calle 18 no. 118-250 av. cañasgordas • a.a. nos 8264
TRANSCRIPT
Calle 18 No. 118-250 Av. Cañasgordas • A.A. Nos 8264 - 26239 • PBX 321 8200 • FAX 555 2180 - 555 2178 • www.puj.edu.co
DATOS DEL ESTUDIANTE
NOMBRE: JOSÉ LUIS LLANO MUÑOZ
DIRECCIÓN: Cra 4 # 36N – 548. Apto 402B. Popayán – Cauca.
CORREOS ELECTRÓNICOS: [email protected]
TELÉFONO FIJO: (57) (2) 8336357
TELÉFONO CELULAR: 311 7699431
PROFESIÓN: Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD: Pontificia Universidad Javeriana – Bogotá
EMPRESA: Independiente
CARGO: Independiente
EFECTO DE LOS AGREGADOS EN EL ENVEJECIMIENTO DE LA MEZCLA ASFÁLTICA
Presentado por:
JOSÉ LUIS LLANO MUÑOZ
El trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de
Maestría en Ingeniería Civil con énfasis en Construcciones
Dirigido por:
MARÍA FERNANDA GARCÍA ALADÍN, Ph. D.
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL CON ÉNFASIS EN CONSTRUCCIONES
SANTIAGO DE CALI, ENERO DE 2017
5
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
RESUMEN ..................................................................................................................... 10
ABSTRACT ................................................................................................................... 11
. 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 11
1.1. Definición del problema de investigación ....................................................................................... 14
1.2. Justificación ..................................................................................................................................... 16
1.3. Objetivos .......................................................................................................................................... 18
1.3.1. Objetivo General ............................................................................................. 18
1.3.2. Objetivos Específicos ....................................................................................... 18
2. MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 19
2.1. Ligante asfáltico ............................................................................................................................... 20
2.1.1. Técnica de Refinación ...................................................................................... 20
2.1.2. Propiedades Físicas .......................................................................................... 22
2.1.3. Propiedades Químicas ...................................................................................... 23
2.1.4. Envejecimiento ................................................................................................ 24
2.1.5. Modificación ................................................................................................... 24
2.2. Agregados ........................................................................................................................................ 25
2.2.1. Propiedades Físicas .......................................................................................... 28
2.2.2. Propiedades Químicas ...................................................................................... 32
2.2.3. Propiedades Mecánicas .................................................................................... 32
2.3. Mecanismos de fallo de las mezclas asfálticas ................................................................................ 33
2.3.1. Agrietamiento Térmico ................................................................................. 33
2.3.2. Agrietamiento por Fatiga ............................................................................. 34
2.3.3. Rotura (Deformación Permanente) ................................................................ 34
2.3.4. Daño por Humedad ...................................................................................... 35
2.4. Envejecimiento del ligante ............................................................................................................... 36
2.4.1. Agrietamiento por fatiga ................................................................................... 37
2.4.2. Desintegración ................................................................................................ 37
2.4.3. Fractura .......................................................................................................... 37
2.4.4. Agrietamiento por reflexión .............................................................................. 38
2.4.5. Envejecimiento a corto plazo ............................................................................ 38
2.4.6. Envejecimiento a largo plazo ............................................................................ 39
2.5. Ensayos de envejecimiento en laboratorio ....................................................................................... 40
2.5.1. Ensayos Mecánicos .......................................................................................... 40
2.5.2. Ensayos Químicos ........................................................................................... 44
2.5.3. Ensayos de envejecimiento en mezclas asfálticas ................................................ 46
2.6. Absorción agregado-ligante ............................................................................................................. 55
2.6.1. Método de Inmersión ....................................................................................... 58
2.6.2. Método de Peso Específico ............................................................................... 59
2.6.3. Método Rice ................................................................................................... 60
2.7. Porcentaje de ligante ........................................................................................................................ 62
6
3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 65
3.1. Ligante asfáltico ............................................................................................................................... 65
3.2. Caracterización de los agregados: .................................................................................................... 67
3.2.1. Pavimentos Colombia S.A.S. (Pavicol S.A.S.) ................................................... 68
3.2.2. Ingeniería de Vías S.A.S. .................................................................................. 70
3.2.3. Amezquita Naranjo .......................................................................................... 70
3.2.4. Pavicauca S.A.S. ............................................................................................. 72
3.2.5. Curva Granulométrica Patrón ............................................................................ 73
3.2.6. Procedimiento del Ensayo UCL......................................................................... 75
3.2.7. Método Rice ................................................................................................... 81
3.2.8. Ensayo en horno de lámina asfáltica delgada en movimiento (RFOT) .................... 82
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS ....................................................................................... 85
4.1. Pavicol S.A.S. .................................................................................................................................. 85
4.2. Ingeniería de Vías S.A.S. ................................................................................................................. 87
4.3. Amezquita Naranjo .......................................................................................................................... 89
4.4. Pavicauca S.A.S. .............................................................................................................................. 91
4.5. Todos los agregados ......................................................................................................................... 93
4.6. Propiedades de los agregados .......................................................................................................... 94
4.7. Geología ........................................................................................................................................... 95
4.7.1. Pavicol S.A.S. ................................................................................................. 95
4.7.2. Ingeniería de Vías S.A.S. .................................................................................. 96
4.7.3. Amezquita Naranjo .......................................................................................... 97
4.7.4. Pavicauca S.A.S. ............................................................................................. 98
4.8. Propiedades del asfalto - Ensayo en el horno de lámina asfáltica delgada en movimiento (RFOT) 99
4.9. Propiedades de la mezcla asfáltica ................................................................................................... 99
4.9.1. Propiedades de las briquetas ............................................................................. 99
4.9.2. Método Rice ................................................................................................. 100
4.9.3. Cálculo del asfalto absorbido por los agregados ................................................ 100
5. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 103
6. RECOMENDACIONES ............................................................................................. 105
7. REFERENCIAS......................................................................................................... 106
8. ANEXOS .................................................................................................................. 111
ANEXO A ............................................................................................................................................. 111
7
LISTA DE TABLAS
Pág. Tabla 1. Propiedades del Ligante relacionadas con el Comportamiento del Pavimento……….. 21 Tabla 2. Propiedades de los Agregados controladas por el Hombre y por la Naturaleza…….… 27 Tabla 3. Propiedades de los Agregados relacionadas con el Comportamiento del Pavimento……………………………………………………………………………..... 27 Tabla 4. Comparación de los métodos de ensayo de Envejecimiento………………………….. 41 Tabla 5. Propiedades de los Agregados usados y Resultados de Absorción del Ligante…….… 56 Tabla 6. Propiedades del asfalto (Estudio de referencia)……………………………………….. 57 Tabla 7. Propiedades del ligante utilizado………………………………………….…………... 67 Tabla 8. Propiedades de los agregados – Pavimentos Colombia S.A.S.……………………….. 69 Tabla 9. Propiedades de los agregados – Ingeniería de Vías S.A.S.…………………………… 71 Tabla 10. Propiedades de los agregados – Amezquita Naranjo……………………………….... 72 Tabla 11. Propiedades de los agregados – Pavicauca S.A.S.…………………………………… 73 Tabla 12. Granulometrías de Norma Invias y estudio………………………………………..… 74 Tabla 13. Granulometrías de Norma Invias proyectadas y complementadas…………………... 74 Tabla 14. Selección de la curva granulométrica Patrón……………………………………...…. 75 Tabla 15. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Pavicol S.A.S………………........... 85 Tabla 16. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Ingeniería de Vías S.A.S………….. 87 Tabla 17. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Amezquita Naranjo……………….. 89 Tabla 18. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Pavicauca S.A.S…………………... 91 Tabla 19. Comparación de resultados con las propiedades de los agregados………………….. 94 Tabla 20. Resultados del Método RFOT……………………………………………………….. 99 Tabla 21. Comparación resultados con propiedades de las briquetas…………………………. 100 Tabla 22. Gravedad específica máxima teórica – Método Rice………………………………. 100 Tabla 23. Cálculo del asfalto absorbido por los agregados…………………………………… 101
8
LISTA DE FIGURAS
Pág. Figura 1. Extensión y compactación de mezcla densa en caliente – PR23+188MD (26-Mayo-13)…………………..…………….…………………………………………. 14 Figura 2. Tramo de pavimento rehabilitado – PR23+188MD (27-Feb-16)……….……………. 15 Figura 3. Máquina de los Ángeles……………………………………………………....…........ 47 Figura 4. Condiciones de los factores y propiedades de la mezcla.......................................... 48 Figura 5. Susceptibilidad Térmica…………………………………………………………….... 49 Figura 6. Adhesividad del ligante……………………………………………………….…….... 51 Figura 7. Curva de Envejecimiento…………………………………………………………….. 53 Figura 8. Comparación de curvas de envejecimiento a 163°C……………………………….… 54 Figura 9. Comparación de curvas de envejecimiento a 80°C…………………………………... 54 Figura 10. Resultados del estudio Kandhal & Khatri (1991) …..………………………………. 55 Figura 11. Variación de la cohesión Hveem en función del porcentaje de ligante (25°C)……... 62 Figura 12. Ensayo de tracción indirecta. Variación de la tensión de rotura con la velocidad del ensayo y el porcentaje de ligante (15°C)……….……………………..…. 63 Figura 13. Valores medios y desviación típica obtenidos en la Estabilidad - Ensayo Marshall... 63 Figura 14. Valores medios y desviación típica en la Deformación - Ensayo Marshall……….... 64 Figura 15. Metodología para evaluar el Envejecimiento de la Mezcla Ligante – Agregado…… 66 Figura 16. Localización de las fuentes de los agregados……………………………………….. 68 Figura 17. Planta de trituración material pétreo - Planta de Pavimentos Colombia S.A.S……... 69 Figura 18. Almacenamiento de agregados - Planta de Ingeniería de Vías S.A.S… ………….… 70 Figura 19. Almacenamiento de agregados - Planta de Amezquita Naranjo……………….….... 71 Figura 20. Planta de trituración Conexpe - Pavicauca S.A.S. ………………………………….. 72 Figura 21. Clasificación del agregado de Pavicol S.A.S.…………………………………….… 76 Figura 22. Agregados con granulometría patrón de Pavicol S.A.S.………………………….… 76 Figura 23. Mezcla de ligante y agregados – Ingeniería de Vías S.A.S.………………………… 77 Figura 24. Briquetas compactadas en los moldes – Amezquita Naranjo……………………….. 77 Figura 25. Envejecimiento de las briquetas en horno a 163°C por horas (externo)……............. 78 Figura 26. Desintegración de briqueta por envejecimiento en horno a 163°C sin molde…........ 78 Figura 27. Envejecimiento de las briquetas en horno a 80°C por días (externo)………………. 79 Figura 28. Briquetas desmoldeadas y enfriadas después de envejecimiento de 80°C – Ingeniería de Vías S.A.S., Amezquita Naranjo y Pavicol S.A.S…………………...…... 79 Figura 29. Pérdida de mezcla al desmoldear las briquetas..……………………………….…… 80 Figura 30. Panorámica de Máquina de los Ángeles, el termómetro a 25°C y las briquetas envejecidas.…………………………………………………………………... 80 Figura 31. Briquetas falladas a las 300 revoluciones en la Máquina de los Ángeles a 25°C…... 81 Figura 32. Medición de vacíos mediante el método de Rice – Ingeniería de Vías S.A.S……… 82 Figura 33. Medición de vacíos mediante el método de Rice – Pavicauca S.A.S……………….. 82 Figura 34. Disposición de recipientes en el horno mediante método RFOT……………............ 83 Figura 35. Ligante envejecido en recipientes para penetración y punto de ablandamiento……. 84 Figura 36. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones – Pavicol S.A.S........... 86
9
Figura 37. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones – Ingeniería de Vías SAS ……………………………………………………………………………….. 88 Figura 38. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones – Amezquita Naranjo . 90 Figura 39. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones – Pavicauca SAS .…... 92 Figura 40. Curva de envejecimiento al Cántabro – Todos los agregados – 300 revoluciones…. 93
10
RESUMEN El asfalto es una solución coloidal de asfaltenos y maltenos, de color negro, viscoso, que se utiliza como aglomerante de agregados pétreos en las mezclas asfálticas. El envejecimiento de estas mezclas es un fenómeno complejo, en el cual existe una degradación y una transformación de los componentes iniciales del ligante, perdiendo sus propiedades originales. Existen métodos de ensayo que simulan el envejecimiento del asfalto en forma artificial y acelerada, que pueden dar una idea aproximada de la durabilidad del material bituminoso. Mientras que algunos ensayos se realizan sobre películas de asfalto, hay otros que evalúan la mezcla, compactada o no. Después de realizar una revisión teórica de los métodos de envejecimiento del asfalto, se decidió utilizar el Método Universal de Caracterización de Ligantes (UCL®), el cual es un procedimiento desarrollado y empleado por la Escola Técnica Superior d´Enginyers de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB) y está basado en el ensayo al Cántabro. Con éste ensayo se pueden relacionar varias propiedades de las mezclas asfálticas como la cohesión, la susceptibilidad, la adhesividad y el envejecimiento, mediante la fabricación de briquetas utilizando el aparato Marshall y la máquina del ensayo de Los Ángeles. En éste trabajo de grado se analizó el envejecimiento de una mezcla asfáltica patrón con un mismo tipo y cantidad de ligante y con una granulometría abierta establecida, se compararon cuatro diferentes tipos de agregados del Suroccidente de Colombia. En cuanto al envejecimiento de la mezcla asfáltica, se pudo concluir que depende del tipo de agregado que se utilice para fabricarla y que la mezcla se endureció, ocasionando fragilidad y disminuyendo la resistencia a la disgregación. El envejecimiento simulado a corto plazo, durante el tiempo de producción y puesta en obra (altas temperaturas) ocasiona mayores pérdidas que el envejecimiento a largo plazo (temperatura del medio ambiente). Las propiedades de la mezcla asfáltica como la densidad promedio de las briquetas, su gravedad específica y su gravedad específica máxima teórica Rice son inversamente proporcionales a las pérdidas al Cántabro, es decir, entre mayores son éstas propiedades menores son las pérdidas en el ensayo. El agregado de Pavicol S.A.S. fue el agregado que mejor se comportó en el ensayo, mientras que el agregado de Pavicauca S.A.S. fue el que presentó mayores pérdidas, a pesar de que es el agregado que tiene menores pérdidas en el ensayo al desgate en la Máquina de Los Ángeles. Los agregados de Ingeniería de Vías S.A.S. y Amezquita Naranjo tienen un comportamiento similar en el envejecimiento a corto plazo, pero a largo plazo el agregado de Ingeniería de Vías S.A.S. fue más afectado. Particularmente, los agregados que proceden de río se comportaron mejor que el agregado proveniente de cantera. Según las características geológicas de los agregados se puede concluir que la influencia volcánica incide sobre el comportamiento al envejecimiento. El porcentaje de asfalto absorbido y el asfalto efectivo no afectan las pérdidas al Cántabro, como se había supuesto.
Palabras clave: Asfalto, Envejecimiento, Método Universal de Caracterización de Ligante, Agregados, Mezcla asfáltica.
11
ABSTRACT
The asphalt is a colloidal, viscous and black color solution with asphaltens and maltenes, that it is used like binder of petrous aggregates in the asphaltic mixtures. The mixtures’ aging is a complex phenomenon in which exists degradation and a transformation of the initial binder components, losing its original properties. The accelerated laboratory methods can give an approximate idea of the durability of bituminous binders. While some methods cause aging on films of asphalt binders (used normally), others use asphalt mixtures, compacted or not, with the construction aggregates or with a standard aggregate, and both of them are subjected to some aging process. After doing a theoretical review of asphalt aging methods, we decided use the Method of Universal Characterization of Binder (UCL®), which it is a procedure developed and used by the Escola Técnica Superior D'Enginyers de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB) and it is based on the Cantabrian Test. This method can relate various properties of the asphalt mixtures like cohesion, thermal susceptibility, adhesiveness and aging, through making cylindrical specimens using the Marshall apparatus and the Los Angeles testing machine. In this degree thesis was analyzed the aging of patron asphaltic mixture with a same binder (type and quantity) and with an established opened granulometry, comparing four different types of aggregates from Colombian South-Western region. With regard to the asphalt mixture´s aging, it could conclude that depends on type of aggregates that it has been used to make it and it stiffened, causing fragility and decreasing the disintegration resistance. The short time simulated aging, during the production and construction times (high temperatures) cause highest losses than the long time aging (environment temperature). The asphalt mixture´s properties like the test specimens´ average density, specific gravity and Rice´s theoretical maximum specific gravity are inversely proportional to the Cántabro´s losses. The Pavicol S.A.S. aggregate was the best aggregate that behaved in the experiment, while the Pavicauca S.A.S. aggregate was presented higher losses, despite it is the aggregate that has fewer losses in the Los Angeles abrasion test. The aggregates from Ingeniería de Vías S.A.S. and Amezquita Naranjo had similar behavior in the short time aging but in the long time aging, the Ingeniería de Vías S.A.S. was more affected. Particularly, the aggregates that proceed from river behaved better than the quarry´s aggregate. According the aggregates’ geological characteristics, they can conclude that the volcanic influence affect over the aging behavior. The percent of absorbed asphalt and effective asphalt don´t affect the Cántabro losses, as had been supposed. Keywords: Asphalt, Aging, Method of Universal Characterization of Binder, Aggregates, Asphaltic mixture.
.
12
1. INTRODUCCIÓN
El envejecimiento de una mezcla bituminosa es un fenómeno complejo, en el cual existe una
degradación y una transformación de los componentes iniciales del ligante, perdiendo sus
propiedades originales; y si se le aumentan las acciones del tráfico y del medio ambiente, la
mezcla asfáltica llega a alcanzar una pérdida importante en sus propiedades, lo que la llevaría al
fallo, lógicamente. (Vallerga, 1981)
La mezcla bituminosa está conformada por:
a. Ligante asfáltico: expuesto a diferentes procesos de envejecimiento en su vida de servicio,
durante los cuales va perdiendo plasticidad y ganando viscosidad (y por lo tanto dureza), lo que
hace que el ligante se vuelva frágil; al mismo tiempo la cohesión alcanza un máximo, que es la
dureza crítica, a partir de la cual disminuye y el material adquiere fragilidad llegando a no
soportar tracciones y a facilitar la rotura.
b. Agregados: por su naturaleza tienen algo de porosidad y por lo tanto absorben cierta cantidad
de ligante, que puede llevar a mejorar o no la resistencia de la mezcla a través de las
interrelaciones de las partículas, pero se agrava con el paso del tiempo.
Existen métodos de ensayo de envejecimiento artificial acelerado en el laboratorio que
pueden dar una idea aproximada de la durabilidad del material bituminoso. Algunos de estos
métodos usan películas de asfalto (que son los más usados), otros toman a la mezcla, compactada
o no, con el agregado empleado en la práctica o con un agregado tipo, y por supuesto, en ambos
casos, se someten a un determinado proceso para provocar el envejecimiento.
Algunos de estos procedimientos de envejecimiento son:
• Calentamiento: manteniendo una temperatura durante un cierto tiempo.
• Oxidación: ya que la presencia de oxígeno a una determinada presión acelera las
reacciones de oxidación y simula el envejecimiento a largo plazo.
• Tratamiento con rayos ultravioletas y/o infrarrojos: el cual acelera las reacciones de tipo
foto-químico.
Los procedimientos de ensayo de envejecimiento artificial acelerado más utilizados en el
laboratorio son: TFTO (Thin Film Oven Test), RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test), Standard
Test Method for Loss on Heating of Oil and Asphaltic Compounds (Ensayo de pérdida por
13
calentamiento de los materiales bituminosos), Iowa Durability Test, SMT (Shell Microfilm Test),
MRTFOT (Modified Rolling Thin Film Oven Test), RMFO (Rolling Microfilm Oven Test),
CTDOT (California Tilt-Oven Durability Test), TFAAT (Thin Film Accelerated Aging Test) y
PAV (Pressurized Aging Vessel). También se han realizado varias investigaciones en donde se
han utilizado diferentes ensayos de caracterización química de los ligantes en diferentes asfaltos
envejecidos como lo son SARA (Separation Fractions of Asphalt) y FTIR (Fourier Transform
Infrared Spectrometry).
Los procedimientos anteriormente nombrados presentan una limitación, la cual es que sólo
tienen en cuenta el ligante y se necesita simular el efecto que tienen los agregados sobre el
envejecimiento de la mezcla asfáltica. Por lo tanto, se ha decidido emplear el Método Universal
de Caracterización de Ligantes (UCL®), el cual es un procedimiento desarrollado y empleado
por la Escola Técnica Superior d´Enginyers de Camins, Canals i Ports de Barcelona
(ETSECCPB) y está basado en el ensayo al Cántabro. En éste ensayo se pueden tener en cuenta
variables como la cohesión, susceptibilidad térmica, la adhesividad y el envejecimiento,
mediante la fabricación de briquetas utilizando el aparato Marshall y la máquina del ensayo de
Los Ángeles.
Para tener en cuenta las distintas propiedades que tienen los agregados dependiendo de su
naturaleza se empleó un tipo de ligante y cuatro tipos distintos de agregados del Suroccidente
Colombiano que son usados en las plantas de producción de mezclas asfálticas y son Pavimentos
Colombia S.A.S., Ingeniería de Vías S.A.S., Amezquita & Naranjo y Pavicauca S.A.S.
14
1.1. Definición del problema de investigación
Todos los agregados usados en mezclas asfálticas tienen porosidad y por lo tanto tienden a
absorber cierta cantidad de ligante durante el mezclado en la planta, la construcción y la puesta
en servicio, en donde alguna parte de esta absorción puede llevar a mejorar la resistencia de la
mezcla a través de las interrelaciones de las partículas.
Sin embargo, con el tiempo se da el envejecimiento, tanto el ligante como la mezcla
bituminosa pierden plasticidad y ganan viscosidad volviéndose frágiles y por lo tanto, presentan
comportamientos indeseables.
De acuerdo con la experiencia profesional desarrollada en el suroccidente colombiano, en
carreteras como Pasto – Sandoná - Consacá, Pasto - Popayán, Popayán - Cali y Buga -
Buenaventura, se ha podido observar que varios pavimentos flexibles son fresados y
reconstruidos al cabo de algunos meses. Por ejemplo, en la vía Pasto – Popayán, en el tramo
Mojarras – Popayán, en el PR23+188 se realizó la rehabilitación del pavimento existente
aproximadamente en mayo de 2013 y recientemente, a finales del 2015, fue necesario
reconstruirlo nuevamente (Figuras 1 y 2).
Figura 1. Extensión y compactación de mezcla densa en caliente – PR23+188MD (26-Mayo-13) Fuente: Informe Semanal de Interventoría
15
Figura 2. Tramo de pavimento rehabilitado – PR23+188MD (27-Feb-16) Fuente: Autor (2016)
Por lo tanto surgen diferentes cuestionamientos:
• Aunque un agregado cumpla con las especificaciones generales expuestas para mezclas
asfálticas en el Artículo 400 de las Normas y Especificaciones del Invias, ¿es posible que el
origen de los agregados pétreos afecte la durabilidad de la mezcla asfáltica?
• ¿Cuál sería el mejor método de ensayo para evaluar la influencia de los agregados en el
envejecimiento de una mezcla asfáltica?
• ¿Los agregados pétreos que se están utilizando en la fabricación de mezclas asfálticas del
suroccidente colombiano influyen en el envejecimiento de las mezclas asfálticas?
De acuerdo a lo anterior, se analizó el comportamiento de diferentes tipos de agregados
utilizados en la fabricación de mezclas asfálticas del Suroccidente colombiano con respecto al
envejecimiento de las mismas.
16
1.2. Justificación
Con base en la definición del problema se realizó una investigación de los estudios previos
sobre el impacto de los agregados en el envejecimiento de la mezcla asfáltica como:
• Fernández-Gómez, Rondón-Quintana, & Reyes Lizcano (2011) expresan que la evidencia
científica de la incidencia de los agregados sobre el fenómeno del envejecimiento es escasa, ya
que son materiales inertes o áridos que no son objeto de reacciones químicas que alteren su
composición al ser mezclados con otros materiales.
• Otros autores formulan que el espesor de la película de asfalto que envuelve los
agregados es más importante que los agregados mismos como Kandhal & Chakraborty (1996) y
Santucci, Goodrich & Sundberg (1981).
• Kanitpong & Bahía (2008) concluyeron que la mineralogía de los agregados no incide en
el desempeño de la mezcla.
• Llano Muñoz (1997) comparó tres tipos de agregados Granito, Pórfido y Basalto
mediante el método Universal de Caracterización de Ligantes (UCL®), el cual se describirá en el
numeral 3.2.6.
Con base en lo anterior, se introducen las propiedades de los agregados, que son las que se
profundizarán con más detalle en el numeral 2.2., como lo son:
• Físicas: dentro de las cuales están la forma, la textura, la absorción, el peso específico, la
morfología y la granulometría de los agregados y son las que más tienen efecto los mecanismos
de falla de la mezcla asfáltica.
• Químicas: son la composición, la solubilidad y la carga superficial.
• Mecánicas: son la resistencia a tracción, la durabilidad, la tenacidad y la dureza.
Dentro de las propiedades físicas de los agregados está la absorción, la cual puede ser un
factor decisivo en el envejecimiento de la mezcla. Entre los procedimientos para determinar la
absorción, se pueden mencionar el Método de Inmersión, el de Peso Específico y el de Rice
(Kandhal & Khatri, 1991), siendo el de Rice el que mejor se correlaciona con esta propiedad.
En cuanto al envejecimiento se puede decir que es un fenómeno complejo en el cual existe
una degradación y una transformación de los componentes iníciales del ligante; y si a esto se le
suma la gran influencia que tienen las acciones del tráfico y las del medio ambiente (los rayos
17
ultravioletas del sol, el agua de lluvia, el calor, el aire, etc.), la mezcla asfáltica llega a alcanzar
una pérdida importante en sus propiedades, lo que la llevaría al fallo, lógicamente.
En cualquier caso, el material bituminoso interviene como factor muy importante en el
envejecimiento de la mezcla asfáltica. A las temperaturas usuales en el pavimento, la reacción de
oxidación no sólo será controlada por la reactividad del asfalto con el oxígeno, sino también por
la velocidad de difusión del oxígeno en la película de asfalto, de manera que cuanto más pequeño
es éste espesor, más rápido es el proceso de envejecimiento. Por lo tanto, la velocidad de
envejecimiento de un asfalto depende de su susceptibilidad al envejecimiento por reacción
térmica con oxígeno, de su grado de exposición al aire en el pavimento (contenido de vacíos de
la mezcla) y del régimen de temperaturas (Miró Recasens, 1994).
La importancia de éste estudio fue observar el comportamiento de agregados utilizados en la
fabricación de mezclas asfálticas en el Suroccidente de Colombia utilizando el Método de
Caracterización de Ligantes (UCL®) que está basado en la evaluación de la cohesión
proporcionada por el ligante a una mezcla asfáltica patrón y su variación con el envejecimiento
del ligante, específicamente.
18
1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivo General
Evaluar el efecto del agregado en el envejecimiento de la mezcla asfáltica mediante el
Método Universal de Caracterización de Ligantes (UCL®)
1.3.2. Objetivos Específicos
• Realizar una revisión de los métodos de evaluación del envejecimiento del asfalto.
• Valorar las pérdidas por desgaste mediante el método UCL ® con temperatura y tiempo
controlados de envejecimiento con diferentes agregados del suroccidente colombiano.
• Comparar el comportamiento de diferentes agregados cuando las mezclas asfálticas son
sometidas a diferentes condiciones de envejecimiento simulados en el laboratorio.
• Determinar la influencia de los agregados del suroccidente colombiano en las
características de durabilidad de la mezcla.
