .............................................................. 78. 8.9.. ANALISIS ESTADISTICO ......................................................................... 79. 14.

(15) 8.10.. CARACTERIZACIÓN DE MEZCLAS FINALES (PROPIEDADES. FÍSICAS Y MECÁNICAS) ................................................................................... 82 8.10.1.. Vacíos con aire ............................................................................... 82. 8.10.2.. Estabilidad y Flujo ........................................................................... 84. 8.10.3.. Relación Estabilidad y Flujo ............................................................ 86. 8.10.4.. Susceptibilidad al agua utilizando la prueba de tracción indirecta .. 87. 8.10.5.. Análisis de las modulaciones en Windepav .................................... 90. 8.11.. RESULTADOS CONSOLIDADOS ........................................................ 93. 8.11.1.. Incidencia del WEO en las mezclas finales..................................... 93. 9. CONCLUSIONES ............................................................................................ 96 10.. RECOMENDACIONES ................................................................................ 98. 11.. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 99. 12.. ANEXOS .................................................................................................... 102. 15.

(16) INDICE DE ILUSTRACIONES. Ilustración 1 Programa que se utilizo ..................................................................... 60 Ilustración 2 Agregados vírgenes........................................................................... 62 Ilustración 3 Asfalto nuevo ..................................................................................... 63 Ilustración 4 RAP ................................................................................................... 63 Ilustración 5 WEO .................................................................................................. 64 Ilustración 6 Equipos utilizados .............................................................................. 65 Ilustración 7 Caracterización del asfalto nuevo ...................................................... 76. INDICE DE TABLAS. Tabla 1 Simbología de las siglas ........................................................................... 46 Tabla 2 Tabla de factor de corrección por temperatura ......................................... 47 Tabla 3 Simbología de las siglas ........................................................................... 48 Tabla 4 Tabla de factor corrección por temperatura .............................................. 49 Tabla 5 Porcentajes iniciales de asfalto ................................................................. 52 Tabla 6 Porcentaje óptimo de asfalto..................................................................... 53 Tabla 7 Preparación de mezclas finales con RAP y WEO ..................................... 56 Tabla 8 Composición del ligante. ........................................................................... 58 Tabla 9 Resultados de la granulometría de los agregados vírgenes de grava ...... 67 Tabla 10 Resultados de la granulometría de los agregados vírgenes de arena .... 68 Tabla 11 Resultados de los cálculos de gravedad específica para agregado virgen de grava ................................................................................................................. 71 Tabla 12 Resultados de los cálculos de gravedad específica para agregado virgen de arena ................................................................................................................. 72 Tabla 13 Tamizado de la muestra.......................................................................... 73. 16.

(17) Tabla 14 Pesos de la muestras después de los procedimientos ........................... 73 Tabla 16 Resultados del análisis granulométrico de los agregados del RAP ........ 74 Tabla 17 Proporciones de asfalto envejecido, asfalto virgen y WEO para la preparación de las mezclas ................................................................................... 77 Tabla 18 Porcentaje de las mezclas finales ........................................................... 78 Tabla 19 Caracterización del WEO ........................................................................ 79 Tabla 20 Análisis Tracción seca ............................................................................ 81 Tabla 21 Estabilidad y Flujo con diferente inclusiones de WEO ............................ 84 Tabla 22 Relación resistencia a la tensión de mezclas asfálticas con diferentes porcentajes de WEO .............................................................................................. 89. ÍNDICE DE FIGURAS. Figuran 7 Ensayos que se le realizaron a las mezclas .......................................... 54 Figura 10 Curva granulométrica del agregado virgen de grava ............................. 67 Figura 11 Curva granulométrica del agregado virgen de arena ............................. 69 Figura 12 Curva granulométrica de los agregados de las mezclas finales ............ 70 Figura 13 Curva granulométrica del agregado del RAP ......................................... 75 FIGURA 14 Comparación del flujo Vs %WEO ....................................................... 81 FIGURA 15 - Porcentajes de vacíos de aire presentes en las diferentes mezclas asfálticas con RAP y WEO .................................................................................... 83 FIGURA 16 Estabilidad Marshall para mezclas con RAP + WEO ......................... 85 FIGURA 17 Flujo para mezclas con RAP + WEO .................................................. 86 FIGURA 18 Relación estabilidad y flujo ................................................................. 87 FIGURA 19 Tracción indirecta (húmeda y seca) y relación tracción indirecta (RRT) para mezclas con RAP + WEO .............................................................................. 88 FIGURA 20 Relación de Resistencia a la Tensión Indirecta (RRT). ...................... 90 Figura 21 Grafica de modulación de una estructura de capa asfáltica con inclusión de WEO en windepav ............................................................................................ 92. 17.

(18) Figura 22 Índice del WEO en la mezcla ................................................................. 94. 18.

(19) INDICE DE ANEXOS. Anexos 1 Resultados del ensayo de granulometría del RAP ............................... 102 Anexos 2 Resultados del ensayo granulometría de la grava ............................... 103 Anexos 3 Resultado del ensayo granulométrico de la arena ............................... 104 Anexos 4 Resultados del ensayo granulométrico de los agregados vírgenes ..... 105 Anexos 5 Resultados del ensayo de gravedad específica de los gruesos ........... 106 Anexos 6 Resultados del ensayo de gravedad específica de la arena ................ 107 Anexos 7 Resultados del ensayo de gravedad específica de los agregados vírgenes de la mezcla .......................................................................................... 108 Anexos 8 Resultados del ensayo del desgaste de los agregados gruesos en la máquina de los ángeles ....................................................................................... 109 Anexos 9 Resultados del ensayo para obtener el porcentaje óptimo de asfalto .. 110 Anexos 10 Resultados del ensayo gráficas para obtener el porcentaje óptimo de asfalto .................................................................................................................. 111 Anexos 11 Resultado del ensayo de estabilidad y flujo Marshall ........................ 112 Anexos 12 Resultados del ensayo de tracción indirecta para obtener la suceptibilidad ....................................................................................................... 113 Anexos 13 Resultados del ensayo de tracción indirecta con comparación de rectas ............................................................................................................................. 114 Anexos 14 Resultados de la modulación de datos en Infostat para estabilidad Marshall ............................................................................................................... 115 Anexos 15 Resultados de la modulación de datos en Infostat para flujo Marshall ............................................................................................................................. 116 Anexos 16 Resultados de la modulación de datos en Infostat para estabilidad de tracción seca ........................................................................................................ 117 Anexos 17 Resultados de la modulación de datos en infostat para flujo de tracción seca ..................................................................................................................... 118. 19.

