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ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 1
ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA
REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA
ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.
2015
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 2
ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA
REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA
ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO
Trabajo de grado para optar al título de Especialista en Pavimentos
Director LUIS ANGEL MORENO ANSELMI
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.
2015
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 4
Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________
______________________________________ Director de Investigación
______________________________________ Asesor Métodológico
______________________________________ Jurado Bogotá D.C., diciembre de 2014
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Este logro primero que todo se lo dedicamos a Dios que hizo posibles que se desarrollara enviándonos esta bendición para nuestra futuro y nuestra vida, a nuestro
padres y demás familiares que nos dieron su apoyo incondicional durante este proceso de formación y aprendizaje.
Astrid Yohana e Iván Eduardo
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AGRADECIMIENTOS
Agradecemos al laboratorio de suelo, pavimentos y materiales PINZ-
LABORATORIO por sus servicios prestados y hacer posible esta Investigación.
Al Ing. Luis Ángel Moreno Anselmi, por su apoyo incondicional, su conocimiento y
aporte a esta Investigación.
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CONTENIDO
pág. 1. INTRODUCCIÓN 14 2. GENERALIDADES 16
2.1 Línea de investigación 16 2.2 Planteamiento del problema 16
2.2.1 Antecedentes del problema 16 2.2.2 Pregunta de investigación 17
2.3 Justificación 17 2.4 Objetivos 17
2.4.1 Objetivo general 18 2.4.2 Objetivos específicos 18
3. MARCOS DE REFERENCIA 19 3.1 Marco de referencia 19
3.1.1 Características y comportamiento de las mezclas asfálticas 19 3.1.1.1 Estabilidad 19 3.1.1.2 Durabilidad 19 3.1.1.3 Impermeabilidad 19 3.1.1.4 Resistencia a la fatiga 20 3.1.1.5 Resistencia al deslizamiento 20
3.1.2 Ensayos dinámicos en una mezcla asfáltica 20 3.1.2.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de
mezclas asfálticas INV E – 749 21 3.1.3 Mezclas densa en caliente 23
3.2 Marco legal 26 4. METODOLOGÍA 28
4.1 Enfoque 28 4.2 Tipo 28 4.3 Instrumento 28 4.4 Fases del trabajo de grado 28 4.5 Instrumentos o herramientas utilizadas 28 4.6 Procedimiento 30
4.6.1. Elaboración de briquetas 31 4.7 Pruebas y ensayos realizados a las briquetas 35
4.7.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas - I.N.V. E – 749 – 07 35
4.7.2 Gravedad específica de materiales asfalticos sólidos y semisólidos - I.N.V. E – 707 – 07 36
5. METODOLOGÍA 37
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5.1 Gráfica s Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto modificado 37
5.2 Gráficas Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto convencional 38
5.3 Gráfica que representa el comportamiento de los tres especímenes ensayados a diferentes condiciones de Temperatura y Frecuencia 40
5.4 Gráficas que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto convencional a cambios en Temperatura y Frecuencia 42
5.5 Gráfica s que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto modificado a cambios en Temperatura y Frecuencia 43
5.6 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares 45
5.7 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares 48
6. CONCLUSIONES 51 7. RECOMENDACIONES 52 REFERENCIAS 53 ANEXOS 54
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LISTA DE TABLAS
pág. Tabla 1. Granulometrías típicas para mezclas densas en caliente 24 Tabla 2. Criterios de selección del cemento asfaltico 25 Tabla 3. Verificación Diseño Marshall 26 Tabla 4. Dosificación muestras diseño Marshall 31
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LISTA DE FIGURAS
pág. Figura 1. Estabilidad vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos 29 Figura 2. Flujo vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos 30 Figura 3. Rigidez Marshall vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos 30 Figura 4. Clasificación del material granular para las 3 briquetas 32 Figura 5. Dosificación de briquetas con material granular 32 Figura 6. Dosificación asfalto y aditivo 33 Figura 7. Dosificación briquetas 33 Figura 8. Proceso de mezclado 34 Figura 9. Compactación de las briquetas 35 Figura 10. Briqueta sometida al ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva 36 Figura 11. Reporte deformaciones 36 Figura 12. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz) 37 Figura 13. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz) 37 Figura 14. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz) 38 Figura 15. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz) 39 Figura 16. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz) 39 Figura 17. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz) 40 Figura 18. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas 41 Figura 19. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas 41 Figura 20. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19
convencional 42 Figura 21. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19
convencional 43 Figura 22. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19
modificadal 44 Figura 23. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19
modificada 44 Figura 24. Comparativo frecuencia vs Modulo (10ºC) 45 Figura 25. Comparativo frecuencia vs Modulo (20ºC) 46 Figura 26. Comparativo frecuencia vs Modulo (30ºC) 46 Figura 27. Comparativo Modulo vs Temperatura (2.5 Hz) 48 Figura 28. Comparativo Modulo vs Temperatura (5 Hz) 48 Figura 29. Comparativo Modulo vs Temperatura (10 Hz) 49
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LISTA DE ANEXOS
pág. Anexo A. Gráfica s diseño MARSHALL 4% desecho caucho-cuero (DCC) 55 Anexo B. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -mdc-
19 modificado con DCC 56 Anexo C. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -MDC-
19 convencional 58 Anexo D. Promedio de briquetas 61 Anexo E. Certificación de la Prueba 62
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RESUMEN
Este proyecto se planteó con el fin de observar y analizar el comportamiento que
presentan una mezcla densa en caliente tipo 2 (MDC-19) modificada con residuos de
caucho proveniente de una remontadora de calzado, el estudio comprende una etapa
teórica y una etapa experimental donde se realizaron pruebas de laboratorio, para
finalmente llegar a los resultados y sus respectivos análisis y conclusiones del
proyecto.
En una investigación preliminar se realizaron 17 diseños Marshall con 3 tipos de
aditivos que son caucho llanta, caucho industrial de calzado y desecho caucho-cuero
con porcentajes de adición de 0,5%,1%,2% y 4% y con porcentajes de asfalto de 4,5%,
5%, 5,5%,6% y 6,5%, luego se realizó el ensayo Marshall para cada uno de las
probetas, determinando su estabilidad y flujo.