19
2. MARCO TEÓRICO
El asfalto es una solución coloidal o micelar de color negro, viscoso, que se utiliza como
aglomerante de agregados pétreos en las mezclas asfálticas y está compuesto por un conjunto de:
• Asfaltenos: celularmente son los núcleos, son sólidos, de color café oscuro a negro,
parecidos al granito, de peso molecular alto (900 a 100.000) y son compuestos insolubles al
pentano, hexano o éter. Constituyen entre el 5 y 25% del asfalto pero no presentan adherencia ni
ductilidad y reaccionan fácilmente a altas temperaturas sumado a la presencia de oxígeno, se
convierten en carbones. Al aumentar la proporción de asfaltenos se obtiene un asfalto más duro,
es decir con penetración menor, punto de ablandamiento mayor y viscosidad mayor. (Arenas
Lozano, 1999)
• Maltenos: celularmente son el citoplasma (resina) y el medio intercelular o líquido
viscoso (aceite), son líquidos, de color marrón, de peso molecular bajo (300 a 2.000) y son
solubles a pentano, hexano o éter. Proporcionan propiedades al ligante como la adhesividad y la
flexibilidad, pero también se van perdiendo debido al proceso de oxidación como los asfaltenos
(Arenas Lozano, 1999).
También es importante tener en cuenta que una mezcla asfáltica está sometida a dos tipos de
envejecimiento (Bell et al., 1991):
• Envejecimiento a corto plazo: debido a que la mezcla se encuentra sujeta a altas
temperaturas durante su corto tiempo de producción, puesta en obra y quizás el primer o segundo
año de servicio; y en donde la mezcla sufre la evaporación de los productos más volátiles.
Aunque ésta evaporación es superficial, generalmente se produce una pérdida de todos los
componentes volátiles de la mezcla debido a un fenómeno de difusión, en el cual los aceites de la
zona interior pasan a la exterior uniformizando el contenido de aceite en todo el conjunto y es
más lento en cuanto mayor sea la viscosidad de la mezcla (Bell et al., 1991).
• Envejecimiento a largo plazo: depende del medio ambiente y las condiciones
atmosféricas, en donde la mezcla se encuentra sometida a temperaturas menores que las del
envejecimiento a corto plazo. En éste tipo de envejecimiento la mezcla tiene un contenido de aire
determinado, el cual influye en el envejecimiento del ligante y por lo tanto de la mezcla. En este
periodo de tiempo se observa la oxidación o reacciones químicas entre los componentes del
20
asfalto y el oxígeno, en donde se elimina parte del hidrógeno (en forma de H2O) y del carbono
(en forma de CO2), acelerándose por la acción de las altas temperaturas y el efecto catalizador de
los rayos ultravioletas del sol (especialmente en los ligantes que poseen componentes nafténicos)
(Pérez Jiménez & Miró Recasens, 1994).
Además, con el contenido de aire presente en la mezcla y con la producción de nuevos poros,
debido a la pérdida de volátiles, se amplía una vía de entrada de agua y de oxígeno atmosférico
oxidando así ciertos componentes bituminosos y transformándolos en productos solubles al agua
(los cuales son disueltos y arrastrados por ésta) acelerando la desintegración del material.
Como se puede observar el proceso de oxidación afecta directamente los componentes del
asfalto, y por ende afecta la resistencia de la mezcla asfáltica, y con mayor razón si se tiene en
cuenta las etapas a que es sometida, como lo son el proceso de producción, de construcción en
obra y de las condiciones climatológicas cuando se encuentra en servicio. A lo largo de estas
etapas se presenta una pérdida de la durabilidad o envejecimiento, la cual no se puede evitar pero
si intentar controlar, por lo que es un objetivo constante de múltiples investigaciones y estudios.
2.1. Ligante asfáltico
Dentro de los materiales bituminosos se pueden incluir todos los materiales aglomerantes
constituidos por mezclas complejas de hidrocarburos. Los empleados en carreteras son de dos
tipos, principalmente de diferente origen: ligantes asfálticos y alquitranes, los cuales, aunque
tienen muchas propiedades análogas como el que son termoplásticos y tienen buena adhesividad
con los agregados, también presentan algunas diferencias significativas (los alquitranes tienen
una mayor susceptibilidad térmica y envejecen más rápido que los ligantes).
El ligante asfáltico es el residuo no destilable resultante de la destilación del petróleo y es el
material mediante el cual se mantienen los agregados unidos en una mezcla asfáltica; y según sus
propiedades pueden afectar los fallos de la mezcla (Tabla 1).
2.1.1. Técnica de Refinación
La refinación es el procedimiento necesario para obtener el ligante a partir del crudo
(petróleo) y de acuerdo con el tipo de crudo varían los tipos de procesos, los cuales son:
a. Destilación directa: Es la técnica más usada, se utiliza con crudos pesados y hay que
tener en cuenta la obtención de la viscosidad necesaria.
21
Tabla 1. Propiedades del Ligante relacionadas con el Comportamiento del Pavimento AGRIETAMIENTO
TÉRMICOFATIGA
DEFORMACIÓN PERMANENTE
DAÑO POR HUMEDAD
TÉCNICA DE REFINACIÓN
1.0 1.0 1.0 0.0
PROPIEDADES FÍSICAS
5.0 3.0 2.0 1.5
PROPIEDADES QUÍMICAS
2.0 2.0 2.0 2.0
ENVEJECIMIENTO 1.0 3.0 1.0 1.5
MODIFICACIÓN 2.5 2.5 2.5 2.5
Fuente: Decker & Goodrich (1989) En donde el rango va desde E=0: la propiedad no tiene ningún efecto sobre el fallo, hasta
E=5: es una causa dominante.
b. Extracción de solventes: es utilizada con crudos que requieren una destilación excesiva
para alcanzar la viscosidad del ligante, a veces necesitan más que una simple destilación y
hay muchos procesos mediante los cuales se puede lograr ésta extracción.
c. Destilación seguida por una corriente de aire: es la técnica menos usada y sirve para
los crudos que necesitan más que una simple destilación.
Como se puede observar en la Tabla 1, la técnica de refinación tiene muy poco efecto
sobre el fallo del ligante. Con respecto al agrietamiento por baja temperatura (E=1.0),
principalmente influye el tipo de crudo. Los crudos que necesitan una simple destilación
son generalmente menos susceptibles que los que necesitan extracción de solventes, pero
cabe anotar que la destilación con corriente de aire produce menos susceptibilidad que las
dos primeras destilaciones.
La técnica de refinación tiene muy poco efecto sobre la deformación permanente y
sobre el fallo por fatiga (ambos con E=1.0), debido básicamente al tipo de crudo, ya que
éste establece las propiedades y no la refinación.
No se tiene conocimiento alguno de que haya alguna relación entre el daño por
humedad y los procesos de refinación (E=0.0), como lo establecieron Caro-Spinel &
Alvarez-Lugo (2011) en su estudio, en donde concluyeron que es necesario integrar el la
fuente de producción en el análisis de susceptibilidad al daño por humedad para evaluar la
variabilidad de la energía superficial libre de materiales.
22
2.1.2. Propiedades Físicas
Las propiedades físicas del ligante que más afectan los mecanismos de fallo de la
mezcla son la rigidez (viscosidad), la susceptibilidad térmica y la reología (Arenas Lozano,
1999); son atribuidas al tipo de crudo, en su mayoría, pero hay otras como por ejemplo el
grado de viscosidad, que depende de la ejecución del proceso de refinación.
Está comprobado que las propiedades físicas a baja temperatura son las que más afectan
el agrietamiento por temperatura (E=5.0), debido a que el ligante resiste a éste
agrietamiento por su carácter viscoso.
Una práctica común en las refinerías es escoger un ligante con bajo grado de viscosidad
para mejorar la resistencia al agrietamiento térmico, como por ejemplo en vez de escoger
un asfalto B60/70 se utiliza un B120/130. Pero debido a la gran variedad de crudos, no sólo
basta con tener una baja viscosidad a 60°C sino que hay que hacer un ensayo a baja
temperatura para así comprobar su resistencia y su comportamiento al agrietamiento
térmico.
La rigidez del asfalto a baja temperatura se puede medir tanto directamente mediante el
ensayo Dynamic Mechanical Analysis como indirectamente con el ensayo Creep Test.
Algunas veces se usan datos como la ductilidad a baja temperatura, penetración a baja
temperatura o el punto de fragilidad a baja temperatura para estimarla; o también se utiliza
la ayuda de otros índices (Índice de penetración, número de penetración – viscosidad). Pero
se recomienda realizar penetraciones a bajas temperaturas (4°C, 200 g, 60 s) debido a que
así se logra una excelente correlación entre el flujo viscoso a baja temperatura y su reología
(Decker & Goodrich, 1989).
En cuanto a la resistencia a la fatiga (E=3.0), el ligante otorga sus propiedades a la
mezcla asfáltica; por ejemplo, si se incrementa la viscosidad del ligante se aumentaría la
rigidez de la mezcla, lo cual para pavimentos delgados sería una reducción en la vida a la
fatiga mientras que para los más gruesos sería un incremento. La reología influye sobre la
fatiga, ya que afecta el componente elástico del módulo dinámico, la cual en cuanto mayor
sea, la mezcla se comportará mejor.
Las propiedades físicas tienen algún afecto sobre la deformación permanente (E=2.0),
en donde los ligantes con rigidez o viscosidad altas son más resistentes (a una temperatura
y una variación de cargas dadas), excepto a altas temperaturas donde la rigidez de la
23
mezcla pasa a ser dominada por las propiedades de los agregados y por el componente
elástico del módulo dinámico (que tendría que ser alto).
El daño por humedad (E=1.5) afecta más a los ligantes poco viscosos. Adicionalmente
el tipo de agregado tiene mayor influencia en la resistencia de la mezcla al ataque del agua
que la influencia que tiene el ligante (Caro-Spinel & Alvarez-Lugo, 2011). Se cree que
también mejora la resistencia a la humedad actividades realizadas antes de la compactación
de una mezcla asfáltica tales como el secado perfecto del agregado, una temperatura alta de
mezclado, un buen manejo de la mezcla y el pre-cubrimiento de los agregados.
2.1.3. Propiedades Químicas
El ligante asfáltico es un conjunto extremadamente complejo de químicos orgánicos, de
los que sólo se pueden definir una pequeña porción de su química y cuyos parámetros
químicos son muy limitados.
Sin embargo, se puede notar algún efecto sobre los mecanismos de fallo de un
pavimento (E=2.0 para todos), debido a que los ligantes altamente polares dan un mejor
comportamiento del pavimento.
Como las propiedades físicas, las químicas están relacionadas indirectamente con el
agrietamiento térmico, ya que éstas mejoran el flujo viscoso de la mezcla a baja
temperatura, mediante las interacciones polares (incrementando su rigidez) o mediante la
retención de moléculas de bajo peso (aromáticos) debido a una corta destilación del crudo.
Las interacciones polares también mejoran la resistencia de los ligantes a la
deformación permanente, ya que éstos exhiben un flujo no newtoniano, tienden a tener un
alto contenido de sulfuros (≈3%) que incentivan asociaciones moleculares dentro del
ligante y retienen un carácter elástico. Este carácter también mejora la resistencia a la
fatiga, aunque no hay datos específicos que lo expliquen claramente (Decker & Goodrich,
1989).
En cuanto al daño por humedad se puede decir que, dependiendo de los enlaces polares
que suceden en la superficie del agregado, el ligante puede ser retirado por el agua o puede
resistirse; y también, existe un indicio de que los asfaltos altamente cerosos resisten más,
pero si se le agrega cera al ligante no se obtiene ningún beneficio.
24
2.1.4. Envejecimiento
El envejecimiento de un ligante en campo, que en la mayoría de los casos termina
aumentando su viscosidad y su comportamiento frágil, se nota principalmente por
fragilización o por una apariencia seca del pavimento, que posiblemente va acompañada
por pérdida de agregado. El envejecimiento del ligante en una mezcla puede causar un
incremento de la rigidez de la misma, el cual ocurre, principalmente, cerca de la superficie
en las mezclas densas y es más acelerado en las mezclas abiertas.
El envejecimiento del ligante no es un mecanismo primario del agrietamiento térmico
(E=1.0), pero es notorio tanto en los ensayos a temperaturas medias (25°C) en donde el
agrietamiento es más pronunciado, como en los de viscosidad a 60°C, la cual aumenta
debido a un incremento en los enlaces polares causado por la oxidación. El efecto del
envejecimiento hace que el agrietamiento por los ciclos de temperatura sea más
pronunciado.
El incremento de la rigidez de la mezcla, debido al envejecimiento, puede mejorar la
resistencia a la rotura (E=1.0), ya que para que el pavimento falle repentinamente es
necesario la actuación de altas presiones de las ruedas y de grandes cargas por eje.
Sin embargo, el envejecimiento empeora la resistencia a la fatiga (E=3.0), depende de la
estructura de la mezcla asfáltica, es decir de la película de asfalto, de la granulometría y del
contenido de vacíos (Fernández Gómez et al., 2013). Sin embargo, la evaluación de la
fatiga ha sido una tarea complicada en el laboratorio, ya que asfaltos rígidos resultan
resistentes en un ensayo de esfuerzo controlado y asfaltos suaves también lo son en un
ensayo de deformación controlada (Decker & Goodrich, 1989).
Una mezcla tiene una buena resistencia al daño por humedad (E=1.5) cuando una
película de ligante es envejecido sobre un agregado y luego se hace la mezcla
normalmente, o cuando se fabrican mezclas recicladas (Decker & Goodrich, 1989).
2.1.5. Modificación
El énfasis de seleccionar modificadores está en mejorar ciertos ligantes que no cumplen
con los requerimientos de comportamiento necesarios para la fabricación de una mezcla
asfáltica, todos tienen un E=2.5.
25
El comportamiento de un ligante al agrietamiento térmico puede tener un mejoramiento
si se le adiciona ya sea polímeros (introduce propiedades elásticas deseables) o un ligante
suave (por ejemplo B150/200, cuyas propiedades son conservadas en la mezcla); pero con
el inconveniente que tiene poco efecto.
Para un pavimento de capa gruesa, los modificadores pueden aumentar su resistencia a
la fatiga mediante el incremento de su rigidez; mientras que en capas delgadas se
necesitaría mejorar la respuesta elástica.
Los modificadores causan un aumento en la rigidez de la mezcla y esto tiene un
marcado efecto sobre la resistencia a la rotura, pero también pueden causar otros
problemas como el agrietamiento térmico.
Hay varios modificadores que se cree mejoran la resistencia al daño por humedad como
las aminas, combinaciones orgánico-metálicos o la cal (aunque sea difícil unirla al ligante,
pero su tratamiento es el más usado en los Estados Unidos) (Decker & Goodrich, 1989).
2.2. Agregados
Los agregados son materiales inertes, de forma granular, natural o artificial, que tienen
resistencia propia y suficiente, y garantizan una adherencia con el asfalto, por lo que es necesaria
una buena calidad de los mismos. Como los ligantes, los agregados no son todos iguales pero
tienen muchas semejanzas, por lo que se pueden establecer ciertos criterios y requisitos para
mejorar la calidad de las mezclas asfálticas.
Los agregados pueden ser producidos de:
a. Depósitos de arena y grava: a menudo vienen de un río (más comunes), pero también pueden
venir de depósitos de carácter aluvial o glacial. Estos depósitos pueden ser de naturaleza calcárea
(calizas) o silícea, y después de localizarlos el mayor problema es remover las arcillas, ya que
son blandas y de bajo peso.
b. Canteras de piedra: son depósitos de un lecho de roca que pueden clasificarse como ígneos,
metamórficos o sedimentarios.
Las rocas ígneas o volcánicas son excelentes recursos para la construcción porque son
extremadamente duras y durables; las más típicas son las diabasas y granitos, y el rango de
características físicas puede variar desde las diabasas de grano muy fino (basalto o andesita)
hasta de grano grueso.
26
Las rocas metamórficas tienen un rango que va desde la cuarcita (arenisca metamórfica) hasta
las pizarras (pizarra metamórfica); los dos son extremadamente duros y rígidos, pero las
segundas fallan debido a sus láminas aplanadas, haciéndolas deseables para mesas de piscinas y
no para la construcción.
Las rocas sedimentarias son materiales de depósitos de río y marinos transformados, y son
calizas y pizarras; las primeras son durables y gradadas finas, y pueden ser tanto duras y
altamente abrasivas como suaves; mientras que las pizarras son arcilla consolidada, lo que las
hace pobres para la construcción, debido a su debilidad y a su sensibilidad al agua (se vuelven
lodo), pero son excelentes para la fabricación de agregados sintéticos.
c. Sintéticos: son hechos de materiales que han sufrido una síntesis química que cambia sus
componentes originales permanentemente. Cuando se calientan las pizarras se revientan como
palomitas; el material resultante, de bajo peso, es excelente por su resistencia protectora al
deslizamiento, pero es caro.
Los agregados, sin importar de donde provengan, tienen propiedades físicas (definidas por el
volumen sólido), químicas (como interactúa la roca con otros materiales) y mecánicas (definidas
por la dureza y la tenacidad).
Algunas de estas propiedades pueden ser controladas por el hombre y otras por su naturaleza,
como se puede observar en la Tabla No. 2.
Cabe aclarar que la absorción, el peso específico y la resistencia están en las dos columnas
debido a que en un estrato homogéneo serán controladas por la naturaleza durante su formación,
pero el hombre puede controlar dichas propiedades cuando se mezclan rocas de diferentes
estratos (debido a un espesor del estrato pequeño) y por lo tanto se obtendrán propiedades
diferentes.
La influencia que tienen las propiedades de los agregados sobre el comportamiento del
pavimento se puede ver claramente en la Tabla 3, siendo E=0 cuando la propiedad no tiene
ningún efecto sobre el fallo, hasta E=5 cuando es una causa dominante.
27
Tabla 2. Propiedades de los Agregados controladas por el Hombre y por la Naturaleza
PROPIEDADES HOMBRE NATURALEZA
FISICAS- Forma X- Textura X- Absorción X X- Peso Especifico X X- Morfología X- Granulometría XQUIMICAS- Composición X- Solubilidad X- Carga Superficie XMECANICAS- Resistencia X X- Durabilidad X- Tenacidad X- Dureza X- Peso Especifico X
Fuente: Decker & Goodrich (1989)
Tabla 3. Propiedades de los Agregados relacionadas con el Comportamiento del Pavimento
AGRIETAMIENTO TERMICO
FATIGADEFORMACION PERMANENTE
DAÑO HUMEDAD
FISICAS- Forma 5.0 4.0 3.0 2.0- Textura 3.0 1.0 3.0 4.0- Absorción 3.0 3.0 1.0 4.0- Peso Especifico 3.0 3.0 3.0 1.0- Morfología 3.0 4.0 3.0 4.0- Granulometría 5.0 4.0 3.0 4.0QUIMICAS- Composición 3.0 3.0 2.0 5.0- Solubilidad 3.0 3.0 1.0 5.0- Carga Superficie 1.0 2.0 2.0 5.0MECANICAS- Resistencia 3.0 4.0 2.0 1.0- Durabilidad 5.0 5.0 2.0 1.0- Tenacidad 5.0 5.0 2.0 1.0- Dureza 3.0 5.0 1.0 1.0
Fuente: Decker & Goodrich (1989)
28
2.2.1. Propiedades Físicas
Las propiedades físicas son aquellas que comúnmente definen y especifican a los
agregados y, como se puede observar en las Tablas 2 y 3, son:
• Forma
La forma es la angulosidad del agregado y está influenciada tanto por el tipo de roca de
donde procede como del método de procesamiento (Collins, 1985). En el proceso de
trituración, los granitos de grano grueso, las calizas y las dolomitas de grano fino tienden a
quebrar en agregados angulares; las rocas foliadas o rayadas (gneis) quiebran en bloque o
en partículas alargadas; y las arenas y gravas sin procesar quiebran en partículas
redondeadas, a veces.
La forma también depende de la velocidad de trituración y del tipo de trituradora, puede
clasificarse como primaria o secundaria. Las trituradoras primarias son las que reducen el
tamaño del material resultante de las rocas voladas en la cantera a tamaños con los que
puedan ser procesados en las plantas de agregados y por lo general son de mandíbula o
giratorias (éstos tienen la ventaja de tener un alto rendimiento pero con la desventaja de
producir más finos).
Las trituradoras secundarias son las empleadas en las plantas y pueden ser cónicos o por
impacto, éstos últimos se usan con materiales cuya morfología (estructura cristalina) tiende
a quebrar en partículas alargadas haciéndolas más cúbicas que en las trituradoras cónicas,
pero con una producción menor.
La forma afecta el agrietamiento por baja temperatura (E=3.0); sin embargo, el
agrietamiento actual por temperatura parece ser más influenciado por la adhesión
agregado-ligante. Gravas redondeadas de río parecen tener la ventaja de producir mezclas
de menor rigidez que fallan plásticamente en vez de agrietarse; además, cabe destacar que
mezclas densas con 100% de agregado triturado son más resistentes al agrietamiento
(Deme & Young, 1987).
La angulosidad del agregado aumenta la rigidez de las mezclas y por lo tanto aumenta
su resistencia a la fatiga (E=4.0) (Benson, 1970) (Monismith, Epps & Finn, 1985).
Investigaciones han comprobado que el empleo de las partículas angulares en mezclas
asfálticas reduce considerablemente la deformación permanente (E=5.0) (Monismith, Epps
& Finn, 1985) (Emery & Johnston, 1987) (Benson, 1970). También se ha demostrado que
29
utilizando agregado rocoso triturado, la deformación plástica se disminuye
substancialmente. La trituración influye más que el contenido de ligante y que las elevadas
temperaturas (Kalcheff & Tunnicliff, 1982).
El daño por humedad casi no es afectado por la forma (E=2.0), pero hay que tener en
cuenta que la resistencia a tracción total es mayor usando agregados angulares y la
resistencia a la humedad se mide sobre la resistencia a tracción retenida (lb/in2), entonces
usando agregados angulares se mejora la resistencia a la humedad, aunque sea en poco
grado.
• Textura de la superficie
Tiene una influencia muy moderada sobre el comportamiento de un pavimento; su
mayor influencia es sobre la adhesión existente entre el agregado y el ligante, afectando
principalmente la fatiga (E=1.0), deformación permanente (E=3.0) y tiene su mayor efecto
sobre el daño por humedad (E=4.0) (Benson, 1970) (Monismith, Epps & Finn, 1985).
• Absorción
La absorción es la cantidad de agua o ligante que el agregado es capaz de retener a
través de su textura o de sus vacíos; generalmente la absorción de ligante es 40 – 60% la
del agua.
La absorción, aparentemente, no afecta en forma directa a la deformación permanente
(E=3.0); pero hay que tener especial cuidado con los agregados altamente absorbentes
(>3%) para el diseño del contenido efectivo de ligante porque puede que se aumente
arbitrariamente el contenido de ligante deduciendo que será absorbido por los vacíos (en
donde fallará por rotura) o que se le disminuya por que aparece que hay mucho ligante en
la mezcla (fallando por desintegración). Sin embargo, hay ciertos casos como en el que una
grava que tenía una absorción de 4 a 6% y se comportan mejor que un gneis con 1%.
La fatiga (E=3.0) sí es afectada por la absorción debido a que los agregados porosos
proveen una mayor superficie de interacción y esto por consiguiente causa una reducción
en los fallos por adhesión (Ruth, 1977).
Un agregado altamente absorbente tiende a ser menos sensible, que uno de baja
absorción, en los ensayos de laboratorio que miden la separación de la película de ligante
(Stripping Test) debido, posiblemente, a que la capacidad de absorción hace que el ligante
quede asegurado en los vacíos. Entonces, durante la saturación al vacío u otros procesos
30
condicionantes, para el agua es imposible entrar dentro de la capa de ligante y despegarlo
de los agregados, lo que disminuye el daño por humedad (E=4.0).
La absorción influye sobre el contenido de ligante total que se necesite para lograr un
contenido de ligante efectivo, pero sobre las propiedades de una mezcla diseñada tendrá un
efectivo menor.
• Peso específico
Es la relación de la masa volumétrica entre un material y su igual volumen de agua bajo
condiciones normales; algunas veces es usada como un indicador general de calidad. Como
se puede observar en la Tabla 3, el peso específico no tiene efecto directo sobre los
mecanismos de fallo pero sí un efecto secundario que es extremadamente importante.
Como la gradación se hace por peso y se utilizan materiales de diferentes pesos
específicos sin corregir las diferencias de volumen, entonces se afecta la demanda de
ligante de la mezcla y por lo tanto se afecta la deformación permanente, la fatiga y la
susceptibilidad al agrietamiento por baja temperatura (todos tienen E=3.0). Esto se debe a
que los materiales con altos pesos específicos desplazan menos volumen para un peso
dado, es decir que si se reemplazan uno a uno los agregados livianos por los pesados puede
resultar una mezcla de gradación abierta.
• Morfología
El gran efecto de la morfología del agregado (o el tamaño cristalino) es E=4.0 tanto
sobre el agrietamiento por fatiga como sobre la susceptibilidad a la humedad. Los cristales
individuales grandes son excesivamente duros mientras que los pequeños no, pero los
enlaces de unión que forman los grandes no son tan fuertes como los pequeños; así que en
términos de fatiga y resistencia, un agregado de cristales pequeños es el ideal.
La susceptibilidad a la humedad es afectada en la medida que el ligante puede ser
absorbido por los planos de deslizamiento y las discontinuidades de los cristales (Decker &
Goodrich, 1989).
• Granulometría
La gradación es ficha clave en la deformación permanente (E=5.0), porque cuando se
diseña con la curva máxima de compacidad se tiende a resultar mezclas blandas que
rompen fácilmente por las cargas de tráfico.
31
La resistencia a la fatiga (E=4.0) se mejorará tanto con mezclas más densas, ya que
éstas son más rígidas, como con la cantidad de finos, la cual depende del tamaño máximo
del agregado (cuanto mayor sea, mayor cantidad de finos soportará) (Benson, 1970)
(Monismith, Epps & Finn, 1985).
Una mezcla asfáltica con un gran tamaño máximo de agregado (> 25 mm) tolerará más
finos, de los cuales una cierta parte será usada como un extendedor del ligante y la otra
parte lubricará la mezcla para esparcir el agregado grueso (Anderson, 1987-88) (Lee, 1973)
(Carrasco Flores, 2004).
En algunas de las carreteras de ensayo construidas por Vulcan Materials Company
(Dukatz, 1988), NAPA (National Asphalt of Paving Association) (Acott, Holt, &
Puzinaukas, 1988) y varias agencias de autopistas (Puzinaukas & Harrigan, 1987) en los
Estados Unidos, donde se usaron tamaños grandes de agregado, se pudo comprobar el buen
funcionamiento de las macadams de penetración. Varias canteras también pavimentaron
sus entradas con éste tipo de mezcla y no tuvieron problemas, a pesar de las grandes cargas
por eje y presiones de rueda a las cuales están sometidos.
El tamaño máximo tiene un efecto dominante sobre el fallo por rotura debido a que éste
es el que resiste las fuerzas cortantes que producen las cargas de los ejes sobre el
pavimento (Davis, 1987).
Con respecto al daño por humedad (E=4.0), el contenido de vacíos es el que tiene más
efecto debido a que una mezcla con pocos vacíos será menos sensible a la humedad que
una mezcla abierta
En España, se ha venido trabajando, ya desde hace varios años, con mezclas porosas y
también han logrado grandes alcances en su tecnología. Además de los excelentes
resultados obtenidos con éstas mezclas con respecto a los mecanismos de fallo, ofrecen
muchas ventajas sobre las características superficiales del pavimento como proporcionar
una superficie de rodadura seca (elimina problemas de hidroplaneo, de agua salpicada o de
deslumbramiento), una superficie con elevada macrotextura (elevada adherencia a altas
velocidades) y una superficie de rodadura lisa y silenciosa (confortable para los usuarios y
los vecinos ya que disminuye la contaminación acústica –ruido).
