departamento de ingenierÍa civil y ambiental trabajo de

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL

ÉNFASIS EN INFRAESTRUCTURA VIAL

TRABAJO DE GRADO

EFECTO DE LA DOSIFICACIÓN Y TIEMPO DE CURADO DE UNA EMULSIÓN ASFÁLTICA EN UNA MEZCLA 100% RAP

Presentado por:

ANDRÉS FELIPE ESCOBAR ORJUELA

Director

I.C. MSc. PhD. Silvia Caro

Bogotá D.C

Junio de 2018


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Contenido 1. Introducción ................................................................................................................................ 3

2. Problema ..................................................................................................................................... 4

3. Marco Conceptual ...................................................................................................................... 5

4. Antecedentes .............................................................................................................................. 6

5. Objetivos ..................................................................................................................................... 7

6. Metodología ............................................................................................................................... 8

7. Materiales ................................................................................................................................... 9

8. Determinación de la granulometría del material RAP original y dosificación de emulsión .... 9

9. Determinación del tiempo óptimo de curado ......................................................................... 10

10. Ensayos de laboratorio para caracterizar la resistencia mecánica de las mezclas. ............ 10

11. Resultados ............................................................................................................................. 12

12. Conclusiones y Recomendaciones ....................................................................................... 28

13. Referencias ........................................................................................................................... 29


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1. Introducción

El concepto de reciclaje de asfalto es relativamente nuevo en el país, las múltiples técnicas de

aprovechamiento y reutilización de materiales para mejoramiento y/o reconstrucción de vías se

conocen hace más de 50 años y los datos iniciales del uso de una mezcla asfáltica reciclada (RAP)

se dan hacía comienzos de 1900, sin embargo el uso y manejo real del RAP se inició a dar hacia

1970 durante la crisis del petróleo (Reyes-Ortiz Oa, 2012). Unos años después, en 1997, con el

Protocolo de Kioto y su implementación en el 2005, el reciclaje de mezclas asfálticas empezó a

recibir mayor atención y se intensificó su uso en la industria de la construcción de vías (Change,

2018). Algunos autores concuerdan que con porcentajes de RAP entre el 10% y 25% del total de la

mezcla, esta mezcla se puede comportar muy similar a una con 100% de agregados vírgenes,

aclarando que esta debe ser una mezcla en caliente (Kandhal, Rao, Watson, & Young, 1995).

El objetivo principal de este trabajo es el de analizar el comportamiento mecánico de las mezclas

asfálticas fabricadas con 100% de material RAP, empleando diferentes cantidades de emulsión

asfáltica, las cuales fueron seleccionadas mediante una evaluación preliminar del recubrimiento de

los agregados, así mismo como por la facilidad del mezclado con los agregados y por el porcentaje

de asfalto residual después del tiempo de curado. Las dosificaciones escogidas al final del ejercicio

fueron 130 y 170 litros de emulsión por metro cúbico de material, en términos de porcentaje

corresponde al 5.0 y 6.5% de emulsión respectivamente. La razón por la cual este estudio se

enfoca en estudiar el comportamiento de una mezcla asfáltica en frio modificada con material RAP

es contribuir al incrementar el conocimiento de este tipo de mezclas, ya que el avance en el tema

se había quedado relegado dado que la mayoría de las investigaciones se centraban en la

fabricación de las mezclas en caliente, sin tener en cuenta los beneficios ambientales y

posiblemente económicos que trae este tipo de proceso (Burbano & Zuluaga, 2011).


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2. Problema

En Colombia gran porcentaje de las vías presentan deterioros tanto superficiales como

estructurales que han venido agravándose a través del tiempo, estos deterioros están promovidos

por la mala calidad de los materiales usados, drenajes insuficientes para la necesidad de la vía,

procesos constructivos inadecuados y estimaciones poco confiables del tráfico de la zona, lo que

ha generado incrementos en accidentes, inseguridad vial e incremento en costos de reparación,

mantenimiento y reconstrucción de las vías ya existentes (Revollo, 2015).

Bajo esta premisa, se hace necesario investigar, desarrollar, evaluar y aplicar nuevas o existentes

alternativas para darle solución al problema del mal estado de las vías. Teniendo en cuanta esto, el

reciclaje de pavimentos es una opción viable y llamativa debido a sus ventajas en costo,

transporte, manejo y facilidad constructiva.

Teniendo en cuenta que esta técnica de reciclaje es relativamente nueva, aún existen varias

inquietudes en cuanto a varios aspectos propios del uso de este material. A continuación, se

plantean estas inquietudes:

a. ¿Cómo el control de la granulometría podría afectar a la mezcla estabilizada y su vida útil,

así mismo como su resistencia final?

b. En el dado caso de que la dosificación de emulsión asfáltica necesaria para lograr una

estabilización óptima sea muy alta, ¿se justifica económicamente incurrir en ese gasto?

c. ¿Cuál es el tiempo de curado óptimo durante el cual se debe dejar actual la emulsión antes

de compactarla?

