Modificación de mezclas asfálticas con fibras de polipropileno

Texto completo

(1)MODI FICACION D E MEZCLAS ASFAL TICAS CON FIBRAS DE POLIPROPILENO. TR ABAJO FINA L D E GR ADO. PRES EN TADO PO R TATIANA VELASQUEZ CA STAÑEDA AS ESOR BERNARDO CAICEDO HORMAZA. UNIVERSIDAD DE LO S ANDES FAC ULTAD DE ING ENIERIA DEPARTAMENTO DE ING ENIERIA CIVIL BO GO TA, ENERO DEL 2007..

(2) MODI FICACION D E MEZCLAS ASFAL TICAS CON FIBRAS DE POLIPROPILENO. TR ABAJO FINA L D E GR ADO. PRES EN TADO PO R TATIANA VELASQUEZ CA STAÑEDA AS ESOR BERNARDO CAICEDO HORMAZA. UNIVERSIDAD DE LO S ANDES FAC ULTAD DE ING ENIERIA DEPARTAMENTO DE ING ENIERIA CIVIL BO GO TA, ENERO DEL 2007..

(3) INDIC E. INTRO DUCCIÓ N. 1. 2. PLANTEAMIEN TO DEL PRO BLEMA. 2. 3. ANTEC EDENTES Y JUSTIFICACIÓ N. 5. 4. MARCO TEO RICO 4.1. ASFALTO 4.1.1. COMPOSI CI ON 4.1.2. CLASIFI CACI ON 4.1.3. TIPOS DE ASFALTOS. 7 7 7 9 11. 4.2. POLIMEROS 4.2.1. FI BRA DE POLIP ROPILENO. 14 16. 5. METO DO LO GÍA 5.1. ENSAYO MARSHALL 5.2. MODULO DINAMICO 5.3. FATI GA. 18 21 26 35. 6. CO NC LUSIO NES. 41. 7. BIBLIO G RAFÍA. 43. ANEXO 1. 45. ANEXO 2. 56. ANEXO 3. 51.

(4) INDIC E D E GRA FICAS. Grafica No. 1.1. Esquem a problemas de una m ezcla asf áltica Grafica No. 2.2. Estado de la m alla vial de Bo gotá. Fuente: Base de Datos del Inventario y Diagnóstico de la Malla Vial - IDU Proyección a Diciem bre de 2005. Grafica No. 3.3. Calles en pavim ento rígido en 1997 (ASOCRETO) Grafica No. 3.4. Calles en pav imento rígido en 2002 (ASOCRETO) Grafica No. 4.5. Cadena de hidrocar buros, es la composición básica del Asfalto Grafica No. 4.6. Com posición del asfalto. Grafica No. 4.7 Esquem a de las propiedades de lo s agregados pétreos ( Fuente: CORASFALTOS: Capacitación en pro ducción y control de pavim ento asfáltico en caliente, 2005). Grafica No. 4.8. Cuadro de clasificación de los po límeros Grafica No. 5.9. Curva gran ulométrica Referencia 014 Grafica No. 5.10. Comportamiento del flujo y de la estabilidad Grafica No. 5.11. Comportamiento típico de la Relación de v acío s Gráfica No. 5.12. Relación de Estabilidad Marshall Gráfica No. 5.13. Relación de Flujo Marshall Gráfica No. 5.14. Relación de Vacíos en el en sayo Marshall Gráfica No. 5.15. Relación de Densidad Bulk p ara el ensayo Mar shall Gráfica No. 5.16. Relación de vacíos en el agregado m iner al del ensayo Mar shall Grafica No. 5.17. Calculo del Modulo Dinámico por m étodo graf ico Grafica No. 5.18. Briqueta con deformaciones permanentes Grafica No. 5.19. a. Mó dulo s a 5 ºC. Grafica No. 5.19. b. Módulos a 25 ºC. Grafica No. 5.19. c. Mó dulo s a 40 ºC. Gráfica No. 5.20. a. Mó dulo s con diferentes temperaturas a 1Hz Grafica No. 5.20. b. Módulos con difer entes temperaturas a 4 Hz Grafica No. 5.20. c. Mó dulo s con diferentes temperaturas a 10Hz Grafica No. 5.20. d. Módulos con difer entes temperaturas a 16Hz Grafica No. 5.21. Esquema de esfuerzos en la estr uctur a del p avim ento Grafica No. 5.22. Resultados comparativos de f atiga. 2 4 5 5 8 8. 13 14 19 22 23 23 23 24 24 25 28 28 30 30 31 31 32 32 33 35 40.

(5) IND IC E D E TABLAS. Tabla No. 4.1. Especificaciones de cem entos asfáltico s modif icados con polím eros según el INVI AS. 2002 Tabla No. 5.2. Propiedades del Polipropileno (Fuente PAVCO S.A.) Tabla No. 5.3. Gran ulom etría 0/14 Tabla No. 5.4. Clasificación de Gr adación según las especificaciones de construcción del I NVIAS Tabla No. 5.5. Gran ulom etría utilizada para lo s en sayo s experimentales Tabla No. 5.6. Propiedades del asalto Barranca 80/100 Tabla No. 5.7. Resultado s del Ensayo de Modulo Tabla No. 5.8. Difer encias por centuales con r especto al m ayor modulo Tabla No. 5.9. Resultado s del ensayo de fatiga con una deform ación. 12 18 19 20 20 21 29 34 40.

(6) IND IC E D E FO TOS. Foto No. 4.1. Fibra de po lipropileno cortada, procedente de P AVCO S.A. Foto No. 5.2. Panela lista para cortar las pro betas de fatiga Foto No. 5.3 Forma trapezo idal isó sceles de las pro betas p ara fatiga Foto No. 5.4. Molde par a la placa de fatiga Foto No. 5.5. a) y b). Placa par a fatiga con mezcla asf áltica con 1% fibra. Foto No. 5.5. c) Superficie de la placa para fatiga con mezcla asfáltica con 1% fibra. Foto No. 5.5. d) Muestra cortada, lista para en sayo de fatiga Foto No. 5.6 a) y b). Pro beta lista para ensayo de la m ezcla asfáltica con 0.5% fibr a. Foto No. 5.6 c) Placa para fatiga, m ezcla asfáltica sin fibr a. Foto No. 5.6 d) Sup erficie de la placa de la foto c. Foto No. 5.6 e) pro beta cortada de la p laca, lista para f allar, con mezcla asfáltica sin fibra de polipropileno. 18 36 37 37 37 38 38 38 39 39 39.

(7) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. INTRODUCC IÓN El buen funcionam iento de un pavimento esta determ inado por la calidad de los m ateriales, la resistencia de la subrasante, el buen método constr uctivo y el buen diseño de la estructura, así com o m antenim iento regular una ves este en operación. Así p ues, la calidad de la mezcla asfáltica desem peña un p apel importante y una vez se controlen sus deformaciones y las fisuras que genera, la estr uctur a del pavimento aum entaría signif icativam ente su ciclo de vida.. Algunas f allas que se p ueden presentar en la superficie del p avim ento, y que están ligadas con la calidad de la mezcla son : •. Baja resistencia a la fatiga. •. Alta perm eabilidad. •. Deslizam iento. •. Poca dur abilidad y alto desgaste. Con el tiempo, la tecno logía de p avim entos h a ido avan zado y se h an llevado a cabo m ejoras al asf alto con el uso de aditivos o con la dif usión de polím ero s en su composición, trabajo en los cuales de h an lo grando alguno s de lo s siguientes objetivos: •. Dism inución de la susceptibilidad térm ica.. •. Aumento de la cohesión interna.. •. Mejoram iento de la flexibilidad y la elasticidad a bajas tem peratur as.. •. Mejor comportamiento a la fatiga.. •. Aumento de la adhesividad agr egado - ligante.. •. Incremento de la resistencia al env ejecimiento.. Este trabajo hace uso de polímeros pero en. presentación de fibras, pretendiendo. m ejorar algunas características de las m ezclas asf álticas con su adición aleatoria de. Se esper a que las f ibras interactúen con el agr egado de la m ezcla asfáltica aum entan do la. 1.

(8) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. resistencia a la fatiga, confinan do lo s agregado s al momento de ser som etido s a car gas, y poder evitar despr en dim iento o fisuras, dismin uir la deform ación por cam bios de temperatura, br in dan do una vida superior en el serv icio, de esta m anera logr aríamos aumentar los per iodos de m antenimiento del pav imento, dismin uir espesores y lo grar m ejores resultado s, en el control de fisuración en un r ango mas am plio de trabajo.. A contin uación un esquem a de las causas y efectos relacionado s con una mezcla asfáltica de baja calidad tomado de Centro de Productividad y Com petitividad del Oriente – CP C. Grafica No . 1.1. Esquema problemas de una m ezcla asfáltica. 2. PLANTEA MIEN TO D EL PROBLEMA El desarrollo de cualquier país esta ligado a la comun icación entre sus regiones, donde el transporte de pro ductos y servicios es de gr an relevan cia en su costo pues representa un alto porcentaje. Es por esto que se busca dismin uir al máximo el costo de transporte, de tal maner a que se puedan obtener pro ductos más competitivos. No obstante inventarios y diagnóstico s realizados por el Instituto de Desarrollo Ur bano (IDU) y el I NVI AS han demostrado que las condicion es actuales de los pavimentos no son alentadoras pues carecen de m antenimiento o buena operación, en el peor de los casos están mal diseñados y la estr uctur a no es adecuada para el trafico al que se somete. Este m al estado de las carreteras implica m ayores co stos de transporte,. 2.