(20) Anexos 18 Resultados de la modulación de datos en Infostat para estabilidad de tracción húmeda .................................................................................................. 119 Anexos 19 Resultados de la modulación de datos en Infostat para flujo de tracción húmeda ................................................................................................................ 120 Anexos 20 Resultados de la modulación de datos en Windepav con una capa asfáltica que tiene 0% de WEO ........................................................................... 121 Anexos 21 Resultados de la modulación de datos en windepav con una capa asfáltica que tiene 4.0% de WEO ........................................................................ 122 Anexos 22 Resultados de la modulación de datos en windepav con una capa asfáltica que tiene 4.5% de WEO ........................................................................ 123 Anexos 23 Resultados y graficas de datos Marshall para la obtención de % de vacíos con aire ..................................................................................................... 124 Anexos 24 Resultados de datos de tracción indirecta con inclusion de WEO 0% para la obtención de % de vacíos con aire .......................................................... 125 Anexos 25 Resultados de datos de tracción indirecta con inclusion de WEO 4.0% para la obtención de % de vacíos con aire .......................................................... 126 Anexos 26 Resultados de datos de tracción indirecta con inclusion de WEO 4.5% para la obtención de % de vacíos con aire .......................................................... 127 Anexos 27 Resultados y graficas de tracción indirecta húmeda con inclusión de WEO para la obtención de % de vacíos con aire ................................................. 128 Anexos 28 Resultados y graficas de tracción indirecta seca con inclusión de WEO para la obtención de % de vacíos con aire .......................................................... 129 Anexos 29 Caracterización del WEO ................................................................... 130. 20.

(21) GLOSARIO. Subrasante: Superficie terminada de la carretera a nivel de movimiento de tierras (corte o relleno), sobre la cual se coloca la estructura del pavimento o afirmado Viscosidad: La viscosidad es una propiedad física característica de todos los fluidos, el cual emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento. Escombreras: es el lugar donde se depositan las pilas construidas con la acumulación de escombros Inclusión: es una manera de decir “suma” o “adición” de alguien o algo, Ligante: Partículas un compuesto adhesivo que ligan y mantienen unidos dos elementos. Polímeros: son macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena. Bacheo: es una de las principales actividades del mantenimiento rutinario y se ejecuta en carreteras, calles y caminos vecinales, y consiste en reparar los hoyos que aparecen en las vías. Humedad higroscópica: Es aquella que aparece cuando, por medio del agua que las transporta, se introducen sales en el suelo o en el material constructivo. Reologicas: es el estudio de la deformación y el fluir de la materia. Susceptibilidad: La probabilidad de producir una respuesta significativamente superior a la media a una exposición específica a una sustancia. Adherencia: Unión física que resulta de haberse pegado una cosa con otra.. 21.

(22) Relación de poisson: es una constante elástica que es una medida de la compresibilidad de un material perpendicular al esfuerzo aplicado, o la relación entre la deformación latitudinal y la deformación longitudinal. Abrasión: es la acción mecánica de rozamiento y desgaste que provoca la erosión de un material o tejido. Fresado: consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas de metal duro. WEO (Waste Engine Oil): que significa aceite de motor de desecho o aceite quemado de motor.. 22.

(23) 1. RESUMEN. En Colombia la mayor parte de la red vial está constituida por pavimentos flexibles, por su característica especial de brindar mayores deformaciones, sin presentar fallas en su estructura y a la hora de ser ejecutados, brindan una mayor economía en comparación con otros pavimentos. Estos pavimentos presentan inconvenientes generados por los fuertes cambios de temperatura, las precipitaciones, las erosiones, las corrientes de agua y la gran cantidad de demanda del tráfico en las vías, entre otros. (Clavijo Rey & Aranda Rojas , 2014). Un pavimento flexible de acuerdo con la norma AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) se puede definir desde dos puntos de vista: de la ingeniería y el del usuario. De acuerdo con la ingeniería el pavimento es un elemento estructural que se encuentra sobre una superficie de terreno llamado subrasante diseñado para soportar cargas extremas durante un determinado tiempo. Desde punto de vista del usuario el pavimento es una superficie donde se debe garantizar comodidad y seguridad y tenga un buen servicio para las personas. (Construccion, 2018). El aceite es un lubricante empleado en el motor de los vehículos y maquinas, ayuda a las piezas que conforman las partes internas de cada motor. Este lubricante a la hora de trabajar tiene una característica llamada viscosidad, pero llega a un tiempo determinado en el que pierde propiedades y ya no es preciso ni tan bueno para que siga trabajando de la forma en que venía o exactamente ya no es apto para trabajar dentro del motor. (Nurul Hidayah Mohd Kamaruddin, 2014). 23.

(24) Materiales como el aceite quemado de motor y el pavimento que ya cumplió el tiempo de uso lo desechan y quedan en el ambiente como agentes contaminantes. El aceite quemado de motor por sus componentes químicos al no ser desechado en los lugares adecuados tiene a expulsar unos gases de alta toxicidad y además que acaban con la capa de ozono entre muchas otras consecuencias a raíz de esto, lo cual es causado por la gran demanda de este producto gracias a la alta cantidad de automotores que lo necesitan para que lubrique el motor y otras partes de este medio de transporte, a raíz de esto y por el mal manejo que se le brinda a este desecho toxico muchos de estos terminan contaminando ríos, mares, océanos y toda clase de fuente hídrica causando la muerte de muchas especies animales, vegetales y en algunos casos humanas.. Por otro lado el pavimento que ya termino el tiempo de uso como se mencionó anteriormente se depositaba en terrenos a cielo abierto más conocidos como rellenos o escombreras, también se depositan en lugares desolados por tal razón después de un tiempo muchos de esto lugares se vuelven zonas constructivas para casas o edificios residenciales, pero lo que pasa con esto es la capacidad del suelo la cual por ser un relleno es muy mala porque muchos de los elementos que votan en estos lugares ya perdieron su gran parte de la resistencia y además están en pleno proceso de compactación, también los pavimentos desechados por el tipo de materiales por los que esta compuestos llegan un punto que se descomponen y expiden unos gases tóxicos para el medio ambiente.. Por tal razón la importancia de reutilizar el aceite quemado de motor y el pavimento reciclado que ya cumplió con su uso principal, e utilizarlos como elementos que se han parte de una mezcla asfáltica encontrando así una segunda forma de aprovechar estos materiales y mitigar dos de los componentes que le aporta a la contaminación del mundo.. 24.