Como conclusión de esta investigación se encontró que el mejor comportamiento
para las modificaciones realizadas seobtuvo con 4% de Desecho Caucho – Cuero y 5%
asfalto modificado.
Lo que se realizó en esta investigación es observar y analizar el comportamiento
mediante un ensayo dinámico reglamentado bajo la norma INVIAS INV – E – 749, Ensayo de Tensión Indirecta Para Determinar el Módulo Resiliente de Mezclas Asfálticas para la mezcla que demostró tener mejores resultados en la investigación
anterior en lo que concierne al ensayo Marshall.
Palabras claves: Pavimento, Asfalto Modificado, Análisis Dinámico, Tensión
Indirecta.
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ABSTRACT
This project was proposed in order to observe and analyze the behavior exhibiting
a dense mixture type heat 2 (MDC -19) modified rubber waste from a remontadora
shoe, the study includes a theoretical stage and an experimental stage where laboratory
tests, and finally to the results and their analysis and conclusions of the project were
conducted.
In a preliminary investigation Marshall 17 designs were performed with three types
of additives that are tire rubber, rubber footwear industry waste rubber and leather -
percentages adding 0.5 %, 1% , 2% and 4 % and percentages asphalt of 4.5 %, 5% ,
5.5% , 6 % and 6.5% , then the Marshall test was performed for each of the samples ,
determining and flow stability.
In conclusion of this investigation it was found that the best performance for the
modifications seobtuvo with 4 % Waste Rubber - Leather and 5 % modified asphalt.
What was done in this research is to observe and analyze the behavior by a
dinámicoreglamentado under the standard assay INVIAS INV - E - Indirect Tension
749Ensayo To determine Resilient Mixing Module Asfálticasparala mixture proved to
have better results in previous research as concerns the Marshall test.
Keywords: pavement, modified asphalt, dynamic analysis, indirect tension.
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1. INTRODUCCIÓN
En un país en vía de desarrollo con la entrada en vigencia de tratados de libre
comercio y donde está definido como mecanismo principal del transporte terrestre de
pasajeros y carga la infraestructura vial, su estado toma una importancia esencial, con
escasos controles a el peso de los vehículos de carga, el incremento de la flota
vehicular y condiciones climáticas adversas es necesario encontrar pavimentos con
propiedades mecánicas capaces de soportar todos estos cambios y asíincluir en los
diseños de pavimentos estructuras más reales y ajustadas a las condiciones reales que
a su vez contribuya a disminuir la huella ecológica que se genera por el consumo de
materiales no degradables.
Durante los últimos años se han realizado proyectos en algunos países con el fin
de estudiar el comportamiento que tienen los asfaltos modificados, los cuales han
arrojado resultados favorables. La modificación de asfaltos debe comprender un
análisis en el que se revisen varios aspectos que permitan un obtener un
comportamiento optimo y esto solo se logra a través de la realización de ensayos
estáticos, dinámicos, de compatibilidad de los materiales y otros que garanticen la
estabilidad de la estructura, en Colombia el IDU Instituto de Desarrollo Urbano luego de
arduas investigaciones ha venido implementando la instalación de mezcla asfáltica
modificada con grano de caucho de llantas y en el mundo especialmente en Europa y
los Estados Unidos es una prácticamás frecuente donde se han obtenido buenos
resultados.
En una investigación inicial realizada por las Ingenieras Astrid YohanaPiragauta y
Adriana Leonor Mahecha Rojas en la Universidad Católica de Colombia, seanalizó
mediante el Método Marshall propiedades de Estabilidad, Flujo, Rigidez Marshall entre
otros para mezclas (MDC-2) con adiciones en diferentes porcentajes de:
• Desecho Caucho-Cuero
• Caucho de Llanta
• Caucho Industrial de Calzado
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Para esta investigación determinaremos mediante el Ensayo de Tensión Indirecta
el Modulo Resiliente para una mezcla asfáltica (MDC-19 modificada) que en la primera
investigación dio los mejores resultados en el ensayo Marshall y se analizara su
comportamiento a condiciones de carga dinámicas variables con variación de
temperatura, nos apoyaremos en investigaciones realizadas dentro y fuera del país ,
relacionadas con la modificación de mezclas densas en caliente (MDC-19) con caucho,
se realizaran pruebas y ensayos de laboratorio que arrojen datos que comprueben que
este elastómero mejora las características mecánica y reológica de los asfaltos, para
realizar este proyecto se realizaran 3 briquetas con asfalto modificado y realizadas en
laboratorio determinando el Modulo Resiliente de la mezcla, teniendo en cuenta las
especificaciones técnicas del construcción del instituto nacional de vías INVIAS (2013).
El proyecto se divide en 5 capítulos, en el capítulo 1 se presenta todo lo referente
a las generalidades tales como línea de investigación, planteamiento del problema,
justificación, objetivos generales y específicos
En el capítulo 2. Se base en los marcos de referencia tanto conceptual como
legal.
En el capítulo 3 se trata toda la metodología empleada dentro de la investigación
Las conclusiones y recomendaciones se definen en los capítulos 4 y 5.
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2. GENERALIDADES 2.1 Línea de investigación
Asfaltos modificados
2.2 Planteamiento del problema
2.2.1 Antecedentes del problema
Los asfaltos convencionales utilizados en la construcción tienen propiedades y
características que en la actualidad no son suficientes para satisfacer las necesidades
debido al incremento de flujo vehicular, por esta razón buscamos soluciones que
ayuden a mejorar las características de los asfaltos y su comportamiento.
Las mezclas asfálticas elaboradas con estos ligantes modificados presentan
altos valores de rigidez a temperaturas altas de servicio, lo que disminuye
los ahuellamientos y bajas rigideces a baja temperatura, permitiendo
disminuir el riesgo de la aparición prematura de fisuras. De igual manera, el
grado de afinidad ligante- agregado en presencia de agua se mejora
sustancialmente (Arenas, 1999, p 134)
De acuerdo con lo anteriormente descrito se crea la necesidad de encontrar un
material que mejore las propiedades de los asfaltos convencionales y utilizando
materiales reciclables como es el caucho de llanta, disminuyendo el impacto ambiental
que genera con la acumulación descontrolada de este tipo de residuos.