(9) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. representado s en m antenim iento de los veh ículo s, mayor com bustible y tiem pos de viaje, entre otros. Enfocán dono s un po co más en las con diciones act uales de la infraestructur a cap italina, los r esultado s tampoco son m uy alentadores. En la gr afica No. 2.2 se m uestra la condición act ual de la m alla vial de Bogotá, evaluada bajo el parám etro del Ín dice de Condición del Pavim ento (ICP), el cual es definido según el I DU com o: “Parámetro que perm ite calificar la con dición superficial de la estruct ura del pavimento y que depen de del Ín dice de Rugosidad Internacion al (I RI) que determina la regularidad superficial del p avim ento, y del Índice de fallas (I F) que determina el nivel de fallas superficiales que se presentan en el pav imento. […]” Las intervencion es r equeridas en las vías diagnosticadas están asociadas al estado de condición de cada una, m edido con el ín dice de con dición de p avimento así: •. ICP < 30 Con strucción. •. 30 < I CP < 70 Rehabilitación. •. ICP > 70 Mantenimiento. Las actividades n ecesar ias para mantener un Nivel de Servicio óptim o son las siguientes: •. Mantenimiento Rutinario (IC P>70): Actividad tendiente a ‘mantener’ la vida útil de la estructura de pavim ento.. •. Mantenimiento Periódico (IC P>70): Actividad tendiente a ‘aum entar’ en un perío do de tiempo adicional la vida útil de la estructura de pavimento, en términos de com odidad y seguridad.. •. Rehabilitación (70>IC P>30): Actividad necesaria para ‘ devo lver’ a la estructura de pavimento las con diciones de soporte de car ga con las que inicialmente se construyó, así como su n ivel de servicio en términos de seguridad y com odidad.. •. C onstrucción (ICP<30): Caracterización de una estr uctur a de pav im ento nueva so bre vías en afirmado o tierra. 3.

(10) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Para malla vial local , intermedia y arterial:. Malo Bueno Regul ar Grafica No .2.2 . Estado de la malla vial de Bogotá. Fuent e: Base d e Datos del Inventario y Diagnóstico de la Malla Vial - IDU Proyección a Diciembre d e 2005.. Es por esto que avanzar en materia de tecnología de pavim entos se convierte en una necesidad para el desarrollo del país. Actualmente se encuentran en operación pavimentos modificados con polímeros y de hecho el INVIAS y a im plementó un pro cedimiento par a su utilización. Este tipo de pavim entos. ha. m ejorado. algunas. propiedades. reoló gicas,. disminuyen do. la. susceptibilidad térm ica, aum entando la cohesión interna, mejoran do la flex ibilidad y la elasticidad a bajas tem peraturas, y el comportamiento a la fatiga, aum entando la adhesividad agregado–ligante, y la resistencia al envejecim iento entre otras. No obstante aun no se ha desarrollado ninguna inv estigación incluyendo fibras polim éricas, pues todas las investigaciones se basan en la fusión com pleta del polím ero en el asfalto.. Este trabajo se enfoca en pavim entos flexibles a pesar de la gr an expan sión del pavim ento rígido, debido a las ventajas que el asfalto ofrece a una topo grafía com o la colom biana y por otro lado la diferencia en co stos, el buen comportamiento y la funcionalidad ante cambios de clim a.. 4.

(11) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. 3. ANTEC ED EN TES Y J US TIFICAC IÓN En Bogota últim am ente se presenta un aumento en el uso de pav imento rígido, ver grafica No. 3.3 y 3.4, debido a los continuo s problemas con el pav im ento flexible, como son el ah uellamiento, desprendimientos y fisuras que deterioran el confort y dism in uyen su funcionalidad. Estos pro blem as h acen que se deje a un lado las ventajas que ofrece el concreto asf áltico, y se pref iera otra alternativa con mayor facilidad de construcción m enores pro blem as en su operación y m antenimiento. Por eso el desarrollo tecnoló gico de p avim entos flex ibles es de vital im portancia para aumentar la conf iabilidad y así r ecuper ar las ventajas que este ofrece com o dism inución en costos, facilidad de construcción, m antenim iento y ante todo la fácil adaptación a la topografía colom biana. Grafica No.3.3 . Calles en pa vimento rígido en 1997 (ASOCRE TO). Grafica No.3.4 . Calles en pavim ento rígido en 2002 (ASO CRETO). 5.

(12) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Haciendo un resumen del estado del arte de los polím ero s en pavimentos asfálticos han sido estudiados desde hace más de medio siglo, clar amente con objetivos de optim izar propiedades y características del asfalto.. Se han realizado investigaciones con polímeros com o el estireno butadieno, caucho ( SBR), el estireno butadieno estireno ( SBS), el estireno etileno butadieno estireno ( SEBS). Tam bién se han utilizado elastóm eros como el vinil etil o el po lietileno, azufre elemental, caucho de llantas, plásticos desechables, entre otros. La m ayoría de adicion es de polím ero s han sido disueltas en el asfalto, es decir, el polím ero y el asfalto pasan a su f ase liquida y se m ezclan de m anera hom ogénea. Esta mezcla depende de algunos factores para tener éxito en la op eración del pavimento. La primera tiene que ver con las características del polím ero, las cuales deben ser compatibles con el asfalto, de tal manera que en nin gún m omento se repelan los dos m ateriales. Por otro lado, la composición del asf alto y el proceso de producción para que este permita la disolución del polímero y la creación de enlaces necesar ios. Finalmente las condiciones de la m ezcla deben ser óptimas p ara reducir gradualmente el polím ero y ser disuelto en toda la m ezcla. 1. Con este método se ha logrado dim inuir las variaciones desf avorables por temperatura, aumentar la cohesión interna, aum entar la resistencia al envejecimiento del asf alto, m ejorar la flexibilidad y la elasticidad a bajas temperaturas, dismin uir las fisuras prem aturas por f atiga y dism inuir espesores de las capas asfálticas.. Por otro lado están las investigaciones que sustentan las inclusion es de polím eros en estado só lido. En este gr upo se han utilizado dif erentes tipo s de polímeros com o PVC, caucho y plásticos, en gen eral m aterial reciclado, colaboran do de este modo a la descongestión del am biente.. Todos lo s trabajos desarrollados h an sido basados en experim entos de laboratorio. Ensayos básico s com o el Marshall, y opcionales com o fatiga, ah uellamiento 1. BECKER Ivonne, “ polymer modifi ed asphalt” po r PD VSA Intervep. 6.

(13) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. envejecim iento por RTFO y PAV, p enetración, ductilidad, m odulo, entre otros. De esta m anera se obtien e un registro de las ventajas que los polímeros dan a las mezclas asfálticas. Así p ues este proyecto trabajo propone n uevo s tipos de polím eros par a trabajar, basán dose en exp erimentos realizados en las instalacion es del Centro de Investigación Tecnológica de la Univ ersidad de los Andes ( CITEC). 4. MAR CO TEÓRICO 4.1 ASFALTO El asf alto es un pro ducto residual de la destilación del petróleo por vapor o por aire. El asfalto utilizado en p avimentos es el que se destila por vapor, ya que al ser destilado con aire el asfalto se oxida y da paso al envejecimiento lo que altera su com portamiento visco- elástico. El comportamiento del asf alto esta dir ectamente relacionado con la tem peratura en la que se encuentre y su com posición es principalmente de hidrocar buros solubles en sulfuro de car bono.. 4.1.1. COMPO SICIO N La constitución interna del asfalto es: del 82 al 88% de car bón, del 8 al 11% de hidro geno, tiene entre el 0 y 6% de sulf uros, de oxigeno tiene entre el 0 y el 1.5% y finalm ente entre 0 y 1% de n itrógeno. Estos porcentajes v arían según la fuente de la que provenga el asfalto.. Los hidrocar buros están definidos com o átom os de carbono unidos entre sí por en laces sencillos, do bles o triples (ver grafica No. 4.5.) y cuy as v alencias libres se saturan por átom os de hidro geno. Los hidro car buro s se agr upan según sus características y form an una estr uctura colo idal, donde las m oléculas m ás pesadas forman la parte dispersa, lo s asf altenos, y la más. 7.

(14) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. ligera la fase continua, que es el líquido. Seguido a esto se destilan los hidrocar buros m as ligeros y lo s que quedan, lo s p esados, se van uniendo cada vez más aum entando su volum en.. Grafica No . 4.5. Cad ena d e hidrocarburos , es la composición básica del Asfalto. Los gr upo s de h idrocar buro s forman m icelas y es el p unto de máxim a concentración de fase disp ersante, y la fase continua, la soluble, son lo s m altenos. La mayor proporción del asfalto esta compuesta por m alteno s y son estos los que dan las prop iedades químicas. En lo s maltenos se encuentran resinas y aceites; las resinas son m ás pesadas, tiene un p unto de ebullición mas elevado y presentan mayor poder de absorción y dan características cementantes y aglutinantes; por otro lado los aceites son líquidos poco visco sos, no adh erentes, muy estables, estos permiten que el asfalto sea m anejable y por los aceites se debe gran p arte se su deformabilidad, p ues perm ite el desplazamiento entre micelas. En la grafica 4.6 se m uestra un esbozo de la composición del asfalto.. Asfaltenos Mi celas. Mal tenos Grafica No 4 .6. Co mposición del asfalto.. En las m icelas están los asf altenos compuestos por parafinas, aromático s y nafténicos. Los asfaltenos son com puestos so lubles del petróleo, son partículas só lidas y con la adición de n-pentano se precipitan con facilidad. Estos dan las características estructurales de los asfaltos, com o dur eza y rigidez.. 8.