(25) Además, otra importancia es que gracias a la reutilización del pavimento reciclado y tomando el aceite quemado de motor como rejuvenecedor, el costo de la construcción del pavimento disminuye gracias a contar con material in situ, por tal razón la cantidad que tienen que comprar de agregado como grava y finos y asfalto es mucho menor gracias a que el pavimento reciclado tiene una cantidad de estos materiales.. El empleo del RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) es considerado un material de desecho en la construcción de una estructura horizontal, pero se ha convertido en una opción muy conveniente para el fomento de lo que se conoce como carreteras sostenibles, ofrece una disminución en los costos de los proyectos viales asociados a la explotación de materiales vírgenes de cantera, lo que facilita la viabilidad de desarrollar técnicas convencionales de construcción, se puede agregar que la utilización del RAP en la técnica de fresado con emulsión asfáltica, genera mayor facilidad como posibilidad para habilitar vías para uso de tráfico. (Hernández, 2014). En el presente trabajo se realizaron diferentes ensayos para cada uno de los materiales, tanto los agregados vírgenes como el pavimento reciclado, verificando el cumplimiento de las especificaciones requeridas para las mezclas densas en caliente MDC -19.. Se elaboraron mezclas asfálticas con unas proporciones de agregados vírgenes y ARAP (65%-35%) y con un contenido de asfalto de 4,8% al total de la mezcla, al cual se le incluyeron diferentes porcentajes de WEO (4% y 4,5%) con la relación al peso del asfalto calculado para la mezcla (57,6g). se fabricaron 18 briquetas tipo. 25.

(26) Marshall, 18 por cada tipo de mezcla ((6_((WEO 0%) ),6_((WEO 4%) ),6_((WEO 4,5%)), fueron compactadas a 75 golpes por cada cara, las cuales se determinaron: el porcentaje de vacíos con aire, la estabilidad, el flujo, la relación estabilidad-flujo, la susceptibilidad al agua utilizando el ensayo de tracción indirecta y el módulo resiliente.. La incorporación del WEO en las mezclas finales produjo un cambio en las propiedades de tal forma el efecto disminuyo en los valores de todas ellas. Los porcentajes de disminución promedio fueron: Estabilidad 15,5% (23.491𝑁(𝑤𝑒𝑜0 % ⇒ 16.588𝑁(𝑤𝑒𝑜4,5 %) ),. Flujo. 13,1%. (4,48𝑚𝑚(𝑤𝑒𝑜0% ⇒ 3,88𝑚𝑚(𝑤𝑒𝑜4,5% ),. Relación. estabilidad – flujo 9,3% (5,24(𝑤𝑒𝑜0% ⇒ 4,28(𝑤𝑒𝑜4,5 %) ). Los porcentajes de los parámetros que presentaron disminución y aumento promedio fueron: Vacíos con aire 17,23%. (9,65(𝑤𝑒𝑜0% ⇒ 9,21(𝑤𝑒𝑜4,5 %) ), Tracción indirecta seca 93,54%. (1,02𝑀𝑃𝑎(𝑤𝑒𝑜0 % ⇒ 0.77𝑀𝑃𝑎(𝑤𝑒𝑜4,5%) ),. Tracción. indirecta. húmeda. 96,58%. (0,86𝑀𝑃𝑎(𝑤𝑒𝑜0 % ⇒ 0,73𝑀𝑃𝑎(𝑤𝑒𝑜4,5%) ) y la relación Tracción indirecta 8,42% (84,99(𝑤𝑒𝑜0 % ⇒ 94,85(𝑤𝑒𝑜4,5%) ).. 26.

(27) 2. INTRODUCCIÓN. La infraestructura vial es un factor fundamental para el desarrollo de un país, siendo así, son arterias que ayudan a un progreso en la parte del transporte contribuyendo con la comunidad, en el ámbito económico como también turístico, desarrollando un mejor bienestar a las personas que habitan, facilitando gran parte de sus necesidades. Día a día las entidades que lideran un país invierten en recursos naturales para un aumento en la construcción, mantenimiento y rehabilitación de vías, tanto primarias, secundarias como terciarias, en el grado de importancia se enfocan más en el aumento de las vías primarias porque son las principales que comunican de ciudad a ciudad, debido a que es donde más se presenta índice de transporte, en segundo grado se encuentra las vías secundarias que son de igual importancia pero no como las anteriores, dando una comunicación de ciudad con municipio, o municipio con municipio es la razón por la cual el porcentaje de vías pavimentadas disminuye, por último se tiene una categoría llamada vías terciarias en donde se comunican veredas con municipio o veredas con veredas, con la mayoría de sus vías sin pavimentar, dándole las entidades dirigentes del país un poco menor interés porque requieren mucho más inversión con aplicación de recursos.. En un país como Colombia se ve afectado en la parte de construcción de infraestructura vial, es de conocer que es un país en camino al desarrollo, pero el cambio de sistemas de contratación para la ejecución de obras afecta en gran parte, otro factor para que no se realice una construcción es la demora en el desembolso de los recursos destinados para carreteras en construcción, existen sin fin de cosas que suceden en el país para llevarse a acabo una obra vial, pero enfocándonos mas en un punto clave es la utilización de los recursos, que también se desarrollan como un obstáculo bastante alto en el desarrollo de los diferentes. 27.

(28) proyectos. (Archila Acelas, Andrés Vicente, Aparicio Jurado, María Fernanda, 2018). El pavimento de una carretera está ligado a la acción continua del tráfico y de meteorología, una demás para añadidura está el envejecimiento natural de los materiales, hace efecto en el firme donde surge un proceso de deterioro constante progresivo, tal envejecimiento y deterioro del firme conlleva a una minoría paulatina en los niveles de seguridad y confort del tráfico, que al superar ciertos valores hace necesario implementar una operación de conservación, ya que si no se hace cierta intervención se empieza a afectar las capas inferiores que contiene un pavimento e incrementaría el daño teniendo claro que puede ser de más severidad creciendo el costo.. En Colombia gran cantidad de carreteras presentan deterioros inminentes que han traído consigo un periodo de vida corto, varios factores han influido en esta situación como la mala calidad de materiales, insuficientes drenajes, procesos constructivos inadecuados y estimaciones de tráfico poco confiables, lo que ha traído un alto costo para las reparaciones y mejoramiento de las vías ya existentes. (Revollo, 2015). Bajo este contexto es necesario evaluar las distintas alternativas existentes para darle solución a este problema, convirtiéndose el reciclaje de pavimentos flexibles (RAP) en una solución llamativa por sus ventajas en costos, transporte y facilidad constructiva. (Revollo, 2015). La rehabilitación por pavimentos flexibles reciclados ha tomado gran relevancia en los últimos años en varios países, debido a las ventajas que esta presenta en el. 28.