El caucho se encuentra dentro de los elastómeros que al estirarlos se sobrepasa
la tensión de fluencia, no volviendo a su longitud original, tiene deformaciones con poca
elasticidad, este producto se utilizó para realizar una mezcla densa en caliente tipo 2
(MDC-2), la cual arrojó unos resultados favorables, donde se indicó que los tres tipos
de aditivos mejoraban las propiedades de las mezclas asfálticas convencionales, en
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cuanto a estabilidad, flujo y rigidez Marshall, se determinó que el aditivo que mejor se
comportó dentro de la mezclas asfáltica modificada fue el desecho de caucho- cuero
(DCC), con las dosificaciones encontradas, se realizara muestran, las cuales serán
sometidas al análisis dinámico.
2.2.2 Pregunta de investigación
¿Cómo desde un análisis se puede identificar el comportamiento de una mezcla
densa en caliente tipo 2 MDC-19 con adición de desechos de caucho-cuero
provenientes de una remontadora de calzado cemento asfaltico 60-70 y agregado de
peña ante un ensayo dinámico?
2.3 Justificación
En los últimos tiempos, el flujo vehicular ha incrementado de manera
descontrolada y los cambios climáticos, inciden directamente en el campo de la
construcción se requiere construir vías que satisfagan las necesidades actuales, que
cumplan con su vida útil de diseño requerida, debido a que en la actualidad muchas
vías necesitan de mantenimientos prematuros, incrementando costos, como resultado
se hace necesario buscar materiales que mejoren las características reo lógicas de la
mezclas asfálticas, esta temática se inscribe dentro de la línea de “Asfaltos modificados” aprobada por la Universidad Católica de Colombia, a través de la
profundización y basados en análisis de tipo dinámico analizaremos el comportamiento
de una mezclas asfáltica modificada con Desecho de Caucho y Cuero en un porcentaje
optimo obtenido en el Diseño Marshall, con esta investigación se quiere demostrar que
el uso de asfaltos modificados es una solución viable frente al problema de baja
durabilidad en las estructuras de pavimento flexible , ofreciendo mayor durabilidad y
disminuir costos por mantenimiento , favoreciendo a las entidades encargadas de la
infraestructura vial del país, así mismo a los usuarios.
2.4 Objetivos
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2.4.1 Objetivo general
Analizar el comportamiento dinámico de mezclas densas en caliente MDC-19 con
adición desecho caucho-cuero proveniente de una remontadora de calzado, con
material de peña.
2.4.2 Objetivos específicos
• Identificar el módulo resiliente de una mezcla densa en caliente MDC-19 con adición
desecho caucho-cuero proveniente de una remontadora de calzado para un
porcentaje óptimo de modificado obtenido mediante el Diseño Marshall.
• Estudiar los efectos de rata de carga, temperatura y periodos de reposo.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 19
3. MARCOS DE REFERENCIA 3.1 Marco de referencia
Una mezcla asfáltica es la combinación de agregados pétreos y cemento asfaltico,
cada uno en proporcionan exactas y determinadas, la más usada en Colombia por el
Instituto Nacional de Vías INVIAS, es la mezcla densa en caliente, existen varios
método de diseño, pero el más utilizado y confiable es el método Marshall, estas
mezclas asfálticas son diseñadas con fin de resistir los factores climáticos a los que
estará expuesto, y las cargas repetitivas del tráfico, las fallas más frecuentes que
presentan son fatiga, fisuraciones y ahuellamientos.
3.1.1 Características y comportamiento de las mezclas asfálticas
Las siguientes son características más notables en una mezcla asfáltica son:
3.1.1.1 Estabilidad
Es la capacidad para resistir la deformación bajo las cargas del tráfico. Una
estructura del pavimento presentavarios tipos de fallas como ahuellamientos,
fisuracionesy fatiga.
3.1.1.2 Durabilidad
Es la capacidad que tiene la estructura de pavimento para resistir la acción de los
factores climáticos y del tránsito, que se observa en los cambios en las propiedades del
asfalto y separación de las películas de asfalto.
3.1.1.3 Impermeabilidad
Es la resistencia que posee la estructura al paso del agua y aire hacia el interior
del pavimento.
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3.1.1.4 Resistencia a la fatiga
Es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tráfico. Expresa la
capacidad de la mezcla a deformarse repetidamente sin fracturarse.
3.1.1.5 Resistencia al deslizamiento
Capacidad de proveer suficiente fricción para minimizar el deslizamiento o
resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie está
mojada (ASOPAC, 2004).
Según las especificaciones del INVIAS (2013). En Colombia existen algunos tipos de
mezclas como: Mezcla densa en frío, Mezcla abierta en frío, Mezcla densa en caliente,
Mezcla abierta en caliente, entre otras. Dependiendo la gradación de la mezcla, y el
tipo de uso que se le dará en servicio.
Las mezclas asfálticas pueden ser clasificadas dependiendo del tipo de asfalto, la
cantidad de agregados en la mezcla, la gradación de los materiales y el proceso de
fabricación.
3.1.2 Ensayos dinámicos en una mezcla asfáltica
Para un diseño de pavimento, es necesario conocer todos los factores que afectaran
directamente la estructura, y conocer su comportamiento futuro, por tal razón se hace
necesario la utilización de ensayos dinámicos que simulen las cargas a las que estará
sometido una vez la estructura se encuentre en servicio
Ensayos dinámicos sobre mezclas asfálticas utilizados en Colombia:
*Módulo Resiliente de mezclas asfálticas. INV E 749
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 21
*Resistencia a la deformación plástica de las mezclas asfálticas mediante la pista de
ensayo de laboratorio. INV E 756
3.1.2.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de
mezclas asfálticas INV E - 749
El ensayo de tensión indirecta con cargas repetidas para determinar el módulo
resiliente de mezclas asfálticas, se lleva a cabo aplicando cargas de
compresión con un dispositivo que le imprime forma de onda. La carga se
aplica verticalmente en un plano diametral de un espécimen cilíndrico de
concreto asfáltico (ver Figura 1). La deformación horizontal resultante del
espécimen se mide, y esta medición, junto con una relación de Poisson
asumida, se emplea para calcular un módulo resiliente. Una relación de
Poisson resiliente se puede también calcular, empleando las deformaciones
recuperables, verticales y horizontales, que se miden. (INVIAS, 2007, Norma
749)
El valor del módulo resiliente, se puede utilizar para evaluar y analizar el
pavimento, mediante este ensayo se puede estudiar los efectos por temperatura, carga
y periodos de reposo:
Para las mezclas de alto módulo, la mezcla definida como óptima deberá ser
verificada con la medida de su módulo resiliente. El valor del módulo,
determinado según la norma de ensayo INV E–749 a la temperatura y
frecuencia de aplicación de carga definidas para el proyecto, deberá ser
mínimo de diez mil megapascales (10.000 MPa), para probetas compactadas
con 75 golpes por cara. Las probetas que se sometan a este ensayo deberán
ser elaboradas con una mezcla sometida a envejecimiento previo según la
norma de ensayo AASHTO R-30. Si este valor de módulo no se cumple, será
necesario rediseñar la mezcla hasta lograr su cumplimiento. (INVIAS, 2007,
Articulo 450 -07)
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 22
Equipo “Máquina de ensayo” – La máquina de ensayo debe tener la capacidad de aplicar
un impulso de carga dentro de un intervalo de frecuencias, duraciones de carga y
niveles de carga.