32
2.2.2. Propiedades Químicas
• Composición
Esta propiedad tiene su mayor efecto sobre el daño por humedad (E=5.0) debido a que
el valor tanto de la resistencia a la tracción como del módulo resiliente permanecen
constantes cuando se varían los procedimientos de ensayo (Ensayo Tunnicliff – Root y
Ensayo Lottman) o los ligantes, pero no cuando se varían las composiciones mineralógicas,
ya que se producen diferentes reacciones físico-químicas entre el ligante y el agregado
(Dukatz & Phillips, 1987).
• Solubilidad
Este no es problema usual, excepto cuando las condiciones del pH son, o muy ácido
(como por ejemplo cuando se tiene un drenaje de alcantarilla) o extremadamente alcalino.
• Carga de superficie
Es extremadamente importante porque las industrias de emulsiones y adhesivos han
reconocido la estrecha relación entre ésta y la adhesión agregado-ligante. En material
recién triturado, la doble capa de cargas de superficie tiende a ser mucho más fuerte que la
carga de un agregado maduro o envejecido; un claro problema de las calizas.
A veces esto se puede observar en los ensayos para sensibilidad a la humedad (E=5.0).
Por ejemplo, unos núcleos tomados de pavimento con agregado triturado o envejecido,
mostraron la misma susceptibilidad a la humedad después de 3 a 6 meses de edad. Sin
embargo, núcleos tomados de pavimentos recientemente extendidos con agregado
tendieron a fallar en los ensayos de laboratorio, lo que lleva a concluir que el
envejecimiento en el campo y el continuo flujo de agua del almacenaje en montones (que
causa un envejecimiento artificial) permiten que la alta densidad de carga en superficie
colapse (Dukatz, 1989).
2.2.3. Propiedades Mecánicas
La resistencia y la dureza no tienen mucho efecto sobre cualquiera de las características
del comportamiento de un pavimento a excepción sobre la resistencia a la fatiga (E=4.0 y
E=5.0, respectivamente). El problema con los ensayos para medir la durabilidad de un
agregado es que no tienen relación con el comportamiento en el campo; por ejemplo, la
abrasión medida en la máquina de Los Ángeles es útil para determinar la calidad del
33
agregado (determinar los cambios en depósitos locales) pero no sirve para indicar la
durabilidad del mismo (Dukatz, 1989).
Los ensayos de durabilidad y tenacidad, que son usados para ordenar la calidad del
agregado, deberían ser utilizados para medir las propiedades ingenieriles tales como las
resistencias a tracción y a compresión, y la fatiga dinámica.
2.3. Mecanismos de fallo de las mezclas asfálticas
Las mezclas asfálticas son las capas de rodadura más utilizadas actualmente en la
construcción de las carreteras y están compuestas por un ligante asfáltico (entre 3 y 6% del peso
de la mezcla) y por unos agregados pétreos. Las propiedades de ambos y la forma como afectan
el comportamiento del pavimento están descritos en los numerales 2.2 y 2.3 respectivamente.
Generalmente dicho comportamiento está regido por la resistencia que tiene el pavimento a
los diversos mecanismos de falla, los cuales se explican a continuación:
2.3.1. Agrietamiento Térmico
Es el agrietamiento causado por las bajas temperaturas que sufren los pavimentos
asfálticos. Como se ha comprobado con la experiencia tanto de investigación como de
campo, las propiedades del ligante bituminoso controlan el comportamiento de la mezcla
(Decker & Goodrich, 1989).
Los ligantes asfálticos son visco-elásticos, o sea susceptibles a la temperatura, lo que
conlleva a que un ligante con un grado de refinación determinado, cuanto más susceptible
sea a la temperatura más propenso será al agrietamiento térmico.
En condiciones normales y temperaturas moderadas (20 – 30°C), los ligantes pueden
resistir esfuerzos causados por cambios de temperatura en el pavimento debido al flujo
viscoso que poseen, ya que tienen el módulo cortante máximo (es casi el mismo para todos
los ligantes). Pero a temperaturas más bajas, todos los ligantes alcanzan un punto donde se
detiene el flujo viscoso y su comportamiento empieza a ser puramente elástico.
La temperatura a la que el ligante alcanza su máxima rigidez varía dependiendo de su
proceso de refinación, de su origen, de su edad y de la variación en su deformación.
34
Por ejemplo, en climas desérticos, en donde un ligante experimenta un cambio rápido
de temperatura, la deformación inducida por éste cambio no puede ser resistida por el flujo
viscoso y ocurre una falla frágil.
La sensibilidad a baja temperatura puede ser estimada mediante varios procedimientos
como por ejemplo un ensayo reológico dinámico a bajas temperaturas, el cual provee la
mejor información, o mediante un simple ensayo de penetración sobre una masa de 200 gr
durante 60 segundos a una temperatura de 4°C (se puede obtener buena información si se
compara con la penetración normal) (Decker & Goodrich, 1989).
2.3.2. Agrietamiento por Fatiga
La fatiga de un pavimento es el resultado de la aplicación de cargas repetidas
ocasionando un agrietamiento. El agrietamiento por fatiga bien sea del ligante o del
agregado en la mezcla asfáltica puede ocurrir por causa de la aplicación de cargas mayores
que las de diseño, de volúmenes de tráfico superiores al volumen de diseño, de una
disminución de la capacidad portante de las capas de la estructura o de esfuerzos inducidos
por el medio ambiente que lo rodea.
Según Valdés et al. (2012), las leyes de fatiga determinadas experimentalmente señalan
que las mezclas asfálticas más rígidas poseen una mayor pendiente en la ecuación de la ley
de fatiga, por lo tanto son altamente frágiles y son más susceptibles en su vida a fatiga. Por
el contrario, las mezclas menos rígidas poseen un mayor rango de deformación y por lo
tanto son más flexibles. En una estructura de pavimento evaluada se determinó que la
rigidez de las mezclas tiene mayor influencia en la vida a fatiga que la pérdida de la
capacidad de deformación, tanto por efectos de descenso de temperatura ambiental como
por utilización de ligantes más viscosos.
2.3.3. Rotura (Deformación Permanente)
La rotura de un pavimento es la deformación permanente de cualquiera de las capas de
la estructura. No es una depresión en la superficie de la capa de rodadura en la trayectoria
de las ruedas (huella) como muchas veces se cree.
35
La deformación puede ser causada por cualquiera de las capas que presente flujo
plástico, es exagerada en ambientes con altas temperaturas y la influencia del ligante es
menor con respecto a otras variables existentes en la mezcla y en la construcción.
En los Estados Unidos, se estima la resistencia a las deformaciones permanentes a
través del comportamiento en el ensayo CREEP TEST sobre una mezcla asfáltica, a partir
del cual se puede hacer el cálculo de la profundidad de la huella, ya que éste ensayo provee
información suficiente para hacer estimaciones de la rotura (Decker & Goodrich, 1989).
Sin embargo, generalmente no se puede hacer una extrapolación entre este dato y la
predicción exacta de las profundidades de rotura en la carretera debido a las amplias
variaciones existentes en la colocación de la mezcla, en el tráfico y en las condiciones
medio-ambientales.
Un incremento en la resistencia a la deformación permanente del pavimento puede
darse debido a un incremento en la rigidez de la mezcla bituminosa a una temperatura
dada, o a un aumento en la viscosidad del ligante, o a la utilización de ligantes modificados
(ya que estos mejoran considerablemente la recuperación elástica del pavimento después
de la deformación causada por una carga).
2.3.4. Daño por Humedad
Las condiciones de humedad pueden debilitar o destruir la mezcla agregado-ligante,
especialmente cuando es agravado por acumulación de agua; pero el material que es más
afectado es el ligante asfáltico, lo que hace que éste mecanismo de falla sea de mayor
atención para la industria del ligante.
Los efectos causados por el daño debido a la humedad son la formación de huellas, la
separación de la mezcla, la pérdida del ligante asfáltico y la formación de fallas
estructurales localizadas.
Muchos ensayos de laboratorio han sido desarrollados para medir la pérdida de la
resistencia de la mezcla o la pérdida de la envoltura del ligante sobre el agregado, pero
debido a las amplias variaciones de los resultados no se ha podido precisar un ensayo como
el más adecuado para definir la contribución que hace la humedad sobre el ligante
asfáltico. Ensayos como ebullición (ASTM D 3625), el ensayo de ebullición de Texas
(Tex-530-C), ensayo estático de inmersión (AASHTO T 182), de acondicionamiento
36
de Tunnicliff y Root (Tunnicliff y Root, 1984), inmersión-compresión (AASHTO T
165), desnudamiento de película (California Test 302), método ultrasónico (Vuorinen &
Valtonen, 1999), Rueda de Hamburgo (AASHTO T 324) y los ensayos de
desempeño Superpave (creep estático, deformación permanente a carga repetida y
módulo dinámico) con sistema de acondicionamiento ambiental, no son suficiente para
generar una especificación de resistencia al daño por humedad que esté debidamente
calibrada para las condiciones climáticas y tipos de material que se utilizan en la
construcción (Aguiar, 2014).
Cabe anotar que el método Universal de Caracterización de Ligantes (UCL), puede
tener en cuenta la adhesividad existente entre el agregado y el ligante, mediante la
resistencia a la abrasión de una briqueta tras un período de inmersión en agua.
Ya definidas las propiedades tanto del ligante como del agregado y como afectan los
mecanismos de fallo, se observó que dentro de la naturaleza de los agregados se pueden
encontrar muchas variables, que afectan la durabilidad de las mezclas asfálticas, por lo tanto se
profundizará en el envejecimiento del ligante y su comportamiento.
2.4. Envejecimiento del ligante
El envejecimiento de una mezcla bituminosa es un fenómeno complejo, en el cual existe una
degradación y una transformación de los componentes iniciales del ligante, perdiendo sus
propiedades originales; y si a esto se le suma la gran influencia que tienen las acciones del tráfico
y del medio ambiente (los rayos ultravioletas del sol, el agua de lluvia, el calor, el aire, etc.), la
mezcla asfáltica llega a alcanzar una pérdida importante en sus propiedades, lo que la llevaría al
fallo, lógicamente. Cabe anotar que las acciones del medio ambiente pueden actuar de forma
tanto individual como superpuesta.
Los ligantes se encuentran expuestos a diferentes procesos de envejecimiento en su vida de
servicio, durante los cuales van perdiendo plasticidad y ganando viscosidad (y por lo tanto
dureza), lo que hace que el ligante se vuelva frágil; al mismo tiempo la cohesión alcanza un
máximo (que es la dureza crítica) a partir de la cual la cohesión disminuye y el material adquiere
fragilidad llegando a no soportar tracciones y a facilitar la rotura (a partir de las fisuras
superficiales).
37
La pérdida de plasticidad que sufre la mezcla bituminosa con el envejecimiento del ligante y
por lo tanto la fragilidad que va adquiriendo al mismo tiempo, hacen que un pavimento
manifieste características de comportamiento indeseables, como lo son (Vallerga, 1981):
2.4.1. Agrietamiento por fatiga
Mediante el cual la superficie del pavimento sufre un fallo en forma de piel de cocodrilo
(numeral 2.3.2), que se relaciona con el envejecimiento como describió en el numeral
2.1.4.
2.4.2. Desintegración
Es cuando el pavimento se desmenuza gradualmente bajo la acción abrasiva del tráfico
y bajo las acciones (mecánicas o químicas) del medio ambiente y es evidente cuando el
material de la superficie del pavimento empieza a desgastarse o a zafarse.
Esto se debe principalmente a que el envejecimiento hace que el ligante se vuelva frágil
y esto causa una disminución de la resistencia a la abrasión, la cual llega a ser evidente con
la pérdida de la matriz (conformada por el ligante y los finos) que cubre el agregado
grueso, o dicho en otras palabras, el fallo aparece en forma de picaduras en la superficie
seguido por un desmorone de los agregados gruesos.
Este tipo de fallo empieza a aparecer en las áreas de huella de las ruedas, en las cuales
el tráfico acelera, desacelera o gira, y en donde el empuje horizontal impartido en la
superficie del pavimento es la fuerza desgastadora. Cabe anotar que las juntas de
construcción horizontales son particularmente susceptibles a dicha fuerza.
2.4.3. Fractura
Es el agrietamiento superficial que sufre un pavimento como manifestación de cambios
de volumen y de esfuerzos excesivos bajo unas cargas de tráfico dadas o bajas condiciones
de soporte. Este agrietamiento puede aparecer tanto repentina como progresivamente.
El envejecimiento puede causar agrietamientos por contracción o por fragilidad. El
primero resulta debido a un cambio de volumen en el ligante; se desarrolla gradualmente
en un serpenteo rectangular y aparece inicialmente en las juntas de construcción
longitudinales (debido a que el pavimento tiene una pequeña resistencia a la tensión). En el
38
segundo, cuando llega a ser frágil con el envejecimiento, el pavimento desarrolla un
agrietamiento en bloques en las huellas de las ruedas y en donde el tamaño de éstos
depende de las cargas de tráfico aplicadas, ya que cuando el pavimento falla en bloques
pequeños es que ha estado sometido a cargas grandes.
2.4.4. Agrietamiento por reflexión
Es cualquiera de los agrietamientos existentes que haya sufrido una de las capas de
soporte de un pavimento y que se haya prolongado hasta la superficie del mismo.
Este tipo de fallo puede pasar debido al efecto que tiene el envejecimiento del ligante sobre
el endurecimiento del pavimento (volviéndolo frágil) y sobre la resistencia a la tensión (la
cual disminuye).
Como se puede observar claramente, los mecanismos de fallo que sufre una mezcla
asfáltica, con respecto al envejecimiento sufrido por el ligante, se deben principalmente a
la fragilidad que va adquiriendo éste conforme pasa el tiempo.
También hay que tener en cuenta que la mezcla estará sometida a dos tipos de
envejecimiento, a partir de los cuales se tiene una clara diferenciación de los antes mencionados
procesos de deterioro y son:
2.4.5. Envejecimiento a corto plazo
Debido a que la mezcla se encuentra sujeta a altas temperaturas y un alto grado de
exposición al aire y en donde sufre la evaporación de los productos más volátiles.
Aunque ésta evaporación es superficial, generalmente se produce una pérdida de todos
los componentes volátiles de la mezcla debido a un fenómeno de difusión, en el cual los
aceites de la zona interior pasan a la exterior uniformizando el contenido de aceite en todo
el conjunto, y el cual es más lento en cuanto mayor sea la viscosidad de la mezcla.
Arenas Lozano (2008) distingue dos escenarios dentro de tipo de envejecimiento:
• Escenario de producción en refinería o industria especializada: en donde los
conocimientos son muy limitads debido a la poca o nula comunicación entre el fabricante
(en Colombia es ECOPETROL) y el constructor, la poca información del tipo de crudos y
39
de los procesos de obtención utilizados en la obtención del ligante. Este escenario debería
ser menos importante si no existiera tanta variabilidad en las características del mismo.
• Escenario de manejo: en donde se encuentran tanto los procesos de elaboración de la
mezcla asfáltica en las plantas (calentamiento de los materiales y del ligante, mezclado de
los mismos y el transporte a la obra) como los procesos de extensión y compactación.
2.4.6. Envejecimiento a largo plazo
Depende del medio ambiente, de la acción del tránsito vehicular y demás agentes
externos, en donde la mezcla se encuentra sometida a las temperaturas del ambiente (que
son bajas, comparándolas con las del primer envejecimiento) durante el período de servicio
y en el cual se tendrá un contenido de vacíos determinado (el cual influye en el
envejecimiento del ligante y por lo tanto de la mezcla). El envejecimiento dependerá de la
vulnerabilidad de la mezcla y de la compactación de la capa asfáltica (equipos disponibles,
controles de calidad, etc.) (Arenas Lozano, 2008).
En este periodo de tiempo se observa la oxidación o reacciones químicas entre los
componentes del ligante y el oxígeno (Miró Recasens, 1994), en donde se elimina parte
del hidrógeno (en forma de H2O) y del carbono (en forma de CO2), acelerándose por la
acción de las altas temperaturas y el efecto catalizador de los rayos ultravioletas del sol
(especialmente en los ligantes que poseen componentes nafténicos).
Además, con el contenido de vacíos de aire presente en la mezcla y con la producción
de nuevos poros (debido a la pérdida de volátiles), se amplía una vía de entrada de agua y
de oxígeno atmosférico oxidando así ciertos componentes bituminosos y transformándolos
en productos solubles al agua (los cuales son disueltos y extraídos por ésta), y por lo tanto,
acelerando la desintegración del material.
En cualquier caso, el espesor de la película de ligante interviene como factor muy
importante en su envejecimiento. A las temperaturas usuales en el pavimento, la reacción
de oxidación no sólo será controlada por la reactividad del ligante con el oxígeno, sino
también por la velocidad de difusión del oxígeno en la película de ligante, de manera que
cuanto más pequeño es éste espesor, más rápido es el proceso de envejecimiento. Por lo
tanto, la velocidad de envejecimiento de un ligante depende de su susceptibilidad al
envejecimiento por reacción térmica con oxígeno, de su grado de exposición al aire en el
40
pavimento (contenido de vacíos de la mezcla) y del régimen de temperaturas del
pavimento.
2.5. Ensayos de envejecimiento en laboratorio
Existen métodos de ensayo de envejecimiento artificial acelerado en el laboratorio que
pueden dar una idea aproximada de la durabilidad del material bituminoso, en donde, mientras
que unos toman películas de ligante (que son los más usados), hay otros que toman a la mezcla,
compactada o no, con el agregado empleado en la práctica o con un agregado tipo, y por
supuesto, en ambos casos, se someten a un determinado proceso para provocar el
envejecimiento.
Algunos de estos procedimientos de envejecimiento son el calentamiento (manteniendo una
temperatura durante un cierto tiempo), oxidación (ya que la presencia de oxígeno a una
determinada presión acelera las reacciones de oxidación y simula el envejecimiento a largo
plazo, y junto con el calentamiento son los más utilizados) o el tratamiento con rayos
ultravioletas y/o infrarrojos (el cual acelera las reacciones de tipo fotoquímico).
Los ensayos acelerados permiten comparar varios materiales y elegir el que mejor
comportamiento presente, pero teniendo siempre en cuenta que el comportamiento real de un
producto bituminoso puede ser diferente al deducido por un ensayo acelerado en el laboratorio.
En la Tabla 4 se encuentra un resumen de las propiedades que son tenidas en cuenta por cada
uno de los ensayos más utilizados en laboratorio para predecir el grado de envejecimiento tanto
para el asfalto como para la mezcla ligante – agregado.
2.5.1. Ensayos Mecánicos
Dentro de los ensayos mecánicos de laboratorio se encuentran:
• Thin Film Oven Test (TFOT): En este método se somete una película de asfalto a un
envejecimiento prematuro a alta temperatura en un horno. Petersen (1989) observó que el
contenido de la fracción de saturados fue constante al final del proceso de envejecimiento y
que el índice de envejecimiento y el nivel de endurecimiento simulados en laboratorio son
menores comparandolos con las condiciones reales de servicio, asumiendo que dicha
simulación ocurre en las plantas de mezcla en caliente.
41
Tabla 4. Comparación de los métodos de ensayo de Envejecimiento
VIS
CO
SID
AD
PEN
ET
RA
CIÓ
N
DU
CT
ILID
AD
CA
MB
IO M
ASA
VO
LA
TIZ
AC
IÓN
SAT
UR
AD
OS,
A
RO
MÁ
TIC
OS,
RE
SIN
AS
Y
ASF
AL
TE
NO
SE
SPE
CT
RO
DE
C
AR
BO
NIL
O Y
/O
CA
RB
OX
ILO
CO
HE
SIÓ
N
SUSC
. TÉ
RM
ICA
AD
HE
SIV
IDA
D
EN
VE
JEC
IMIE
NT
O
TFOT X X X X
RTFOT X X X
LHOAC X
IOWA X X X X
SMT X X
RMFO X X X
CTDOT X X X
TFAAT X X X
PAV X X X
SARA X
FTIR X
UCL X X X X
TIPO DE ENSAYO
MECÁNICOS
QUÍMICOS
ENSAYOS DE ENVEJECIMIENTO EN MEZCLAS ASFÁLTICAS
PROPIEDAD
MEZCLA LIGANTE-AGREGADOSASFALTO
Fuente: Elaboración Propia
Vallerga & Halstead (1971) demostraron que el TFOT modificado (7 horas de duración)
equivale aproximadamente de 11 a 13 años de envejecimiento para contenidos de vacíos
del 3 al 5%. Lo mismo se puede decir del TFOT modificado (9 horas de duración) para
contenidos de vacíos del 4 al 6%. El envejecimiento en servicio es menos severo que en
laboratorio para contenidos de vacíos menores y viceversa.
En condiciones normales, en éste ensayo se colocan dos muestras de 50 g de asfalto en
recipientes cilíndricos sobre una placa giratoria (a 5 o 6 rpm) y se somete a una
temperatura de 163°C durante 5 horas. Cuando se acaba el ensayo se determina la pérdida
en peso que se ha producido con respecto a las condiciones originales del asfalto. Los
42
valores de éste método también son utilizados para viscosidad, cambio en la viscosidad,
cambios en la penetración y ductilidad (American Society for Testing and Materials
International ASTM D1754/D1754M, 2009); NLT-185/1999; I.N.V. E–721/2007).
• Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT): En este método se somete una película de asfalto
a un envejecimiento prematuro a alta temperatura en un horno rotatorio. Existen
modificaciones, como la presentada por Edler et al. (1984) duración del ensayo hasta 8
horas. Juan & Xiao-Ning (2005) encontraron que éste método es válido para asfaltos no
modificados pero inadecuado para asfaltos modificados porque por su alta viscosidad las
muestras no ruedan dentro de las botellas de vidrio, por lo que necesitan de 10 a 20°C más.
Shiau et al. (1992) desarrollaron un modelo lineal tomando en cuenta el tipo de asfalto,
las temperatura de tratamiento y el tipo de horno de envejecimiento, y demostraron que la
viscosidad fue afectada por la temperatura, que las alteraciones fueron mayores entre 163 y
185°C que entre 140 y 163°C, que el tratamiento con el horno RTFOT fue más severo que
con el horno TFOT y estimaron que el procedimiento a 185°C corresponde a 3 meses de
envejecimiento en un pavimento en las condiciones climáticas naturales y que corresponde
entre 6 y 9 meses en un pavimento utilizado en la Florida.
En términos generales, para éste ensayo se colocan 35 g de ligante, en estado fluido en
dos recipientes de vidrio y se llevan al horno rotatorio a una temperatura de 163 ± 0.5°C,
en donde se rotan a una tasa de 15 ± 0.2 r/min y con un flujo de aire de 4000 ± 200 ml/min
durante 85 minutos (INV. E–720–07 o ASTM D2872-12).
• Standard Test Method for Loss on Heating of Oil And Asphaltic Compounds (Ensayo de
pérdida por calentamiento de los materiales bituminosos): En este ensayo, se somete una
película de 50 g de asfalto sobre un plato de 55 mm de diámetro a las mismas condiciones
del ensayo anterior, midiéndose los cambios de peso debidos al calentamiento. Pérdidas
hasta 5% del peso son consideradas correctas hasta un rango de ± 0.5% pero por encima
aumenta el % de error y por lo tanto incrementa la pérdida por volatilidad (ASTM D-6,
2011; NLT-128, 1991).
• Iowa Durability Test (IDT): consistente en un ensayo TFOT con un tratamiento adicional
de presión-oxidación sobre el residuo, y en el cual Lee (1973) demostró que 46 horas de
envejecimiento equivalen a 60 meses de envejecimiento para las condiciones de Iowa.
43
• Shell Microfilm Test (SMT): En éste se utiliza una película de 5 µm sometida a una
temperatura de 107°C durante 2 horas (Griffin et al., 1955). Welborn (1979) observó que
no había datos que reportaran una correlación entre el envejecimiento de campo y el de
laboratorio, pero indicó la importancia de la volatilización desde el punto de
endurecimiento.
• Modified Rolling Thin Film Oven Test (MRTFOT): Este ensayo tiene el mismo
procedimiento del RTFOT exceptuando que se colocan varillas de acero de 127 mm de
longitud y 6.4 mm de diámetro adentro de las botellas de vidrio durante el proceso de
envejecimiento en el horno. Sin embargo, Federal Highway Administration (FHWA) ha
realizado estudios que concluyeron que el uso de las varillas de acero reducen el
envejecimiento de RTFOT de asfaltos modificados y causan el abandono del asfalto de las
botellas de vidrio (Hemsley，1999; Ramaiah et al.，2000).
• Rolling Microfilm Oven Test (RMFO): Es una modificación del RTFOT, propuesta por
Schmidt & Santucci (1969) en donde se disuelve el ligante en benceno y se permite su
evaporación, quedando una película de asfalto de 20 µm, a la cual se ensaya durante 24
horas a 99°C.
• California Tilt-Oven Durability Test (CTDOT): modificaron el RTFOT inclinando la
estufa un ángulo de 1.06° para evitar la salida del asfalto de las botellas y se realiza a
113°C durante 168 horas (Kemp & Predoehl, 1981; California Test 374, 2000).
Dentro de las diferentes variables que controlaron Kemp & Predoehl (1981), tuvieron
en cuenta tres tipos de ligantes (cuyas susceptibilidades térmicas eran baja, moderada y
alta), tres rangos de porcentaje de vacíos (3-5%, 7-9% y 10-12%) y dos tipos de agregados
(uno era absorbente y el otro no). Los cuatro lugares que se escogieron para éste estudio
tienen climas significativamente diferentes y son Fort Bragg (costa y temperatura promedio
11.7°C), Sacramento (valle, 17.2°C), So Lake Tahoe (montaña, 5.3°C) e Indio (desierto,
22.8°C). Cabe anotar que las temperaturas son el promedio de los cuatro años que duró el
estudio.
Las conclusiones de este estudio son las siguientes: El clima con una temperatura
promedio alta es el principal factor que afecta el envejecimiento del ligante; El porcentaje
de vacíos (cuyo efecto es similar entre los diferentes asfaltos) y la porosidad del agregado
(cuyo efecto varía entre los ligantes más volátiles) también son factores que contribuyen al
44
envejecimiento; El estudio demostró que 24 meses de envejecimiento en las briquetas
localizadas en Indio (22.8°C) son aproximadamente igual a 32 meses de envejecimiento en
carretera a la misma temperatura (climas calientes); y finalmente recomienda reducir el
porcentaje de vacíos (mediante una buena compactación), escoger el ligante que sea más
conveniente según la calidad del agregado disponible y evitar agregados absorbentes
especialmente para zonas calientes.
• Thin Film Accelerated Aging Test (TFAAT): Es una modificación del RMFO con el fin
de conseguir una mayor cantidad de muestra de asfalto envejecido tras el ensayo (4 g), a
una temperatura de 113°C durante 72 horas. Este ensayo se desarrolló como fase previa a
un segundo proceso de envejecimiento mediante oxidación en columna cromatográfica
gaseosa a 130°C durante 24 horas.
• Pressurized Aging Vessel (PAV): Bahia & Anderson (1995) modificaron la temperatura
para simular varios ambientes (90°C = clima frío, 100°C = clima templado y 110°C =
clima caliente), pero actualmente se encuentra en discusión ésta variación.