(29) uso energético, bajos costos y siendo amigable con el medio ambiente, convirtiéndose en una alternativa con gran aceptación mundial, por lo que es de gran importancia el estudio previo de los materiales reciclados y tener un conocimiento amplio en las técnicas utilizadas para este proceso de rehabilitación. (Revollo, 2015). Con relación a los agentes rejuvenecedores, la utilización de aceite de automóvil usado (Waste Engine Oil - WEO) es una línea de investigación reciente que ha venido despertando un gran interés por parte de algunos investigadores en los últimos años. (Gallego Quintana, 2016) El aceite quemado de motor puede ser utilizado para la construcción de nuevos pavimentos con la combinación de RAP, teniendo en cuenta que es un agregado más, aplicado a la mezcla reciclable que rejuvenece las propiedades físicas y químicas de una mezcla asfáltica, convirtiéndose en un método viable para el sostenimiento de infraestructura vial, tanto a nivel económico como también a nivel ambiental. (Nurul Hidayah Mohd Kamaruddin, 2014) El objetivo es conservar los recursos naturales e intentar de destruir menos al ambiente, reciclarlo adecuadamente para pavimentos es una alternativa muy buena para motivar a las personas a lograr un adecuado uso a la hora de extraerlo, donde se puede llegar a un acuerdo donde poder depositarlo para el progreso en infraestructura vial, este lubricante tiene unas propiedades capaces de rejuvenecer partículas en un pavimento reciclable y es así donde podría reemplazarse por otros materiales usados como el betún y entre otros, así llegar a un óptimo desarrollo social para un mejor bienestar. (Completo Longitud ArtículoReciclDoaa YO. Osman⇑, 2016). 29.

(30) En el presente documento tiene como fin evaluar las propiedades del pavimento, al ser renovado con aceite quemado de motor como agente rejuvenecedor, como alternativa de reemplazo parcial de materiales vírgenes.. Desde el punto de vista normativo, en Colombia es permitido preparar mezclas asfálticas hasta un determinado contenido de RAP, lo cual es reglamentado por el INVIAS en su ARTICULO 462 -13 (Reciclado de pavimento asfaltico en planta y en caliente), donde se define un contenido máximo de 40% de RAP con un 60% de agregados. vírgenes. y. 30. asfalto. nuevo.

(31) 3. JUSTIFICACIÓN. En la actualidad, el mundo se encuentra pasando por un momento difícil gracias a los diferentes cambios ambientales que ha sufrido, los cuales son causado por los grandes factores de contaminación que las grandes empresas y las mismas personas se han encargado de producir, por no ser conscientes que con estos actos además de dañar el paisaje, la vegetación, los animales, entre muchos otros entes que intervienen en la cadena en la cual al final están reflejado cada una de las personas que vivimos en este planeta.. Gracias a los diferentes acontecimientos ambientales que han afectado al planeta en estos últimos años, la gran mayoría de las personas han cambiado y están buscando la manera de que las nuevas tecnologías y procedimientos que se llevan se modifiquen y sean amigables con el medio ambiente que en lo posible ayude a mejorar los daños causados.. En el mundo, uno de los procesos que más cambios y afectaciones le brinda al ambiente es la construcción de nuevas vías para la comunicación de diferentes lugares, para disminuir el tiempo y las distancias, además el mantenimiento de estas vías deja una gran cantidad de desechos de los pavimentos que cumplen con su tiempo de servicio los cuales anteriormente terminaban en los rellenos.. En Colombia el ministerio de transporte mediante el instituto nacional de vías (INVIAS) en un intento por mejorar y brindar un estado de seguridad y confort a todos los usuarios que transitan por la red vial del país, invierten una gran cantidad de dinero anualmente en busca de mejores tecnologías, procedimientos y. 31.

(32) mantenimiento que ayuden a lograr estos objetivos, además, de que estas intervenciones tengan la menor afectación para el medio ambiente que nos rodea.. Gracias a esto las diferentes empresas y las universidades se ponen en la tarea de buscar nuevos procedimientos y tecnologías que ayuden a mitigar en su gran parte los daños al medio ambiente, intentando reutilizar muchos productos que al terminar su uso principal lo desechan y se vuelve en un agente de contaminación potencial para el planeta.. Materiales como el aceite quemado de motor y el pavimento que ya cumplió el tiempo de uso lo desechan y quedan en el ambiente como agentes contaminantes. El aceite quemado de motor por sus componentes químicos al no ser desechado en los lugares adecuados tiene a expulsar unos gases de alta toxicidad y además que acaban con la capa de ozono entre muchas otras consecuencias a raíz de esto, lo cual es causado por la gran demanda de este producto gracias a la alta cantidad de automotores que lo necesitan para que lubrique el motor y otras partes de este medio de transporte, a raíz de esto y por el mal manejo que se le brinda a este desecho toxico muchos de estos terminan contaminando ríos, mares, océanos y toda clase de fuente hídrica causando la muerte de muchas especies animales, vegetales y en algunos casos humanas.. Por otro lado el pavimento que ya termino el tiempo de uso como se mencióno anteriormente se depositaba en terrenos a cielo abierto más conocidos como rellenos o escombreras, también se depositan en lugares desolados por tal razón después de un tiempo, muchos de esto lugares se vuelven zonas constructivas para casas o edificios residenciales, pero lo que pasa con esto es la capacidad del suelo la cual por ser un relleno es muy mala porque muchos de los elementos que votan en estos lugares ya perdieron su gran parte de la resistencia y además 32.

(33) están en pleno proceso de compactación, también los pavimentos desechados por el tipo de materiales por los que esta compuestos llegan un punto que se descomponen y expiden unos gases tóxicos para el medio ambiente.. Por tal razón la importancia de reutilizar el aceite quemado de motor y el pavimento reciclado que ya cumplió con su uso principal, e utilizarlos como elementos que se han parte de una mezcla asfáltica encontrando así una segunda forma de aprovechar estos materiales y mitigar dos de los componentes que le aporta a la contaminación del mundo.. Además, otra importancia es que gracias a la reutilización del pavimento reciclado y tomando el aceite quemado de motor como rejuvenecedor, el costo de la construcción del pavimento disminuye gracias a contar con material in situ, por tal razón la cantidad que tienen que comprar de agregado como grava finos y asfalto es mucho menor gracias a que el pavimento reciclado tiene una cantidad de estos materiales.. 33.