Sistema de control de temperatura – El sistema de control de temperatura deberá
ser capaz de funcionar dentro de un intervalo de temperaturas desde 5° hasta 40° C
(41° a 100° F) y con precisión de ± 1.1°C (± 2°F) de la temperatura especificada dentro
del intervalo. El sistema debe incluir un gabinete de temperatura controlada,
suficientemente grande , para mantener al menos 3 especímenes durante un período
de 24 horas, antes del ensayo.
Sistema de medida y registro – El sistema de medida y registro deberá incluir
sensores para medir y registrar deformaciones horizontales y verticales. Cuando la
relación de Poisson es supuesta, únicamente se requiere un sistema de medida para la
deformación horizontal. El sistema deberá ser capaz de medir deformaciones
horizontales en el intervalo de 0.00025 mm (0.00001") de deformación. Las cargas se
deben medir y registrar o calibrar cuidadosamente antes del ensayo.
Registrador – Los dispositivos de medida o registro deberán ser independientes
de la frecuencia, para ensayos llevados hasta 1.0 Hz.
Medida de la deformación – Los valores de la deformación vertical y horizontal se
deben medir mediante transductores lineales diferenciales variables (TLDVs), u otros
dispositivos apropiados. Los TLDVs deberán estar a la mitad de la altura, opuesto uno
del otro, sobre el diámetro horizontal del espécimen. La sensitividad y el tipo del
dispositivo de medida se deberán escoger de manera que proporcionen la lectura de
deformación requerida, según se indicó más arriba en este numeral. Se deberá
proporcionar un contacto positivo con el espécimen, mediante una unión de carga por
resorte o mediante pegante, si se requiere un contacto directo entre el dispositivo de
medida y la muestra.
Medida de la carga – Las cargas se deberán medir con una celda de carga
electrónica, capaz de satisfacer los requerimientos especificados para las medidas de
carga.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 23
Banda de carga – Se necesita una tira metálica de carga con una superficie
cóncava, que tenga un radio de curvatura igual al radio nominal del espécimen de
ensayo, para aplicar la carga al espécimen. Los especímenes normalmente tendrán
diámetros de 102 ó de 152 mm (4 ó 6"). La tira de carga deberá tener 13 ó 19 mm (0.5
ó 0.75") de ancho para tales diámetros, respectivamente. Los bordes deberán
redondearse por tallado para no cortar la muestra durante el ensayo. Para
especímenes con texturas rugosas, una membrana de caucho delgado duro unida a la
tira de carga ha sido hallada efectiva para reducir los efectos de la concentración de
esfuerzos, pero deberá emplearse únicamente cuando no se midan las deformaciones
verticales. (INVIAS, 2007, Norma 749)
3.1.3 Mezclas densa en caliente
Estas mezclas están conformadas por materiales pétreos, ligante y agua y
eventualmente adiciones. Puede ser utilizada y colocada como capa de base o de
rodadura.
La capa de rodadura tiene la responsabilidad de ofrecer durabilidad, comodidad y
confort a los usuarios y además es la que va a soportar de manera completa las cargas
aplicadas tanto verticales como horizontales.
Para que las mezclas sean de alta calidad deben tener excelente drenabilidad,
buena adherencia entre agregado y, buena resistencia a la deformación plástica y
homogeneidad. Cada capa de rodadura debe cumplir con las funciones de eliminar las
vibraciones molestas a elevadas velocidades.
Las mezclas asfálticas en caliente son las más empleadas en muchas partes
del mundo, debido a su flexibilidad, duración, uniformidad, resistencia a la
fatiga y economía entre otras características, generando por ende
investigaciones y desarrollos para mejorar sus propiedades mecánicas y
dinámicas. Muchos de los adelantos se han enfocado en el proceso
constructivo de la conformación de las carpetas de rodadura, prueba de ello
es la utilización de equipos costosos que mantienen la temperatura
constante en el proceso de extendido y compactación.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 24
De otra parte, el acelerado desarrollo automotriz y el intercambio de bienes y
servicios han conducido a construir vías que soportan mayor número de ejes
equivalentes y cargas con el empleo de materiales modificados y estricto
control de obra. (Ortiza, Camacho y Lizcano, 2006)
Las mezclas densas en caliente son utilizadas usualmente como carpeta de
rodadura.
’Se obtiene por medio de una composición de agregados gruesos triturados,
agregado fino y llenante mineral, uniformemente mezclados en caliente, con
cemento asfáltico, en una planta especializada, con métodos de control que
permiten asegurar la correcta dosificación de los componentes, o en
laboratorio para determinar sus cualidades. MDC1, MDC-2, MDC-3.
(Martinez Y Abella, 2008)
Tabla 1. Granulometrías típicas para mezclas densas en caliente.
Fuente. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Especificaciones generales de
construcción de carreteras, Artículo 450. 2013. P.5
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 25
Los tipos de mezclas densas en caliente son definidos por el Instituto Nacional de vías
INVIAS (2013) y esta a su vez deben tener diferentes adiciones de agregados pétreos.