Ardila Muñoz & Granados Vera (2012) en su Trabajo de Grado, realizaron un análisis
reológico los ligantes envejecidos por PAV a 20 y 50 horas, señalando que el módulo
complejo es un indicador de la rigidez y que a mayor temperatura el asfalto presenta una
mayor oxidación. De ésta manera se demostró, que el asfalto 60-70 envejecido a 50 horas
en PAV representó una mayor rigidez que el 80-100.
Chen & Huang (2000) estudiaron el efecto de la oxidación sobre el asfalto usando los
ensayos de RTFOT y PAV en ligantes utilizados en el laboratorio y en una carretera
experimental que construyeron, con resultados similares a una temperatura de 60°C y bajo
una presión de 20 Kg/cm2.
En éste ensayo se fabrican muestras como el RTFO, se colocan en platos de acero y se
envejecen por 20 horas en la máquina Vessel a una temperatura de 60°C y presurizada a
300 psi (2.07 Mpa) (ASTM D6521 - 13, 2013).
2.5.2. Ensayos Químicos
También se han realizado varias investigaciones en donde se han utilizado diferentes
ensayos de caracterización química de los ligantes en diferentes asfaltos envejecidos como
lo son:
45
• SARA (Separation Fractions of Asphalt, ASTM D4124 - 09, 2009): Saturados,
Aromáticos, Resinas y Asfaltenos. El fraccionamiento SARA es ejecutado en diferentes
etapas, la primera se llama Digestión en N-Heptano y consiste en la separación de los
Asfaltenos de los Maltenos. Los Asfaltenos son separados por filtración al vacío.
Posteriormente, el fraccionamiento de los Maltenos se efectúa por cromatografía líquida
en columna.
Reyes, Daza & Rondón (2012) estudiaron los asfaltos colombianos mediante el método
SARA en donde las películas de asfalto que se sometieron a las condiciones de intemperie
(lluvia, sol y viento), en un techo de la Pontificia Universidad Javeriana, y concluyeron
que: Una consistencia dura y quebradiza que evidencia la obtención de índices coloidales
elevados; los resultados del fraccionamiento SARA para los asfaltos envejecidos
evidenciaron una disminución de la fracción de aromáticos con respecto al asfalto no
envejecido; el proceso de envejecimiento va acompañado por un incremento de la fracción
de los asfaltenos, implicando que el envejecimiento está asociado a un proceso de
oxidación que provoca el aumento en la polaridad de la mezcla y una disminución en la
fracción de aromáticos ocasionada por el rompimiento de los anillos durante la oxidación;
las relaciones aromáticos/saturados y resinas/asfaltenos disminuyeron para el caso de los
asfaltos envejecidos, lo cual fue consistente con el aumento de los asfaltenos; y que la
disminución de los compuestos aromáticos y de resinas puede ser responsable del
endurecimiento observado en los asfaltos.
Ardila Muñoz & Granados Vera (2012) analizaron los procesos de evaluación química
que se llevaron a cabo para las mezclas asfálticas 60-70 y 80–100 (con asfaltos
colombianos) con tiempos de exposición en cámara UV de 1000 horas y concluyeron que
con el ensayo del SARA se corrobora que a mayor índice estructural mayor envejecimiento
y rigidización frente a los asfaltos originales.
Romero, C.M. & Gómez, A. （1998）realizaron la comparación de asfaltos CIB-7090
frescos de Barrancabermeja y de asfaltos recuperados (del mismo tipo) con cinco años de
uso, concluyendo que el asfalto recuperado presanta una consistencia dura, quebradiza, un
incremento en la fracción insoluble en heptano y una disminución de la fracción de
aromáticos (debida a la oxidación), en la relación aromáticos/saturados y en la relación
46
resinas/asfaltenos. Sin embargo, no se presentaron incrementos en la fracción de
asfaltenos.
• FTIR (Fourier Transform Infrared Spectrometry, ASTM E2412/2010): Se toman
espectros del asfalto, tanto en condición original como a distintos periodos de inmersión en
agua, estableciendo un punto de partida y permitiendo un seguimiento a los grupos
carbonilo y/o carboxilo que se presentasen en los espectros de estas muestras los primeros
seis meses de inmersión.
Atencia Herrera et al. (2013) aplicando el Método FTIR (análisis químicos) obtuvieron
que los grupos funcionales esperados en un proceso de oxidación como O-H, C = O y S =
O, localizados en las posiciones 3250, 1700 y 1030 cm-1 (Qi & Fengxiu, 2004), solo se
presentaron indicios de C = O, localizados alrededor de 1700.
2.5.3. Ensayos de envejecimiento en mezclas asfálticas
Los métodos anteriormente descritos no permiten predecir cabalmente el
comportamiento del material durante su etapa en servicio, pues la interacción agregado-
ligante y la influencia del relleno mineral y de otros eventuales aditivos alteran
significativamente las cualidades de la fase bituminosa en el conjunto (Bianchetto et al.,
2006; Fernández-Gómez et al., 2013)
Pérez Jiménez & Miró Recasens (1994) desarrollaron una metodología para el factor de
envejecimiento en la Universidad Politécnica de Cataluña, la cual es el método Universal
de Caracterización de Ligantes (UCL®): basado y fundamentado en el ensayo Cántabro de
abrasión por desgaste, el cual es uno de los procedimientos de ensayo que hace más
sencilla y directa la forma de valorar al ligante en función del comportamiento de la
mezcla. Ha sido nombrado así debido a su amplio campo de aplicación, ya que permite
caracterizar tanto los asfaltos convencionales como los modificados e incluso, el efecto de
la adición de polvos minerales especiales.
Este ensayo, que esta patentado por la Universidad Politécnica de Cataluña, es un
procedimiento desarrollado y empleado en la Escola Técnica Superior d´Enginyers de
Camins, Canals y Ports de Barcelona (ETSECCPB), y se basa en la aplicación del ensayo
Cántabro de Pérdida por Desgaste (NLT-352, 1986); el cual se inició en el Laboratorio de
Caminos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de
47
la Universidad de Santander con el fin de caracterizar las mezclas bituminosas de
granulometría abierta para emplearlas en capas de rodadura (Pérez Jiménez, 1980).
El ensayo Cántabro evalúa las pérdidas por desgaste, medidas en porcentaje sobre el
peso inicial de la muestra, que sufre una briqueta elaborada bajo el procedimiento del
ensayo Marshall (ASTM International D5581-07, 2007; INV. E-748, 2007; NLT–159,
1973) a una determinada temperatura (25°C). El desgaste de las briquetas es provocado
por las solicitaciones cíclicas a las que se somete la briqueta dentro de la máquina utilizada
en el ensayo de Los Ángeles (Figura 3).
Figura 3. Máquina de los Ángeles.
Fuente: INV. E-218-07 (2007)
Existen una serie de factores y propiedades del agregado y del ligante que influyen en la
resistencia al desgaste de la mezcla y las cuales son (Figura 4):
1. Porcentaje de agregado fino,
2. Porcentaje de filler,
3. Granulometría del agregado fino,
4. Tipo y naturaleza del agregado,
5. Granulometría del agregado grueso,
6. Porcentaje del ligante,
7. Tipo y naturaleza del ligante,
8. Temperatura del ensayo.
48
Los tres primeros factores son eliminados si se ensayan briquetas fabricadas
exclusivamente con el agregado grueso y el ligante, es decir, al hacer una mezcla abierta
sin finos.
Utilizando la misma granulometría del agregado grueso, el mismo ligante y el mismo
porcentaje de ligante en la fabricación de las briquetas y manteniendo constante la
temperatura del ensayo se dejan sin efecto los últimos cuatro factores.
Figura 4. Condiciones de los factores y propiedades de la mezcla Fuente: Elaboración propia
Así que el factor que se quiere tener en cuenta, que comprende los diferentes tipos y
naturalezas de los agregados ensayados, es el que determinará las mayores o menores
pérdidas por desgaste, pudiendo conocer su comportamiento cuando a las briquetas se les
aplica una serie de condiciones especiales.
El método UCL se ha desarrollado enfocando la caracterización de los ligantes desde el
punto de vista de su utilización en carreteras; no se ha tenido en cuenta su consistencia, su
composición, su viscosidad, sino aquellas propiedades que estén relacionadas con el
comportamiento de la mezcla en el pavimento.
Este método permite evaluar cuatro propiedades funcionales que el asfalto aporta al
comportamiento de las mezclas bituminosas, las cuales son (Miró Recasens, 1994):
• Cohesión
La cohesión de un ligante, ósea su poder aglomerante, es la que permite a la mezcla
resistir los esfuerzos abrasivos del tráfico. Cada aplicación de carga da lugar a un proceso
de deterioro; hay una energía de deterioro, que en una parte la absorbe el material
deformándose elásticamente, otra parte se elimina en su deformación plástica y el resto es
la que se aplica a su fisuración.
49
De un ligante puede ser muy importante la composición (su consistencia); pero lo que
realmente nos interesa es conocer su capacidad para mantener los agregados unidos ante el
impacto y las acciones abrasivas del tráfico, cómo se comporta ante cada aplicación de
carga y si es capaz de absorber la energía aplicada deformándose elásticamente, o si se
produce su deformación o fisuración.
Mediante la determinación de las pérdidas de peso de una muestra patrón
(granulometría y composición definida) debido al desgaste del ensayo Cántabro, se puede
valorar la resistencia a la abrasión.
• Susceptibilidad Térmica
Los ligantes tienen un comportamiento reológico: su respuesta depende del tiempo y de
la temperatura de aplicación de carga. Con temperaturas bajas y tiempos cortos de
aplicación de carga, su respuesta es frágil, mientras que a temperaturas elevadas y con
tiempos medios de aplicación su respuesta es elastoplástica, haciéndose fluido y de baja
consistencia.
Normalmente, los ensayos de caracterización de ligantes se basan en determinar la
temperatura de fragilidad y la de reblandecimiento. Mientras que en el método UCL se
consigue determinar de forma continua cómo se va cambiando el comportamiento
mecánico del ligante (Figura 5).
Figura 5. Susceptibilidad Térmica
Fuente: Pérez Jiménez & Miró Recasens (1994)
Además, en la determinación de esta susceptibilidad térmica, lo que se evalúa es cómo
va evolucionando la propiedad aglomerante del ligante, cuando se comporta frágil o de
50
forma inconsistente: característica que, como se ha comentado en el numeral anterior, son
las que realmente preocupan al ingeniero de carreteras.
De la Figura 5, se pueden sacar algunas conclusiones para todos los ligantes en general:
- Cuanto mayores sean las pérdidas (es decir, la pendiente) a bajas temperaturas, mayor
será la fragilidad de un ligante.
- Para temperaturas medias (alrededor de los 40°C), las curvas de estado de los ligantes
alcanzan valores mínimos (comportamiento elastoplástico).
- A temperaturas altas se produce un incremento de las pérdidas (comportamiento
inconsistente).
El comportamiento obtenido por los ligantes, definido mediante su curva de estado,
generalmente concuerda con los resultados obtenidos mediante los ensayos
convencionales, como por ejemplo el intervalo de plasticidad (diferencia entre el punto de
reblandecimiento anillo y bola y el punto de fragilidad Fraass), el cual represente el
intervalo de comportamiento visco-elástico del ligante (cuanto mayor sea, menos
susceptible será el ligante).
O también el caso en el cual la ductilidad es alta, tanto a 5°C como a 25°C, el ligante
tendrá mayor capacidad de deformarse sin rotura, incluso a bajas temperaturas y presenta
una recuperación elástica superior. Pero cabe anotar que con los ensayos convencionales
no se puede hacer una predicción exacta del comportamiento de un ligante a la
susceptibilidad térmica como se puede hacer empleando el método UCL.
En resumen, los diferentes comportamientos de los ligantes quedan claramente
reflejados mediante sus curvas de estado, que además de confirmar la información
proporcionada por los ensayos convencionales, detallan mucho más su comportamiento en
todo el rango de temperaturas ensayadas.
• Adhesividad
El ligante bituminoso debe envolver los agregados dándole cohesión a la mezcla y
resistencia a la acción de desenvuelta debido a la presencia de agua, por lo tanto la
adhesividad se puede definir como la adherencia que tiene la mezcla asfáltica en presencia
de agua.
Valorar la adhesividad agregado-ligante por los procedimientos habituales presenta
ciertas limitaciones. Normalmente, se recurre a ensayos cualitativos de envoltura en
51
presencia de agua, o bien a determinar la resistencia conservada de la mezcla tras un
período de inmersión. El primer procedimiento tiene el inconveniente de su subjetividad y
su falta de precisión y el segundo que no valora la adhesividad de un agregado frente a un
ligante, sino la de la mezcla en su conjunto, lo que impide aislar el efecto de los diferentes
componentes.
El procedimiento desarrollado se basa en fabricar una mezcla abierta, sin finos ni polvo
mineral, únicamente con las partículas gruesas del agregado y determinar la pérdida de la
resistencia a la abrasión de la briqueta, evaluada mediante el ensayo Cántabro tanto en seco
como tras un período de inmersión (4 días a 35°C) y variando el porcentaje de ligante se
establece la curva de adhesividad (Figura 6).
Figura 6. Adhesividad del ligante
Fuente: Pérez Jiménez & Miró Recasens (1994).
No debe olvidarse que la adhesividad no es una propiedad exclusiva del ligante
bituminoso, sino que depende del conjunto agregado-ligante: un mismo ligante presentará
buena o mala adhesividad según el tipo o condiciones del agregado que se utiliza. Al
evaluar la adhesividad de los ligantes mediante el método UCL, se está evaluando su
adhesividad frente al tipo de agregado utilizado en la mezcla; por lo tanto, al hablar de
mejor o peor adhesividad de uno de los ligantes, se refiere a la combinación de los dos.
En Colombia, la Norma del Invias INV-E-400-07, que presenta las disposiciones
generales para la ejecución de riegos de imprimación, liga y curado, tratamientos
superficiales, sellos de arena asfalto, lechadas asfálticas, mezclas asfálticas en frío y en
caliente y reciclado de pavimentos asfálticos, exige la adhesividad de pérdidas al Cántabro
52
tras inmersión de máximo 25% para mezclas discontinuas en caliente (tipo M) y máximo
40% para mezclas drenantes tanto para nivel de tránsito NT2 y NT3 (exceptuando el NT1).
• Resistencia al Envejecimiento
Es el objeto del presente trabajo de grado. Por la acción del aire, del calor y de los rayos
ultravioletas se produce oxidación y por lo tanto envejecimiento del ligante, haciéndose
duro y frágil.
La valoración del envejecimiento por el procedimiento desarrollado se diferencia de los
existentes en la forma de llevarlo a cabo y en su evaluación:
- Con el fin de simular en laboratorio el comportamiento de la mezcla asfáltica en la
realidad y con el mayor detalle se sometieron las briquetas al envejecimiento de 8 horas a
163°C (envejecimiento a corto plazo) y luego a 80°C durante 14 y 28 días (envejecimiento
a largo plazo).
- El envejecimiento del ligante se hace directamente en la mezcla, en la película fina, dada
la alta porosidad de la granulometría empleada y la ausencia de finos y polvo mineral
- La evaluación se hace mediante el ensayo Cántabro sobre briquetas, sin tener que acudir a
la recuperación del ligante, dado que en laboratorio se ha observado una correlación entre
las pérdidas por desgaste y el envejecimiento del ligante.
El envejecimiento se puede evaluar mediante la determinación de las pérdidas al
Cántabro después de someter las briquetas a un envejecimiento a 163°C durante diferentes
períodos de tiempo (que por lo general son o, 2, 4, 6 y 8 horas). Claro que actualmente se
está intentando implementar otro tipo de envejecimiento a 80°C durante períodos de
tiempo de 0, 7, 15 y 30 días. En éste estudio, para evitar dudas con respecto al tipo de
envejecimiento a utilizar se decidió hacer los dos tipos.
La Figura 7 muestra claramente como un ligante es susceptible al envejecimiento, en
cuanto mayor sean las pérdidas (mayor pendiente) más susceptible será el ligante.
Debe tenerse en cuenta que los ensayos convencionales, sobre el residuo tras el ensayo
de envejecimiento en película fina, pretenden simular únicamente el envejecimiento inicial
que sufre el ligante durante la fabricación de la mezcla y no el que se producirá a lo largo
de la vida de servicio; mientras que el método UCL caracteriza esta propiedad evaluando la
respuesta del ligante después de la fabricación de la mezcla, en las mismas condiciones en
las que se encontrará en el sitio.
53
Figura 7. Curva de Envejecimiento
Fuente: Pérez Jiménez & Miró Recasens (1994).
La información proporcionada por el método UCL es mucho más precisa y completa
que la proporcionada por los ensayos convencionales, ya que está basada en el deterioro de
las propiedades cohesivas del ligante y no sobre la variación relativa de ciertas propiedades
que, a veces, no concuerdan con la respuesta práctica de dicho ligante.
Aplicando éste método, Llano Muñoz (1997), en la Tesina de Especialización comparó
tres diferentes tipos de agregados (Granítico, Basalto y Pórfido) con un mismo tipo de
ligante y las conclusiones fueron: Los agregados de Granito y Pórfido, cuya absorción de
finos fue aproximadamente 1%, presentaron pérdidas aceptables y comportamientos muy
similares; El Basalto, el cual tiene una gran absorción y alto contenido de vacíos, presentó
una gran susceptibilidad al envejecimiento, la cual se reflejó en grandes pérdidas en el
ensayo; Sin embargo, al aumentar el porcentaje de asfalto en 1%, las mezclas presentaron
gran mejoría en las pérdidas con respecto al envejecimiento, aunque a largo plazo (80°C
durante 15 y 30 días) se disminuyeron hasta alcanzar los valores de los otros agregados; Es
necesario ser muy cuidadoso en la formulación de las mezclas asfáltica cuando se utilicen
agregados con absorción alta, específicamente con la determinación del contenido del
ligante efectivo y con el cálculo del porcentaje de vacíos; debido a que un pavimento puede
alcanzar un fallo prematuro.
Llano Muñoz (1997) comparó los dos tipos de envejecimiento al horno tanto a 163°C
(hasta 8 horas) como a 80°C (hasta 30 días) y pudo concluir que tienen un comportamiento
similar, es decir que el ensayo a alta temperatura durante unas horas refleja el
54
envejecimieto a menor temperatura durante varios días, como se puede observar en las
Figuras 8 y 9 respectivamente.
Figura 8. Comparación de curvas de envejecimiento a 163°C Fuente: Llano Muñoz (1997)
Figura 9. Comparación de curvas de envejecimiento a 80°C
Fuente: Llano Muñoz (1997) Con el fin de simular en laboratorio el comportamiento de la mezcla asfáltica en la
realidad y con el mayor detalle se sometieron las briquetas al envejecimiento a corto plazo
de 8 horas a 163°C y posteriormente al envejecimiento a largo plazo simulando a 80°C
durante 14 y 28 días.
55
2.6. Absorción agregado-ligante
Todos los agregados usados en mezclas asfálticas tienen algo de porosidad y por lo tanto
tienden a absorber cierta cantidad de ligante (durante el mezclado en la planta, la construcción y
la puesta en servicio), en donde alguna parte de esta absorción puede llevar a mejorar la
resistencia de la mezcla a través de las interrelaciones de las partículas, aunque la porción del
ligante absorbida no actuará como aglomerante.
Sin embargo, este hecho se agrava después, debido a que el fenómeno de la absorción, por
naturaleza, es dependiente del tiempo, lo que hace que en cuanto más transcurra el tiempo más
ligante irán absorbiendo los agregados.
Además, si llega a efectuarse una absorción selectiva el ligante, disponible en la película
delgada que está actuando como aglomerante, puede llegar a obtener diferentes propiedades
físicas, químicas y reológicas.
La absorción puede causar el fallo prematuro del pavimento y esto es debido a que se pueden
dar casos como (Lee, Guin & Dunning, 1990):
• Calcular incorrectamente el porcentaje de vacíos (los vacíos del agregado o los vacíos
llenos por el ligante), el cual es uno de los criterios de diseño de una mezcla y se pueden obtener
mezclas con carencia de durabilidad o estabilidad.
• No tener en cuenta el suficiente contenido de ligante efectivo, lo cual puede llevar a la
mezcla a la desintegración, al agrietamiento o al desplazamiento.
• Cambio en las propiedades del ligante debido a la absorción selectiva (como ya se dijo),
causando un envejecimiento prematuro y un agrietamiento por baja temperatura.
• Tener problemas en la construcción tales como la segregación y mezclas blandas.
Por todo lo anterior, una evaluación exacta de la absorción del ligante por los agregados es de
suprema importancia. Este problema también necesita ser conducido para casos excepcionales
como en los que los agregados tengan una relativa alta absorción y tengan que ser utilizados,
como por ejemplo cuando los agregados de excelente calidad se encuentren agotados debido a un
aumento en la explotación, o cuando la cantera está muy próxima geográficamente a la obra y no
hay ninguna otra cerca.
Entonces, existe la necesidad de utilizar un método de ensayo estándar, que a la vez sea real y
exacto para determinar la absorción del ligante por el agregado, que tenga en cuenta su
56
dependencia con el tiempo y el contenido de vacíos (porcentaje de vacíos de aire, vacíos en el
agregado y vacíos llenos por el ligante).
Hay tres métodos de ensayo que son los más utilizados para cumplir con estos objetivos. A
continuación se resume el estudio realizado por Kandhal & Khatri (1991), el cual muestra las
comparaciones realizadas entre estos métodos. Adicionalmente, es posible que se pueda
comparar los resultados del presente estudio con dichos datos y/o resultados.
Kandhal & Khatri (1991) tomaron tres tipos de agregados con el criterio de obtener un amplio
rango de los datos de absorción de agua (Tabla 5). Debido a que el método de inmersión
determina la absorción del ligante a partir del agregado grueso, se escogió una granulometría de
material que pasa por el tamiz 12.5 mm (1/2 in) y es retenido en 10 mm (3/8 in).
Tabla 5. Propiedades de los Agregados usados y Resultados de Absorción del Ligante
PROPIEDAD Y/O MÉTODORC –
McAdam Limestone
RB – Watsonville
Granite
RD – Frederick Limestone
Peso Específico del Agregado (ASTM C 127) 2,485 2,692 2,713Absorción de Agua (%) (ASTM C 127) 2,88 1,68 0,45
M. Inmersión (1 h) 0,8 0,71 0,18M. Inmersión (3 h) 1,23 0,91 0,12M. Peso Específico 0,73 0,6 0,18
M. Rice (Sin envejecimiento) 0,17 0,35 0,1M. Rice (1 h de envejecimiento) 0,42 0,44 0,07M. Rice (2 h de envejecimiento) 0,62 0,56 0,14M. Rice (4 h de envejecimiento) 0,72 0,6 0,06M. Rice (6 h de envejecimiento) 0,73 0,75 0,01M. Rice (8 h de envejecimiento) 0,88 0,66 0,12
Índice de Forma y Textura de partículas (ASTM D 3398) 13,2 14,6 15,2
Índice de Forma y Textura de partículas (ASTM D 3398)/10 1,32 1,46 1,52 Fuente: Kandhal & Khatri (1991)
Notas: La absorción está expresada por el porcentaje del peso del agregado. Para cada valor se tomó el promedio de los tres datos. También se escogió ésta granulometría para dar resultados consistentes con los diferentes
métodos y agregados, y con el fin de eliminar los finos que, a pesar de que tienen una influencia
pronunciada sobre la absorción del ligante (por su gran área superficial), no es probable que sea
dependiente del tiempo. Esta dependencia es un factor importante tanto en el estudio de
referencia como lo es en éste Trabajo de Grado.
57
Los ligantes utilizados fueron dos, un B60/70 y un B150/200, de los cuales sólo se tuvo en
cuenta los datos y los resultados obtenidos por el B60/70, ya que éste es el que se utilizó en el
presente Trabajo de Grado. Algunas de las propiedades de éste, se encuentran consignadas en la
Tabla 6.
En la Tabla 5 también se encuentran consignados los resultados de los ensayos y en la Figura
10 están ploteados los resultados de los tres materiales.
Tabla 6. Propiedades del asfalto (Estudio de referencia)
PROPIEDADPenetración (0.1 mm, 25°C, 100gr, 5 seg) 64
Viscosidad (60°C, poise) 1992 (135°C, cSt) 569
Ductilidad (4°C, 1 cm/min, cm) 4.6TFOT (Cambio de masa, %) 0.00516
Fuente: Kandhal & Khatri (1991)
Figura 10. Resultados del estudio Kandhal & Khatri (1991).
Fuente: Elaboración propia
58
Cabe anotar que la curva dibujada para el método Rice no son los verdaderos datos, sino que
es una estimación hiperbólica para los promedios, con un R de 0.95 para el RC – Limestone y
0.81 para el RB – Granito.
Con base en la Tabla 5 y la Figura 10 se pueden realizar las siguientes observaciones:
• El peso específico, el diámetro de los poros y el índice de forma y textura son
relativamente iguales para los tres agregados.
• Un agregado de baja absorción (RD-Frederick Limestone) no se deja afectar por ninguno
de los métodos (a pesar de que no tiene un comportamiento constante), mientras que los
agregados RC y RB resultaron muy sensibles a la inmersión de 3 horas y a todos los Rice.
Las conclusiones que se sacaron de éste estudio están debidamente comentadas en cada uno
de los métodos correspondientes y son los siguientes:
2.6.1. Método de Inmersión
Este método fue desarrollado por Gosborn & Williams (1942) y mide la capacidad de
absorción máxima o potencial de un agregado. El procedimiento original consiste en
calentar el agregado a 149°C (300°F), luego se coloca en una cesta de alambre y se
introduce dentro de un ligante con 85 – 100 de penetración a 135°C (275°F) durante 2
horas. Luego se deja enfriar a la temperatura del laboratorio (25°C) mientras que está
sumergido y luego se vuelve a calentar a la misma temperatura anterior durante 1 h. Ahora
se remueve la cesta con el agregado y es suspendida en un baño de aire a 135°C hasta que
todos los excesos de ligante se hayan quitado, después de lo cual se deja que se enfríe a la
temperatura del laboratorio y se pesa tanto en el aire como en el agua para determinar la
absorción del ligante.
Por la experiencia se sabe que la absorción medida por éste método es mucho más alta
de lo que sería en una mezcla en el campo, por lo que se ha optado por nombrarla
Absorción Potencial de los agregados; y se le atribuye a las limitaciones que tiene por la
homogeneidad del agregado (debido a que sólo usa agregados gruesos) y a la exactitud del
peso específico del agregado (al calcular éste no se tiene en cuenta que el ligante está
presente, lo que nos da un valor no real del mismo).
En el estudio de referencia (Kandhal & Khatri, 1991) se decidió tomar una temperatura
uniforme de 143°C (290°F) para todas las fases del ensayo y, además, el agregado fue
59
sumergido sólo una vez, ya sea durante 1 o 3 horas, para evitar variaciones que pueden
ocurrir durante el recalentamiento.
Según el estudio, como se puede ver en la Tabla No. 5 y en la Figura 10, y como se
esperaba, éste ensayo arroja valores altos de la absorción para cualquier combinación de
agregado-ligante; además, los valores de absorción de 3 horas de inmersión son
excesivamente mayores que los de 1 hora de inmersión, lo que nos indica que la absorción
es una variable del tiempo.
Los valores de absorción del ligante para 1 hora de inmersión son 28% para el agregado
RC-McAdam, 42% para el RB-Watsonville y 48% para el RD-Frederick. Vale la pena
aclarar que estos porcentajes son la relación entre el porcentaje de absorción del ligante por
el del agua.
Debido a los altos valores que mide éste método no puede ser recomendado para dar los
valores más reales de absorción, pero lo que se puede concluir es que la absorción de 1
hora de inmersión se aproxima, siendo mayor, a la absorción medida por el método Rice a
8 horas de envejecimiento, tal como se describe en el numeral 2.6.3.