(15) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Los por centajes en que se encuentren los asf altenos, las resinas y lo s aceites rigen las propiedades físicas del asfalto. Por ejemplo un asfalto con alto contenido de aceites se comporta como un fluido viscoso, p ues las micelas formadas por asf altenos flotaran en el líquido aceitoso sin tocarse. Una v ez se eleva la temperatura p ara pro ceder a su m ezclado, lo s aceites se van ev aporando y las micelas se acercan. Con la temperatura se presenta un proceso de oxidación, don de los aceites se convierten en resinas y las resin as en asfalteno s. En ocasiones es conven iente tener alto porcentaje de aceites pues protegen a lo s asfaltenos de la oxidación, evitando así el env ejecimiento prem aturo del asfalto, haciéndolo m as durable, sin em bar go, el alto contenido de aceite lo hace m uy deform able a tem peraturas or din arias. Es por esto que el equilibr io de la composición determ ina un buen asfalto, aun así, un asfalto ideal seria aquel que tenga buen a deform ación y baja sensibilidad al envejecim iento. No obstante el Program a Estratégico de Investigación de Asfaltos ( SHRP) tiene un m odelo difer ente denom inado microestructural, el cual establece que el asfalto esta constituido por una sola fase, mezcla de un gran n úmero de m oléculas polar es y no polares que form an asociaciones sueltas y redes que se hallan dispersas en el asf alto. Esta estruct ura se m antiene unida a través de f uerzas intermoleculares, que según la temperatura, se m antienen o se sep aran. La forma en que se atraen, el positivo y el negativo de estas fibr as es lo que realm ente cuenta desde la óptica de las propiedades físicas, y lo que convierte al asfalto en una m ezcla compleja, buscan do r elacionar las propiedades químicas con las físicas.. 4.1.2. CLASIFICACION La versatilidad del asfalto hace que sea el material predilecto para utilizar en la construcción y m antenim iento de pavim entos flexibles Según la obtención del asfalto, éste se clasif ica en:. Asfalto natural: Procedentes de depó sitos nat urales de asfalto, en ocasion es libr es de m aterias extrañas, m iner ales, agua u otras sustancias. Estos depósitos se encuentran dentro de rocas poro sas llam adas y son llam ado s asfaltos de roca o ro cas asfálticas.. 9.

(16) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Asfalto derivado del petróleo: Es el más com ún en el comercio y se conoce como asfalto residual o de destilación directa, ya que es el residuo de la destilación del petróleo.. Cemento s asfálticos sólidos: A este gr upo pertenecen lo s asfaltos r efinado s o una combinación de un asfalto y un aceite fluidificante, comúnm ente designado s como AC. Estos poseen una viscosidad apropiada para lo s trabajos de pavimentación, además con excelentes. propiedades. aglutinantes,. imperm eabilizantes. y. características. de. flexibilidad, dur abilidad y alta resistencia a la acción de ácidos, sales y alcoholes.. Asfaltos líq uido s: Son denom inados como asfaltos rebajado s o cu t backs y son definidos com o material asfáltico cuya con sistencia blan da o fluida hace que salga del campo en que se aplica el en sayo de penetración, cuyo límite m áximo es 300. La definición anterior es del Instituto del Asfalto. Estos asfaltos están compuestos por un a base asf áltica, correspon diente a cem ento asfáltico, y un fluidificante volátil que p uede ser bencina, queroseno o aceite.. Emulsio nes asfálticas: Es un sistema hetero géneo de do s fases norm alm ente inmiscibles, com o el asf alto (60 -70%) y el agua, al que se le incorpora una p equeña cantidad de un agente activador de superficies (0.2 – 1%), tensoactivo o em ulsificante, básico o acido, el cual m antiene en disp ersión el sistem a; la fase continua es el agua y la discontin ua son los glóbulos de asfalto, cuyo tamaño oscila entre uno y diez micron es. Cuan do la emulsión se pon e en contacto con el agregado se pro duce un desequilibrio eléctrico que la rom pe, llevan do a las partículas de asfalto a un irse a la superficie de agregado; el agua fluye o se evapora, sep arán dose de las partículas pétreas recubiertas por el asfalto 2.. Debido a propiedades del asfalto, las f unciones a cum plir en la estructura del pavim ento consisten en imperm eabilizar la estr uctur a evitan do filtracion es de agua proveniente de la escorr entía o precipitación. Por otro lado su propiedad de ligante ayuda a que el 2 DISE ÑO RACIONAL DE PAVIMENTOS, REYE S L Fredy Alberto , Editorial Escu ela Colombiana de Ingeniería, 2003. 10.

(17) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. agregado se mantenga unido y pueda resistir las car gas del transito y tam bién aporta capacidad portante, por otro lado la flexibilidad del asf alto ayuda a am ortiguar las cargas y con el tiempo se presenten grietas debido a la fatiga. Esta fisuración es característica de un pav imento flexible, que p uede ser con siderado como favorable ante la ruptura inminente de un pavimento rígido. El buen m anejo de las propiedades del asfalto ay uda a que los esp esor es del p avimento sean m enores logrando soportar altas cargas.. 4.1.3. TIPO S DE AS FALTO S Cam bian do un poco de esquem a, a continuación se m encion an algunas innovaciones en los asfaltos que pr esentan m ejoras en ciertas prop iedades, dado que los asfaltos convencionales no cumplen con las expectativas p ara las que son diseñados, y la acción conjunta Tráfico – Clim a supera su resistencia. •. Asfaltos modificados con polím etros. Se utilizan diferentes tipos de polímeros que se disuelven en el asfalto y mejoran las propiedades r eológicas, aumentan el grado de adherencia, así com o la resistencia al envejecim iento y dismin uye la susceptibilidad térmica. Como resultado a estas mejoras, se dismin uye el ahuellam iento, la aparición pr ematura de fisuras, la penetración de agua y el despren dimiento de agr egado.. En Colom bia, el I NVIAS establece cuatro tipos de cementos asfáltico s m odificado s con polím eros: I – asfaltos m odificados con polímero EVA o polietileno. Se em plean en la elabor ación de mezclas de tipo dren ante. II – Mezclas dren antes III – Mezclas den sas y discontin uas en caliente en zon as de altas exigencias I V –Mezclas antirreflectivas de grietas. 11.

(18) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Tabla No. 4.1. Especificaciones de cementos asfálticos modificados con polímeros según el INVIAS . 2002. •. Asfaltos con otros tipos de m odificadores. A este gr upo pertenecen lo s asfaltos m odificados con azufre elemental, mejorador es de adherencia y fibras de celulosa, estos m odif icadores m ejoran un a que otra característica del cemento asf áltico, al igual que lo s m odificados con polímero s. Algunos ejem plos de aditivos par a modificar son los tixotrópicos, al que pertenece la fibra de celulosa, el m o dificador Ny gran, el cual altera la com posición quím ica del asfalto, y logr a alterar el grado de penetración del asf alto. La cantidad de m odif icador es v aría entre el 0.1 y 10%. •. Asfaltos especiales. Por lo general se obtiene por medio de un proceso tecnológico desarro llado en las plantas de producción, dur ante la refin ación del petróleo o adicionan do la composición de lo s aditivos directam ente en la planta de m odificación. De este proceso se obtiene asfaltos con altos módulo s, Asfaltos. Multigrado o los asfaltos resistentes al. combustible. Estos ligantes se diseñan par a tener muy buena resistencia a deformación permanente o para tener buena r esistencia al ataque de los combustibles.. 12.

(19) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. En cualquier caso, y para cualquier tipo de asfalto, su com portam iento está ligado al tipo de agregado con el que se mezcla, el cual varía de acuerdo a su form a, f uente de obtención y tamaño. El proceso de trituración juega un pap el m uy importante pues dependiendo de la granulom etría que po sea el agr egado varia la relación de vacíos de la m ezcla así como el grado de fr icción entre lo s mismos. Preferiblemente se debe incluir un porcentaje alto de llen ante mineral que dism inuya el porcentaje de vacío s, aumente el modulo de elasticidad y m ejor e la adherencia con el agregado gr ueso, entre otras m ejoras. A contin uación en la grafica No. 4.7 se presenta un esquema de las propiedades de los agregados y la relación con su desem peño en la m ezcla. Grafica.No . 4.7 esquema de las propiedades de los agregados pétreos (Fuente: CO RASFALTOS : Capacitación en producción y control de pavim ento asfáltico en caliente, 2005 ).. 13.

(20) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. 4.2 PO LIM EROS Son sustancias m acrom oleculares, com o repetición de pequeñas un idades nat urales o sintéticas, obtenidas por reacciones po liméricas a partir de moléculas mas sencillas. Según su estruct ura y características, los polímeros se pueden clasif icar de la manera m ostrada en el siguiente diagram a de la graf ica No. 4.8:. PO LIM ERO S. Term oplásticos. Elastómeros. Term oendur ecibles. Plastómeros. Polipropileno Polietileno Clor uro de Polivinilo (P VC) Etil vinil acetato (EVA). Cauchos Naturales Cauchos artificiales Estireno butadieno (SBR) Estireno butadieno estireno ( SBS). Poliésteres Resin as Epoxi Poliur etanos. Grafica No. 4 .8 Cuadro d e clasificación de los polímeros. •. Polím eros termoplástico s. Con la elevación de la tem peratur a estos polímeros se reblandecen y p ueden llegar al punto de fluir. Son fácilmente moldeables en caliente y con servan su forma una vez se enfrían. Algunos de los term oplásticos más comunes son el polipropileno, los copolím eros de etileno- acetato de v inilo (EVA), el polietileno, policlor uro de vinilo, poliestireno y las poliamidas, entre otros. En este gr upo se encuentran los elastóm eros y los elastóm eros. 14.