La selección del cemento asfáltico a utilizar en una mezcla asfáltica en caliente
está sujeta a dos parámetros de diseño como son: las características climáticas de la
zona y las condiciones de operación de la vía, dichas características son:
Tabla 2. Criterios de selección del cemento asfaltico.
Fuente. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Especificaciones generales de
construcción de carreteras, Articulo 450. 2013 P 6.
En la siguiente tabla se tiene en cuenta los criterios de verificación del diseño
Marshall, para una mezcla asfáltica de alto modulo se hace necesaria la determinación
del módulo resiliente, tales ensayos se efectúan bajo condiciones de temperatura ,
frecuencia y densidad, las cuales simulan las condiciones reales que se enfrentara la
estructura de pavimento en su vida de servicio, el valor del módulo podrá ser
determinado mediante el ensayo descrito en la norma INV E -749, donde los valores
para mezclas de alto modulo puede estar en 10000 Mpa.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 26
Tabla 3. Verificación Diseño Marshall
Fuente. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Especificaciones generales de
construcción de carreteras, Artículo 450. 2013. P.10.
3.2 Marco legal
El presente trabajo de grado se realizó bajo la normatividad vigente establecida
por el instituto nacional de vías (INVIAS 2013), mediante las especificaciones generales
de construcción de carreteras, donde se plasman los criterios de diseño para una
estructura de pavimento.
Teniendo en cuenta que la investigación anterior realizada por la Universidad
Católica de Colombia – Ingenieras Leonor Adriana Mahecha rojas y Astrid
YohanaPiragauta se elaboró en el año 2011, donde estaban vigentes las
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 27
especificaciones INVIAS 2007, la investigación se basó en una mezcla densa en
caliente tipo 2 MDC-2, teniendo en cuenta lo anterior se hace necesario actualizar la
normatividad a las especificaciones INVIAS 2013, en la presente investigación
tomaremos el diseño óptimo para una mezcla densa en caliente tipo 2 MDC-19, donde
la diferencia se basa solamente en el cambio de la nomenclatura haciendo referencia a
su tamaño máximo del agregado que corresponde a 19 mm (3/4”).
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 28
4. METODOLOGÍA
4.1 Enfoque
La investigación tiene un enfoque cuantitativo porque se obtendrán datos de
entrada para evaluar el diseño y el análisis de pavimentos y estudiar efectos de
temperatura, rata de carga y periodos de reposo.
4.2 Tipo
La investigación es de tipo experimental porque se reportaran el módulo resiliente
promedio a 3 temperaturas y la duración de carga para cada magnitud de carga y
frecuencia empleada en el ensayo.
4.3 Instrumento
Maquina de ensayo, sistema de control de temperatura, sistema de medida y
registro, banda de carga.
4.4 Fases del trabajo de grado
• Fase 1: Planear: Formulación del anteproyecto.
• Fase 2: Hacer: Ejecutar el cronograma
• Fase 3: Verificar y Actuar: Verificar e interpretar los resultados, alcanzar los
objetivos.
4.5 Instrumentos o herramientas utilizadas
En una investigación inicial realizada por las Ingenieras Astrid Yohana Piragauta y
Adriana Leonor Mahecha Rojas como se mencionó en la introducción del presente
trabajo de grado; se analizó mediante el Método Marshall propiedades de Estabilidad,
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 29
Flujo, Rigidez Marshall entre otros para mezclas (MDC-2) con adiciones en diferentes
porcentajes de:
• Desecho Caucho-Cuero
• Caucho de Llanta
• Caucho Industrial de Calzado
Nombre de la Investigación: “MODIFICACIÓN DE MEZCLAS DENSAS EN
CALIENTE TIPO 2 (MDC-2) CON RESIDUOS DE CAUCHO DE LLANTA, CAUCHO
INDUSTRIAL DE CALZADO Y DESECHOS DE CAUCHO- CUERO PROVENIENTES
DE UNA REMONTADORA DE CALZADO CEMENTO ASFÁLTICO 60-70 Y
AGREGADO DE PEÑA”.
En los resultado obtenidos, se determinó que el aditivo que mejor se comporta en la
mezcla asfáltica modificada es el desecho de caucho-cuero (DCC) en comparación de
la mezcla asfáltica convencional y de las otras mezclas modificadas, mejorando las
propiedades de la mezcla compactada, en cuanto a resistencia mecánica bajo carga
monotoníca, deformación y rigidez, esto se logra con 4% DCC con 5,0% de asfalto
modificado. Ver Gráfico 1, 2 y 3
Figura 1. Estabilidad vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 30
Figura 2. Flujo vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 3. Rigidez Marshall vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos
Fuente. Elaboración de los autores.
Se realizaran por medio del martillo utilizado para el Ensayo Marshall 3 briquetas
con asfalto modificado con la dosificación optima que se obtuvo en la investigación
anterior, se someterán al Ensayo de Tensión Indirecta Para Determinar El Modulo
Resiliente de Mezclas Asfálticas, una vez obtenidos los resultados se compraran y
analizaran con una mezcla convencional.
4.6 Procedimiento
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 31
Obtenidos los porcentajes optimos de asfalto y porcentaje de modificado para el
material granular se tiene en cuenta los porcentajes de dosificación de la norma
vigente, se procede a la elaboración de 3 briquetas de 1200 gramos, se realizaron con
un asfalto de penetración 60-70, se realizó el diseño de mezcla bajo la especificaciones
establecidas por el INVIAS para mezclas densas en caliente tipo 2 (MDC-19) en el
método Marshall.
Tabla 4. Dosificación muestras diseño Marshall.
TAMIZ W(5% ASF)
Kg
½ 142.5
3/8 96.9
No.4 250.8
No.10 228.6
No.40 199.5
No.800 79.8
No.200 74.1
FILLER 68.4
ASFALTO 60.0
Fuente. Elaboración de los autores.
4.6.1. Elaboración de briquetas
Las briquetas se elaboraron con la dosificación encontradapara una mezcla densa
en caliente MDC-19, (ver tabla 4), se utilizó el mismo material granular de la
investigación anterior extraído de la cantera se realizaron labores de tamizado y
clasificación del material con el fin de obtener las cantidad de agregado necesario para
una muestra para el porcentaje de asfalto óptimo.