(34) 4. OBJETIVOS 4.1.. OBJETIVO GENERAL. Analizar el efecto del aceite quemado de motor en diferentes porcentajes, aplicados a mezclas asfálticas que contienen pavimento reciclado.. 4.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS. -. Caracterizar los diferentes materiales utilizados para las mezclas asfálticas. -. Realizar la preparación de las diferentes mezclas asfálticas con diferentes inclusiones de aceite quemado de motor y pavimento reciclado.. -. Determinar las propiedades físicas y mecánicas de las mezclas asfálticas con diferentes porcentajes de aceite quemado de motor.. -. Comparar los resultados obtenidos con las especificaciones técnicas de una mezcla densa en caliente MDC19.. 34.

(35) 5. ESTADO DEL ARTE. Un pavimento es una estructura horizontal que se caracteriza por un grupo de capas (base y la sub-base, estas sobre una llamada sub-rasante) en el que debe resistir esfuerzos de cargas repetitivas, como también soportar deformaciones que presentan. (Martinez, 2014). En Colombia la mayor parte de la red vial está constituida por pavimentos flexibles, por brindar mayores deformaciones, sin tener una falla en el pavimento y a la hora de ejecutarlos, brindan una mayor economía en comparación con otros pavimentos. Estos pavimentos presentan inconvenientes generados por los fuertes cambios de temperatura, las precipitaciones, las erosiones, las corrientes de agua y la gran cantidad de demanda del tráfico en las vías, entre otros. (Clavijo Rey & Aranda Rojas , 2014). 5.1.. PAVIMENTO ASFÁLTICO RECICLADO. En la universidad de costa rica el pavimento asfaltico reciclado (RAP por sus siglas en inglés) consiste en el término que se les da a los materiales removidos para la reutilización de la capa de pavimento existente en la vía que contienen asfalto y agregados. Estos agregados se generan cuando los pavimentos son removidos para la rehabilitación al nuevo asfalto ya que cuando se tritura y tamiza el RAP se convierte en un agregado de alta calidad. (Universidad de Costa Rica, 2017). El primer registro del uso de RAP se remonta al año 1915, empleado en la construcción de nuevas vías (Taylor, 1997). Sin embargo, el uso masivo de RAP 35.

(36) se dio en los años 1970s debido a los altos precios del ligante asfáltico, impulsados por la crisis energética vivida en esos años (Carpenter, Pine, & Trepanier, 2012).. Desde aquella época el uso de RAP se ha ido incrementado, debido en gran parte a los avances de las tecnologías de construcción de vías. (Gallego Quintana, 2016). Actualmente, el RAP es uno de los materiales más reciclados en el mundo (Chen, Wang, & Huang, 2009) y, dependiendo de las mezclas realizadas, puede ser reciclado en un 100% (Hansen, Newcomb, & Cervarich, 2011). (Gallego Quintana, 2016). La utilización de pavimentos reciclables ha sido una temática de gran importancia en el campo sostenible con la posibilidad de reducir la cantidad de materia prima. Existen interrogantes que no se han resuelto con respecto a la inclusión de los materiales de reciclaje en los pavimentos como el efecto de los agentes rejuvenecedores y los asfaltos modificados, el efecto del RAP en las propiedades del asfalto a temperaturas altas, medias y bajas. (Loria Salazar & Leiva Padilla , 2012). En el efecto de las técnicas de reciclaje de asfalto RAP, en los Estados Unidos se realizó una investigación de cuatro fuentes diferentes de agregado que fueron sometidos a 3 métodos de extracción: horno de ignición, centrifugado y reflujo. Los resultados que se obtuvieron de estos métodos demuestran que estas técnicas pueden en la mayoría afectar las propiedades de diseño y que por lo tanto es. 36.

(37) importante conocer bien las cantidades a utilizar para la durabilidad final de la estructura de pavimento. (Loria Salazar & Leiva Padilla , 2012). A nivel mundial durante muchos años el mantenimiento de las vías pavimentadas se fue aplicando capas sucesivas de concreto asfaltico sobre las capas ya existentes de cemento portland o concreto asfaltico, la idea era prolongar al máximo la vida útil de la vía. Sin embargo, este tipo de mantenimiento a largo plazo produce problemas asociados con las estructuras como las cotas de trabajos en drenajes y tapas de alcantarillado, el incremento de cargas en puentes aumentando los riesgos para los usuarios de las vías.. En el contexto nacional, son muy pocas las experiencias de uso de RAP sobresaliendo la realizada por la Universidad Militar Nueva Granada (OstosAscencio, Duarte-San Miguel, & Reyes-Ortiz, 2011), la cual estudio el comportamiento mecánico de diferentes mezclas asfálticas y RAP proveniente de reciclaje de pavimentos flexibles. Como resultado de la investigación se determinó que es posible el uso de RAP en altas tasas de mezclas asfálticas, también se observó que la resistencia a la tracción indirecta no se ve afectada por las condiciones de humedad ni por el nivel de envejecimiento del asfalto. (Gallego Quintana, 2016). Otro material utilizado antes del RAP fue el betún, denominado “oro negro” ya que, en lugar de ser desechado por la destilación de petróleo, se utilizó para ser un material renovable en el pavimento asfaltico, este material tuvo una gran demanda en la construcción de vías, pero debido al rápido agotamiento que tenía, perdió fuerza, razón por la cual ya no es tan utilizado. En un impulso industrial de asfalto, se fue remplazando por lo que es ahora el mayor contribuyente en el reciclaje de pavimentos asfalticos. (Nurul Hidayah Mohd Kamaruddin, 2014) 37.

(38) 5.2.. MEZCLAS DENSAS EN CALIENTE. El pavimento flexible tiene una capa o carpeta asfáltica en la parte exterior expuesta a los cambios de temperatura, está conformado por un mezclado uniforme de cemento asfaltico y un agregado granular. Estas mezclas son conocidas como mezclas asfálticas y se pueden clasificar en densas en caliente y en densas en frio. En Colombia las mezclas densas en caliente son las más utilizadas y se encuentran sometidas de una manera directa a las condiciones reales de carga y temperatura. (Clavijo Rey & Aranda Rojas , 2014). Cada vez es más común el uso de asfaltos modificados en todo el mundo gracias a que estas modificaciones que mejoran el desempeño del pavimento con tendencia a extender la vida útil de la vía, en comparación con los pavimentos convencionales, ya que el asfalto depende de la temperatura en la que se trabaja, puesto que a bajas temperaturas se comporta como un sólido y en altas temperaturas como un líquido.. En la ficha técnica de la universidad de Costa Rica, con la adición de polímeros modificantes al pavimento asfaltico, el rango de temperaturas ideal cambia y el pavimento no sufriría fallas, a diferencia del pavimento sin polímero, puesto que el polímero ayuda a la adherencia del asfalto con los agregados y recubre las partículas dándole una mayor durabilidad al pavimento en su vida útil. (Vargas Nordcback, 2013). Una investigación de la universidad Santo Tomás de Colombia, se realizó un análisis técnico, económico y ambiental de una mezcla densa en caliente MDC-19. 38.