La formulación de dichos problemas nos lleva a plantearnos la siguiente inquietud:

Si la mezcla que queremos utilizar para esta investigación no se ajusta a una granulometría de una

mezcla densa en frío, qué efecto tendrán la dosificación y el tiempo de curado sobre la respuesta

mecánica de la mezcla asfáltica reciclada, estabilizada con emulsión asfáltica.


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3. Marco Conceptual En esta sección se definirán algunos de los conceptos que se usarán dentro del marco de esta

investigación, algunos de los conceptos a definir serán: mezcla asfáltica reciclada, emulsión

asfáltica, módulo dinámico y módulo resiliente.

a. Mezcla Asfáltica Reciclada (Reclaimed Asphalt Pavement)

El pavimento asfáltico reciclado (RAP) es un material que se produce a partir del procedimiento de

fresado controlado de la carpeta asfáltica en un espesor específico (Hernandez, 2014).

Considerando que este fresado puede no genera partículas de tamaños similares, se pueden

obtener contenidos de asfalto residual y granulometrías supremamente variables, con la

particularidad de presentar cantidades de finos muy bajas, lo que hace que este material sea difícil

de manejar.

b. Emulsión Asfáltica

Las emulsiones son sistemas formados por dos fases parcial o totalmente inmiscibles, en donde

una es la fase continua y la otra es la fase discreta (Rodriguez, Castaño, & Martinez, 2001). Una

emulsión asfáltica es simplemente la suspensión de pequeños glóbulos de asfalto en agua, la cual

es asistida por un agente emulsificante (como por ejemplo una solución jabonosa). El agente

emulsificante actúa al impartir una carga eléctrica a la superficie de los glóbulos de asfalto, de

manera que estos no se aglomeren (Estructurales, 2018).

c. Módulo Dinámico

El módulo dinámico de una mezcla asfáltica es una propiedad fundamental de este material, el

cual varía en función de la frecuencia y la temperatura. Esta propiedad se define como el valor

absoluto de la relación entre el valor del esfuerzo y el de la deformación unitaria, obtenido en un

ensayo a tensión-compresión (Hernando, Naranjo, & Cetina, 2011). El módulo dinámico se define

como el valor absoluto del módulo complejo el cual describe as propiedades elásticas de un

material de viscosidad lineal sometido a una carga sinusoidal.

d. Módulo Resiliente

El módulo resiliente corresponde a un “módulo elástico supuesto”, el cual relaciona las

solicitaciones de cargas aplicadas con las deformaciones recuperables. La determinación del

módulo resiliente en los suelos se realiza mediante ensayos triaxiales dinámicos de cargas cíclicas

en probetas cilíndricas que simulan un elemento de suelo (Mendoza & Lázares, 2003).

e. Tiempo de Curado o Rotura de la Emulsión Asfáltica

El tiempo de curado, o rotura, de una emulsión asfáltica está controlado principalmente por el tipo

y cantidad utilizada, de manera general, el tiempo de rotura es el momento durante el cual el agua


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es eliminada del sistema asfalto-agua que compone la emulsión (Rodriguez, Castaño, & Martinez,

2001).

f. Gravedad Específica Bulk (Gmb)

Es la relación entre la masa (peso en el aire) de un volumen dado de material a una determinada

temperatura, generalmente a 25°C para mezclas asfálticas, y la masa de un volumen igual de agua

destilada, libre de gas, a la misma temperatura (INVIAS, 2007).

g. Gravedad Específica Máxima (Gmm)

Es la relación entre una masa dada de material a 25º C (77º F) y la masa de un volumen igual de agua a la misma temperatura (INVIAS, 2007).

4. Antecedentes

La estabilización de las capas de base y sub-base en los pavimentos se han concentrado, en su

mayoría, en materiales como el cemento y la cal, los cuales son muy efectivos, pero al mismo

timepo generan altos costos, tanto de producción, obtención y puesta final el campo (Montes,

2010). Por esta razón, es importante y urgente estudiar el uso de otro tipo de materiales, en este

caso la emulsión asfáltica.

En las últimas décadas el esfuerzo a nivel global, tanto científico como tecnológico, se ha

concentrado en desarrollar materiales asfálticos para la construcción de carreteras las cuales

cumplan con los altos requerimientos técnicos para su apertura al público y puesta en

funcionamiento. Uno de los más importantes desarrollos a nivel técnico ha sido el del uso de

emulsiones asfálticas como estabilizador de bases granulares para pavimentos flexibles, usando un

gran espectro de materiales pétreos, o suelos granulares de plasticidad baja (Escobar, 2007).

El reciclaje de mezclas asfálticas en frío in situ con emulsiones asfálticas reutiliza la totalidad de los

materiales extraídos del pavimento envejecido y lo mezcla con una cantidad determinada de

emulsión y otros aditivos, en algunos casos. Este nuevo material se extiende, se compacta y se

deja el tiempo necesario para que el agua presente dentro de la emulsión, se evapore

completamente. (Revollo, 2015).