En la Figura 4. Se muestra la clasificación del agregado de acuerdo a su tamaño.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 32
Figura 4. Clasificación del material granular para las 3 briquetas.
Fuente. Elaboración de los autores.
La dosificación de las tres briquetas sin asfaltomodificadoy sin aditivo se
determinó por medio de una balanza electrónica (ver Figura 5) para tener exactitud y
seguridad en la cantidad de material requerido
Figura 5. Dosificación de briquetas con material granular.
Fuente. Elaboración de los autores.
Para la realización del proceso húmedo se tuvo en cuenta el porcentaje de
desecho de caucho cuero ya que el porcentaje optimo fue de 4% adicionados a la
mezcla total, para un 5% de asfalto modificado(ver Figura 6), la mezcla se realizó a una
temperatura de 160°C, el tiempo de mezclado vario dependiendo el porcentaje de
asfalto (ver tabla 5)
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 33
Tabla 5. Variación de tiempo de mezclado según el porcentaje de asfalto
Porcentaje asfalto (%) Tiempo de mezclado (min) 4.5 10 5,0 8 5,5 6 6,0 5 6,5 4
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 6. Dosificación asfalto y aditivo
Fuente. Elaboración de los autores.
Teniendo la cantidad de asfalto y aditivo correspondientese procede a mezclar la
temperatura de 120°C.
Figura 7. Dosificación briquetas
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 34
Teniendo la mezcla optima dosificada, con un 4% DCC y 5% de asfalto
modificado, se procede a calentar la mezcla en una estufa eléctrica hasta lograr una
temperatura óptima de mezclado, que no supere los 140°C, pero no estar por debajo
de los 120°C. (Ver Figura 5)
Figura 8. Proceso de mezclado
Fuente. Elaboración de los autores.
Una vez dosificada la mezcla se procede a mezclar, hasta que la mezcla se
muestre homogénea, es decir que todas las partículas estén totalmente cubiertas por el
ligante, se procede a preparar el aparato, se debe lubricar para evitar las adherencia
de los materiales de la mezcla, la mezcla es vaciada sobre un molde cilíndrico y
distribuida uniformemente, se procede a compactarla, este ensayo se realiza con un
martillo (de compactación), el cual consiste en un “Dispositivo de acero conformado de
una base plana circular de 98.4 mm (37/8") de diámetro y un pisón de 4.54 kg (10 lb) de
peso total, montado en forma que proporcione una altura de caída de 457.2 mm (18”)”
(Universidad Nacional de Ingeniería Manual de Laboratorio de Ensayos para
Pavimentos, p. 135) ( ver Figura 9)
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 35
Figura 9. Compactación de las briquetas
Fuente. Elaboración de los autores.
4.7 Pruebas y ensayos realizados a las briquetas
4.7.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas - I.N.V. E – 749 – 07
Una vez fabricadas las tres (3) briquetas, se quiere determinar el valor del
móduloresiliente , por medio del ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva INVE-
749-07, “El procedimiento descritoaplica variaciones de temperaturas, cargas,
frecuencias y duraciones de carga.La serie recomendada de pruebas, consiste en
efectuar el ensayo a 5°, 25° y40° C (41°, 77° y 104° F) a una o más frecuencias de
carga,por ejemplo, a 0.33, 0.5, y 1.0 Hz para cada temperatura”
Se miden cada uno de los especies, y se proceden a colocar dentro del aparato
de carga, se ajusta y se calibra el sistema de medida electrónico.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 36
Figura 10. Briqueta sometida al ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva
Fuente. Elaboración de los autores.
Para la evaluación el módulo resiliente del diseño optimo encontrado se realizaran
ensayos a tres (3) temperaturas de10°C, 20°C y 30°C, y tres (3) frecuencias de 2,5 , 5 y
10 Hz, se miden cada deformación recuperable tanto horizontal como vertical durante
los tres ciclos de carga, donde se reporta el valor del módulo resiliente de cada una de
las temperaturas y frecuencias.
Figura 11. Reporte deformaciones
Fuente. Elaboración de los autores.
4.7.2 Gravedad específica de materiales asfalticos sólidos y semisólidos - I.N.V. E – 707 – 07
Se determinó la gravedad específica según la norma INV E-707-07, el cual nos
arrojó un valor de 1.020 ver Anexos
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 37
5. METODOLOGÍA 5.1 Gráfica s Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto modificado
Figura 12. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 13. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 38
Figura 14. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
Las gráficas 12, 13 y 14, nos muestran que para asfaltos convencionales y para
las tres Briquetas ensayadas la desviación de los datos en el caso de pruebas a 10°C
no es superior al 8% en cualquiera de las frecuencias.
Para este mismo tipo de asfaltos cuando la prueba se realiza a 20°C la mayor
diferencia porcentual dentro de los datos se aumenta considerablemente a 28%
Para asfaltos ensayados a 30°C la variación de los datos solo alcanza un 12%.
5.2 Gráficas Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto convencional
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 39
Figura 15. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 16. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 40
Figura 17. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
Como se observa en los gráficos 15, 16 y 17 la dispersión de los datos en asfaltos
modificados ensayados a temperaturas de 10°C alcanza un máximo porcentual 10%.
Para el caso de estos mismos ensayados a 20°C la mayor dispersión de los datos es
de 14%
Y en el último caso, asfaltos ensayados a 30°C la mayor dispersión de los datos es de
9%
5.3 Gráfica que representa el comportamiento de los tres especímenes ensayados a diferentes condiciones de Temperatura y Frecuencia
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 41
Figura 18. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 19. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 42
En los gráficos 18 y 19, Analizando la variación de los datos en todos los
escenarios, este es favorable e indica una rigurosa elaboración del ensayo además de
un adecuado proceso de dosificación, mezcla y compactación de las briquetas a ser
ensayadas. Por tal razón es viable realizar un promedio para consolidar los datos y
realizar un análisis más completo.
5.4 Gráficas que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto convencional a cambios en Temperatura y Frecuencia
Figura 20. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 43
Figura 21. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional
Fuente. Elaboración de los autores.