(21) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. −. ICIV 200620 25. Elastómeros. Los elastómeros o cauchos son po límeros lineales am orfos, por lo general insatur ados. Las propiedades elásticas son adquiridas mediante un proceso de vulcanización en el que o btiene una estructura reticulada. Alguno s de los cauchos más conocido s son el caucho n atural, el de butadieno-estireno ( SBR), el de policlorop eno y los elastóm eros termoplásticos de estireno- butadieno-estireno ( SBS). −. Plastómeros. Al contrario de lo s elastómeros, estos polím eros tiene baja elasticidad y al m omento de presentar una elongación in ducida por tensión, su recuperación a la longit ud inicial es m ínim a. Esto se debe a la superación del p unto de fluencia al momento de ser tensionados •. Polím eros termoendurecibles. Estos polímeros se caracterizan por tener un a estructur a entrecr uzada por la reacción química entre la base y el en durecedor. Dada esta estruct ura entrecr uzada no se pueden recuperar para volv er a transformarse. A este grupo pertenecen las resin as epoxi, las de poliéster, las fenólicas y las de poliuretano. Los polím eros ideales para mejorar las propiedades de las m ezclas asfálticas para uso vial deben cumplir las siguientes características: •. Cadena general suficientem ente lar ga.. •. Baja polaridad, p ara facilitar su com patibilidad con el asfalto.. •. Peso molecular elevado pero no ex cesivam ente alto, para dismin uir riesgos por excesiva v iscosidad y problemas de disp ersión.. •. Baja tem peratura vítrea, par a perm itir mejorar los pro blemas de deform ación a bajas tem peraturas.. Para estas car acterísticas, lo s elastómeros y lo s plastóm eros son lo s m ás indicado s para m ezcla con el asfalto.. 15.

(22) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. 4.2.1. LA FIBRA El polipropileno es un termoplástico muy versátil que tiene un buen equilibrio de resistencia térmica y química, con excelentes propiedades mecánicas y eléctricas.. Se puede obtener tres formas geom étricas de la caden a polimérica •. Isotáctica. •. Sindiotáctico. •. Atáctico. En donde lo s propilenos com erciales usados p ara inyección o extrusión, por lo gener al son isotácticos en un 94 a un 97% En sus principio s, este polím ero capitalizaba las prop iedades básicas de ligereza, rigidez y resistencia química, alta resistencia térmica y resistencia cuan do se mezcla con elastómeros.. Antiguam ente uno de los proceso s comerciales mas utilizado s en la pro ducción del polipropileno er a la polim erización en solución. Esta se r ealiza con r eactores con agitación que se alimenta con propileno, un disolvente h idrocar bon ato y catalizadores de Ziegler. Pero este método im plicaba etapas de extracción del polímero y elim inación de residuos catalíticos que se tenían que r ealizar con lo s catalizadores originales. Este procedim iento resultaba bastante co stoso, lo que llevo al proceso de susp ensión. En este proceso se utiliza un diluyente hidrocar bonato, puede ser hexano o heptano. El proceso se realiza por lotes, en reactores con agitación o en reactores continuo s. El polipropileno no es un pro ducto único, hay cientos de poliprop ilenos con prop iedades y características de dep en den de factores como la clase de po límero, que p uede ser homopolímero, copolím ero aleatorio o copo lím ero de blo que, var ia según el p eso m olecular y la distribución de p eso s m oleculares, de la m orfología y estructura cristalina, de los aditivos, r ellenadotes y esf uerzos, o de las técnicas de f abricación.. 16.

(23) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Algunas prop iedades de este polím ero consideradas como ventajas en la pro ducción son: •. Bajo peso especifico (densidad). •. Excelente resistencia química. •. Alta temperatura de f usión ( com parado con otros plástico s). •. Buen balance rigidez/tenacidad. •. Adaptable a muchos método s de transform ación. •. Bajo costo. Y las propiedades consideradas com o desventajas •. Inflam abilidad. •. Fragilidad a bajas temperatur as. •. Rigidez m oderada. •. Baja adh esividad. •. Baja resistencia UV. •. Baja resistencia cuan do esta fun dido. La técnica de pro ducción de la fibra (monofilamentos o multifilamento) es extrusión y estirado. Las tem peraturas de extrusión en plano gen eralmente varían entre 230 a 300º C, luego enfriam iento rápido con agua y orientación con rodillos jaladores de velocidad dif erencial. Posteriormente sigue un proceso de corte con el grosor deseado, en este caso las fibras tienen un promedio de 3 a 4mm .. Para este proyecto se busco fibras de polím ero que soportaras las altas tem peraturas de m ezcla a las que se ve som etido el asf alto, de esta m anera garantizar el desem peño de las fibras en la mezcla asfáltica. Por otro lado debía ser una f ibra con prop iedades adecuadas par a tener una buena reacción con el asfalto y desempeñar un buen papel en la mezcla con lo s agr egado s y el asf alto.. La fibra seleccionada es procedente de la empresa P AVCO S.A ver foto No. 4.1. Esta fibra es de Poliprop ileno, y en la planta se emplea p ara tejer y obtener geotextiles.. 17.

(24) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Foto No . 4.1. Fibra de polipropileno cortada, procedente de PAV CO S .A.. Las propiedades y características de la fibr a se m uestran en la tabla No. 4.2, donde los datos f ueron sum inistrados directam ente por la com pañía PAVCO S. A.. Unidades. Unidades. Método. Índice de Fluidez (230 ºC - 2,16 Kg) Resistencia máxim a a la tracción (50mm /min) Elon gación al p unto de cadencia (50m m/min). Inglesas 3,3 g/ 10 min 5100 psi 10%. SI 3,3 g / 10 m in 35 MPa 10%. Módulo de Flexión, 1% secante ( 1.3 mm /min.). 227500 psi. 1567 Mpa. AS TM D 1238 D 638@ D 638@ D 790A@. 0,4 pie-lb/pul 103 R. 21,4 J/m 103 R. D 256 @ D 785 @. Propiedades. o. o. Impacto Izod con ranur a (73 F/23 C) Dureza, Rockwell. Tabla No. 5.2 Propiedades del Polipropileno (Fuente PAVCO S .A.). Para ver la información com pleta de las propiedades del po lipropileno de P AVCO ver ANEXO No. 1. 5. METODOLOGÍA R EA LIZADA. Este trabajo exp erim ental utiliza agregado s de la cantera La Suiza – Mario Huertas, la cual se somete a gran ulometría p ara po der o btener la curva granulom étrica de r eferencia 014 (ver tabla 5.1). Este tipo de gran ulom etría se especifica en el titulo C del reglamento del IDU 2002, catalogada según en INVI AS com o gran ulometría MDC-2,. 18.

(25) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. ver tabla No. 5.3. En la tabla No. 5.3 esta la gr anulometría con los tam ices correspon dientes, y la grafica No. 5.9 la curva gran ulométrica.. Pa vimento R eferencia 0/14 mm. Tami z. % Pasa. %Retenido. 14. 4. 97. 3%. 10. 8. 78. 19%. 6,3. 10. 58. 20%. 4. 20. 47. 11%. 2. 30. 34. 13%. 0,08. 200. 8. 26%. Base. 0. 8%. Tabla No. 5.3. Granulom etría 014. Curva Granulométrica 10 0. Porcentaje que pasa acumulados (%). 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,01. 0,1. 1. 10. 1 00. Tamaño de las partículas (mm) Grafica No . 5 .9. Cur va granulométrica Referen cia 014. TAMIZ. PORCENTA JE QUE PA SA. Normal. Alterno. MD C-1. MD C-2. MDC-3. 25.0 mm. 1”. 100. -. -. 19.0 mm. 3/4”. 80-100. 100. -. 12.5 mm. 1/2”. 67-85. 80-100. -. 9.5 mm. 3/8”. 60-77. 70-88. 100. 19.

(26) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. 4.75 mm. No.4. 43-54. 51-68. 65-87. 2.00 mm. No.10. 29-45. 38-52. 43-61. 425 µm. No.40. 14-25. 17-28. 16-29. 180 µm. No.80. 8-17. 8-17. 9-19. 75 µm. No.200. 4-8. 4-8. 5-10. Tabla No. 5.4. Clasificación de Gradación según las especificaciones de construcción del INVIAS. Utilizando la anterior curv a granulom étrica se defin en n uevo s porcentajes ajustados a tamices com erciales. En la tabla No. 5.5 se muestra la granulometría con la que se trabajaron lo s en sayo s.. Utiliza dos para labo ratorio Tami z. % Pasa. %Retenido. 1/2. 95%. 5%. 3/8. 75%. 20%. No. 4. 50%. 25%. No. 8. 37%. 13%. No. 10. 34%. 3%. No. 200. 8%. 26%. Base. 0%. 8%. Tabla No. 5.5. Granulom etría utilizada para los ensayos experimentales. El asfalto em pleado corresponde a asf alto producido en el com plejo in dustrial de Barr anca, con una penetración entre 80/100, siendo éste el más apropiado y el m ás usado par a las vías de bo gota. Las propiedades de éste asfalto se muestran en la tabla No. 5.6, tom adas del libro Tecnolo gía del Cem ento Asf áltico, del autor Hugo Arenas León.. 20.