2.6.2. Método de Peso Específico
Este método fue desarrollado por el Cuerpo del Ejército de Ingenieros de los Estados
Unidos (A.S. Corps of Engineers Waterways Experiment Station, 1954) (Rickets et al.,
1954) con el fin de diseñar y controlar las mezclas bituminosas. El procedimiento consiste
en calentar 1500 g de agregado a una temperatura de 110 – 143°C (230 – 290°F) y pesarlo;
el ligante es calentado aparte a 138 ± 3°C (280 ± 5°F) y vertido dentro de un balde (con
capacidad de 1 gal = 3.785 l) hasta una tercera parte de él, en donde se introduce un batidor
de metal. El asfalto se deja enfriar a la temperatura del laboratorio (25°C) durante un
mínimo de 8 horas, al cabo de las cuales se pesa (el balde, el ligante y el batidor) tanto en
agua como en aire.
A continuación se calienta tanto el agregado como el ligante, separadamente, a un
temperatura de 138 ± 3°C (280 ± 5°F), a la cual se adiciona el agregado lentamente
mientras que se revuelve con el batidor, en donde el proceso de mezclado tiene que durar 2
min., y al final se deja enfriar a la temperatura del laboratorio; si aparecen burbujas de aire
se deben remover con una llama. Luego, se pesa el balde con el ligante, el agregado y el
60
batidor. Alrededor de 5 medidas son necesarias para el cálculo del peso específico
impregnado del agregado y, por consiguiente, la absorción del ligante.
Se ha podido observar que los valores obtenidos mediante éste ensayo no son las
absorciones máximas absolutas, pero se pueden considerar como las absorciones máximas
reales que tendrán las mezclas en el campo; esto se puede deber a la remoción de las
burbujas de aire atrapadas en el ligante ocurridas cuanto el agregado está sumergido en él
(Lee, 1973).
En el estudio de referencia se decidió tomar una muestra de 500 g de agregado (debido
a que tenía un tamaño uniforme y era menos variable), y por consiguiente un menor
volumen del ligante, el cual es la mitad de un cuarto de galón (1/8 gal = 0.47 l), y por
último, se fijó la misma temperatura por todas las etapas del ensayo, en 143°C (290°F).
Como se puede observar en la Tabla 5 y en la Figura 10, la absorción obtenida por éste
método, por lo general, es más baja que la obtenida mediante el ensayo de inmersión para
la misma combinación agregado-ligante, esto es debido al hecho de que en el método de
peso específico el asfalto aún está disponible alrededor del agregado, y también, a que el
tiempo de exposición con ligante caliente es reducido porque la mezcla se enfría
rápidamente después del mezclado.
La absorción real máxima del ligante en el campo, como un porcentaje de la absorción
del agua, fueron 25% para el RC-McAdam, 36% para el RB-Watsonville y 43% para el
RD-Frederick. Este método es el segundo más usado después del Rice, el cual se explica a
continuación.
2.6.3. Método Rice
Este método fue propuesto por Rice (Rice, 1953) (Rice, 1956) como un procedimiento
de vacío parcial para determinar el peso específico máximo de una mezcla sin vacíos y está
normalizado como el ensayo INV. E-735-07 y ASTM D2041-11. La absorción se calcula a
partir del contenido de ligante, el peso específico del agregado y el peso específico máximo
de la mezcla.
El estudio de referencia se realizó con mezclas de ensayo calentadas a 143°C (290°F)
durante 8 horas para observar el ligante efectivo disponible después del envejecimiento de
varios contenidos de asfalto y se llegó a la conclusión de que con el 2.5% se obtenía
61
suficiente cantidad de aglomerante, ya que con contenidos más altos las láminas eran muy
gruesas y existían dificultades en el manejo de las mismas.
Las mezclas se fabricaron usando el procedimiento estándar para preparar las briquetas
del ensayo Marshall, pero no fueron compactadas. Tanto el ligante como los agregados
fueron calentados a 143°C (290°F) para mantenerla constante a través de todo el ensayo, y
el envejecimiento de las mismas se hizo a la misma temperatura durante 0, 1, 2, 4, 6 y 8
horas (así se pudo tener en cuenta el efecto que tuvo el tiempo sobre la absorción).
Cabe anotar que el envejecimiento de las briquetas se hizo a 143°C y no a 163°C, para
unificar los procedimientos de los tres ensayos, evitando posibles variables que pudieran
aparecer debido a la temperatura y permitiendo una mejor trabajabilidad del producto sin
quemar el ligante, y por lo tanto, sin perder las propiedades.
Luego de fabricar las briquetas, se introdujeron en un picnómetro de 4000 ml,
adicionándole agua posteriormente. Este conjunto es sometido a un vacío parcial durante
15 minutos, al final de los cuales se pudo hallar el peso específico máximo de cada
briqueta, y por lo tanto la absorción del ligante que tiene el agregado.
Si el agregado no está totalmente cubierto, se pueden obtener resultados erróneos
debido a la posible absorción de agua durante la saturación de vacío; pero para evitar esto,
se permite el uso de un procedimiento suplementario (que es volver a secar la mezcla) para
corregir el problema de la absorción de agua.
En el estudio de guía y como se puede observar en la Tabla 5 y en la Figura 10, la
absorción se incrementa con el tiempo para todos los agregados que se tuvieron en cuenta y
también aumente cuando el ligante es menos viscoso. Los valores de absorción para 8
horas de envejecimiento, generalmente, son muy próximos a los valores obtenidos
mediante el ensayo de inmersión a 1 hora, lo que refuerza la asertividad éste método.
Además, los valores obtenidos mediante el ensayo de peso específico se interceptan con
los de Rice en un rango de envejecimiento de entre 3 y 5 horas; entonces se concluye y
recomienda, las determinación de la absorción después de 4 horas de envejecimiento en el
horno a 143°C (290°F) como una práctica estándar general para tratar agregados
absorbentes.
62
2.7. Porcentaje de ligante
En un estudio realizado por Pérez Jiménez (1980) para detectar la influencia de las variables
(% de ligante y % de finos) sobre la disgregación de la mezcla asfáltica, se experimentó la
posibilidad que ofrecían los ensayos existentes para valorarla y los cuales fueron:
• Cohesiómetro Hveem: aplicó éste ensayo sobre mezclas porosas modificando la
temperatura de ensayo (25°C en vez de 60°C) con respecto a las mezclas densas debido a la
mayor flexibilidad. Los resultados no fueron satisfactorios debido a la gran dispersión y a la poca
sensibilidad con respecto al contenido de ligante, ya que se los rangos obtenidos para los valores
de briquetas fabricadas con un 3,5% se entrecruzan con los de 4,5%, y estos a su vez con los de
5,5%, como se puede observar en la Figura 11.
Figura 11. Variación de la cohesión Hveem en función del % de ligante (25°C).
Fuente: Pérez Jiménez F. E. (1980)
También se registraron pérdidas en la cohesión Hveem al aumentar el porcentaje de finos,
resultados que están totalmente en desacuerdo con la experiencia existente sobre el
comportamiento de las mezclas asfálticas.
• Ensayo de Tracción Indirecta: empleando una granulometría porosa tipo P-10 (15,4), es
decir con un tamaño máximo del agregado de 10 mm, un 15% de agregado fino y un 4% de
filler; un ligante de penetración B60-70 con diferentes porcentajes 3,5%; 4,5% y 5,5% y con
distintas temperaturas (15°C y 30°C) y con unas velocidades de realización del ensayo de 0,4; 4
y 40 mm/min.
63
Los resultados mostraron como la resistencia a la rotura a tracción permanente permaneció
constante e insensible prácticamente a la variación del contenido de ligante, como se puede
observar en la Figura 12.
Figura 12. Ensayo de tracción indirecta. Variación de la tensión de rotura con la
velocidad del ensayo y el porcentaje de ligante (15°C). Fuente: Pérez Jiménez (1980)
• Ensayo Marshall: utilizó briquetas con la misma granulometría y los mismos porcentajes
de ligante del anterior ensayo, pero con una temperatura de 45°C para evitar el
desmoronamiento. Los resultados ploteados en las Figuras 13 y 14 también ponen de manifiesto
la poca susceptibilidad del ensayo con respecto al porcentaje de ligante, así como la notable
dispersión de los resultados.
Figura 13. Valores medios y desviación típica en la Estabilidad - Ensayo Marshall.
Fuente: Pérez Jiménez (1980)
64
Figura 14. Valores medios y desviación típica en Deformación - Ensayo Marshall
Fuente: Pérez Jiménez (1980)
De acuerdo con el marco teórico, se han encontrado estudios como el de Llano Muñoz (1997)
y el de Kandhal & Khatri (1991) en donde el tipo de agregado afecta el comportamiento tanto del
asfalto como de la mezcla asfáltica.
65
3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
En ésta investigación se utilizó la siguiente metodología: Se seleccionó un tipo de ligante
y cuatro tipos de agregados del Suroccidente colombiano con una granulometría patrón
establecida, con los cuales se fabrican briquetas siguiendo el procedimiento del ensayo Marshall.
A continuación se aplica el método Universal de Caracterización de Ligantes, con el cual se
evalúa el envejecimiento simulado en el laboratorio sometiendo las briquetas a dos tipos de
envejecimiento:
• Corto plazo: se someten a una temperatura de 163°C durante períodos de tiempo de 0, 2,
4 y 8 horas, elaborando tres briquetas para cada período de tiempo (es decir, 12 briquetas por
agregado, para un total de 48 briquetas).
• Largo plazo: inicialmente las briquetas son sometidas al envejecimiento a corto plazo (a
una temperatura de 163°C durante 8 horas) y luego, se someten a una temperatura de 80°C
durante períodos de 14 y 28 días, elaborando tres briquetas para cada período (6 briquetas por
agregado y un total de 24 briquetas).
Posteriormente, todas las briquetas son sometidas en la máquina de Los Ángeles, sin la
utilización de las bolas, durante intervalos de 100, 200 y 300 revoluciones, en los cuales se
calcula la pérdida de la masa con respecto a su masa inicial de cada una.
Y por último, se realiza el análisis de los resultados obtenidos y se elaboran las conclusiones
correspondientes.
Adicionalmente, como complemento se fabrica una briqueta adicional por cada agregado para
ensayarla mediante el método Rice, sin envejecimiento, para determinar la Gravedad específica
máxima teórica.
Ésta metodología se encuentra resumida en la Figura 15.
De acuerdo a lo anterior, los ensayos que se realizaron fueron los siguientes:
3.1. Ligante asfáltico
Con base en las conclusiones del estudio de Pérez Jiménez (1980), descrito en el numeral 2.7
y con el fin de evitar introducir nuevas variables que puedan afectar el estudio, como se explicó
66
en el numeral 2.5.3, se utilizó un único ligante de penetración B 60/70 de ECOPETROL, con un
porcentaje de 4.5% del peso de los agregados (equivalente a 45 g), el cual es un valor medio de
los porcentajes que se acostumbra a utilizar y que es representativo para el análisis que se
realizó.
METODOLOGÍA PARA EVALUAR EL ENVEJECIMIENTO DE LA MEZCLA LIGANTE - AGREGADO
PROPIEDADES DE UN TIPO DE LIGANTE
MEZCLA PATRÓN
LIGANTE – AGREGADO
TIPO MARSHALL
PROPIEDADES DE CUATRO TIPOS DE AGREGADOS CON GRANULOMETRÍA
PATRÓN
MÉTODO LABORATORIO UCL
ENVEJECIMIENTO SIMULADO EN EL
LABORATORIO
MAQUINA DE LOS ÁNGELES (SIN BOLAS)
CALCULO PERDIDA DE MASA
ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES
CORTO PLAZO TEMPERATURA 163°C
TIEMPO 0, 2, 4 Y 8 h TRES BRIQUETAS POR
CADA TIEMPO
LARGO PLAZO 1. 8 HORAS A 163°C
2. 14 Y 28 DÍAS A 80°C TRES BRIQUETAS
POR CADA TIEMPO
MÉTODO LABORATORIO RICE
SIN ENVEJECIMIENTO UNA BRIQUETA
Figura 15. Metodología para evaluar el Envejecimiento de la Mezcla Ligante – Agregado
Fuente: Autor (2016)
Las principales propiedades del ligante asfáltico suministrados por ECOPETROL en el
protocolo de Certificado de Calidad están consignadas en la Tabla 7.
67
Tabla 7. Propiedades del ligante utilizado PROPIEDAD B 60/70
Índice de Penetración (INV. E-706-07 o ASTM D5) -0.69 Penetración (0.1 mm) 59
Punto de Reblandecimiento (INV. E-712-07 o ASTM D36) 50.5 Fuente: Elaboración propia
Según la norma del Invias INV-E-724-07, el índice de penetración se calcula mediante la
siguiente fórmula:
(1)
En donde,
tRaB = Punto de ablandamiento, °C
P = Penetración en 0.1 mm a 25°C
Reemplazando en la fórmula se obtuvo un valor de IP = -0.69. Según la norma, los cementos
asfálticos se pueden clasificar en:
a. IP > +1: Poca susceptibilidad a la temperatura, presentando cierta elasticidad y tixotropía. Se
les denomina tipo gel o soplado, ya que la mayoría de los asfaltos oxidados pertenecen a este
grupo.
b. IP < -1: Cementos asfálticos con mayor susceptibilidad a la temperatura; ricos en resinas y con
comportamiento algo viscoso.
c. IP entre +1 y -1: Es el rango en el cual se encuentra el asfalto que se utilizó, tiene
características intermedias entre los dos anteriores; pertenecen a este grupo la mayoría de los
cementos asfálticos que se utilizan en la construcción de carreteras.
3.2. Caracterización de los agregados:
El componente que más interesa en éste estudio es la influencia del tipo y la naturaleza de los
agregados sobre el envejecimiento del ligante, por lo que se decidió trabajar con cuatro tipos de
agregados del suroccidente colombiano y que son utilizados en las plantas de producción de
mezclas asfálticas, las cuales son Pavimentos Colombia S.A.S., Ingeniería de Vías S.A.S.,
Amezquita & Naranjo y Pavicauca S.A.S. y se encuentran localizadas en la Figura 16.
68
Figura 16. Localización de las fuentes de los agregados
Fuente: Sociedad Geográfica de Colombia, Atlas de Colombia, IGAC (2002) y www.googlemaps.com.co
3.2.1. Pavimentos Colombia S.A.S. (Pavicol S.A.S.)
La planta de trituración Sonso, se encuentra localizada en la carretera Cali – Buga, y se
dedica a la producción, trituración y clasificación de los agregados requeridos para la
producción de concretos asfálticos, los cuales no son susceptibles a ningún tipo de
meteorización (provienen de trituración de roca) ni son disgregables en presencia de
humedad (Figura 17).
Los tipos de material obtenidos son agregado grueso (Retenido tamiz No. 4 – 4.75 mm),
agregado fino (pasa del tamiz No. 4 – 4.75 mm) y llenante mineral (pasa el tamiz No. 200).
Proceden de la trituración de grava extraída del río Guadalajara de Buga en la planta de
Sonso, que cuenta con un sistema sofisticado de trituración, que garantiza la obtención de
fragmentos sanos, de forma angular, resistente, durable, sin exceso de partículas planas,
alargadas, blandas o desintegrables. Están libres de tierra, terrones de arcilla u otras
69
sustancias que puedan impedir la adhesión al ligante y satisfacen los requerimientos de las
normas Invias 2007.
Las propiedades del agregado Sonso se encuentran consignadas en la Tabla 8.
Figura 17. Planta de trituración de material pétreo - Planta Pavimentos Colombia S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
Tabla 8. Propiedades de los agregados – Pavimentos Colombia S.A.S.
PROPIEDAD
Granulometría (INV E-213-97, ASTM D422 – 2007)Pasa No. 4
Ret. No. 200Gravedad especifica bulk, 23°C 2,940 2,920Gravedad especifica bulk sss, 23°C 2,960 2,940Gravedad específica aparente, 23°C 3,000 2,980% Absorción 0,70% 0,70%
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosfinos (Norma INV E-222-07, ASTM C128-15)
Gs 20°C 2.97
Resistencia al desgaste por la Máquina de Los Ángeles enagregados gruesos (INV E-218-13, ASTM C535-12)
20.23% MAX. 25%
Limpieza superficial de las partículas de agregado grueso(INV E-237-07)
0.48
Equivalente de Arena (INV E-133-07, ASTM D2419-14) 65Indices de Plasticidad (INV E-126-07, ASTM D4318-10) 0.0
1 CARA 2 CARAS99.7%
Caras Fracturadas en agregado grueso (Forma) (INV E-227-07, ASTM D5821 – 13)
Solidez (Sanidad) (INV E-220-13, ASTM C88-13) 14.2 MAX. 18
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosgruesos (INV E-223-07, ASTM C127-15)
Ret. No. 4
RANGO
Numeral 3.2.5.
Fuente: Diseño Marshall – Pavimentos Colombia S.A.S.
70
3.2.2. Ingeniería de Vías S.A.S.
Ingeniería de Vías S.A.S. cuenta con una planta de producción de mezcla asfáltica y
agregados pétreos ubicada en la localidad de El Pilón, Municipio de Mercaderes, en la vía
Panamericana, sector Popayán – Mojarras (Figura 18).
La fuente de materiales es el río Dos Ríos (Cauca): fuente de agregados gruesos,
intermedios y finos, preparados mediante el proceso de trituración.
Las propiedades del agregado se encuentran consignadas en la Tabla 9.
Figura 18. Almacenamiento de agregados - Planta de Ingeniería de Vías S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
3.2.3. Amezquita Naranjo
Amezquita Naranjo está ubicada en el Kilómetro 15 de la vía entre Jamundí (Valle) y
Santander de Quilichao (Cauca) y cuenta con plantas tanto de trituración de agregados
como de producción de mezcla asfáltica, utilizando material de los ríos Palo, Pance y
Cauca, con una consistencia dura y de color de azul a gris y con los cuales se producen
gravas, arena triturada, sub-base, base y mezcla asfáltica en caliente (Figura 19).
El material que se utilizó para la fabricación de las briquetas en éste estudio provino del
río Palo y sus propiedades se encuentran consignadas en la Tabla 10.
71
Tabla 9. Propiedades de los agregados – Ingeniería de Vías S.A.S.
PROPIEDAD
Granulometría (INV E-213-97, ASTM D422 – 2007)Pasa No. 4
Ret. No. 200Gravedad especifica bulk, 23°C 2,711 2,659Gravedad especifica bulk sss, 23°C 2,410 2,685Gravedad específica aparente, 23°C 2,793 2,73% Absorción 1,08% 0,98%
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosfinos (Norma INV E-222-07, ASTM C128-15)
Gs 20°C 2,749
Resistencia al desgaste por la Máquina de Los Ángeles enagregados gruesos (INV E-218-13, ASTM C535-12)
23.6% MAX. 25%
GRUESO FINO1.61 2.35%
Limpieza superficial de las partículas de agregado grueso(INV E-237-07)
0.41%
Equivalente de Arena (INV E-133-07, ASTM D2419-14) 56.4%Indices de Plasticidad (INV E-126-07, ASTM D4318-10) 0.0
1 CARA 2 CARAS85.4% 70.2%
Caras Fracturadas en agregado grueso (Forma) (INV E-227-07, ASTM D5821 – 13)
Solidez (Sanidad) (INV E-220-13, ASTM C88-13)
RANGO
Numeral 3.2.5.Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosgruesos (INV E-223-07, ASTM C127-15)
Ret. No. 4
Fuente: Diseño Marshall – Ingeniería de Vías S.A.S.
Figura 19. Almacenamiento de agregados - Planta de Amezquita Naranjo.
Fuente: Autor (2016)
72
Tabla 10. Propiedades de los agregados – Amezquita Naranjo
PROPIEDAD
Granulometría (INV E-213-97, ASTM D422 – 2007)Pasa No. 4
Ret. No. 200Gravedad especifica bulk, 23°C 2,886 2,837Gravedad especifica bulk sss, 23°C 2,856 2,747Gravedad específica aparente, 23°C 2,839 2,698% Absorción 0,58% 1,81%
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosfinos (Norma INV E-222-07, ASTM C128-15)
Gs 20°C
Resistencia al desgaste por la Máquina de Los Ángeles enagregados gruesos (INV E-218-13, ASTM C535-12)
19,70% MAX. 25%
GRUESO FINO2.6%
Equivalente de Arena (INV E-133-07, ASTM D2419-14) 57,0%Indices de Plasticidad (INV E-126-07, ASTM D4318-10) 0.0
1 CARA 2 CARAS98,20%
Ret. No. 4
RANGO
Numeral 3.2.5.
Caras Fracturadas en agregado grueso (Forma) (INV E-227-07, ASTM D5821 – 13)
Solidez (Sanidad) (INV E-220-13, ASTM C88-13)
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosgruesos (INV E-223-07, ASTM C127-15)
Fuente: Diseño Marshall - Amezquita Naranjo
3.2.4. Pavicauca S.A.S.
Pavicauca S.A.S. está ubicado en la Manzana A Lote 2 del Parque Industrial de la
ciudad de Popayán (Cauca) y cuenta dos plantas de fabricación, una de concretos y otra de
mezclas asfálticas (Figura 20).
Figura 20. Planta de trituración Conexpe - Pavicauca S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
73
Los agregados que se utilizan regularmente proceden de Cachibí (grava), Conexpe
(arena triturada) y Puerto Tejada (arena de río). Para éste Trabajo de Grado se utilizó
material procedente de la mina de Conexpe (ubicada en la ciudad de Popayán) y sus
propiedades se encuentran consignadas en la Tabla 11.
Tabla 11. Propiedades de los agregados – Pavicauca S.A.S.
PROPIEDAD
Granulometría (INV E-213-97, ASTM D422 – 2007)Pasa No. 4
Ret. No. 200Gravedad especifica bulk, 23°C 2,64 2,669Gravedad especifica bulk sss, 23°C 2,68 2,714Gravedad específica aparente, 23°C 2,75 2,795% Absorción 1,51% 1,69%
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosfinos (Norma INV E-222-07, ASTM C128-15)
Gs 20°C 2,71
Resistencia al desgaste por la Máquina de Los Ángeles enagregados gruesos (INV E-218-13, ASTM C535-12)
15,30% MAX. 25%
GRUESO FINO1,70% 5,00%
Contenido de materia orgánica INV E-212-07 3 Color NormalLimpieza superficial de las partículas de agregado grueso(INV E-237-07)
0,11 <0,5%
Equivalente de Arena (INV E-133-07, ASTM D2419-14) 64,0%Indices de Plasticidad (INV E-126-07, ASTM D4318-10) 0.0
1 CARA 2 CARAS100,00%
Caras Fracturadas en agregado grueso (Forma) (INV E-227-07, ASTM D5821 – 13)
Solidez (Sanidad) (INV E-220-13, ASTM C88-13)
Gravedad Específica y la Absorción tanto de los agregadosgruesos (INV E-223-07, ASTM C127-15)
RANGO
Numeral 3.2.5.
Ret. No. 4
Fuente: Diseño Marshall – Pavicauca S.A.S.
3.2.5. Curva Granulométrica Patrón
La granulometría se mantuvo constante durante todo el estudio como se describió en el
numeral 2.5.3. Sin embargo, se utilizó una granulometría abierta en la que el
comportamiento de la mezcla asfáltica dependa exclusivamente de la respuesta de la
interacción ligante-agregado utilizado (Miró Recasens, 1994).
Debido a lo anterior se compararon varias granulometrías, tanto de la tesina de Llano
Muñoz (1997) utilizando el Método UCL, como de las normas técnicas del Invias para
mezclas asfálticas (Densa MDC-3, Abierta MAC-3 y Drenante MD-1), para acercarnos con
mayor soporte a las especificaciones exigidas y las cuales se encuentran consignadas en la
Tabla 12.
74
Tabla 12. Granulometrías de Norma Invias y estudio Llano Muñoz (1997)
INV E-450-07 INV E-451-07 INV E-452-07
Densa Abierta Drenante
MDC-3 MAC-3 MD-1
50mm 2” 10037.5mm 1 ½” 75-9019.0mm ¾” 50-70 10012.5mm ½” 70-10010mm 3/8” 100 100 50-758.0mm 5/16”5mm No. 4 80 65-87 8-20 15-32
2.5mm No. 8 202.0mm No. 10 43-61 9-200.63mm No. 30 0425 µm No. 40 16-29 5-12180 µm No. 80 9-19150 µm No. 100 0-575 µm No. 200 5-10 3-7
TAMIZ UNE
TAMIZ ASTM C33-85
% PASA
Llano, 1996
Fuente: Elaboración propia
Se seleccionaron las anteriores granulometrías con el fin de continuar utilizando los
mismos tamices del estudio de Llano Muñoz (1997) y poder comparar los resultados, por
lo tanto se escogieron con base en el tamaño máximo aproximado del porcentaje que pasa
el tamiz 3/8” (10 mm). A continuación se realizó una proyección lineal con base en los
tamaños de los agregados para complementar los tamices porcentajes que pasan en los
tamices faltantes, los cuales se encuentran sombreados y con dos decimales en la Tabla 13.
Tabla 13. Granulometrías de Norma Invias proyectadas y complementadas
50mm 2” 100 10037.5mm 1 ½” 75 9019.0mm ¾” 50 70 100 10012.5mm ½” 30,50 46,79 70 10010mm 3/8” 100 100 100 23,00 37,86 50 758.0mm 5/16” 86,00 94,80 17,00 30,71 36,00 57,80
5mm No. 4 80 65 87 8 20 15 322.5mm No. 8 20 46,67 65,33 3,88 12,27 10,00 22,00
2.0mm No. 10 43 61 3,05 10,72 9 200.63mm No. 30 0 19,51 33,17 0,79 6,48 5,52 13,04
425 µm No. 40 16 29 0,49 5,93 5 12180 µm No. 80 9 19 0,05 5,09 3,60 8,50
150 µm No. 100 7,86 16,43 0 5 3,43 8,07
75 µm No. 200 5 10 3 7
Densa Abierta Drenante
MDC-3 MAC-3 MD-1
% PASA
TAMIZ UNE
TAMIZ ASTM C33-85
Llano, 1996
INV E-450-07 INV E-451-07 INV E-452-07
Fuente: Elaboración propia
75
En la Tabla 14 se ajustó que el límite máximo del 100% que pasa es el tamiz 3/8” (10
mm) y el límite mínimo de 0% que pasa es el No. 30 (0.63 mm), se calcularon los
promedios de las diferentes granulometrías, incluyendo la granulometría del estudio de
Llano Muñoz (1997), para así elegir la granulometría PATRÓN que mejor se acople a éste
Trabajo de Grado.
Tabla 14. Selección de la curva granulométrica Patrón
ESTUDIO PROMEDIO PATRÓN
50mm 2”37.5mm 1 ½”19.0mm ¾”12.5mm ½”10mm 3/8” 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%8.0mm 5/16” 83% 92% 73% 77% 69% 72% 78%5mm No. 4 57% 81% 32% 43% 21% 31% 80% 49% 50%
2.5mm No. 8 34% 48% 14% 18% 10% 14% 20% 23% 25%2.0mm No. 10 29% 42% 10% 14% 8% 11% 19%0.63mm No. 30 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%425 µm No. 40180 µm No. 80150 µm No. 10075 µm No. 200
MDC-3
DensaLlano, 1996 Llano, 2016
MD-1INVIAS
INV E-451-07 INV E-452-07
MAC-3
Abierta Drenante
INV E-450-07TAMIZ UNE
TAMIZ ASTM C33-85
% PASA
Fuente: Elaboración propia
3.2.6. Procedimiento del Ensayo UCL
Una vez clasificados los materiales, se procede a elaborar las briquetas mediante la
compactación tipo Marshall (INV. E-748, 2007; ASTM D5581-07; NLT – 159, 1973) con
una mezcla patrón con 4.5% (45 g) de asfalto y la granulometría establecida en el numeral
anterior, compuesta por 1.000 g de agregado (Figuras 21 y 22).