Como se observa en los gráficos 20 y 21, el comportamiento para una mezcla
MDC-19 convencional a diferente temperatura y frecuencia de carga muestra que a
menor frecuencia de carga el Modulo Resiliente de la mezcla es más bajo y este va
aumentando con el aumento de la frecuencia de carga, esto indica que bajas
velocidades de operación son desfavorables para las mezclas y el fenómeno se
acentúa con el aumento de la temperatura.
5.5 Gráfica s que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto modificado a cambios en Temperatura y Frecuencia
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 44
Figura 22. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificadal.
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 23. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificada
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 45
Como se observa en las gráficas 22 y 23, el comportamiento para una mezcla
MDC-19 modificada a diferente temperatura y frecuencia de carga muestra que a
menor frecuencia de carga el Modulo Resiliente de la mezcla es más bajo y este va
aumentando con el aumento de la frecuencia de carga, claro está que a simple vista se
ve un aumento importante en el móduloresiliente a todas las temperaturas y para el
caso de asfaltos convencionales la disminución del módulo es más critica que en la
mezcla modificada, y el comportamiento en la gráfica Frecuencia vs Modulo es casi de
tendencia lineal ascendente.
5.6 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares
Figura 24. Comparativo frecuencia vs Modulo (10ºC)
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 46
Figura 25. Comparativo frecuencia vs Modulo (20ºC)
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 26. Comparativo frecuencia vs Modulo (30ºC)
Fuente. Elaboración de los autores.
En el Figura 24, el análisis comparativo para una mezcla convencional y una
modificada para 10°C en todos los escenarios la mezcla modificada supera a la
convencional.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 47
Para una frecuencia de carga de 2.5Hz la mezcla convencional alcanza 4655MPa
y la modificada llego a los 8028MPa siendo un 42% más alto el módulo de la mezcla
modificada.
En el caso de una frecuencia de 5Hz, sucede algo similar donde la convencional
aumenta y llega a 6637MPa y la modificada a 9393MPa con una diferencia porcentual
de 29,3%.
Para el tercer caso se tiene que la mezcla modificada llega 10641Mpa mientras la
convencional solo alcanza los 8442MPa en una frecuencia de carga de 10Hz. Esto
establece una diferencia porcentual a favor de la mezcla modificada de 20,6%.
Es una mezcla con condiciones de Modulo Resiliente que a 10°C bajo algunas
condiciones se asemeja a una mezcla de alto modulo, cabe aclarar que su
comportamiento no pretende alcanzar los valores de estas mezclas sino mejorar las
propiedades de la MDC-19. Se destaca que el comportamiento es mas desfavorable a
2.5Hz y las dos se recuperan un poco.
Para el caso de la prueba realizada a 20°C ver figura 25, el módulo resiliente se
disminuye casi a la mitad en ambos casos, pero aun así la mezcla modificada sigue
teniendo un módulo más alto como se muestra a continuación:
A 2,5Hz la diferencia a favor de la mezcla modificada es de 33,3%, a 5Hz la
diferencia aumenta hasta 44% y el comportamiento de la mezcla modificada mejora
sustancialmente en comparación con la convencional hasta el final se mantiene para
las dos mezclas una tendencia lineal ascendente que marca una diferencia final a 10Hz
de 42,6%.
Según la figura 26. Para el caso de las dos mezclas a 30°C se observa un
comportamiento casi lineal ascendente, con valores muy bajos de Modulo y confirma
que esta mezcla no es aconsejable a estas temperaturas, se infiere que a repeticiones
de carga de 2.5Hz los valores de Modulo aunque son muy bajos la tendencia se
conserva y así sucesivamente para la frecuencia de carga de 5Hz. y 10Hz.
El análisis de la figura 26, solo nos aporta que estas mezclas deben ser tratadas
con cementos de viscosidad mayor puesto que a temperaturas de este orden no es
aceptable su comportamiento, se puede pensar como un posible escenario posterior
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 48
realizar pruebas dinámicas para asfaltos de penetración 80-100 modificados con
Desecho Caucho Cuero.
5.7 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares
Figura 27. Comparativo Modulo vs Temperatura (2.5 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
Figura 28. Comparativo Modulo vs Temperatura (5 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 49
Figura 29. Comparativo Modulo vs Temperatura (10 Hz)
Fuente. Elaboración de los autores.
En el Figura 27 el análisis que nos corresponde en términos de frecuencia de
carga nos lleva a analizar este primer escenario donde las mayores deformaciones y
perdida de Modulo Resiliente para una frecuencia de carga de 2,5Hz. Se presentan a
temperaturas para las cuales no es aconsejable usar este tipo de asfalto, lo contrario
sucede a 10°C donde el modulo crece para el modificado y es un 42% mejor su módulo
al convencional, lo que se traduce en buen comportamiento a temperaturas medias de
servicio y altos flujos de tránsito y velocidades bajas, ofrece regular comportamiento a
temperaturas de 20°C pero de igual forma supera a la mezcla convencional en un 33%.
Se observa en el Figura 28 cuando la frecuencia de carga disminuye se mejora el
comportamiento de las dos mezclas y se conserva la ventaja del Módulo a favor de la
mezcla modificada. A 10°C el modulo aumenta en un 30% y a 20°C se conserva en
valores de 3775Mpa, para temperaturas de 30°C el comportamiento de las dos mezclas
son muy similares.
Si se extrapolan a valores de 15°C se obtienen valores interesantes de
móduloresiliente, que mejoraría sustancialmente el comportamiento en ciudades como
Bogotá.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 50
En vías de bajo transito como barriales o red secundaria o terciaria se comporta
muy bien llegando a superar los 10000 MPa y a temperaturas entre los 10 y 15°C. las
diferencias porcentuales a favor de la mezcla modificada es:
• A 10°C 20,6%
• A 20°C 42,6%
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 51
6. CONCLUSIONES
Consideramos que no es bueno el comportamiento del asfalto modificado para
temperaturas superiores a 20° y su aporte a mejorar las condiciones mecánicas de la
mezcla no es significativo, se obtiene valores de Modulo muy bajos y que se traducirían
en ahuellamientos de la capa asfáltica.
Por el contrario para temperaturas entre 10 y 20°C los valores de modulo mejoran
notablemente con relación a la mezcla convencional aun a condiciones de carga altas,
en este escenario si se hace viable la utilización de asfaltos modificados con Desecho
de Caucho y Cuero.