(27) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Tabla No. 5.6 . Propiedad es del asalto Barranca 80/100. Finalmente las proporciones de f ibra de po lipropileno f ueron 0.5%, 0.2% y 1% del peso de las muestras f abricadas en cada ensayo.. 5.1. MARSHALL El primer en sayo a realizar fue el Marshall establecido en la norm a I.N. V E-748 con este método se evalúan varias características de las propor ciones de lo s materiales involucrados, con las que se determina si su com portam iento se encuentra dentro del rango adecuado para cumplir así con el funcionam iento esperado. El concepto de estabilidad Marsh all busca relacionar la estabilidad con la fluen cia, definido com o un m ódulo de rigidez. Por otro lado se pretende determinar el contenido de asfalto óptim o para cada tipo de m ezcla evitando cualquier desplazam iento o ahuellam iento prematura cuando se som ete al tráfico.. El valor de la estabilidad se mide en libr as, siendo esta la r esistencia de la mezcla a la deformación plástica por el peso de las car gas de transito, y el flujo evalúa la capacidad de soportar deformaciones y así adaptar se a asentamientos gr aduales y movimientos en. 21.

(28) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. la base y en la subrasante, sin fracturar se en la deform ación. El flujo es medido en 1/100mm y se presenta en el transcurso de la pr ueba de estabilidad.. El comportamiento de la estabilidad con el aum ento del asfalto va crecien do hasta llegar a un p unto donde disminuy e ya que la mezcla aum enta sus características v iscosas y no logra soportar el peso solicitado, sin deformarse fácilmente. De m anera inver sa es el comportamiento del flujo, el cual dism inuye con el aumento del asfalto y después de un punto crítico aum enta. A continuación un esquema de las graf icas.. Est abilidad. Flujo. % Asfalto. % Asfalto. Grafica No . 5.10.Comportamiento del flujo y de la estabilidad. Otro parámetro a evaluar es la relación de vacíos, la cual dismin uye con el aum ento de asfalto. El porcentaje de asfalto que se esco ja debe presentar una relación de vacíos dentro de un ran go y a establecido por las instituciones nacionales o internacion ales de asfalto. En Colombia el Instituto Nacional de Vías (I NVI AS) reglam enta un ran go entre el 4 y 6% de vacíos para un a mezcla asfáltica.. 22.

(29) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Rel aci ón de vací os. % de Asfalto Grafica No. 5 .11. Comportamiento típico de la Relación de vacíos. Para este en sayo de Marsh all se empleo el 1% de fibra y los porcentajes de pr ueba fueron 5, 5.5, 6, 6.5 y 7% de asfalto. Los resultado s arrojados por el m étodo se m uestran en las graficas No. 12 al No. 16. Estabilidad. Estabilidad (Kg). 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0. 5. 5,5. 6. 6,5. 7. %As falto. Gráfica No . 5.12. Relación de Estabilidad Marshall. Flujo. Flujo 1/100 in. 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 5. 5,5. 6. 6,5. 7. %Asfalto Gráfica No. 5 .13. Rela ción de Flujo Marshall. 23.

(30) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Vacío s con aire 7,00. Vacíos con aire. 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 5. 5,5. 6. 6,5. 7. %Asfalto Gráfica No .5.14 . Rela ción de Vacíos en el ensayo Marshall. Bulk. Bulk 2,26 2,24 2,22 2,20 2,18 2,16 2,14 2,12 2,10 2,08. 5. 5,5. 6. 6,5. 7. %Asfalto Gráfica No . 5.15. Relación de Densidad Bulk para el ensayo Marshall. 24.

(31) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Vacíos en agre gados minerale s. V. en agregados. 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00. 5. 5,5. 6 %Asfalt o. 6,5. 7. Gráfica No. 5 .16. Rela ción de vacíos en el agregado mineral del ensayo Marshall. Los cálculos r ealizados par a obtener las graficas se adjuntan en el ANEXO 2 Las gráficas evidencian alguno s comportamientos f uera de los esperado s debido a los cambios que genera la adición de fibra de polipropileno, lo s cuales serán analizados más adelante.. Con el análisis de las gráficas arro jadas por el ensayo realizado, se llego a la conclusión que el porcentaje óptim o de asf alto para la m ezcla es del 5.5%. Esto debido a la alta estabilidad que la briqueta presentó, soportando 4.900 Kg. de car ga antes de fallar siendo ésta la m áxima comparada con las soportadas por lo s otros porcentajes de asfalto. La deformación de la m uestra f ue de 5.25/100 in y una den sidad Bulk de 2.23, valores aceptables y bastante bueno s al com pararlo s con los otros resultados. Durante la fabricación de las probetas se evidenciaron alguno s p untos im portantes en el m anejo de las fibras de polipropileno. Uno de ello s, la m ezcla y la adición con el asfalto, ya que la fibra no es fácilm ente m anejable y por el contrario al estar en cortas longitudes, 10cm aproxim adamente, es m enos flex ible, buscan do volver a su estado original al m om ento de do blarlas y m ezclarlas con el asfalto. No o bstante al contacto con el calor, se vuelven más m aleables, pero expon erlas demasiado al calor h ace que éstas se derr itan. Es por esto que para mezclarlas, el agr egado ya debe estar. 25.

(32) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. perfectam ente cubierto por asfalto, y adicionarlas en p equeñas porciones par a po der distribuir bien las fibr as en la m ezcla evitan do las con centraciones en alguno s sectores.. 5.2. MO DULO DINAMICO El módulo dinám ico es el valor absoluto del m ódulo complejo, parámetro m ás utilizado para car acterizar las propiedades elásticas de un m aterial v iscoso com o el asfalto. Con el m ódulo se relacion a la deform ación que se gener a en el material a medida que se va cargan do, con su respectivo esfuerzo. El m odulo va v ariando depen diendo de los perio dos de cargas y de las temperaturas a las cuales se someta la pro beta. La m uestra tiene forma cilín drica con un diámetro de 10cm. A altas temperaturas, el material se deform a fácilm ente a medida que se esf uerza, lo que da como resultado un modulo dinám ico bajo, contrario a lo que sucede con las temperaturas bajas, don de la deform aciones son m enores y el mo dulo resulta ser mayor. De la misma manera, la frecuencia con que se aplica la car ga es relevante en el módulo, ya que a altas frecuencias el ran go de deformaciones recuperables son m enores, esto se debe a que la car ga tiene m enores tiem pos de aplicación sobr e la muestra por tener una frecuencia m ás alta, por el contrario el r an go de deformacion es con bajas fr ecuencias es m ayor ya que la car ga esta m as tiem po sobr e la m uestra. To do esto lleva a que el m ódulo sea m ayor con frecuencias de carga mayor y vicever sa.. De esta form a el m odulo dinámico descr ibe el comportamiento del asfalto, para altos m ódulos con bajas deform aciones, se tiene un asfalto con propiedades elásticas. Por otro lado un asf alto con un módulo dinám ico bajo pr edice características visco sas con altas deformaciones.. La fabricación de briquetas par a este ensayo se realizó con lo s mismos m ateriales del ensayo Mar shall y bajo las mismas con diciones. La realización del en sayo de Módulo Dinám ico sigue las especificaciones de las normas I.N. V E 753 Y 154. Este ensayo se realizó a 5 º C, 25º C y 40 º C bajo 1Hz, 4Hz, 10Hz y 16Hz. 26.

(33) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Los datos arrojados por el método son; tiem po [seg.], desplazamiento [m m.], fuerza [Kg-f] y mediciones del extensometro [mm .]. Para el análisis, se eliminan los 100 últimos datos, y se tom an los 100 anteriores, eliminan do el resto. De esta form a se garantiza que los datos analizados no son los correspon dientes a la r eacomo dación de la muestra y tam poco la filtración de posibles errores en la f inalización del en sayo.. Con el área de la superficie de la m uestra [π (5)2 ] y la fuerza del en sayo se calculan los esf uer zos soportado s por la m uestra. Por otro lado la deformación unitaria la da el extensom etro dividido por 100, sien do este el coef iciente del extensometro utilizado en el en sayo. De esta form a tenemos las do s variables que determinan el módulo din ámico. Los cálculos se r ealizaron m ediante do s método s, el primero corr esponde al cálculo en cada ensayo del máximo y el mínimo de cada variable para así po der determ inar la deformación y el esfuer zo real. De este modo, el m ódulo se calcula con la siguiente relación:. Eε = σ E=. σ ε. De otro lado se calculó el m ódulo din ámico m ediante el m odo gráfico, donde la pendiente de la grafica es el valor del m ódulo. Ver grafica No. 5.17.. 27.