Los agregados se secaron hasta una masa constante a una temperatura entre 105 y
110°C (221 y 230°F) y se separaron por tamizado en los tamaños deseados.
El ensayo establece que se debe calentar tanto los agregados como el ligante a una
temperatura de 150°C, la cual permite la mejor trabajabilidad del producto y al mismo
tiempo es inferior a aquella en la cual se quema el ligante, en donde pierde sus propiedades
y dificulta la consistencia de la mezcla (Figura 23).
76
Figura 21. Clasificación del agregado de Pavicol S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
Figura 22. Agregados con granulometría patrón de Pavicol S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
77
Figura 23. Mezcla de ligante y agregados – Ingeniería de Vías S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
A esta temperatura se realiza el mezclado y se coloca en el molde de 4” (10.16 cm) de
diámetro y 2.5” (6.35 cm) de altura, luego se compacta con un pisón que pesa 5.5 lb (2.495
Kg) que cae una altura de 1 pie (30.48 cm) y con 50 golpes por cada cara (Figura 24), a
diferencia de la norma INV. E-748-07 que establece 75 golpes por cara.
Figura 24. Briquetas compactadas en los moldes – Amezquita Naranjo
Fuente: Autor (2016)
Como se estableció en el numeral 2.4 del presente estudio, el ligante está sometido a
dos tipos de envejecimiento por lo que se simularon ambos en el laboratorio de la siguiente
manera:
• Envejecimiento a corto plazo: durante el período de refinación del ligante y de
fabricación, extensión y compactación de la mezcla asfáltica, en donde está sometida a
78
altas temperaturas en edades tempranas; se simuló sometiendo las briquetas a 163°C
durante 0, 2, 4 y 8 horas (Figura 25).
Figura 25. Envejecimiento de las briquetas en horno a 163°C por horas (externo)
Fuente: Autor (2016) Como experiencia, se recomienda realizar éste tipo de envejecimiento con las briquetas
dentro de los moldes para que no se desintegren al sacarlas del horno (Figura 26).
Figura 26. Desintegración de briqueta por envejecimiento en horno a 163°C sin molde
Fuente: Autor (2016)
79
• Envejecimiento a largo plazo: es el envejecimiento después de construida la carpeta
asfáltica, durante el cual las temperaturas son menores y el tiempo es mayor. Para simular
lo anterior, se asumió un envejecimiento de las briquetas al horno a una temperatura de
80°C durante 14 y 28 días (Figura 27).
Figura 27. Envejecimiento de las briquetas en horno a 80°C por días (externo)
Fuente: Autor (2016) Finalizando el período de envejecimiento, las briquetas se dejan enfriar durante un
período de 12 horas a la temperatura del ensayo que es 25°C (generalmente se colocan en
la cámara de la máquina de Los Ángeles), para así desmoldearlas y, por consiguiente,
identificarlas, pesarlas y medirles sus respectivas alturas (tomando tres valores por cada
briqueta, para así tomar un valor promedio que sea representativo) (Figura 28).
Figura 28. Briquetas desmoldeadas y enfriadas después de envejecimiento de 80°C –
Ingeniería de Vías S.A.S., Amezquita Naranjo y Pavicol S.A.S. Fuente: Autor (2016)
80
Otra experiencia en el estudio y que se puede observar en los datos de pesaje de las
briquetas, fue la pérdida de mezcla al desmoldearlas, después de los períodos de
envejecimiento (Figura 29).
Figura 29. Pérdida de mezcla al desmoldear las briquetas
Fuente: Autor (2016) Después, con la temperatura constante del ensayo (25°C), se ensayan a 100, 200 y 300
revoluciones, esto con el objetivo de darnos cuenta del comportamiento que presenta cada
una conforme van aumentando el número de revoluciones (Figura 30).
Figura 30. Panorámica de Máquina de los Ángeles, el termómetro a 25°C y las briquetas
envejecidas Fuente: Autor (2016)
81
Después de someterla a 300 revoluciones del tambor se determinó su pérdida de peso
(en porcentaje) con respecto al peso inicial de la briqueta (Figura 31).
Figura 31. Briquetas falladas a las 300 revoluciones en la Máquina de los Ángeles a 25°C
Fuente: Autor (2016)
3.2.7. Método Rice
En el estudio realizado por Kandhal & Khatri (1991) que se resumió en el numeral 2.6
de éste Trabajo de Grado, las briquetas fabricadas que se sometieron al ensayo de Rice (sin
envejecimiento) tienen una variación significante en el porcentaje de vacíos: 17% para
RC-McAdam, 35% para el RB-Watsonville y 10% para el RD-Frederick, y que como
concluye el mismo estudio dicho porcentaje afecta el envejecimiento de la mezcla asfáltica.
Debido a lo anterior, y como complemento de éste Trabajo de Grado, se decidió
someter una briqueta sin envejecimiento mediante el método de Rice, con el fin de analizar
si la gravedad específica máxima teórica (Gmm) de las mezclas asfálticas afecta el
comportamiento al envejecimiento de dichas mezclas (Figura 32 y 33). El factor Gmm es
usado para calcular el porcentaje de vacíos de aire en la mezcla.
El procedimiento consistió en someter una briqueta de mezcla asfáltica, seca al horno y
previamente pesada (A), colocándola en un frasco de vacío tarado. Luego, se adicionó agua
suficiente a una temperatura de 25ºC (77ºF), hasta llevar la muestra a un estado sumergido.
Se le aplicó vacío gradualmente para reducir la presión residual en el frasco de vacío a 4.0
kPa (30.0 mm de Hg) o menor y se sostiene por un período de 15.0 ± 2 min. Al final del
período de aplicación del vacío este se retiró gradualmente. Después, se llenó el frasco de
vacío hasta el nivel de enrase con agua con la muestra y pesando en el aire (E). Se calculó
la constante D que es el peso del frasco lleno de agua a 25°C (77°F), que fue 7.436 g.
82
Figura 32. Medición de vacíos mediante el método de Rice – Ingeniería de Vías S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
Figura 33. Medición de vacíos mediante el método de Rice – Pavicauca S.A.S.
Fuente: Autor (2016)
Con los datos tomados se calculó la gravedad específica máxima teórica mediante la
siguiente fórmula:
(2)
3.2.8. Ensayo en horno de lámina asfáltica delgada en movimiento (RFOT)
Como se detalló en el Marco teórico de éste Trabajo de Grado, uno de los métodos de
ensayo de envejecimiento del ligante en el laboratorio más utilizados es el ensayo RFOT,
83
en el cual se busca observar el comportamiento del ligante con el efecto del calor y del aire
sobre una lámina delgada del mismo, antes y después del ensayo.
En este ensayo se vertieron 35 ± 0.5 g del asfalto en los ocho recipientes de vidrio
específicos (seis para la medición de Penetración y punto de ablandamiento y dos para
determinar la pérdida de peso, con aproximación de 0.001 g).
Se dispusieron los recipientes en la plataforma del horno previamente calentado
(durante 16 horas), se hicieron girar a una velocidad de 15 ± 0.2 rpm y se sometieron a un
flujo de aire de 4000 ± 300 mi/min durante 85 minutos y a una temperatura de 163 ±
0.5°C (325 ± 1°F), la cual se tiene que alcanzó en 9 minutos cumpliendo con la norma (<
10 min) (Figura 34).
Figura 34. Disposición de recipientes en el horno mediante método RFOT
Fuente: Autor (2016)
Después del envejecimiento se retiraron del horno los recipientes dispuestos para la
pérdida de peso (#1 y #2) para dejarlos enfriar, pero en éste paso se derramó parte del
asfalto del recipiente #2, por lo que sólo se obtuvo el peso del #1. El asfalto contenido en
los otros recipientes se dispuso en los anillos correspondientes para realizar los ensayos de
Penetración y punto de ablandamiento (antes y después del envejecimiento) (Figura 35).
84
Figura 35. Ligante envejecido en recipientes para penetración y punto de ablandamiento
Fuente: Autor (2016)
85
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS
Los resultados obtenidos en el laboratorio para cada tipo de agregado se presentan y analizan
a continuación:
4.1. Pavicol S.A.S.
En las Tablas A1 y A2 del Anexo A, están consignados los datos obtenidos según el
procedimiento desarrollado de las densidades (y porcentaje de vacíos) y de las pérdidas por
desgaste (respectivamente) de las briquetas de mezcla asfáltica fabricadas con el agregado de la
planta Pavicol S.A.S. Los valores promedio, las desviaciones estándar y los coeficientes de
variación se encuentran resumidos en la Tabla No. 15 y en la Figura 36.
Tabla 15. Densidad, % vacíos y pérdidas del agregado de Pavicol S.A.S.
g/cm3
%
DESVIACIÓNESTÁNDAR
COEFICIENTEVARIACIÓN
100 rev. 200 rev. 300 rev.0 h 4,5% 11,7% 16,3% 1,9% 11,6%2 h 5,5% 14,5% 20,7% 3,0% 14,6%4 h 7,6% 16,9% 23,0% 6,4% 27,7%8 h 9,3% 20,0% 31,8% 7,0% 22,1%
14 días 8,8% 20,7% 33,7% 6,6% 19,6%28 días 10,4% 25,1% 44,3% 11,0% 24,9%
PAVICOL S.A.S.
300 rev.
AGREGADODENSIDAD
DESVIACIÓN ESTÁNDARCOEFICIENTE DE VARIACIÓN
% VACÍOSDESVIACIÓN ESTÁNDAR
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
2,040,0490,02424,791,8140,073
163°C
8 horas a 163°C + días a 80°C
TEMPERATURATIEMPO DE
ENVEJECIMIENTO% PERDIDAS
Fuente: Elaboración propia
Los valores de densidad y porcentaje de vacíos muestran una escasa dispersión en la
fabricación de las briquetas con coeficientes de variación de 0,024 y 0,073 respectivamente. En
cuanto a las pérdidas al Cántabro a diferentes tiempos de envejecimiento, tienen una desviación
estándar promedio de 6,0% y un coeficiente de variación promedio de 20,1%, el cual se puede
considerar como una dispersión aceptable.
86
Figura 36. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones –Pavicol SAS
Fuente: Elaboración propia
De la Figura 36 se pueden realizar los siguientes comentarios:
• Envejecimiento a corto plazo: - Se presentan las mayores pérdidas del porcentaje del peso
con un 15,5%. - Se presentó la mayor pendiente (p=2,2%) en dos tramos, entre las 0 y 2 horas y
entre las 4 y 8 horas. – La mayor desviación estándar fue en las 8 h y el mayor coeficiente de
varianza en las 4 h.
• Envejecimiento a largo plazo: - Las pérdidas alcanzan un 12,5% en ésta etapa. - Las
pérdidas inicialmente son mínimas (1,9%) pero después de los 14 días se incrementan
considerablemente, alcanzando una pérdida de 10,6% y con pendiente de 2,6%. – Presenta la
desviación estándar y el coeficiente de varianza mayores en los 28 días.
• El agregado de Pavicol S.A.S. tiene unas pérdidas al Cántabro sin envejecimiento de
16,3%, en el envejecimiento a corto plazo de 15,5% y a largo plazo del 12,5% y un total de
pérdidas de 44,3%. Se puede observar que el envejecimiento a corto plazo es el que más afecta el
comportamiento de la mezcla.
87
4.2. Ingeniería de Vías S.A.S.
En las Tablas A3 y A4 del Anexo A, están consignados los datos obtenidos según el
procedimiento desarrollado de las densidades (y porcentaje de vacíos) y de las pérdidas por
desgaste (respectivamente) de las briquetas de mezcla asfáltica fabricadas con el agregado de la
planta de Ingeniería de Vías S.A.S. Los valores promedio, las desviaciones estándar y los
coeficientes de variación se pueden observar en la Tabla 16 y en la Figura 37.
Tabla 16. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Ingeniería de Vías S.A.S.
g/cm3
%
DESVIACIÓNESTÁNDAR
COEFICIENTEVARIACIÓN
100 rev. 200 rev. 300 rev.0 h 5,6% 11,3% 16,0% 1,9% 11,7%2 h 8,9% 17,4% 24,0% 4,1% 17,2%4 h 9,3% 19,7% 30,5% 10,9% 35,9%8 h 11,8% 23,9% 38,2%
14 días 15,7% 32,6% 42,7% 14,6% 34,2%28 días 21,2% 43,1% 59,9% 16,3% 27,2%
300 rev.
AGREGADODENSIDAD
DESVIACIÓN ESTÁNDARCOEFICIENTE DE VARIACIÓN
% VACÍOSDESVIACIÓN ESTÁNDAR
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
INGENIERIA DE VIAS SAS1,97
0,0350,01821,721,4120,065
163°C
8 horas a 163°C + días a 80°C
TEMPERATURATIEMPO DE
ENVEJECIMIENTO% PERDIDAS
Fuente: Elaboración propia
Los valores de densidad y porcentaje de vacíos muestran una escasa dispersión en la
fabricación de las briquetas con coeficientes de variación de 0,018 y 0,065 respectivamente. En
cuanto a las pérdidas al Cántabro a diferentes tiempos de envejecimiento, tienen una desviación
estándar promedio de 9,6% y un coeficiente de variación promedio de 25,2%, el cual a pesar de
que es el mayor con respecto a los otros agregados, se puede considerar como una dispersión
aceptable. Nótese que a las 8 h de la temperatura de 163°C no existen valores de desviación
estándar ni de coeficiente de variación debido a que fueron las briquetas que se desintegraron al
sacarlas del horno.
88
Figura 37. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones–Ingeniería de Vías SAS
Fuente: Elaboración propia
De la Figura 37 se pueden realizar los siguientes comentarios:
• Envejecimiento a corto plazo: - Se presentan las mayores pérdidas del porcentaje del peso
con un 22,2%. - Se presentó la mayor pendiente (p=4,0%) entre las 0 y 2 horas. – Presenta la
desviación estándar y el coeficiente de varianza mayores en las 4 h.
• Envejecimiento a largo plazo: - Las pérdidas alcanzan un 21,8% en ésta etapa, las cuales
son las mayores en comparación con los otros agregados. - Las pérdidas inicialmente son
menores (4,5%) pero después de los 14 días se incrementan considerablemente, alcanzando una
pérdida de 17,2% y con pendiente de 4,3%.
• El agregado de Ingeniería de Vías S.A.S. tiene unas pérdidas al Cántabro iniciales de
16,0%, en el envejecimiento a corto plazo de 22,2% y a largo plazo del 21,8% y un total de
pérdidas de 59,9%. Se puede observar que los envejecimientos de corto plazo y de largo plazo
son relativamente similares (22,2% y 21,8% respectivamente).
89
4.3. Amezquita Naranjo
En las Tablas A5 y A6 del Anexo A, están consignados los datos obtenidos según el
procedimiento desarrollado de las densidades (y porcentaje de vacíos) y de las pérdidas por
desgaste (respectivamente) de las briquetas de mezcla asfáltica fabricadas con el agregado de la
planta de Ingeniería de Vías S.A.S. Los valores promedio, las desviaciones estándar y los
coeficientes de variación se encuentran resumidos en la Tabla 17 y en la Figura 38.
Tabla 17. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Amezquita Naranjo
g/cm3
%
DESVIACIÓNESTÁNDAR
COEFICIENTEVARIACIÓN
100 rev. 200 rev. 300 rev.0 h 4,8% 11,1% 15,9% 1,9% 12,3%2 h 6,6% 15,7% 21,7% 4,1% 19,0%4 h 8,5% 19,2% 29,0% 6,6% 22,7%8 h 10,7% 25,5% 38,3% 6,3% 16,4%
14 días 14,4% 28,9% 44,6% 3,4% 7,6%28 días 18,2% 38,3% 54,0% 6,9% 12,7%
300 rev.
AMEZQUITA NARANJO2,03
0,023
0,011
23,71
AGREGADODENSIDAD
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
% VACÍOSDESVIACIÓN ESTÁNDAR
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
0,848
0,036
163°C
8 horas a 163°C + días a 80°C
TEMPERATURATIEMPO DE
ENVEJECIMIENTO
% PERDIDAS
Fuente: Elaboración propia
Los valores de densidad y porcentaje de vacíos muestran una escasa dispersión en la
fabricación de las briquetas con coeficientes de variación de 0,011 y 0,036 respectivamente. En
cuanto a las pérdidas al Cántabro a diferentes tiempos de envejecimiento, tienen una desviación
estándar promedio de 4,9% (es la menor con respecto a los otros agregados) y un coeficiente de
variación promedio de 15,1%, el cual se puede considerar como una dispersión escasa.
90
Figura 38. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones – Amezquita Naranjo
Fuente: Elaboración propia
De la Figura 38 se pueden realizar los siguientes comentarios:
• Envejecimiento a corto plazo: - Se presentan las mayores pérdidas del porcentaje del peso
con un 22,4%. - Se presentó la mayor pendiente (p=3,6%) entre las 2 y 4 horas. – Presenta la
desviación estándar y el coeficiente de varianza mayores en las 4 h.
• Envejecimiento a largo plazo: - Las pérdidas alcanzan un 15,7% en ésta etapa. - Las
pérdidas inicialmente son de 6,3% pero después de los 14 días se incrementan hasta 9,4% y con
pendiente de 2,3%.
• El agregado de Amezquita Naranjo tiene unas pérdidas al Cántabro iniciales de 15,9%, en
el envejecimiento a corto plazo de 22,4% y a largo plazo del 15,7% y un total de pérdidas de
54,0%. Se puede observar que el envejecimiento a corto plazo afecta más el comportamiento de
la mezcla.
91
4.4. Pavicauca S.A.S.
En las Tablas A7 y A8 del Anexo A, están consignados los datos obtenidos según el
procedimiento desarrollado de las densidades (y porcentaje de vacíos) y de las pérdidas por
desgaste (respectivamente) de las briquetas de mezcla asfáltica fabricadas con el agregado de la
planta de Pavicauca SAS. Los valores promedio, las desviaciones estándar y los coeficientes de
variación se pueden observar en la Tabla 18 y en la Figura 39.
Tabla 18. Densidad, % vacíos y Pérdidas del agregado de Pavicauca S.A.S.
g/cm3
%
DESVIACIÓNESTÁNDAR
COEFICIENTEVARIACIÓN
100 rev. 200 rev. 300 rev.0 h 5,1% 12,8% 21,2% 1,8% 8,3%2 h 8,7% 16,0% 27,9% 4,3% 15,6%4 h 11,1% 21,5% 34,2% 3,1% 9,0%8 h 14,2% 33,2% 47,3% 9,5% 20,0%
14 días 16,6% 38,0% 50,3% 4,8% 9,6%28 días 23,8% 46,2% 62,0% 9,5% 15,3%
300 rev.
PAVICAUCA S.A.S.1,82
0,038
0,021
26,64
AGREGADODENSIDAD
DESVIACIÓN ESTÁNDAR
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
% VACÍOSDESVIACIÓN ESTÁNDAR
COEFICIENTE DE VARIACIÓN
1,516
0,057
163°C
8 horas a 163°C+ días a 80°C
TEMPERATURATIEMPO DE
ENVEJECIMIENTO% PERDIDAS
Fuente: Elaboración propia
Los valores de densidad y porcentaje de vacíos muestran una escasa dispersión en la
fabricación de las briquetas con coeficientes de variación de 0,021 y 0,057 respectivamente. En
cuanto a las pérdidas al Cántabro a diferentes tiempos de envejecimiento, tienen una desviación
estándar de 5,5% y un coeficiente de variación promedio de 13,0%, la cual es la menor con
respecto a los otros agregados y por ende, la de menor dispersión de valores.
92
Figura 39. Curva de envejecimiento al Cántabro para 300 revoluciones – Pavicauca S.A.S.
Fuente: Elaboración propia De la Figura 39 se pueden realizar los siguientes comentarios:
• Envejecimiento a corto plazo: - Se presentan las mayores pérdidas del porcentaje del peso
con un 26,2%, las cuales son las mayores en comparación con los otros agregados. - Se muestran
unas pérdidas, con respecto a las horas de envejecimiento, relativamente constantes (≈ 6%) y por
lo tanto la línea presenta una pendiente también constante (≈3,3% aproximadamente). – Presenta
la desviación estándar y el coeficiente de varianza mayores en las 8 h.
• Envejecimiento a largo plazo: - Las pérdidas alcanzan un 14,7% en ésta etapa. - Las
pérdidas inicialmente son menores (3,0%) pero después de los 14 días se incrementan
considerablemente, alcanzando una pérdida de 11,7% y con pendiente de 2,9%.
• El agregado de Pavicauca S.A.S. tiene unas pérdidas al Cántabro iniciales de 21,2%, en el
envejecimiento a corto plazo del 26,2% y a largo plazo del 14,7% y un total de pérdidas de
62,0%. Se puede observar que el envejecimiento a corto plazo afecta más el comportamiento de
la mezcla y que es el agregado con mayores pérdidas.
93
• Las pérdidas iniciales al Cántabro sin inmersión del material de Pavicauca SAS (21,2%)
están muy cerca del máximo permitido por la norma técnica del Invias INV-E-400-07 tras
inmersión (25%) para las mezclas discontinuas y para tráficos NT2 y NT3.
4.5. Todos los agregados
En la Figura 40 se encuentran ploteados los comportamientos de los 4 tipos de agregados.
Figura 40. Curva de envejecimiento al Cántabro – Todos los agregados - 300 revoluciones.
Fuente: Elaboración propia De la Figura 40 se pueden realizar las siguientes observaciones:
• El agregado que mejor se comporta durante ambos tipos de envejecimiento tanto a corto
plazo como a largo plazo es Pavimentos Colombia S.A.S. alcanzando unas pérdidas al cántabro
promedio totales de 31,8% y 12,5% respectivamente, para un total de 44,3%.
• Ingeniería de Vías S.A.S. y Amezquita Naranjo tienen un comportamiento similar en el
envejecimiento a corto plazo con pérdidas de 38,2% y 38,3% respectivamente, pero a largo plazo
94
Amezquita Naranjo se comportó mejor con unas pérdidas de 54,0% (menores que las de
Ingeniería de Vías S.A.S. 59,9%).
• El agregado que peor se comportó durante el envejecimiento a corto plazo fue Pavicauca
S.A.S. con unas pérdidas de 47,3% y durante el envejecimiento a largo plazo fue Ingeniería de
Vías S.A.S. con 21,76%. El agregado con mayor porcentaje de pérdidas al cántabro al final del
envejecimiento fue Pavicauca S.A.S. con un total de 62,0%.
• También se puede observar que el comportamiento de las briquetas cuando no han sido
envejecidas son muy similares entre los agregados de Pavicol S.A.S. (16,3%), Ingeniería de Vías
S.A.S. (16,0%) y Amezquita Naranjo (15,9%), los cuales provienen de la trituración de material
de río. La excepción son las briquetas con el agregado de Pavicauca S.A.S. que tiene unas
pérdidas iniciales de 21,17%, que proviene de la trituración de material de cantera.
• En todos los agregados el envejecimiento a corto plazo simulado es mayor que el
envejecimiento a largo plazo.
4.6. Propiedades de los agregados
En la Tabla 19 se encuentran consignadas las propiedades de los agregados que fueron tenidas
en cuenta en el diseño Marshall de las mezclas de cada una de las empresas para compararlos
con los resultados del ensayo UCL.
Tabla 19. Comparación resultados con propiedades de los agregados
Propiedad UnidadPavicol
SASAmezquita
Naranjo Ingeniería
de VíasPavicauca
SASGravedad especifica Bulk, 23°C Ret. 4 g/cm3 2,940 2,886 2,711 2,640Gravedad especifica Bulk sss, 23°C Ret. 4 g/cm3 2,960 2,856 2,410 2,680Gravedad específica aparente, 23°C Ret. 4 g/cm
3 3,000 2,839 2,793 2,750% Absorción Ret. 4 % 0,70 0,58 1,08 1,51Gravedad especifica Bulk, 23°C Pasa 4 Ret. 200 g/cm3 2,920 2,837 2,659 2,669Gravedad especifica Bulk sss, 23°C Pasa 4 Ret. 200 g/cm
3 2,940 2,747 2,685 2,714Gravedad específica aparente, 23°C Pasa 4 Ret. 200 g/cm3 2,980 2,698 2,730 2,795% Absorción Pasa 4 Ret. 200 % 0,70 1,81 0,98 1,69Desgaste Máq. Los Ángeles % 20,23 19,70 23,60 15,30Solidez % 1,42 2,6 1,61 1,7Limpieza superficial % 0,48 0,41 0,11Equivalente arena % 6,5 5,7 5,64 6,4Índice Plasticidad % 0 0 0 0Caras fracturadas % 1,00 0,98 0,85 1,00% asfalto óptimo - Modificado % 4,90 5,40 5,40 5,40
Pérdidas 300 rev. - 0 h % 16,3 15,9 16,0 21,2Pérdidas 300 rev. - 8 h a 163°C % 31,8 38,3 38,2 47,3Pérdidas 300 rev. - 8 h a 163°C y 28 días a 80°C % 44,3 54,0 59,9 62,0
Fuente: Elaboración propia
95
Con base en la Tabla 19 se pueden realizar las siguientes observaciones:
• Las propiedades de los agregados que son inversamente proporcionales a las pérdidas de
las briquetas envejecidas a 8 horas durante 163°C y 28 días a 80°C son la gravedad específica
Bulk y la gravedad específica aparente (23°C Retenido 4).
• A pesar de que el ensayo al Cántabro se realiza con la Máquina de Los Ángeles se
pensaría que la resistencia al desgaste de los agregados tendría alguna relación, pero como se
puede observar ésta hipótesis no se cumple.
• Los porcentajes de absorción tanto del material Retenido en el tamiz No. 4 como el Pasa
No. 4 y Retenido No. 200 tampoco tiene relación con las pérdidas al Cántabro.
4.7. Geología
Se realizó la recopilación de la información geológica principalmente en el Instituto de
Investigaciones en Geociencias, Minearía y Química (Ingeominas) del Ministerio de Minas y
Energía de las zonas de procedencia de los agregados, obteniendo los siguientes documentos:
Popayán: Geología, Geoquímica y Ocurrencias Minerales (Orrego & París, 1996), el informe de
Microzonificación Sismogotécnica de Popayán (Orrego & Vasquéz, 1992) y las planchas (con
sus respectivos informes) Geología del Cuadrángulo N-6 (Popayán), 261 (Túlua), 280 (Palmira),
364 (Timbío) y 387 (Bolívar).
4.7.1. Pavicol S.A.S.
El río Guadalajara de Buga está influenciado por la formación La Paila (TsP), que se
encuentra limitada al oriente con el Macizo Ofiolítico de Ginebra de la falla Palmira –
Buga y por el occidente por depósitos cuaternarios del Río Cauca. Su cuenca es
caracterizada como una cuenca de sedimentación y presenta rasgos fisiográficos en zonas
con depósitos aluviales de edad cuaternaria y con rocas sedimentarias y metamórficas.
(Bedoya & Giraldo, 2009)
Con base en la Planchas Nos. 261 y 280 del Ingeominas, el río Guadalajara de Buga
recorre suelos en la parte plana con geología de rocas cuaternarias de rocas estratificadas
como aluviones arenosos (Qal(ar)) y Terrazas (Qt), en la zona intermedia en rocas
terciarias sedimentarias continentales, areniscas, conglomerados y escasos niveles de rocas
volcánicas de la formación La Paila (TMp) y en la parte montañosa de rocas de los
96
períodos Cretáceo y Jurásico Triásico como Anfibolitas hombléndicas del Macizo
Ofiolítico de Ginebra (JKoga) y Lavas basálticas almohadilladas de la formación Amaime
(JKa) (McCourt, 1984).