A 10 °C la mezcla modificada se asemeja en su comportamiento a mezclas de
alto modulo, considerando el alto costo de este tipo de mezclas vale la pena realizar
nuevos análisis en pro de continuar caracterizando dicha mezcla.
En términos de costos la cantidad de asfalto se disminuye por materiales de
reciclaje, lo que disminuiría los costos de producción de la mezcla, claro está que se
debe costear de forma global.
Es concluyente que la mezcla modificada con Desecho de Caucho y Cuero
mejora las propiedades mecánicas y reológicas de la Mezcla Densa en Caliente MDC-
19 realizados estudios de Diseño Marshall y Tensión Indirecta para determinar el
Modulo Resiliente.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 52
7. RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar los análisis necesarios con el fin de determinar si el cuero
por tratarse de un componente orgánico, puede descomponerse o desintegrarse por
factores climáticos u otros.
Es recomendable continuar con el estudio de este material a fin de conocer la
viabilidad en la utilización en mezclas asfálticas modificadas.
Se abre la posibilidad de realizar investigaciones con otro tipo de agregados y con
cementos asfalticos de diferentes viscosidades, esto para caracterizar de mejor forma
su comportamiento.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 53
REFERENCIAS
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Editorial.
Arenas, Hugo. (1999). Tecnología del cemento asfáltico. Cali: Fundación Para
Actividades de Investigación y Desarrollo.
Asociación de Productores y Pavimentadores Asfálticos de Colombia, ASOPAC.
(2004). Cartilla del pavimento asfáltico. Bogotá: Asociación de Productores y
Pavimentadores Asfálticos de Colombia.
Bacca, I y Rivera, Á. (2011). Modificación de Mezclas densas en caliente tipo 2 ( MDC-
2) con residuos de caucho llanta, caucho industrial de calzado y desechos
caucho- cuero provenientes de una remontadora de calzado- cemento asfaltico
60-70 y agregado de río. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia.
González, S y Ordóñez, A. (2001). Manual de laboratorio ensayos para pavimentos. Vol
1. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería.
Instituto Nacional de Vías, INVIAS. (2007). Especificaciones generales de construcción
de carreteras: Norma 749. Popayán: INVIAS.
Martinez, J y Abella, J. (2008). Comportamiento de mezclas asfálticas densas en
caliente MDC-2 sometidas a cambios de temperatura. Bogotá D.C: Universidad
Católica de Colombia.
Ortiza, Ó., Camacho, J. y Lizcano, B. (2006). Influencia de la Temperatura y Nivel de
Compactación en las Propiedades Dinámicas de un mezcla Asfáltica. Medellín:
Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia.
Piragauta, A y Mahecha, L. (2011). Modificación de Mezclas densas en caliente tipo 2
(MDC-2) con residuos de caucho llanta, caucho industrial de calzado y desechos
caucho- cuero provenientes de una remontadora de calzado- cemento asfáltico
60-70 y agregado de peña. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia.
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 55
Anexo A. Gráfica s diseño MARSHALL 4% desecho caucho-cuero (DCC).
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 56
Anexo B. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -mdc-19 modificado con DCC.
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO
102 69 10 2,5 8602 8540 857110 5 9256 9127 919210 10 11019 10200 1061020 2,5 2900 2758 282920 5 3852 3569 371120 10 4968 4858 491330 2,5 726 745 73630 5 1012 1016 101430 10 1320 1259 1290
MODULOBRIQUETA 1
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C
FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO
102 70 10 2,5 7600 7400 750010 5 9220 9110 916510 10 10230 11212 1072120 2,5 2807 2400 260420 5 3217 3122 317020 10 4483 4142 431330 2,5 792 818 80530 5 966 991 97930 10 1210 1298 1254
BRIQUETA 2MODULO
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 57
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C
FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO
102 71 10 2,5 8027 8000 801410 5 9658 9987 982310 10 11058 10125 1059220 2,5 3120 2990 305520 5 4523 4365 444420 10 5120 5047 508430 2,5 856 798 82730 5 996 905 95130 10 1225 1187 1206
MODULOBRIQUETA 3
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam.
102 70 10 2,5 8076 798010 5 9378 940810 10 10769 1051220 2,5 2942 271620 5 3864 368520 10 4857 468230 2,5 791 78730 5 991 97130 10 1252 1248
PROMEDIOS DE BRIQUETAS
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 58
Anexo C. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -MDC-19 convencional.
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C
FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO
102 69 10 2,5 5600 5126 536310 5 7263 7428 734610 10 9163 9060 911220 2,5 1514 1586 155020 5 2156 1761 195920 10 2809 2625 271730 2,5 580 520 55030 5 726 749 73830 10 1012 1028 1020
BRIQUETA 1MODULO
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 59
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C
FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO
102 70 10 2,5 4519 4164 434210 5 6473 6517 649510 10 7872 9168 852020 2,5 1972 1490 173120 5 1881 1652 176720 10 2604 2341 247330 2,5 539 545 54230 5 685 729 70730 10 944 1058 1001
BRIQUETA 2MODULO
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 60
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO
TEMPERATURA °C
FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO
102 71 10 2,5 4320 4202 426110 5 5982 6160 607110 10 7822 7565 769420 2,5 2755 1994 237520 5 2757 2467 261220 10 3054 2979 301730 2,5 482 506 49430 5 697 665 68130 10 972 965 969
MODULOBRIQUETA 3
ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 61
Anexo D. Promedio de briquetas.
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO TEMPERATURA °C FRECUENC
IA Hz 1er Diam. 2do Diam.
102 70 10 2,5 4813 449710 5 6573 670210 10 8286 859820 2,5 2080 169020 5 2265 196020 10 2822 264830 2,5 534 52430 5 703 71430 10 976 1017
DIAMETRO PROMEDIO
ALTURA PROMEDIO TEMPERATURA °C FRECUENC
IA HzPROMEDIO MODULO
102 70 10 2,5 465510 5 663710 10 844220 2,5 188520 5 211220 10 273530 2,5 52930 5 70830 10 996
PROMEDIOS DE BRIQUETASMODULO
PROMEDIO GENERAL