(34) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. MODULO A 5ºC CON 1% DE FIBRA Y FRECUENCIA DE 4 Hz. Esfuerzo (Kg/cm2). 0,00. Pendiente curva = Modulo Dinámico = 35.099 Kg./cm2. -0,50 -1,00 -1,50 -2,00. y = -35099x + 8,8776. -2,50 -3,00 0,00020. 0,00025. 0,00030. 0,00035. De formación unitaria (mm/mm) Grafica No . 5 .17. Calculo d el Modulo Dinámico por m étodo grafico. En algunos ensayos la m uestra presenta deform aciones permanentes que describe el comportamiento mostrado en la gr afica No. 5.18. MODULO CON 0,2 % DE FIBRA Y FRECUENCIA DE 1 Hz 0,0. Esfuerzo (Kg/cm2). -0,5 -1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0 0,0212. 0,0213. 0,0213. 0,0213. 0,0213. 0,0213. Deformación (mm/mm). Grafica No . 5 .18. Briqueta con d eformaciones perman entes. Este com portam iento se da bajo car gas de baja frecuencia ya que la deform ación pasa de ser recup erable a permanente, lo que aumenta el rango de deform ación y dismin uye el modulo elástico, como se dijo anteriorm ente.. 28.

(35) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Los dos m étodos se desarrollan para tener mayor exactitud en el resultado fin al. Una vez se h an realizado los cálculos para todo s lo s ensayos de tiene lo s resultados m ostrados en la tabla No. 5.7. MODULO MPa. Fib ra. Frecuen ci a. %. Hz.. Cálculos. Grafi ca. Cálculos. Grafi ca. Cálculos. Grafica. 1,00. 5.309,96. 7.944,90. 1.788,06. 2.759,80. 693,49. 855,53. 4,00. 9.915,27. 9.544,00. 4.226,04. 4.551,80. 1.109,05. 1.081,60. 10,00. 9.734,95. 10.138, 60. 5.604,98. 5.240,40. 1.387,17. 1.401,80. 16,00. 11.560,27. 11.682, 00. 5.881,53. 5.799,30. 1.408,68. 1.456,90. 1,00. 3.435,87. 5.374,60. 724,09. 1.145,10. 318,26. 443,93. 4,00. 6.730,47. 7.117,90. 1.854,28. 2.095,90. 473,72. 462,23. 10,00. 8.324,40. 8.366,30. 2.674,93. 2.814,00. 575,17. 549,63. 16,00. 8.047,67. 9.156,50. 2.549,63. 3.242,00. 563,31. 551,46. 1,00. 746,76. 996,96. 405,62. 595,69. 234,80. 253,00. 4,00. 1.189,83. 1.188,30. 907,92. 909,20. 313,47. 296,62. 10,00. 1.390,71. 1.375,90. 1.265,78. 1.254,10. 229,11. 331,40. 16,00. 1.214,25. 1.154,20. 1.321,17. 1.394,30. 366,99. 328,07. 1,00. 1.337,63. 2.208,40. 630,65. 806,50. 237,22. 269,03. 4,00. 3.131,13. 3.509,90. 1.551,96. 1.621,50. 328,01. 323,85. 10,00. 4.129,99. 4.160,20. 1.887,40. 2.095,90. 388,29. 379,20. 16,00. 4.129,99. 4.326,70. 2.216,09. 2.504,30. 382,16. 380,90. 0,00. 0,20. 0,50. 1,00. 5º C. 25º C. 40º C. Tabla No. 5.7 . Resultados del Ensayo de Modulo. Las gr aficas y los datos par llegar a estos resultados se m uestran en el ANEXO 3. Para el análisis de estos datos se m uestran las siguientes gr aficas No. 5.19 que resumen todo el en sayo.. 29.

(36) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. MODULOS A 5ºC. Módulo (MPa). 12.000. 1%. 10.000. 0,50%. 8.000. 0,2. 6.0 00. Sin Fibra. 4.0 00 2.0 00 0 1,00. 4,00. Frec ue nc. 10,00. ia s (H z). 1 6,00. 1%. 0,2. 0 ,5 0%. Si n. Fi b ra. ra e fib d %. Grafica No . 5 .19. a. Módulos a 5 º C.. MODULOS A 25ºC. 6.000. 1% 5.00 0. 0,50%. Módulo (MPa). 4.00 0. 0,2 3.00 0. Sin Fibra. 2.00 0 1.000 0 1,00. Fr ecu en. 4,00. 0 1 0,0. cias (H z). 0 16,0. 1%. 0 ,5. 0 ,2. Sin F. i br a. 0%. ra e fib %d. Grafica No. 5 .19 b. Módulos a 25 º C.. 30.

(37) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. MODULOS A 40ºC. 1%. 1 .600. Módulo (MPa). 1 .400. 0,50%. 1 .200. 0,2. 1 .000. Sin Fibra. 80 0 60 0 40 0 20 0 0 1,00. 4 ,0 0. 10,00. F recu e n cia s ( Hz). 1%. 16,00. 0 ,5. S in. 0, 2. Fi b ra. 0%. %d. e fib. ra. Grafica No. 5 .19. c. Módulos a 40 º C.. Para hacer m as completo el análisis se graf ican las variaciones de los módulo s con respecto a la tem peratura mostradas en las gráficas No. 5.20. MODULOS A 1 Hz 40 ºC 25 ºC. 6.000 5.000. Módulo (MPa). 5 ºC. 4.000 3.000 2.000 1.000 0 0. 0 ,2. P orc en t aj e de. fib ra. 0, 5. 1 ,0. 40 ºC. 25 ºC. 5º C. p T em. t ur a era. Gráfica No. 5 .20. a. Módulos con diferentes temp eraturas a 1Hz. 31.

(38) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. MODULOS A 4 Hz 40 ºC. Módulo (MPa). 10 .000 9 .000 8 .000 7.0 00 6.0 00 5.0 00 4.0 00 3.0 00 2.0 00 1.0 00 0. 25 ºC 5 ºC. 0. 0, 2. Por cen taje de. 0,5. 1,0. 40 ºC. fi bra. 25 ºC. 5º C. r at u pe r m Te. a. Grafica No. 5 .20. b. Módulos con diferentes temp eraturas a 4Hz. MODULOS A 16 Hz 40 ºC 12.000. 25 ºC. 10.000. Módu lo 8.000 (MPa) 6.000. 5 ºC. 4.000 2.000 0 0. 0, 2. Por ce ntaje d e fi. 0, 5. bra. 1, 0. 40. 25 ºC. 5º C. ºC. a pe r Te m. a tur. Grafica No. 5 .20. c. Módulos con diferentes temperaturas a 10 Hz. 32.

(39) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. MODULOS A 10 Hz 40 ºC. Módulo (MPa). 10.000 9.000 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0. 25 ºC 5 ºC. 0. 0,2. P orc e n taj e de. 0 ,5. fib ra. 1,0. 40 ºC. 25 ºC. 5º C. per T em. a at ur. Grafica No . 5 .20. d. Módulos con difer entes temperaturas a 16 Hz. El comportamiento de los módulo s de las br iquetas es acorde a las variaciones de temperatura y de fr ecuencia de car ga. No obstante las briquetas que tienen adición de fibra presentan m ódulos menores a las briquetas sin f ibra. Esto es ocasionado por la baja adhesión de las fibras al agr egado, lo que gener a mayores desp lazamientos en la aplicación de la car ga. Se puede concluir que la f ibra aum enta la elasticidad de las m ezclas asfálticas. Sin em bargo con bajos porcentajes de fibr a el comportamiento de la m ezcla es bueno lo que no descarta la utilización de fibras de polipropileno, por el contrario se h ace necesar io otro ensayo. En las gr aficas anteriores se ev idencia la dism inución y desp ués el aumento del modulo a medida que se aumenta el porcentaje de fibra en la m ezcla. Con un porcentaje del 0.2% de f ibra las deformaciones de la briqueta son m enores com parado con la mezcla con 1% aun que tengan un ran go de deform aciones (deformación máxim a m enos la m ínim a) parecido, por el contrario el rango de deform ación de la m ezcla con 0.5% de fibra es m ayor. Lo anterior indica que entre m ás f ibra, las deform aciones serán mayores ya que la f ibra permite el fácil desplazamiento de los agregados.. 33.

(40) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. La disminución com parativa con el mo dulo de la m ezcla sin fibr a se muestra en la tabla No. 5.8, lo que da una idea mas clar a de variaciones en términos porcentuales. MOD ULO MPa. Frec.. Fib ra. 5º C. 25º C. 40º C. Hz.. %. Cálculos. Grafi ca. Cálculos. Grafi ca. Cálculos. Grafica. Porcentaje. 0. 5.309,96. 7.944,90. 1.788,06. 2.759,80. 693,49. 855,53. 0,00. 0,2. 3.435,87. 5.374,60. 724,09. 1.145,10. 318,26. 443,93. 35,29. 0,5. 746,76. 996,96. 405,62. 595,69. 234,80. 253,00. 85,94. 1,0. 1.337,63. 2.208,40. 630,65. 806,50. 237,22. 269,03. 74,81. 0. 9.915,27. 9.544,00. 4.226,04. 4.551,80. 1.109,05. 1.081,60. 0,00. 0,2. 6.730,47. 7.117,90. 1.854,28. 2.095,90. 473,72. 462,23. 32,12. 0,5. 1.189,83. 1.188,30. 907,92. 909,20. 313,47. 296,62. 88,00. 1,0. 3.131,13. 3.509,90. 1.551,96. 1.621,50. 328,01. 323,85. 68,42. 0. 9.734,95. 10.138,60. 5.604,98. 5.240,40. 1.387,17. 1.401,80. 0,00. 0,2. 8.324,40. 8.366,30. 2.674,93. 2.814,00. 575,17. 549,63. 14,49. 0,5. 1.390,71. 1.375,90. 1.265,78. 1.254,10. 229,11. 331,40. 85,71. 1,0. 4.129,99. 4.160,20. 1.887,40. 2.095,90. 388,29. 379,20. 57,58. 11.560,27 11.682,00. 5.881,53. 5.799,30. 1.408,68. 1.456,90. 0,00. 0,2. 8.047,67. 9.156,50. 2.549,63. 3.242,00. 563,31. 551,46. 30,39. 0,5. 1.214,25. 1.154,20. 1.321,17. 1.394,30. 366,99. 328,07. 89,50. 1,0. 4.129,99. 4.326,70. 2.216,09. 2.504,30. 382,16. 380,90. 64,27. Diferencia. 1. 4. 10. 0 16. Tabla No. 5.8. Difer encias porcentuales con respecto al mayor modulo. El en sayo de Mo dulo Dinám ico da una pr imera idea del comportamiento de las fibras en la mezcla asf áltica. No obstante se necesita un estudio de resistencia a las cargas de tráfico, que p ueda ser m ás aplicable a la vida útil de la mezcla. El ensayo que cum ple estas características es el de Fatiga.. 34.