(39) (preparada con asfalto AC 60-70) y una mezcla densa en frio MDF-19 (fabricada con emulsión asfáltica CRL-1), elaboradas con el mismo agregado pétreo y empleando. las. metodologías. Marshall. modificado. y. Marshall. Illinois,. respectivamente. A partir del óptimo de asfalto arrojado por cada metodología, se realizaron ensayos de estabilidad-ﬂujo, adherencia, deformación plástica, módulos dinámicos y leyes de fatiga, con el fin de conocer el comportamiento físico y mecánico de cada mezcla. (Bulla Garcia, Rodriguez Alvarez, & Higuera Sandoval, 2017). Los resultados de la investigación mostraron dos hechos relevantes: a) una MDC19 cuenta con mejores características técnicas (módulo dinámico y ley de fatiga); b) en cuanto al aspecto económico y ambiental, el uso de una MDF-19 representa menores costos monetarios de fabricación y emite menores cantidades de CO2, lo que la convierte en una técnica adecuada a corto plazo en vías con bajos niveles de tránsito o técnicas de mantenimiento como bacheo. (Bulla Garcia, Rodriguez Alvarez, & Higuera Sandoval, 2017). 5.3.. PAVIMENTO FLEXIBLE.. Un pavimento flexible de acuerdo con la norma AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) se puede definir desde dos puntos de vista: de la ingeniería y el del usuario. De acuerdo con la ingeniería el pavimento es un elemento estructural que se encuentra sobre una superficie de terreno llamado subrasante diseñado para soportar cargas extremas durante un determinado tiempo. Desde punto de vista del usuario el pavimento es una superficie donde se debe garantizar comodidad y seguridad y tenga un buen servicio para las personas. (Construccion, 2018). 39.

(40) El pavimento flexible es un sistema compacto compuesto por capas, siendo la carpeta asfáltica la capa que se encuentra directamente expuesta a la intemperie es decir a factores ambientales que consecuentemente son los que hacen un envejecimiento de este pavimento. (Martinez, 2014). Para los países en crecimiento de la ciencia y la tecnología cada vez han desarrollado soluciones para diferentes problemáticas que se enfrenta la sociedad moderna, uno de estos problemas es la gestión de pavimentos, desarrollando la tecnología orientada a la funcionalidad del pavimento. (Macea Mercado, Morales, & Marquez Diaz, 2016). En un artículo de la Universidad de Córdoba Montería, se propone la implementación de un sistema para los países en vía de desarrollo, que está en establecer nuevas tecnologías que faciliten la toma de datos en los procesos de gestión de los pavimentos, específicamente en tiempos y costos razonables, obteniéndose como resultado, mapas de deterioro que ayudan a la toma de decisiones en las inversiones de infraestructura vial. (Macea Mercado, Morales, & Marquez Diaz, 2016). En los pavimentos flexibles la mayor limitación se encuentra en la capa de la subrasante debido a la deformación permanente producida, ya que en las demás capas no es tanta la deformación. Lo anterior se basa en que la subrasante es la capa más susceptible a la deformación debido a su más baja rigidez. (Macea Mercado, Morales, & Marquez Diaz, 2016). 40.

(41) 5.4.. WEO EN MEZCLAS ASFÁLTICAS CON RAP. Los aceites usados son difíciles de manejar por su índice de toxicidad, la mayoría de personas lo desechan donde les conviene más fácil siendo así, sin un control adecuado, donde entendemos que es un contaminante, este contaminante debilita la eficiencia del suelo, las plantas e incluso los alimentos, porque en alguno de los casos desembocan en vertederos de aguas como ríos, así disminuye la posibilidad de recuperar recursos naturales y si es el caso afectar la salud humana. (Completo Longitud ArtículoReciclDoaa YO. Osman⇑, 2016) El objetivo es conservar los recursos naturales e intentar de destruir menos al ambiente, reciclarlo adecuadamente para pavimentos es una alternativa muy buena para motivar a las personas a lograr un adecuado uso a la hora de extraerlo, donde se puede llegar a un acuerdo donde poder depositarlo para el progreso en infraestructura vial, este lubricante tiene unas propiedades capaces de rejuvenecer partículas en un pavimento reciclable y es así donde podría reemplazarse por otros materiales usados como el betún y entre otros, así llegar a un óptimo desarrollo social para un mejor bienestar. (Completo Longitud ArtículoReciclDoaa YO. Osman⇑, 2016) complemento de un pavimento reciclable teniendo en cuenta que el aceite quemado reemplaza algunas propiedades siendo un rejuvenecedor, para llegar a ser un pavimento óptimo y sostenible en su construcción, teniendo muy claro que este material es un contaminante para el medio a la hora de desecharse. (Nurul Hidayah Mohd Kamaruddin, 2014). El aceite quemado de motor puede ser utilizado para la construcción de nuevos pavimentos con la combinación de RAP, teniendo en cuenta que es un agregado más, aplicado a la mezcla reciclable que rejuvenece las propiedades físicas y 41.

(42) químicas de una mezcla asfáltica, convirtiéndose en un método viable para el sostenimiento de infraestructura vial, tanto a nivel económico como también a nivel ambiental. (Nurul Hidayah Mohd Kamaruddin, 2014) Cada día las materias primas son utilizadas pero también a su medida se van agotando, otro factor a tener en cuenta es la alta demanda que se presenta a la hora de pavimentar, se está optando por recuperar un asfalto envejecido a lo máximo, para así llegar a reducir estos problemas, llegando a implementar metodologías y aplique de agentes rejuvenecedores reciclados que puedan cumplir la calidad de un pavimento nuevo con características que logren comportarse sin ningún inconveniente. (Aghazadeh Dokandari, Kaya, Sengoz, & Topal, 2017). El aceite es un lubricante empleado en el motor de los vehículos y maquinas, ayuda a las piezas que conforman las partes internas de cada motor. Este lubricante a la hora de trabajar tiene una característica llamada viscosidad, pero llega a un tiempo determinado en el que pierde propiedades y ya no es preciso ni tan bueno para que siga trabajando de la forma en que venía o exactamente ya no es apto para trabajar dentro del motor. (Aghazadeh Dokandari, Kaya, Sengoz, & Topal, 2017). 42.