Además, según Gómez & Suarez (2009), el material está compuesto por rocas
graníticas, pórfidos cadíticos, basaltos, gabros, migrogabros, metagabros y Chert.
Según la tesina de Llano Muñoz, J. (1997), los agregados Granito y Pórfidos tienen un
buen comportamiento con respecto al envejecimiento y a las pérdidas al Cántabro, como se
pudo comprobar también en éste estudio con el agregado de Pavicol S.A.S, al ser el
agregado con menor porcentaje de pérdidas (44.3%) de acuerdo con el ensayo UCL ©.
4.7.2. Ingeniería de Vías S.A.S.
El río Patía nace en el volcán Sotará y es el resultado de la confluencia de los ríos
Timbío, Esmita y Quilcacé en la cordillera central. Luego se conforma la Depresión del
Patía que está definida por un conjunto de fallas geológicas con dirección suroeste -
noreste, dispuestas en forma más o menos paralelas entre sí, las cuales afectan rocas
de diferentes edades y sirven de limite tectónico y estructural entre la Cordillera Occidental
y la Cordillera Central (Corporación Regional del Cauca - C.R.C., 2001).
Formada principalmente por rocas sedimentarias del terciario y cuaternario, donde
sobresalen los flujos de escombros y los flujos piroclásticos, con la formación de extensos
y espesos abanicos aluviales - torrenciales, vulcano - clásticos, terrazas altas y escalonadas,
y diversos depósitos aluviales dispuestos a lo largo de los valles de las principales
corrientes aluviales.
Al Oriente de la Depresión se presentan, separada de esta por un conjunto de fallas
geológicas, rocas metamórficas antiguas (paleozoico), circundadas por rocas sedimentarias
del cretáceo, terciario y cuaternario, formando el flanco Occidental de la Cordillera
Central. También se presentan secuencias Vulcano - clásticas del terciario superior y
cuaternario y secuencias de flujos de escombros y flujos piroclásticos del cuaternario, los
cuales han dado origen a los diferentes cuerpos o depósitos recientes con geometría de
abanicos y/o terrazas altas (coalescentes y/o disectados) (Corporación Regional del Cauca -
C.R.C., 2001).
97
Según las Planchas Nos 364 y 387 del Ingeominas, el río Patía recorre inicialmente
rocas del Cretáceo conformadas por basaltos con estructuras almohadilladas y diabasas
(Ksv), luego por rocas cuaternarias conformadas por conglomerados, areniscas, limolitas e
intercalaciones de rocas volcánicas (NgQpgl) y en la zona del Pilón priman los depósitos
aluviales del cuaternario.
Según la memoria de la plancha No. 364 y 387, los ríos Timbío y Quilcacé poseen
afloramientos de Esquistos cuarzomicáceos y cuarcitas (compuestas de cuarzo, micas y
plagioclasas) y el río Esmita proviene de la formación con su mismo nombre constituida
por limolitas fosilíferas, areniscas y conglomerados con material volcánico andesítico y de
la formación Peña Morada compuesta de calizas negra, limolitas arenáceas y
conglomerados polimícticos (cantos rodados de rocas volcánicas y basaltos) (Orrego &
Acevedo, 1984) (Orrego et al., 1996).
De lo anterior, se puede observar que éste agregado tiene una procedencia volcánica
(Sotará) y contiene cuarzo, componentes que influyen sobre el comportamiento de éste en
una mezcla asfáltica, por lo tanto al ser sometida al envejecimiento en laboratorio y al
ensayo al Cántabro, se pudo evidenciar grandes pérdidas (59.9%) como se demostró en el
presente estudio.
4.7.3. Amezquita Naranjo
En el río Palo desembocan los ríos Jambaló y La Paila. Tiene la influencia de unidades
tectonoestratigráficas metamórficas y sedimentarias de las rocas mesozoicas de la
cordillera central y específicamente los esquistos glaucofánicos de Jambaló (Kieaj), con
contacto con el Neis de Quintero y el Complejo Quebradagrande y las fallas de San
Jerónimo y Silvia-Pijao (Orrego & París, 1996).
Los esquistos glaucofánicos están compuestos por plagioclasas (Albita), cuarzo, mica
blanca, stilpnomelano, clorita, epidota, actinolita, granate, esfena, grafito, calcita,
aragonito, apatito, rutilo y zircón.
En la plancha N-6 (Popayán) se puede observar que el río Palo recorre suelos desde su
nacimiento hacia la desembocadura al río Cauca por rocas del paleozoico anfiolitas y
metagabro de San Antonio del Complejo de Arquia (Pz?asa), Granito de bellones del
período Triásico Jurásico (Mzgb), luego por rocas del período paleógeno basaltos
98
almohadillados, diques, piroclastitas básica y delgadas intercalaciones de rocas
sedimentarias con metamorfismo incipiente (Kiba) y por rocas cuaternarias estratificadas
del Conjunto Superior de flujo de lodo (Qpfl) y depósitos de aluviones.
Este agregado a pesar de que tiene cuarzo en su composición, tiene buena adherencia
con el asfalto, lo que se pudo constatar en las pérdidas al Cántabro (54%).
4.7.4. Pavicauca S.A.S.
De acuerdo con la información recopilada el agregado tiene las siguientes
características:
- En la Plancha N-6 (Popayán), la mina se encuentra localizada en suelos tipo Qpcf que son
rocas del período Cuaternario de la Formación Popayán del Conjunto Superior con flujo de
ceniza y ceniza de caída.
- En el mapa geológico de Popayán, la zona está localizada en la Formación de Popayán,
en la Unidad de Pisojé, cuya procedencia es el Pleistoceno – Holoceno, caracterizado como
Qpp, que es un flujo meteorizado de cenizas y bloques, epiciostitas, flujos de escombros
con cantos andesíticos y cenizas de caida que recubren parcial o completamente todas las
unidades cartografiadas.
- En el mapa de zonificación de Popayán, se ubica en la Zona D, que son colinas con
coeficiente sísmico para perfil de suelo S2=1.2, coeficiente de aceleración pico esperado
Ac=0.25 y coeficiente de velocidad pico esperado Av=0.30.
- En el mapa geomorfológico de Popayán, el tipo Qpp tiene unas zonas con espesores de
meteorización entre 10 y 40 metros y espesores de capitas de ceniza de caída reciente en
superficie plana entre 0.5 y 8.0 metros.
Como se puede analizar, éste agregado tiene una gran influencia por flujo de ceniza y
ceniza de caída que provienen del volcán Puracé, lo cual afecta el comportamiento de la
mezcla asfáltica como se observó en los resultados del ensayo al Cántabro, tanto sin
envejecimiento (21.2%) como con envejecimiento (62%).
99
4.8. Propiedades del asfalto - Ensayo en el horno de lámina asfáltica delgada en movimiento
(RFOT)
Los resultados obtenidos antes y después del ensayo se encuentran consignados en la Tabla
20. Puede verse que el IP es adecuado tanto en el asfalto original como en el envejecido, lo que
indica que es un asfalto de baja susceptibilidad térmica.
Tabla 20. Resultados del Método RFOT
PromedioPenetración (0.1 mm, 25°C, 100gr, 5 seg) 59 27 28 30 28,33
Punto de ablandamiento 50,5 60,4 60,1 60,25Indice de Penetración -0,69 -0,19
Recipiente # 1 35,0567RFOT (Cambio de masa, %)
Recipiente # 2 38,7335RFOT (Cambio de masa, %)
PROPIEDADDESPUES
Datos
X
34,91160,414%
X
ANTES
Fuente: Elaboración propia
Como se puede observar en la Tabla 20, el ligante pierde sus propiedades físicas como la
pérdida de masa con un 0,414%, la disminución de la penetración (de 5,9 a 2,83 mm), el
aumento del punto de ablandamiento (de 50,5 a 60,25°C) y del índice de penetración (de -0,69 a
-0,19).
Pero, como se comentó anteriormente, éste método no permite predecir el comportamiento
de la mezcla asfáltica, de la interacción agregado-ligante y de la influencia del relleno mineral.
4.9. Propiedades de la mezcla asfáltica
4.9.1. Propiedades de las briquetas
Las propiedades medidas y calculadas en el laboratorio se encuentran consignadas en la
Tabla 21.
Como se puede observar la Densidad promedio y la Gravedad específica máxima Bulk
son inversamente proporcionales a las pérdidas al Cántabro de las briquetas envejecidas a 8
horas durante 163°C y 28 días a 80°C, es decir entre mayores sean la densidad y la
gravedad específica Bulk, menores serán las pérdidas.
Sin embargo, el % de vacíos de las briquetas no afectan las perdidas.
100
Tabla 21. Comparación resultados con propiedades de las briquetas
Propiedad UnidadPavicol
SASAmezquita
Naranjo Ingeniería
de VíasPavicauca
SAS
Densidad promedio g/cm3 2,04 2,03 1,97 1,82
% Vacíos promedio % 2,48 2,37 2,17 2,66
Gravedad específica máxima Bulk (Gmb) g/cm3 2,71 2,66 2,51 2,49
Pérdidas 300 rev. - 0 h % 16,3 15,9 16,0 21,2Pérdidas 300 rev. - 8 h a 163°C % 31,8 38,3 38,2 47,3Pérdidas 300 rev. - 8 h a 163°C y 28 días a 80°C % 44,3 54,0 59,9 62,0
Fuente: Elaboración propia
4.9.2. Método Rice
Con base en el procedimiento descrito en el numeral 3.2.7 y teniendo en cuenta los
resultados obtenidos se compararon con las pérdidas presentadas en el ensayo al Cántabro,
los cuales se encuentran consignados en la Tabla 22.
Tabla 22. Gravedad específica máxima teórica – Método Rice
Propiedad UnidadPavicol
SASAmezquita
Naranjo Ingeniería
de VíasPavicauca
SASGravedad Específica Máxima Teórica (RICE) Gmm 21-abr-16 26-ago-16 21-abr-16 26-ago-16 A = Peso muestra seca en el aire g 941 1045,6 1047 1014
B = Peso recipiente lleno con agua y muestra al vacío g 8018 8079 8052 8009
C = Peso recipiente lleno con agua g 7436 7436 7436 7436
Gravedad Específica Máxima Rice (Grice) g/cm3 2,62 2,60 2,43 2,30
Pérdidas 300 rev. - 0 h % 16,3 15,9 16,0 21,2Pérdidas 300 rev. - 8 h a 163°C % 31,8 38,3 38,2 47,3
Pérdidas 300 rev. - 8 h a 163°C y 28 días a 80°C % 44,3 54,0 59,9 62,0 Fuente: Elaboración propia
En la Tabla 22 se puede observar que la gravedad específica máxima teórica Rice es
inversamente proporcional a las pérdidas de las briquetas envejecidas a 8 horas durante
163°C y 28 días a 80°C, es decir entre mayor sea dicha gravedad menores serán las
pérdidas al Cántabro.
4.9.3. Cálculo del asfalto absorbido por los agregados
Desde la introducción de éste Trabajo de Grado se ha supuesto la hipótesis de que la
absorción de los agregados influyen en el envejecimiento de la mezcla, por lo que se
101
calculó el porcentaje de asfalto absorbido por los agregados con base en la gravedad
específica máxima teórica de los agregados y de las mezclas, el cual se encuentra
consignado en la Tabla 23.
Tabla 23. Cálculo del asfalto absorbido por los agregados
Agregado UnidadPavicol
SASAmezquita
Naranjo Ingeniería
de VíasPavicauca
SAS
Gravedad especifica bulk, 23°C Ret. 4 g/cm3 2,940 2,886 2,711 2,640
Gravedad especifica bulk, 23°C Pasa 4 Ret. 200 g/cm3 2,920 2,837 2,659 2,669
Densidad promedio g/cm3 2,04 2,03 1,97 1,82
% Vacíos promedio % 24,79 23,71 21,72 26,64
Gravedad específica máxima muestra (Gmb) g/cm3 2,71 2,66 2,51 2,49
Gravedad específica máxima teórica Rice (Grice) g/cm3 2,62 2,60 2,43 2,30
% Agregados = Ps % 95,69 95,69 95,69 95,69
Gravedad específica Bulk promedio del agregado = Gsb agr g/cm3 2,93 2,86 2,69 2,65
% Volumen agregado % 88,64 88,88 89,49 89,60
% Total Vacíos = Pa % 3,55 2,34 3,37 8,10
Volumen asfalto = Va cm3 7,81 8,79 7,14 2,30
% Vacíos agregado minerales = Vam % 11,36 11,12 10,51 10,40
Volumen efectivo asfalto = Vea cm3 68,75 78,99 67,93 22,16
Porcentajes de la mezcla = Pmm % 100 100 100 100
Porcentaje asfalto = Pb % 4,31 4,31 4,31 4,31
Peso Específico asfalto = Gb g/cm3 1,03 1,03 1,03 1,03
Gravedad específica efectiva agregado = Gse g/cm3 2,82 2,79 2,59 2,43
Asfalto absorbido agregado = Pba g 1,41 0,95 1,44 3,51
Asfalto efectivo = Ae = Pb - Pba / 100 * Ps % 2,96 3,40 2,93 0,95
PERDIDAS 0 HR 11,7% 16,3% 15,9% 16,0% 21,2%
PERDIDAS 8 HR a 163°C 20,0% 31,8% 38,3% 38,2% 47,3%
PERDIDAS 8 HR a 163°C Y 28 DIAS a 80°C 25,1% 44,3% 54,0% 59,9% 62,0% Fuente: Elaboración propia
La Tabla 23 se calculó con base en las siguientes fórmulas:
• Gravedad específica Bulk por medio del agregado:
Gsb agr = Promedio de las dos gravedades específicas Bulk a 23°C del agregado retenido
en el tamiz No. 4 y del agregado que pasa No. 4 y retenido en el No. 200.
• Volumen del agregado en porcentaje:
(3)
102
• Porcentaje total de vacíos:
(4)
• Volumen de asfalto:
(5)
• Porcentaje vacíos de agregado:
(6)
• Volumen efectivo de asfalto:
(7)
• Asfalto absorbido por el agregado:
(8)
• Gravedad específica efectiva del agregado:
(9)
• Asfalto efectivo:
(10)
Con base en lo anterior, se puede observar que ni el asfalto absorbido por el agregado ni
el asfalto efectivo afectan las pérdidas de las briquetas con respecto al envejecimiento. Sin
embargo, nótese que el agregado de Pavicauca SAS fue el agregado que absorbió la mayor
cantidad de asfalto y que tuvo la menor cantidad de asfalto efectivo, por lo tanto debería
ser el que mayores pérdidas al Cántabro tendría, como efectivamente sucedió.
103
5. CONCLUSIONES
Después de revisar la bibliografía correspondiente a los diferentes ensayos de laboratorio que
tienen en valoran el envejecimiento del asfalto, se concluyó que el mejor método para observar el
comportamiento de los agregados en dicho envejecimiento es el método Universal de
Caracterización de Ligantes (UCL), que está basado en el ensayo Cántabro de pérdida por
desgaste.
El envejecimiento simulado para el método UCL evidenció también el endurecimiento de la
mezcla asfáltica, ocasionando su fragilidad, y por lo tanto, su disminución de la resistencia a la
disgregación, lo que se reflejó en las mayores pérdidas presentadas a medida que se aumentó el
período de envejecimiento.
De acuerdo a éste estudio se obtuvieron las siguientes conclusiones:
• Se evidenció que el envejecimiento simulado a corto plazo, es decir el que sufre el ligante
y/o la mezcla asfáltica por las altas temperaturas (durante su corto tiempo de producción y puesta
en obra y el alto grado de exposición al aire que evapora los productos más volátiles), ocasionan
unas mayores pérdidas en el ensayo que el envejecimiento a largo plazo.
• Las propiedades de la mezcla asfáltica como la Densidad promedio de las briquetas, su
gravedad específica y su gravedad específica máxima teórica Rice son inversamente
proporcionales a las pérdidas al Cántabro, es decir, entre mayores son éstas propiedades menores
son las pérdidas en el ensayo.
• El agregado de Pavicol S.A.S. fue el agregado que mejor se comportó en el ensayo,
mientras que el agregado de Pavicauca S.A.S. fue el que presentó mayores pérdidas, a pesar de
que es el agregado que tiene menores pérdidas en el ensayo al desgate en la Máquina de Los
Ángeles.
• Los agregados de Ingeniería de Vías S.A.S. y Amezquita Naranjo tuvieron un
comportamiento similar en el envejecimiento a corto plazo, pero a largo plazo el agregado de
Ingeniería de Vías S.A.S. fue el más afectado.
• Los agregados que proceden de río tienen un comportamiento similar cuando no están
sometidos al envejecimiento simulado (Pavicol S.A.S., Ingeniería de Vías S.A.S. y Amezquita
Naranjo), pero cuando son sometidos a envejecimiento tienen comportamientos diferentes.
104
Además, el agregado proveniente de cantera (Pavicauca S.A.S.) fue el que mayores pérdidas
presentó en el estudio.
• Según las características geológicas de los agregados se puede concluir que la influencia
volcánica incide sobre el comportamiento al envejecimiento, como ocurrió con los agregados de
Pavicauca S.A.S. (cenizas del volcán Puracé) y de Ingeniería de Vías S.A.S. (volcán Sotará).
• El asfalto sometido al envejecimiento simulado en laboratorio mediante el ensayo de
RTFOT presentó pérdida de masa, disminución en la penetración y aumento en el punto de
ablandamiento y del índice de penetración aceptables según la normativa colombiana. Esto
puede indicar que al aplicar el método UCL, las pérdidas encontradas corresponden
mayoritariamente a las características de los agregados y a su compatibilidad con el asfalto.
• Después de calcular el porcentaje de asfalto absorbido y el porcentaje de asfalto efectivo
para los diferentes agregados se pudo constatar que el envejecimiento (tanto a corto plazo como
a largo plazo) no depende de dicha absorción, como se había supuesto.
105
6. RECOMENDACIONES
• Para disminuir las pérdidas al Cántabro se recomienda realizar una investigación con
mayor porcentaje de asfalto en la mezcla, teniendo en cuenta que el porcentaje óptimo de asfalto
está ligado al porcentaje de vació de los agregados. En la investigación se corroboró que las
mayores pérdidas se presentaron en las mezclas cuyos agregados presentaban mayor absorción.
• Es necesario ser muy cuidadoso en la formulación de las mezclas asfáltica cuando se
utilicen agregados con las gravedades específicas Bulk y aparente bajas, debido a que un
pavimento podría alcanzar un fallo prematuro.
• Debido a que los agregados provenientes de río se comportaron mejor que el de cantera,
se recomienda la utilización de los primeros para la fabricación de mezclas asfálticas.
• Con respecto a la información geológica de los agregados, en el departamento del Cauca
se recomendaría la utilización materiales provenientes de la cordillera Occidental, en donde no
tengan influencia volcánica. Además, se podría profundizar la mineralogía de los agregados
utilizados.
• Se recomienda profundizar el comportamiento de los agregados al desgaste de la
Máquina de Los Ángeles con respecto a las pérdidas al Cántabro, como por ejemplo con
agregados que no cumplan con la norma del Invias para verificar dicha influencia.
• Debido a que el tipo de agregado influye sobre el envejecimiento de la mezcla asfáltica,
se recomienda estudiar la posibilidad de exigir el ensayo del Cántabro a otros tipos de mezclas
descritas en la norma técnica del Invias INV-E-400-07.
106
7. REFERENCIAS
A.S. Corps of Engineers Waterways Experiment Station. (1954). Investigation of the Penetration
of Asphalt into porous aggregates as related to and affecting the Specific Gravity of the
aggregate. Misc. Paper, 4 - 88.
Acott, M., Holt, D., & Puzinaukas, V. (1988). Design and performance study of a heavy duty
large stone hot-mix asphalt under concentrated punching shear conditions. NAPA
Information Seires 105.
Aguiar, J. (2014). Caracterización del daño por humedad en mezclas asfálticas. Construyendo
Caminos, 54-56.
Anderson, D. (1987-88). Un reporte no publicado. The Pennsylvania State University.
Arenas Lozano, H. L. (1999). Técnicas del pavimento asfáltico. Cali: FAID.
Arenas Lozano, H. L. (2008). Propuesta técnica para garantizar la homogenidad de los asfaltos
producidos en refinerías colombianas. Cámara Colombiana de la Infraestructura.
Atencia Herrera, A., Daza-Velásquez, C.E., Figueroa-Infante, A.S., Fernández-Gómez, W.D. &
Reyes-Lizcano, F.A. (2013). Análisis de la alteración del asfalto colombiano en
inmersión en agua. Revista Ingeniería y Universidad 17(2).
Bedoya, E., & Giraldo, D. (2009). Estatigrafía detallada de la formación La Paila en la sección
Buga - La Habana (Municipio de Buga - Valle del Cauca). Manizales: Tesis -
Universidad de Caldas.
Bell, C., AbWahab, Y., & Cristi, M. (1991). Investigation of Laboratory Aging Procedures for
Asphalt-Aggregate Mixtures.
Benson, F. (1970). Effects of aggregare size, shape and surface texture on properties of
bituminous mixtures. Proceedings of 47th Annual of Highway Research Board Meeting,
HRB SP 109.
Bianchetto, H., Miró, R., Pérez-Jiménez, F. & Martínez, A.H. (2006). Effect of calcareous fillers
on bituminous mix aging. 2007 Annual Meeting of the Transportation Research Board.
Caro-Spinel, S., & Alvarez-Lugo, A. (2011). Evaluación de la susceptibilidad al daño por
humedad de mezclas asfálticas empleando propiedades termodinámicas. Facultad
Ingeniería Universidad Antioquia, 95-114.
107
Carrasco Flores, D. (2004). Estudio comparativo entre mezclas asfálticas en caliente y mezclas
asfálticas con emulsiones tibias. Piura: Tesis.
Collins, L., & Fox, R. (1985). Aggregates: Sand, gravel and crushed rock agregates for
construction purposes. The Geological Society, London.
Corporación Regional del Cauca - C.R.C. (2001). Caracterización Biofísica del Patía.
Chen, J. & Huang, L. (2000). Developing an aging model to evaluate engineering properties of
asphalt paving binders. Materials and Structures, vol. 33, pp. 559-565.
Davis, R. (1987). Relationship between the reological properties of asphalt and the reological
properties of mixtures and pavements. Philadelphia: ASTM STP 941.
Decker, G., & Goodrich, J. (1989). Asphalt cement properties related to pavement performance.
Proceedings Association of Asphalt Paving Technologists, vol. 58, pp. 503-518.
Deme, I., & Young, F. (1987). Ste Anne Test Road revisited twenty years later. Proceedings
Canadian Technical Asphalt Association, vol 32, pp. 245-283.
Dukatz, E., & Phillips, R. (1987). The effect of air voids on the tensile strenght ratio.
Proceedings AAPT, vol. 56, pp. 517-554.
Dukatz, E. (1988). Materials selection and mix design for Municipal use. 2nd Annual
International Road and Bridge Maintenance and Rehabilitation Conference. Atlanta,
Giorgia.
Dukatz, E. (1989). Aggregate properties related to pavement performance. Simposio Pavement
Performance - Framework for Success (págs. vol. 58, pp. 492-501). Proceedings AAPT.
Edler, Hatting, Servas & Marais (1984). Use of Aging Tests to Determine the Efficacy of
Hydrated Lime Additions in Retarding Oxidative Hardening. Proceedings AAPT, vol. 54,
pp. 118-139
Emery, J., & Johnston, L. (1987). Rutting in the urban context and its mitigation. Proceedings
Canadian Technical Asphalt Association, vol. 32, pp. 254-283.
Fernández Gómez, W.D., Rondón Quintana, H., & Reyes Lizcano, F. (2011). Envejecimiento de
Asfaltos y Mezclas Asfálticas: Estado del conocimiento.
Fernández Gómez, W.D., Rondón Quintana, H., & Reyes Lizcano, F. (2013). A review of asphalt
and asphalt mixture aging. Ingeniería e Investigación vol 33 No. 1, 5-12.
Gómez, D., & Suarez, G. (2009). Determinación de la procedencia de los conglomerados de la
Formación La Paila. Manizales: Tesis - Universidad de Caldas.
108
Gosborn, J., & Williams, F. (1942). Absortion of bitominous materials by aggregates.
Proceedings AAPT, vol. 13.
Griffin, R.L., Miles, T.K. & Penther, C.J. (1955). Microfilm durability test for asphalt.
Proceedings AAPT, vol. 24, 31.
Hemsley, M. (1999). An evaluation of the RTFO modified test Method. Report prepared for the
Southeastern Asphalt User-Producer Group (SEAUPG), Ergon, P.O. Box 1639, Jackson,
MS 39215-1639.
Juan, J. & Xiao-Ning, Z. (2005). Modification of the Rolling Thin Film Oven Test for modified
asphalt. Paper presented at the 24th Annual Southern African Transport Conference 11 -
13 July 2005 "Transport challenges for 2010", CSIR International Convention Centre,
Pretoria, South Africa.
Kalcheff, I., & Tunnicliff, D. (1982). Effects of crushed stone agregate size and shape on
properties of asphalt concrete. Proceedings AAPT, vol. 51, pp. 453-483.
Kandhal, P. S., & Chakraborty, S. (1996). Effect of asphalt film thickness on short-and long-
termaging of asphalt paving mixtures. Transportation Research Record: Journal of
theTransportation Research Board, 1535(-1), 83–90.
Kandhal, P., & Khatri, M. (1991). Evaluation of Asphalt Absortion by Mineral Aggregates.
Proceedings AAPT.
Kanitpong, K., & Bahia, H. U. (2008). Evaluation of HMA moisture damage in Wisconsin as it
relates to pavement performance. International Journal of Pavement Engineering, vol.
9(1), pp.9–17.
Kemp, G. R., Predoehl, N. H., A Comparison of Field and Laboratory Environments on Asphalt
Durability. Proceedings AAPT, vol. 50, 1981, pp.492-537.
Lee, D. (1973). Asphalt durability correlation in Iowa. Highway Research Record HRB 468.
Lee, D., Guin, J., & Dunning, R. (1990). A literature review: Absortion of asphalt into porous
aggregates. Strategic Highway Research.
Llano Muñoz, J. (1997). Efecto de la Naturaleza de los Aridos sobre el Envejecimiento del
Ligante. Barcelona: Tesina de Especialización, Universidad Politécnica de Cataluña.
Miró Recasens, R. (1994). Metodología para la caracterización de Ligantes asfálticos mediante
el empleo del Ensayo Cántabro. Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona: Tesis
Doctoral.
109
Monismith, C., Epps, J., & Finn, F. (1985). Improved Asphalt Mix Design. Proceedings AAPT,
vol. 54, pp. 347-406.
Normas del Laboratorio de Transporte del CEDEX No. 352. (1986). Caracterización de las
mezclas bituminosas abiertas por medio del ensayo Cántabro de pérdida por desgaste.
España.
Orrego, A. & Acevedo, A.P. (1984). Geología de la plancha 364 – Timbío. Popayán: Instituto de
Investigaciones en Geociencias, Minearía y Química - Ingeominas.
Orrego, A., París, G., Ibañez, D. & Vásquez, E. (1996). Geología y geoquímica de la plancha
387 – Bolívar. Popayán: Instituto de Investigaciones en Geociencias, Minearía y Química
- Ingeominas.
Orrego, A. & Vasquéz, E. (1992). Microzonificación Sismogeotécnica de Popayán. Popayán:
Comunidad Económica Europea - Ingeominas.
Orrego, A. & París, G. (1996). Cuadrángulo N-6, Popayán: Geología, Geoquímica y
Ocurrencias Minerales. Popayán: Instituto de Investigaciones en Geociencias, Minearía y
Química - Ingeominas.