(41) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. 5.3. FATIG A La fatiga se denom ina al tipo de falla causado por car gas de nat uraleza rep etitiva. Ejem plo de esta car ga es el tran sito sobre el pav im ento. La fatiga es una f alla típica del pavimento flex ible, causan do f isur as que po steriorm ente se convierten en piel de co codrilo, lo que más adelante gener a perdidas de ligante y de agregado en caso de no realizar mantenimiento oportuno. La fatiga empieza en la parte inf erior de la base del pavim ento (ver figur a No. 5.21) con la apar ición de pequeñas fisuras que se van ref lejan do en la ro dadura.. Hay m uchos factores que generan fatiga prem atur a, com o el alto porcentaje de vacíos por m ala com pactación en su f ase de constr ucción o por m al diseño. El tipo de asfalto y su gr ado de viscosidad es relevante en la recup eración de las deform aciones. El asf alto envejecido en un pavim ento es más susceptible a la fatiga por su alta dismin ución de la visco sidad. Por otro lado se debe tener en cuenta lo s espesores de las capas y la calidad de la subrasante. Así, si tomamos el pavimento com o una viga con apoyo s simples, es fácil im aginar que un espesor muy pequeño so bre una subrasante que es fácilm ente deformable tendr á m ayores esf uerzo s en la parte inferior de la viga y por en de apar ición de fisuras, lo que dif ícilmente ocurrirá si hay un espesor m ayor so bre una subrasante con m uy baja deform ación. Tensión en la parte inferior de la base. Compresión en la sup erficie y base de la subbase. Grafica No . 5.21 . Esquema d e esfuerzos en la estructura del pavimento. 35.

(42) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. El en sayo de fatiga r ealizado bajo la norma AFNOR P 98-261-1, ap lica una deformación sin uso idal con amplitud con stante y difer entes frecuencias en la p arte superior de la pro beta.. La norma define, para este ensayo, criterio de ruptura convencio nal al momento en el que un a probeta se consider a destruida, ocasion ado en el m om ento en el que la f uer za de reacción en la cabeza correspondiente a la aplicación de una deformación en esta, es disminuida a la m itad. Por otro lado define Vida útil d e una p robeta al n úmero de ciclos Nij correspon dientes al criterio de r uptura conven cional, som etida a un nivel de deformación εj. Depen diendo la magnitud de deform ación sinusoidal aplicada, el ensayo var ía su tiempo de duración. Bajo deformaciones con am plit ud mayor, el tiempo de duración para obtener la ruptura de la pro beta es m enor.. Cabe anotar que la form a de la pro beta a f allar es trapezoidal isó sceles ver foto No. 5.3, forma que se obtiene por corte de placas de 30x30x4cm foto 5.2, fabr icadas con mezcla asfáltica y porcentajes de fibras de polipropileno incluidas de forma aleatoria. Las m ezclas asf álticas tienen el m ism o patrón de fabr icación descrito en los ensayos anteriores. El peso del asfalto, de los agregado s y de la fibra se determ ina con la densidad Bulk calculada en el ensayo Marshall y el volum en del molde.. Foto No.5 .2. Panela lista para cortar las prob etas de fatiga. 36.

(43) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. Foto No 5 .3 Forma trapezoidal isósceles de las probetas para fatiga. Foto No . 5 .4. Mold e para la placa de fatiga. Se realizo un a placa por cada tipo de m ezcla, con 0.5% y 1% de fibr a y un a mezcla sin fibra. Al m omento de retirar la tapa del molde de la m ezcla con mayor porcentaje de fibra, cierta cantidad de agr egado se despren dió, lo que evidenció la baja adhesión del agregado con la f ibra, y a que el material desprendido f ue el que estaba ro deado de fibra. Lo m ism o sucedió posteriorm ente con la probeta, un a vez cortada. Las fallas se m uestran a continuación en las fotos No. 5.5.. a) b) Foto No . 5.5. a) y b ). Placa para fatiga con mez cla asfáltica con 1% fibra.. 37.

(44) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. c) d) Foto No. 5 .5. c) Superficie de la placa para fatiga con mezcla asfáltica con 1% fibra. Foto No 5.5 .d) Muestra cortada, lista para ensayo de fatiga. Aun con los pro blem as que presentaban, las br iquetas se som etieron al ensayo, y como se esperaba, los resultado s no fueron aceptables, esto hace que éste porcentaje sea inmediatamente descartado. Más adelante se presentaran los resultados completos de los ensayos. Para la m ezcla con 0.5% de fibra, el com portam iento fue diferente y más aceptable, pues no se dio nin gún despr endimiento de m aterial, alentan do bueno s resultados posteriormente. Se presenta a contin uación parte del registro fotográfico, de la m ezcla sin fibr a y de la m ezcla con 0.5% de fibra.. a) b) Foto No. 5 .6 a) y b ). Probeta lista para ensayo de la m ezcla asfáltica con 0.5% fibra.. 38.

(45) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. c) d) e) Foto No . 5.6 c) Placa para fatiga, m ezcla asfáltica sin fibra. d) Superficie de la placa de la foto c. e) probeta cortada d e la placa, lista para fallar, con mezcla asfáltica sin fibra d e polipropileno.. El ensayo de fatiga, según la norm a AFNOR P 98-261-1 indica que se debe som eter probetas de la m ism a placa a igual niv el de am plit ud de deformación. Po steriorm ente se debe fabricar otras p lacas p ara que las pro betas sean som etidas a diferentes niveles de amplitud de deformación. De esta form a se puede r ealizar la ley de f atiga de las mezclas asfálticas. Sin embar go para este trabajo experim ental, y por inconv enientes ajenos, se realizo el experimento para una sola amplitud de deform ación de 90E-6, y frecuencia de 10Hz, la cual corr esponde a una velo cidad de 60Km/hr, v elocidad utilizada com o parám etro de diseño en Bo gota.. Con los r esultados o btenido s en este en sayo se puede h acer una idea mas clara del comportamiento de la fibra, y la interacción con el agregado en f uncionam iento, bajo las car gas rep etitivas del tránsito. .. En la tabla No. 5.9 se presentan los resultados del ensayo, y a continuación en la Grafica No. 5.22 se m uestra la comparación entre ellas.. FRECUENCIA = 10 Hz. Probeta. Min.. Seg.. N. N Pro medio. ε adm.. SIN FIBRA P1. 480. 28.800. 288.000. P2. 300. 18.000. 180.000. P3. 420. 25.200. 252.000. P4. 350. 21.000. 210.000. 90 90 232.500. 90 90. 0,5% FIBRA. 39.

(46) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil P1. 748. 44.880. 448.800. P2. 840. 50.400. 504.000. P3. 720. 43.200. 432.000. P4. 1140. 68.400. 684.000. ICIV 200620 25 90 90 517.200. 90 90. 1% FIBRA P1. 180. 10.800. 108.000. P2. 180. 10.800. 108.000. P3. 140. 8.400. 84.000. P4. 150. 9.000. 90.000. 90 90 97.500. 90 90. Tabla No. 5.9 . Resultados del ensayo de fatiga con una deformación. Número de ciclos. Fatiga con ε t = 90 E -6 700.000 600.000 500.000. 1% Fibra 0,5% Fibra Sin Fibra. 400.000 300.000 200.000 100.000 0 P1. P2. Probeta. P3. P4. Si n Fi bra 0,5 % Fibr a 1 % Fi br a. Grafica No 5.22 . R esultados comparativos de fatiga. La m ezcla con un porcentaje de 0.5% de fibr a resistió un m áxim o de 684.000 ciclos y 517.200 ciclos en promedio, sien do este aproximadam ente un 55% super ior a la resistencia de la mezcla sin adición de fibra, la cual presento un m áximo de 288.000 ciclo s y un prom edio de 232.500. Comparan do la mezcla con 0.5%F y la m ezcla asfáltica con 1% F, las dif erencias con m ayores, ya que la prim era super a en un 80% el núm ero de ciclos antes de falla de la segun da, la cual presenta un m áximo de resistencia de 108.000 y el prom edio de las probetas es de 97.500 ciclo s.. 40.