(43) 6. METODOLOGÍA. En este capítulo se describen los diferentes métodos experimentales y estadísticos utilizados en la presente investigación.. 6.1.. METODOLOGIA EXPERIMENTAL. Se entiende por metodología experimental a un método de investigación en el que el investigador controla deliberadamente las variables para delimitar relaciones entre ellas, está basado en la metodología científica, se basa en recopilación de datos para analizar y comparar entre otras su comportamiento dentro de un ambiente experimental, dentro de las variables que se usan estarían las dependientes (son las variables que se quieren medir o hacer objeto de estudio), también las independientes (las que el investigador manipula para ver relación con la dependiente) y por tercera se tiene las variables que puedan influir y sean extrañas. (Bloglosario de P. Social Aplicada , 2008). 6.1.1. Caracterización de los materiales. Se realizaron diferentes ensayos para cada uno de los materiales, tanto los agregados vírgenes como el pavimento reciclado, verificando el cumplimiento de las especificaciones requeridas para las mezclas densas en caliente MDC -19. Para esto se realizaron las siguientes caracterizaciones: a. Caracterización de agregados vírgenes b. Caracterización del RAP c. Caracterización del WEO. 43.

(44) 6.1.1.1.. Agregados vírgenes granulometría. Las variables a analizar para este tipo de material fue la granulometría, realizado de acuerdo a la norma (INVIAS, INV-E-123. Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos, 2013). Tiene como objetivo particular a determinar que las características de estos agregados vírgenes sean compatibles con los requisitos para una mezcla asfáltica en caliente más específicamente la MDC-19.. Fórmulas utilizadas para los cálculos numéricos:. % peso retenido tamiz #200 =. % retenido =. masa total − masa ret. en el tamiz de #200 ∗ 100 masa total masa retenida en el tamiz ∗ 100 masa total. % pasa = 100 − % retenido acumulado % humedad higroscopica =. Dónde: W = masa del suelo seco al aire W1= masa del suelo seco en el horno. 44. W − W1 ∗ 100 W1.

(45) 6.1.1.2.. Agregados vírgenes gravedad especifica. Las variables a analizar para este tipo de material fue la gravedad específica, realizado de acuerdo a la norma (INVIAS, INV-E-222 Densidad, densidad relativa (gravedad especifica) y absorcion del agregado fino, 2013) y (INVIAS, INV-E-223 Densidad, densidad relativa (gravedad especifica) y absorcion del agregado grueso, 2013), determina la densidad de la muestra. Tiene como objetivo particular determinar que las características de estos agregados vírgenes sean compatibles con los requisitos para una mezcla asfáltica en caliente más específicamente la MDC-19.. Las fórmulas que se utilizaron para sacar los valores fueron: SH =. A B−C. SSS =. B B−C. APARENTE =. A A−C. % ABSORCION =. B−A ∗ 100 A. 45.

(46) Tabla 1. Simbología de las siglas. A. Masa al aire de la muestra seca al horno en Gr. B. Masa al aire de la muestra saturada y superficialmente seca en Gr. C SSS SH aparente % absorción. Masa aparente de la muestra saturada en agua en Gr Densidad relativa en condiciones saturadas y superficialmente seca Densidad en condición Densidad relativa aparente porcentaje de absorción. Fuente: los autores. Fórmula para la corrección de datos por temperatura: SHcorregida = SH ∗ K SSS corregida = SSS ∗ K APARENTE corregida = APARENTE ∗ K. Fórmula para pasarlo a la densidad: SH densidad = SHcorregida ∗ DENSIDAD DEL AGUA SSS densidad = SSScorregida ∗ DENSIDAD DEL AGUA APARENTE densidad = APARENTEcorregida ∗ DENSIDAD DEL AGUA. Para las correcciones se utiliza la tabla que se verá a continuación, la cual fue estipulada por la norma, donde según la temperatura del agua los datos iniciales. 46.

(47) se multiplican por un número y nos brinda un resultado más exacto al que teníamos.. Tabla 2. Tabla de factor de corrección por temperatura. Fuente: (Apuntes ingenieria civil, s.f.). Se realiza el siguiente procedimiento para obtener la gravedad específica de los agregados finos:. Las fórmulas que se utilizaron para sacar los valores fueron: SH =. A B+S−C. SSS =. S B+S−C. APARENTE =. A A−C. % ABSORCION =. B−A ∗ 100 A 47.

(48) Tabla 3. Simbología de las siglas. A B. Masa al aire de la muestra seca al horno en Gr MASA DEL PICNOMETRO AFLORADO LLENONO DE AGUA EN Gr. Masa total del picnometro aforado con la muestra saturada en agua en Gr S Masa al aire de la muestra saturada y superficialmente seca en Gr SSS Densidad relativa en condiciones saturadas y superficioalmente SH Densidad en condición aparente Densidad relativa aparente % absorción porcentaje de absorción C. Fuente: los autores. Fórmula para la corrección de datos por temperatura: SHcorregida = SH ∗ K SSS corregida = SSS ∗ K APARENTE corregida = APARENTE ∗ K. Fórmula para pasarlo a la densidad: SH densidad = SHcorregida ∗ DENSIDAD DEL AGUA SSS densidad = SSScorregida ∗ DENSIDAD DEL AGUA APARENTE densidad = APARENTEcorregida ∗ DENSIDAD DEL AGUA. Para las correcciones se utiliza la tabla que se verá a continuación, la cual fue estipulada por la norma, donde según la temperatura del agua los datos iniciales 48.

(49) se multiplican por un número y nos brinda un resultado más exacto al que teníamos.. Tabla 4. Tabla de factor corrección por temperatura. Fuente: (Apuntes ingenieria civil, s.f.). 6.1.1.3.. Agregados vírgenes desgaste en la máquina de los ángeles. Determinar la resistencia de los agregados gruesos por medio de la máquina de los ángeles, bajo las especificaciones de la norma (INVIAS, INV-E-218 Resistencia a la degradacion de los agregados de tamaños menores de 37.5 mm (1 1/2") por medio de la maquina de los angeles, 2013). En los agregados gruesos una de las propiedades físicas en los cuales su importancia y su conocimiento son indispensable en el diseño de mezclas es el. 49.