Pérez Jiménez, F. E. (1980). Estudio de la dosificación, características y comportamiento de las
mezclas bituminosas porosas para capas de rodadura drenantes. E.T.S.I.C.C.P.
Universidad de Santander.
Pérez Jiménez, F. E., & Miró Recasens, R. (1994). Nueva metodología para caracterización de
ligantes asfálticos: el Método UCL. Carreteras (73).
Pérez Jiménez, F., Miró Recasens, R., Khalid, H., & Walsh, C. (1994). Procedimientos
funcionales para la caracterización de ligantes. Métodos SHRP Y UCL.
Puzinaukas, V., & Harrigan, E. (1987). Cooperatve rutting studies procedure specific solutions.
Asphalt, vol. 1, pp. 3-4.
Qi, Y. & Fengxiu, W. (2004) Study and evaluation of aging performance of petroleum asphalts
and their constituents during oxygen absorption. II. Chemical group composition and
structure changes. Petroleum Science and Technology, vol. 22, pp. 263-274.
Rice, J. (1953). New test method for Direct measurement of maximum density of Bitominous
Mixtures. Crushed Stone Journal.
Rice, J. (1956). Maximum specific gravity of bitominous mixtures by vacuum saturation
procedure. ASTM Special Technical Publication , 191.
110
Rickets, W., Sprague, J., Tabb, D., & McRae, J. (1954). An evaluation of the Specific Gravity of
the aggregates for use in Bitominous Mixtures. Proc. ASTM, vol. 54.
Ruth, B. (1977). Prediction of low temperature creep and thermal strain in asphalt concrete
pavement. ASTM STP - 628, 68-83.
Ramaiah, S., Dongré, R., Heidler, D. & D´Angelo, J. (2000). Evaluation of the Modified Rolling
Thin Film Oven Test Method. Report prepared for the TRB Asphalt Binder Expert Task
Group, Federal Highway Administration, Washington, D.C.
Santucci, L., Goodrich, J., & Sundberg, J. (1981). The effect of crude source and additives on the
long term oven aging of paving asphalts. Proceedings AAPT, vol. 50, pp. 560-570.
Schmidt, R. J. & Santucci, L. E. (1969), The Effect of Asphalt Properties on the Fatigue
Cracking of Asphalt Concrete on the Zaca-Wigmore Test Project. Proceedings AAPT,
vol. 38, pp. 39-64.
Shiau, J., Tia, M., Ruth, B., & & Page, G. (1992). Evaluation of aging characteristics of asphalts
by using TFOT and RTFOT at different temperature levels. Transportation Research
Board, 58-66.
Tunnicliff, D.G. & Root, R.E. (1984). Use of Anti-Stripping Additives in Asphalt Concrete
Mixtures. National Cooperative Highway Research Program (NCHRP), Report 274.
Valdés, G., Pérez-Jiménez, F., & Martínez, A. (2012). Influencia de la temperatura y tipo de
mezcla asfáltica en el comportamiento a fatiga de los pavimentos flexibles. Revista de la
Construcción, vol. 11 No. 1 p.87-100.
Vallerga, B. (1981). Pavement Deficiencies Related of Asphalt Durability.
Vallerga, B., & Halstead, W. (1971). Effects of Field Aging on Fundamental Properties of
Paving Asphalts. Highway Research Record HRB 361.
Vuorinen, M.J. & Valtonen, J.P. (1999) A new ultrasound method formeasuring the resistance to
stripping. Taller Eurobitume 99: performance related properties for bituminous binders.
European Bitumen Association. Luxemburgo.
Welborn, J.Y. (1979). Relationship of Asphalt Cement Properties to Pavement Durability.
National Cooperative Highway Research Program, Synthesis 59 Washington, D.C.
111
8. ANEXOS
ANEXO A
11
2
FECHA: BETUN: 60 / 70 PESO MATERIAL = 1000 gr
81,07 cm2
v = r / a = 32,6587
4,31 % q = b / L = 4,1845
95,69 % s = v + q = 36,8432
2,93 gr/cm3
g = 100 / s = 2,7142
1,03 gr/cm3
VACIOS
# PROBETA 0-1 0-2 0-3 0-4 2-1 2-2 2-3 4-1 4-2 4-3
Altura 1 (mm) 62,8 61,4 62,4 62,4 61,2 60,5 59,5 60,5 60,5 60,6
Altura 2 (mm) 62,9 61,2 62,7 62,7 61,6 60,9 59,8 61,5 60,9 61,1
Altura 3 (mm) 62,9 61 62,6 62,6 62 60,3 59,8 61,2 61,4 61,3
ALT. PROMEDIO 62,87 61,20 62,57 62,57 61,60 60,57 59,70 61,07 60,93 61,00
VOLUMEN (cm3 ) 509,7 496,1 507,3 507,3 499,4 491,0 484,0 495,1 494,0 494,5
PESO (gr) 1043 1021,2 1039,5 941 1020 1007,9 1004,3 1034,8 1020,5 1012,8
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 2,046 2,058 2,049 1,855 2,042 2,053 2,075 2,09 2,066 2,048
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 75,381 75,823 75,492 68,344 75,234 75,639 76,45 77,002 76,118 75,455
%V MEZCLA (100 - V) 24,62 24,18 24,51 31,66 24,77 24,36 23,55 23 23,88 24,55
# PROBETA 8-1 8-2 8-3 14-1 14-2 14-3 28-1 28-2 28-3
Altura 1 (mm) 59,3 61,5 62 61,8 61,3 63,2 62,3 61,8 63
Altura 2 (mm) 59,9 61,9 61,8 61,6 62 65,5 63,5 61,9 63,2
Altura 3 (mm) 59,2 62,2 60,5 62 61,5 63 62,8 62,2 63
ALT. PROMEDIO 59,47 61,87 61,43 61,80 61,60 63,90 62,87 61,97 63,07
VOLUMEN (cm3 ) 482,1 501,6 498,0 501,0 499,4 518,0 509,7 502,4 511,3
PESO (gr) 982,6 1040 1028,7 1032,5 1025,5 1049,8 1027,8 1033,8 1028,1
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 2,038 2,073 2,066 2,061 2,054 2,026 2,017 2,058 2,011
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 75,087 76,376 76,118 75,934 75,676 74,644 74,313 75,823 74,092
%V MEZCLA (100 - V) 24,91 23,62 23,88 24,07 24,32 25,36 25,69 24,18 25,91
DENSIDAD PROMEDIO = 2,04 gr/cm3
% VACIOS = 24,79
P.E. LIGANTE (L) =
TABLA A1. DENSIDADES. AGREGADO: PAVIMENTOS COLOMBIA S.A.S.
29/02/2016
AREA PROBETA =
% PM LIGANTE (b) =
% PM AGREGADO (r) =
P.E. AGREGADO (a) =
113
ENSAYO # PROB. PESO INIC. # REV. PESO PARCIAL % PERDIDA PROMEDIO
100 985,8 5,5%
ENVEJECIMIENTO: 200 907,1 13,0%
0 HORAS 300 860,4 17,5%
100 986,4 3,4% 4,5%
TEMPERATURA: 200 895,9 12,3% 11,7%
163°C y 80° C 300 845,9 17,2% 16,3%
100 992,4 4,5%
FECHA: 200 937,2 9,8%
05-abr-16 300 893 14,1%
100 967,6 5,1%
ENVEJECIMIENTO: 200 893,1 12,4%
2 HORAS 300 838,5 17,8%
100 954,3 5,3% 5,5%
TEMPERATURA: 200 864,7 14,2% 14,5%
163° C 300 802,6 20,4% 20,7%
100 942,2 6,2%
FECHA: 200 836,3 16,7%
05-abr-16 300 765,1 23,8%
100 967,5 6,5%
ENVEJECIMIENTO: 200 894,4 13,6%
4 HORAS 300 850,8 17,8%
100 949,2 7,0% 7,6%
TEMPERATURA: 200 870,6 14,7% 16,9%
163° C 300 804,3 21,2% 23,0%
100 917,1 9,4%
FECHA: 200 786,8 22,3%
05-abr-16 300 707,7 30,1%
100 876,7 10,8%
ENVEJECIMIENTO: 200 752,4 23,4%
8 HORAS 300 666,9 32,1%
100 969 6,8% 9,3%
TEMPERATURA: 200 879,5 15,4% 20,0%
163° C 300 783,5 24,7% 31,8%
100 924,1 10,2%
FECHA: 200 812,1 21,1%
25-jun-16 300 630,5 38,7%
100 949,4 8,0%
ENVEJECIMIENTO: 200 839,3 18,7%
8 HR Y 14 DIAS 300 734,4 28,9%
100 949,5 7,4% 8,8%
TEMPERATURA: 200 810,5 21,0% 20,7%
163°C y 80° C 300 602,5 41,2% 33,7%
100 935 10,9%
FECHA: 200 814,9 22,4%
25-jun-16 300 723,3 31,1%
100 867,3 15,6%
ENVEJECIMIENTO: 200 745 27,5%
8 HR Y 28 DIAS 300 530,9 48,3%
100 980,7 5,1% 10,4%
TEMPERATURA: 200 848,4 17,9% 25,1%
163°C y 80° C 300 704,7 31,8% 44,3%
100 921,6 10,4%
FECHA: 200 722,3 29,7%
25-jun-16 300 485,6 52,8%
28-2 1033,8
28-3 1028,1
14-1 1032,5
14-2 1025,5
28-1 1027,8
14-3 1049,8
4-1 1034,8
8-2 1040
8-3 1028,7
8-1 982,6
4-2 1020,5
4-3 1012,8
2-3 1004,3
TABLA A2. METODO UCL. AGREGADO: PAVIMENTOS COLOMBIA S.A.S.
0-1 1043
0-2 1021,2
2-1 1020
2-2 1007,9
0-3 1039,5
11
4
FECHA: BETUN: 60 / 70 PESO MATERIAL = 1000 gr
81,07 cm2
v = r / a = 35,6387
4,31 % q = b / L = 4,1845
95,69 % s = v + q = 39,8232
2,685 gr/cm3
g = 100 / s = 2,5111
1,03 gr/cm3
VACIOS
# PROBETA 0-1 0-2 0-3 0-4 2-1 2-2 2-3 4-1 4-2 4-4
Altura 1 (mm) 61,5 64,5 65,5 64,6 65,2 64,5 64,4 64,4 65,9 65
Altura 2 (mm) 60,8 65,1 64,6 65,2 64,7 64,6 63,9 62 65,2 64,1
Altura 3 (mm) 61,4 64,7 64,8 64,8 65,2 64,7 65 64,9 65,9 64,6
ALT. PROMEDIO 61,23 64,77 64,97 64,87 65,03 64,60 64,43 63,77 65,67 64,57
VOLUMEN (cm3 ) 496,4 525,1 526,7 525,9 527,2 523,7 522,3 517,0 532,4 523,5
PESO (gr) 1038,9 1036,9 1047,3 1030,1 1043,8 1035,2 1002,4 1019,1 1038,4 1023,2
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 2,093 1,975 1,988 1,959 1,98 1,977 1,919 1,971 1,95 1,955
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 83,35 78,651 79,168 78,014 78,85 78,73 76,421 78,491 77,655 77,854
%V MEZCLA (100 - V) 16,65 21,35 20,83 21,99 21,15 21,27 23,58 21,51 22,35 22,15
# PROBETA 8-1 8-2 8-3 14-1 14-2 14-3 28-1 28-2 28-3
Altura 1 (mm) 65,4 64,5 64,6 64,5 64,3 65,3 65,5 62,2 65,1
Altura 2 (mm) 65,1 65,2 64,8 65 65,2 65,4 65,4 65,1 64,7
Altura 3 (mm) 65,1 64,4 65,2 64,7 65,2 66,2 65,8 65,3 64,4
ALT. PROMEDIO 65,20 64,70 64,87 64,73 64,90 65,63 65,57 64,20 64,73
VOLUMEN (cm3 ) 528,6 524,5 525,9 524,8 526,1 532,1 531,6 520,5 524,8
PESO (gr) 1023,6 1035,4 1032,8 1036,1 1025,7 1033,3 1039,7 1011,6 1019,4
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 1,937 1,974 1,964 1,974 1,949 1,942 1,956 1,944 1,943
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 77,138 78,611 78,213 78,611 77,615 77,337 77,894 77,416 77,376
%V MEZCLA (100 - V) 22,86 21,39 21,79 21,39 22,39 22,66 22,11 22,58 22,62
DENSIDAD PROMEDIO = 1,97 gr/cm3% VACIOS = 21,72
P.E. LIGANTE (L) =
TABLA A3. DENSIDADES. AGREGADO: INGENIERIA DE VIAS
29/02/2016
AREA PROBETA =
% PM LIGANTE (b) =
% PM AGREGADO (r) =
P.E. AGREGADO (a) =
115
ENSAYO # PROB. PESO INIC. # REV. PESO PARCIAL % PERDIDA PROMEDIO
100 971,6 6,5%
ENVEJECIMIENTO: 200 927,2 10,8%
0 HORAS 300 882 15,1%
100 983,4 5,2% 5,6%
TEMPERATURA: 200 926,2 10,7% 11,3%
163°C y 80° C 300 884,7 14,7% 16,0%
100 977,5 5,1%
FECHA: 200 901,4 12,5%
15-abr-16 300 843,7 18,1%
100 988,3 5,3%
ENVEJECIMIENTO: 200 899,8 13,8%
2 HORAS 300 841,1 19,4%
100 934,1 9,8% 8,9%
TEMPERATURA: 200 857,7 17,1% 17,4%
163° C 300 772,9 25,3% 24,0%
100 886 11,6%
FECHA: 200 788,9 21,3%
15-abr-16 300 728,2 27,4%
100 877,9 13,9%
ENVEJECIMIENTO: 200 758,4 25,6%
4 HORAS 300 589,2 42,2%
100 984,4 5,2% 9,3%
TEMPERATURA: 200 902,3 13,1% 19,7%
163° C 300 825,9 20,5% 30,5%
100 932 8,9%
FECHA: 200 815,8 20,3%
15-abr-16 300 727,4 28,9%
100 903,1 11,8%
ENVEJECIMIENTO: 200 778,5 23,9%
8 HORAS 300 632,7 38,2%
100 11,8%
TEMPERATURA: 200 23,9%
163° C 300 38,2%
100
FECHA: 200
25-jun-16 300
100 898,1 13,3%
ENVEJECIMIENTO: 200 797,5 23,0%
8 HR Y 14 DIAS 300 718 30,7%
100 866,4 15,5% 15,7%
TEMPERATURA: 200 717,5 30,0% 32,6%
163°C y 80° C 300 631,4 38,4% 42,7%
100 843,4 18,4%
FECHA: 200 572,7 44,6%
25-jun-16 300 424,2 58,9%
100 919 11,6%
ENVEJECIMIENTO: 200 775,3 25,4%
8 HR Y 28 DIAS 300 590,2 43,2%
100 700,7 30,7% 21,2%
TEMPERATURA: 200 409 59,6% 43,1%
163°C y 80° C 300 244,5 75,8% 59,9%
100 801,9 21,3%
FECHA: 200 567,3 44,3%
25-jun-16 300 399,8 60,8%
0-4 1030,1
TABLA A4. METODO UCL. AGREGADO: INGENIERIA DE VIAS
0-1 1038,9
0-2 1036,9
2-1 1043,8
2-2 1035,2
2-3 1002,4
4-1 1019,1
4-2 1038,4
4-4 1023,2
8-1 1023,6
8-2 1035,4
8-3 1032,8
14-1 1036,1
14-2 1025,7
14-3 1033,3
28-1 1039,7
28-2 1011,6
28-3 1019,4
11
6
FECHA: BETUN: 60 / 70 PESO MATERIAL = 1000 gr 1000 gr
81,07 cm2
v = r / a = 33,4405
4,31 % q = b / L = 4,1845
95,69 % s = v + q = 37,6250
2,8615 gr/cm3
g = 100 / s = 2,6578
1,03 gr/cm3
# PROBETA 0-1 0-2 0-3 0-4 2-1 2-2 2-3 4-1 4-2 4-3
Altura 1 (mm) 63,0 63,1 63,4 62,7 63,8 62,6 63 62,5 63,3 63,3
Altura 2 (mm) 63,3 63,1 63,4 62,7 63,9 63,2 63,5 62,9 63,3 64,2
Altura 3 (mm) 63,5 62,8 63,9 62,4 63,7 62,9 63,9 63,2 63,4 63,8
ALT. PROMEDIO 63,27 63,00 63,57 62,60 63,80 62,90 63,47 62,87 63,33 63,77
VOLUMEN (cm3 ) 512,9 510,7 515,4 507,5 517,2 509,9 514,6 509,7 513,4 517,0
PESO (gr) 1043,0 1042,3 1037,7 1045,6 1030,8 1040,9 1030,5 1027,0 1036,7 1027,3
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 2,033 2,041 2,014 2,06 1,993 2,041 2,003 2,015 2,019 1,987
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 76,492 76,793 75,777 77,508 74,987 76,793 75,363 75,815 75,965 74,761
%V MEZCLA (100 - V) 23,51 23,21 24,22 22,49 25,01 23,21 24,64 24,19 24,04 25,24
# PROBETA 8-1 8-2 8-3 14-1 14-2 14-3 28-0 28-1 28-2
Altura 1 (mm) 63,8 62,7 62,5 62,6 62,9 63,3 62,4 63,1 62,3
Altura 2 (mm) 63,5 62,7 63,1 62,9 62,6 63,5 63,2 63,3 62,2
Altura 3 (mm) 63,5 62,5 63,2 63 62,9 64 63,3 63,3 62
ALT. PROMEDIO 63,60 62,63 62,93 62,83 62,80 63,60 62,97 63,23 62,17
VOLUMEN (cm3 ) 515,6 507,7 510,2 509,4 509,1 515,6 510,5 512,6 504,0
PESO (gr) 1033,9 1029,9 1034,0 1049,0 1034,3 1049,2 1050,3 1033,1 1039,8
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 2,005 2,028 2,027 2,059 2,032 2,035 2,057 2,015 2,063
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 75,438 76,304 76,266 77,47 76,454 76,567 77,395 75,815 77,621
%V MEZCLA (100 - V) 24,56 23,7 23,73 22,53 23,55 23,43 22,61 24,19 22,38
DENSIDAD PROMEDIO = 2,03 gr/cm3% VACIOS = 23,71
P.E. LIGANTE (L) =
TABLA A5. DENSIDADES. AGREGADO: AMEZQUITA NARANGO
29/02/2016
AREA PROBETA =
% PM LIGANTE (b) =
% PM AGREGADO (r) =
P.E. AGREGADO (a) =
117
ENSAYO # PROB. PESO INIC. # REV. PESO PARCIAL % PERDIDA PROMEDIO
100 988,4 5,2%
ENVEJECIMIENTO: 200 930,9 10,7%
0 HORAS 300 884,6 15,2%
100 1004,5 3,6% 4,8%
TEMPERATURA: 200 925,8 11,2% 11,1%
163°C y 80° C 300 892,1 14,4% 15,9%
100 980,4 5,5%
FECHA: 200 918,5 11,5%
25-jun-16 300 849,8 18,1%
100 965,7 6,3%
ENVEJECIMIENTO: 200 863,2 16,3%
2 HORAS 300 787,2 23,6%
100 972,6 6,6% 6,6%
TEMPERATURA: 200 895,8 13,9% 15,7%
163° C 300 863,8 17,0% 21,7%
100 958,9 6,9%
FECHA: 200 857,4 16,8%
25-jun-16 300 777,2 24,6%
100 921,5 10,3%
ENVEJECIMIENTO: 200 802 21,9%
4 HORAS 300 682,8 33,5%
100 960 7,4% 8,5%
TEMPERATURA: 200 874,9 15,6% 19,2%
163° C 300 814,6 21,4% 29,0%
100 946,1 7,9%
FECHA: 200 820,4 20,1%
25-jun-16 300 699 32,0%
100 940,3 9,1%
ENVEJECIMIENTO: 200 806,8 22,0%
8 HORAS 300 703,8 31,9%
100 910,7 11,6% 10,7%
TEMPERATURA: 200 773 24,9% 25,5%
163° C 300 632,9 38,5% 38,3%
100 914,7 11,5%
FECHA: 200 728,9 29,5%
25-jun-16 300 574,2 44,5%
100 881,1 16,0%
ENVEJECIMIENTO: 200 715 31,8%
8 HR Y 14 DIAS 300 572,9 45,4%
100 887,8 14,2% 14,4%
TEMPERATURA: 200 712,4 31,1% 28,9%
163°C y 80° C 300 542,1 47,6% 44,6%
100 913,6 12,9%
FECHA: 200 799,9 23,8%
25-jun-16 300 619,5 41,0%
100 849,7 19,1%
ENVEJECIMIENTO: 200 657,1 37,4%
8 HR Y 28 DIAS 300 510,2 51,4%
100 814,5 21,2% 18,2%
TEMPERATURA: 200 559,4 45,9% 38,3%
163°C y 80° C 300 395,2 61,7% 54,0%
100 889,6 14,4%
FECHA: 200 710,2 31,7%
25-jun-16 300 532,9 48,7%
0-1 1043
0-2 1042,3
0-3 1037,7
1027,3
2-1 1030,8
2-2 1040,9
2-3 1030,5
28-2 1039,8
14-1 1049
14-2 1034,3
14-3 1049,2
TABLA A6. METODO UCL. AGREGADO: AMEZQUITA NARANJO
28-0 1050,3
28-1 1033,1
8-1 1033,9
8-2 1029,9
8-3 1034
4-1 1027
4-2 1036,7
4-3
11
8
FECHA: BETUN: 60 / 70 PESO MATERIAL = 1000 gr
81,07 cm2
v = r / a = 36,0482
4,31 % q = b / L = 4,1845
95,69 % s = v + q = 40,2327
2,6545 gr/cm3
g = 100 / s = 2,4855
1,03 gr/cm3
# PROBETA 0-1 0-2 0-3 0-4 2-1 2-2 2-3 4-1 4-2 4-3
Altura 1 (mm) 71,5 71,4 70,6 70,9 71,5 71,3 69,5 68,6 67,7 67,1
Altura 2 (mm) 71,0 71 71,1 70,7 71 71,2 70,8 68,8 67,6 68,8
Altura 3 (mm) 70,7 70,6 71,1 70,5 70,7 70,9 70,3 68,4 67,7 68,7
ALT. PROMEDIO 71,07 71,00 70,93 70,70 71,07 71,13 70,20 68,60 67,67 68,20
VOLUMEN (cm3 ) 576,2 575,6 575,0 573,2 576,2 576,7 569,1 556,1 548,6 552,9
PESO (gr) 1034,3 1036,0 1035,8 1031,1 1034,1 1042,4 1038,9 1030,6 1034,0 1035,2
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 1,795 1,8 1,801 1,799 1,795 1,808 1,825 1,853 1,885 1,872
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 72,219 72,42 72,46 72,38 72,219 72,742 73,426 74,552 75,84 75,317
%V MEZCLA (100 - V) 27,78 27,58 27,54 27,62 27,78 27,26 26,57 25,45 24,16 24,68
# PROBETA 8-1 8-2 8-3 14-1 14-2 14-3 28-1 28-2 28-3
Altura 1 (mm) 71,5 68,3 68,9 68,5 68 69,7 72,1 70,5 71,3
Altura 2 (mm) 72,2 68,4 69,3 68,8 68,5 70,5 71,7 69,6 71,5
Altura 3 (mm) 71,7 68,5 69,5 68,9 68,8 70,7 71,9 69,6 71,5
ALT. PROMEDIO 71,80 68,40 69,23 68,73 68,43 70,30 71,90 69,90 71,43
VOLUMEN (cm3 ) 582,1 554,5 561,2 557,2 554,8 569,9 582,9 566,7 579,1
PESO (gr) 1023,9 1029,9 1038,6 1036,1 1044,0 1029,8 1038,1 1040,4 1029,4
DENSIDAD (gr/cm3) (f) 1,759 1,857 1,851 1,859 1,882 1,807 1,781 1,836 1,778
V. AGREGADO-LIGANTE (100*f/g) 70,77 74,713 74,472 74,794 75,719 72,702 71,656 73,868 71,535
%V MEZCLA (100 - V) 29,23 25,29 25,53 25,21 24,28 27,3 28,34 26,13 28,47
DENSIDAD PROMEDIO = 1,82 gr/cm3
% VACIOS = 26,64
P.E. LIGANTE (L) =
TABLA A7. DENSIDADES. AGREGADO: PAVICAUCA S.A.S.
29/02/2016
AREA PROBETA =
% PM LIGANTE (b) =
% PM AGREGADO (r) =
P.E. AGREGADO (a) =
119
ENSAYO # PROB. PESO INIC. # REV. PESO PARCIAL % PERDIDA PROMEDIO
100 988,7 4,4%
ENVEJECIMIENTO: 200 929,8 10,1%
0 HORAS 300 827,1 20,0%
100 981,1 5,3% 5,1%
TEMPERATURA: 200 896,0 13,5% 12,8%
163°C y 80° C 300 825,9 20,3% 21,2%
100 977,0 5,7%
FECHA: 200 882,8 14,8%
23-jul-16 300 795,6 23,2%
100 962,7 6,9%
ENVEJECIMIENTO: 200 876,3 15,3%
2 HORAS 300 789,5 23,7%
100 941,9 9,6% 8,7%
TEMPERATURA: 200 856,7 17,8% 16,0%
163° C 300 705,4 32,3% 27,9%
100 938,8 9,6%
FECHA: 200 882,9 15,0%
30-jul-16 300 751,3 27,7%
100 918,9 10,8%
ENVEJECIMIENTO: 200 818,2 20,6%
4 HORAS 300 647,7 37,2%
100 925,9 10,5% 11,1%
TEMPERATURA: 200 806,3 22,0% 21,5%
163° C 300 677,6 34,5% 34,2%
100 910,6 12,0%
FECHA: 200 809,3 21,8%
30-jul-16 300 714,2 31,0%
100 862,5 15,8%
ENVEJECIMIENTO: 200 593,7 42,0%
8 HORAS 300 428,1 58,2%
100 866,1 15,9% 14,2%
TEMPERATURA: 200 711,1 31,0% 33,2%
163° C 300 585,9 43,1% 47,3%
100 924,4 11,0%
FECHA: 200 762,4 26,6%
30-jul-16 300 615,8 40,7%
100 904,7 12,7%
ENVEJECIMIENTO: 200 691,2 33,3%
8 HR Y 14 DIAS 300 540,9 47,8%
100 909,6 12,9% 16,6%
TEMPERATURA: 200 662,1 36,6% 38,0%
163°C y 80° C 300 550,9 47,2% 50,3%
100 780,0 24,3%
FECHA: 200 576,2 44,0%
30-jul-16 300 454,2 55,9%
100 733,8 29,3%
ENVEJECIMIENTO: 200 492,5 52,6%
8 HR Y 28 DIAS 300 336,9 67,5%
100 874,2 16,0% 23,8%
TEMPERATURA: 200 682,0 34,4% 46,2%
163°C y 80° C 300 509,4 51,0% 62,0%
100 759,2 26,2%
FECHA: 200 499,5 51,5%
30-jul-16 300 335,3 67,4%
0-3 1035,8
TABLA A8. METODO UCL. AGREGADO: PAVICAUCA S.A.S.
0-1 1034,3
0-2 1036
2-1 1034,1
2-2 1042,4
2-3 1038,9
4-1 1030,6
4-2 1034
4-3 1035,2
8-1 1023,9
8-2 1029,9
8-3 1038,6
14-1 1036,1
14-2 1044
14-3 1029,8
28-1 1038,1
28-2 1040,4
28-3 1029,4