(47) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. 6. CONCLUSIONES Finalmente podemos concluir que, basado s en los ensayos exper imentales realizados en las instalacion es de la Univ ersidad de los Andes, la adición de fibras de polipropileno de forma aleatoria en las mezclas asfálticas, si cum plen una f unción de ref uerzo en el agarre de lo s agr egado s, permitiendo m ayor r esistencia a la fatiga. No o bstante porcentajes elevado s de f ibra rev ersan sus ventajas y la convierte en un agente disociador del agr egado. Aparte del desprendimiento del m aterial granular altos porcentajes de fibra tam bién in ducir ían fisuras a la estructura del pav imento.. Los exper im entos realizado s en este proyecto determ inan parám etros relevantes para la predicción del comportamiento de la m ezcla. En primera medida el experim ento Marshall indica la m anera m ás óptima de llevar a cabo la m ezcla. Con este ensayo se tiene una idea del comportamiento de cada mezcla asfáltica relacionando resistencia y deform ación al momento de aplicar un a carga. Por otro lado el m odulo dinámico defin e con más precisión la relación esf uerzo deformación y presenta una idea del comportamiento elástico o visco so de cada mezcla. Finalmente el en sayo de fatiga arroja la r esistencia real bajo car gas repetitivas, siendo así el ensayo más verosímil de la f unción de las fibras en las m ezclas asfálticas.. El an álisis de cada ensayo ha sido presentado en sus capít ulo s respectivos, debido a que este da paso al siguiente ensayo. De esta m anera, este trabajo concluye que el por centaje optim o de fibra de polipropileno es de aproxim adamente un 0.2%. Este porcentaje disminuye un poco el m odulo dinámico pero aum enta un gr an porcentaje en resistencia a fatiga. Aumentando el n úm ero de ciclos antes que se pr esente una falla, se estaría aum entando la vida útil de la estruct ura del pav imento. Es lógico pensar que faltan más parámetros de diseño como estabilidad de la mezcla, flex ibilidad, r ugosidad, entre otros, por los cuales la fibra deber á estar som etida a otros en sayos, pero que en este documento no se cubr en. No obstante los resultados arrojados, que se muestran en este docum ento. 41.

(48) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. perm iten tener un acercamiento a las bondades de las fibr as poliméricas en las mezclas asfálticas.. Este n uevo tipo de m ezcla se recom ien da com o una capa anterior a la cap a de ro dadura, por el contenido de f ibras y la gran ulom etría tipo MDC2. Esta cap a con adición de fibra aumentaría la resistencia de carga, y dism in uiría el riesgo en la ap arición de fisuras prem aturas. Esta recomendación se hace con el fin de aumentar lo s niv eles de confort del pavim ento al agregar una capa con propiedades m ás finas y menos estr uctur ales.. Claramente la duración de un pavim ento esta directam ente relacionado con los métodos constructivos, la calidad de lo s materiales, el porcentaje de vacíos en la m ezcla y por supuesto el m antenimiento periódico del pavim ento.. 42.

(49) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. BIBLIO GRAFIA. AHUMADA MADRID, Mar ía Fernan da, “Mejora de mezclas asfálticas de rodadura 0/10 cerradas con el uso de un elastómero (caucho) y con el uso de un plastómero (tiras de bolsas de leche) en un asf alto 80-100”, Pontificia Universidad Javer iana, 2005.. ASOCIACIÓN DE P RODUCTORES Y P AVIMENTADORES ASFÁLTICOS DE COLOMBI A, “Cartilla del pav imento asfáltico ”, ASOPAC, c2004.. ASSOCIATED GENERAL CONTRACTORS OF AMERI CA. AGC, “Guide specifications polym er m odified asphalt / AASHTO- AGC-ARTBA”, Jo in Com mittee, W ashington: The Association, 1992. BECKER, Ivonn e, “Polymer m odified asphalt”. Editorial P DVSA Intervep. CP C, Centro de Productividad y Competitividad del or iente “Fabricación, colocación, compactación y tendencias nacion ales e internacionales de m ezclas asfálticas”, Piedecuesta, Abr il 2005. JOHN S, lawer , DAVI DE Zam pini an d SURENDRA P. Shah. “Microfiber and Macrofiber hybrid f iber-reinforced concret”, Jo urnal of m aterials in civil engineerin g, September 2005, pag 595 – 603.. I SACSSON Ulf Journal of Material Science, “char acterization of Bitumens Modified with SEBS, EVA, an d EBA polymers, p ublication del, No. 34. 1999.. LIZARAZO FERRO, Claudia Marcela, “Comparación de mezclas bitum inosas utilizando asfaltos convencionales y modif icados” Pontificia Univer sidad Javeriana, 2001.. 43.

(50) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. LOZANO RUIZ, San dr a Lilian a, “Asf altos modificados con P VC reciclado de cables”, Uniandes, 2005.. LUNA M ACA, Harr ison Hernán, “Com paración de la resistencia y desem peño de mezclas asfálticas con granulom etría 0/14 diseñadas por m edio del Metodo Marshall y con tecnolo gía Superp ave” Unian des, 2005.. REYES LI ZCANO, Fredy Alberto, “Diseño racional de pavim entos”, Editorial escuela colom biana de in gen iería, 2003. RUBIN, Irvin, Ed., “Materiales plástico s, propiedades y ap licacion es”, Editor Irvin Rubin, México : Lim usa, c2002.. SAAVEDRA SANTI BAÑEZ, Hernán Mauricio, “Utilización de cem entos asfalticos mo dificado s con polímeros”, Pontificia Univer sidad Javeriana, 2001. TAKETO Uomoto, HIROSHI M utt, FUTOSHI Katsuki an d SUDI R Misr a, “Use of fiber reinforced polym er com posites as reinforcing material for concr ete”, Jo urnal of m aterials in civil en gineerin g, May 2002, p ag 191-208. TURI, Edith, “Therm al characterization of polymeric materials”, New York, Academic Press, 1981.. W ARDLAW , kenneth, SHULER, Sco ut, “Polymer modified asph alt bin der s” ASTM Publication. Baltimore, 1992 URETA BARRÓN, Ern esto, “Polím eros: estructura, prop iedades y aplicacion es”, Ernesto Ureta. Noriega Editores, c1996.. 44.

(51) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. ANEXO 1. 45.

(52) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil. ICIV 200620 25. ANEXO 2 Cálculos del ensayo Marshall. Mezcl a número. Asfalto. Espesor probeta. Peso en gr amos. Peso Esp ecifi co g/cm3 máx. máx En agua Bulk teorico medido. Asfalto absorbido. Volu men Total Vacios Asfalto Agr egados con aire efecti vo. aire. s.s.s. en aire. 1109, 38. 1118, 24. 608,09. 2,17. 2,42. 2,28. -2,49. 77,96. 4,69. 17,35. 64,80 64,90 64,50. 1127, 48. 1132, 95. 621,92. 2,21. 2,42. 2,28. -2,49. 79,09. 3,30. 17,61. 65,00 64,80 66,10. 1130, 77. 1134, 32. 617,51. 2,19. 2,42. 2,28. -2,49. 78,44. 4,10. 17,46. 1,00. % 5,00. (mm) 64,70 64,60 64,70. 2,00. 5,00. 3,00. 5,00. Asfalto% 5,00 5,00 5,00. Vacios en agr egado s % Asfalto efecti vo minerales 22,04 7,36 20,91 7,36 21,56. 7,36. Peso Estabilidad Estabilidad unitario medida Kg. Flujo. Flujo 1/100in. 135,70 137,67. 364,00 535,00. 3631,92 5338,12. 15,00 15,00. 3,75 3,75. 136,53. 405,00. 4041,01. 14,50. 3,63. 46.

(53) MODIF ICA CION DE ME ZCLAS ASFALTICAS CO N FIBRAS DE POLIPR OPILENO Ingeniería Civil Mezcl a número. Asfalto. ICIV 200620 25. Peso en gr amos. Espesor probeta aire. s.s.s. en aire. 1130, 35. 1131, 49. 625,46. Peso Esp ecifi co g/cm3. Volu men To tal Asfalto absorbido. Agr egados. Vacios con aire. Asfalto efectivo. máx. teorico. máx medido. 2,23. 2,40. 2,29. -2,05. 79,66. 2,48. 17,87. En agu a Bulk. 1,00. % 5,50. (mm) 63,65 64,60 63,40. 2,00. 5,50. 65,40 65,00 64,60. 1153, 09. 1155, 08. 638,71. 2,23. 2,40. 2,29. -2,05. 79,63. 2,51. 17,86. 3,00. 5,50. 65,00 63,90 63,40. 1128, 76. 1131, 35. 626,26. 2,23. 2,40. 2,29. -2,05. 79,69. 2,43. 17,88. Asfalto%. Mezcl a número 1,00. Asfalto % 6,00. Vacios en agr egado s % Asfalto efecti vo minerales. Peso Estabilidad Estabilidad unitario medida Kg. Flujo. Flujo 1/100in. 5,50. 20,34. 7,44. 139,39. 476,00. 4749,43. 18,00. 4,50. 5,50 5,50. 20,37 20,31. 7,44 7,44. 139,34 139,45. 500,00 497,00. 4988,90 4958,97. 20,00 25,00. 5,00 6,25. Asfalto absorbido. Volu men To tal Vacios Asfalto Agr egados con aire efectivo. Esp esor probeta (mm) 65,00 66,20 65,00. Peso en gr amos Peso Esp ecifi co g/cm3 s.s.s. en máx aire En agu a Bulk máx. teorico aire medido 1122, 60. 1126, 54. 610,49. 2,18. 2,39. 2,23. -2,81. 77,16. 2,66. 20,18. 47.