(50) desgaste de los agregados. El ensayo que se aplica a continuación da a conocer del agregado grueso el porcentaje de desgaste que este sufrirá en condiciones de roce continuo de las partículas y las esferas de acero.. Esto nos indica si el agregado grueso a utilizar es el adecuado para el diseño de mezclas asfálticas.. Las fórmulas que se utilizaron para sacar los valores fueron: % de desgaste =. P1 − P2 ∗ 100 P1. Dónde: P1 = Masa de la muestra seca después del ensayo P2 = Masa de la muestra seca después del ensayo. 6.1.1.4.. Agregados del RAP (asfalto reciclable). El objetivo fue determinar la granulometría y el porcentaje de asfalto envejecido contenido en este material reciclado. Para la caracterización granulométrica de este material se utilizó la metodología establecida en la norma de ensayo de materiales de carretera (INVIAS, INV-E-782 Analisis granulometrico de los agregados extraidos de mezclas asfalticas, 2013).. Para verificar el porcentaje de ligante que tiene el rap se realizó por diferencia de masas y por la norma INVIAS, (INVIAS, INV-E-732 Extracción cuantitativa del asfalto en mezclas para pavimentos, 2013).. 50.

(51) 6.1.1.5.. Asfalto nuevo. Dado que este material fue suministrado por el concesionario san Rafael S.A. (Ibagué – Tolima) junto con el certificado de propiedades reologicas (40/50), no fue necesario realizar una caracterización adicional.. 6.1.2. Determinación del porcentaje óptimo de asfalto. El objetivo fue determinar la caracterización de los materiales, para así proceder a la elaboración de las mezclas asfálticas teniendo en cuenta la cantidad óptima con los diferentes tratamientos determinados. Para el procedimiento de las muestras se siguió la norma INVIAS INV E-732-13 “Extracción cuantitativa del asfalto en mezclas para pavimentos”. Siendo así cumpliendo las características que debe tener una mezcla MDC-19 y utilizando unos métodos que se logra determinar el porcentaje óptimo teórico de asfalto tomando como base la superficie especifica de los agregados.. 51.

(52) Tabla 5. Porcentajes iniciales de asfalto Mezcla (3%) Agregado finos Agregado grueso Llenante mineral Asfalto Total. p (g) 771,72 356,20 36,084 36 1200. %. Mezcla (5%) Agregado finos Agregado grueso Llenante mineral Asfalto Total. p (g) 755,81 348,85 35,34 60 1200. %. Mezcla (7%) Agregado finos Agregado grueso Llenante mineral Asfalto Total. Mezcla (4%) Agregado finos Agregado grueso Llenante mineral Asfalto Total. p (g) 763,76 352,52 35,712 48 1200. %. 64,3 29,7 3,0 3 100. Mezcla (6%) Agregado finos Agregado grueso Llenante mineral Asfalto Total. p (g) 747,85 345,18 34,968 72 1200. %. 63,0 29,1 2,9 5 100 p (g) 739,90 341,51 34,596 84 1200. 63,6 29,4 3,0 4 100. 62,3 28,8 2,9 6 100. % 61,7 28,5 2,9 7 100. Fuente: los autores.. 6.1.3. Mezclas iniciales para obtener el porcentaje de asfalto óptimo. Se realizaron cinco mezclas con asfalto nuevas con las cuales se practicó el ensayo de Marshall con el cual obtuvimos unos datos y realzando las ecuaciones adecuadas dio como resultado unas graficas que las verán en los anexos, de dichas graficas se logró sacar el porcentaje de asfalto óptimo como lo muestra la tabla a continuación:. 52.

(53) Tabla 6. Porcentaje óptimo de asfalto. Fuente: los autores.. 6.1.4. Mezclas finales. El objetivo fue determinar la caracterización de los materiales, para así proceder a la elaboración de las mezclas asfálticas teniendo en cuenta la cantidad óptima con los diferentes tratamientos determinados, y la inclusión del porcentaje respectivo del WEO en cada muestra. Para el procedimiento de las muestras se siguió la norma (INVIAS, INV-E-812 Determinación de la proporción y del grado del agente de reciclado en mezclas de concreto asfaltico elaboradas en caliente con material reciclado, 2013). Siendo así cumpliendo las características que debe tener una mezcla MDC-19 y utilizando los ensayos de (INVIAS, INV-E-748 Estabilidad y flujo de mezclas asfalticas en caliente empleando el aparto Marshall, 2013) y (INVIAS, INV-E-725 Evaluación de la suceptibilidad al agua de las mezclas de concreto asfaltico utilizando la prueba de tracción indirecta, 2013), que con este se logra. 53.

(54) determinar el porcentaje óptimo teórico de asfalto tomando como base la superficie especifica de los agregados.. Figuran 1. Ensayos que se le realizaron a las mezclas. Fuente: los autores. 6.1.5. Elaboración de mezclas con WEO. El porcentaje óptimo de asfalto de las mezclas se determinó por el método obteniendo como resultado un porcentaje de 4,8 %. Después se procedió a la elaboración de 12 briquetas por cada una de las tres mezclas con diferentes porcentajes de WEO (0%, 4% y 4.5%), para un total de 36 briquetas de 1200 g cada una. Para la evaluación de las tres Porcentajes y proporciones en peso. 36 propiedades mecánicas de las mezclas se asignaron 3 briquetas para determinar la estabilidad y flujo utilizando el equipo Marshall y los 6 restantes para medir la susceptibilidad al agua (3 en estado seco y 3 en estado sumergido) por el método de tracción.. Las briquetas fueron elaboradas teniendo en cuenta los parámetros para una mezcla densa en caliente MDC-19, en donde los agregados fueron distribuidos en 54.

(55) 65% de agregados vírgenes del rio Cucuana y 35% ARAP. La distribución granulométrica del agregado virgen fue de 30% de triturado ¾”, 65% arena de trituración y 5% de llenante mineral, se utilizaron las mismas dosificaciones de los agregados para las tres mezclas con diferentes porcentajes de WEO.. Las proporciones de las mezclas con respecto al peso, fueron tomadas en laboratorio utilizando una balanza digital, conservándose constante para las tres mezclas el peso de los agregados y del asfalto envejecido proveniente del RAP que fue calculado mediante el ensayo de laboratorio “extracción cuantitativa del asfalto”. Para la inclusión de WEO y asfalto nuevo se tuvo en cuenta que el peso del ligante fuera de 57,6 g (porcentaje óptimo de asfalto igual a 4,8%) para las 3 mezclas, de los cuales 14,07 g son aportados por el asfalto envejecido del RAP y los 43,53 g restantes entre el asfalto nuevo y el WEO, ajustándose el valor del porcentaje de WEO que se utilizaría. Las temperaturas de los materiales en el proceso de mezclado para cada una de las inclusiones de WEO fueron: para los agregados vírgenes y el RAP de 145°c, para el asfalto nuevo y el WEO fue adicionado sin calentamiento previo (temperatura de calentamiento segura 155±1 ºC).. 55.