Uno de los casos, no muy exitosos, ocurrió en El Salvador, en donde debido al poco conocimiento

de técnicas efectivas y procedimientos adecuados de implementación, de la estabilización de

bases, los resultados fueron poco satisfactorios en un tramo construido sobre la calle que conduce

desde la Colonia Las Delicias hacia el municipio de Comasagua, razón por la cual siempre se dejó

pendiente el proceso de investigación en el campo de la estabilización de bases (Escobar, 2007).

Caso contrario ha sido la implementación de esta técnica de reciclado in situ en los Estados

Unidos, ya que se han creado especificaciones técnicas en cada uno de los estados con el fin de

dar un buen uso a este tipo de material y obtener un producto final de alta calidad. Sin embargo,

el escaso control sobre la granulometría y la prácticamente nula capacidad de incidir en la


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regularidad de la rasante obtenida han llevado a que estos métodos constructivos se vean

relegados a uso en carreteras de segundo y tercer orden (Gilabert, 2008).

En resumen, el proceso de reciclaje parte del principio que se tiene un material altamente

heterogéneo, debido al equipo con el cual se realiza la demolición, así mismo, como al tipo de

agregados y asfalto utilizado a la hora de realizar la mezcla inicial. Estos factores hacen que las

propiedades sean difícilmente controlables, especialmente la granulometría, lo que puede llevar a

cierta dificultad a la hora de realizar estos experimentos en laboratorio, acercándose a la realidad

de lo que se vive en campo. No obstante, la decisión de usar este material se da a partir del uso

creciente de la técnica de reciclaje y estabilización en frío con emulsión asfáltica, así mismo como

la contribución al medio ambiente y la disminución del costo de las inversiones (Montoya, 2010).

5. Objetivos

Objetivo General

Evaluar el comportamiento mecánico de una mezcla asfáltica en frio con 100% RAP en función de

la dosificación y el tiempo de curado de una emulsión asfáltica.

Objetivos Específicos

a. Realizar ensayos de laboratorio para evaluar la respuesta mecánica de las mezclas 100 %

RAP estabilizadas con emulsión asfáltica tipo CRL-1.

b. Establecer la mejor dosificación de emulsión asfáltica para elaborar la mezcla 100% RAP.

c. Establecer el mejor tiempo de curado de la mezcla antes de realizar la compactación.


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6. Metodología

En la Figura 1 se presenta la metodología que se empleará en este trabajo de investigación, con el

ánimo de obtener unos resultados claros sobre el comportamiento del material de RAP

estabilizado con emulsión asfáltica.

Figura 1. Metodología de experimentación.

La metodología de este proyecto de investigación depende de dos variables principales, las dosificaciones de emulsión y los tiempos de curado o rotura de la emulsión. Se plantea realizar la evaluación del comportamiento mecánico con unas dosificaciones de 130 y 175 l/m3 de material reciclado suelo y con unos tiempos de curado de 1 y 2 días.

Una vez seleccionados los tiempos y dosificaciones de emulsión se procede con la fabricación de las probetas para el ensayo. En total se fabricaron 2 probetas para el ensayo de módulo resiliente, 4 probetas para el ensayo de módulo dinámico, 24 probetas para el ensayo de deformación permanente y 24 probetas para el ensayo de tracción indirecta.

Después de realizados los ensayos se procede con el análisis y la evaluación del efecto mecánico que tiene las dos variables iniciales en las mezclas estabilizadas.


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7. Materiales

En esta sección se hablarán acerca de los materiales principales que se usarán dentro del marco de

esta investigación.

a. Material de fresado RAP

El material de fresado utilizado fue entregado por la Universidad de los Andes, sin embargo,

después de un análisis detallado del material objeto de trabajo, se evidenció contaminación del

material, es decir, el material inicialmente estaba mezclado con agregados de rio. Como

consecuencia de esto, se tuvo que seleccionar el material para que el material a utilizar fuera

realmente 100% asfalto reciclado sin ningún agente externo. El material fue entregado a la

Universidad por parte del Ingeniero Jairo Espejo, Gerente General del Consorcio Vial Helios,

consorcio encargado de la administración de la Ruta del Sol Sector 1 – Guaduas – El Korán.

b. Emulsión Asfáltica

La emulsión asfáltica empleada en esta investigación corresponde a una emulsión catiónica de

rompimiento lento, con una concentración 60/40 (i.e. 60% asfalto y 40% agua) y una penetración

60/100 [1/100 mm]. Este material fue producido por MULTISERVICIOS DE INGENIERÍA 1A S.A.

8. Determinación de la granulometría del material RAP original y dosificación de emulsión

El primer paso del proceso de experimentación fue el de adelantar el análisis granulométrico del

material que se tenía en la universidad. A partir de la granulometría promedio de los bultos

utilizados, se procedió a seleccionar 10 kg de material para ser enviado a MPI (Manufactura y

Procesos Industriales), con el fin de tener el porcentaje de asfalto residual en la muestra 100%

RAP, esto para calcular el porcentaje de emulsión óptimo a añadir.

Inicialmente, y por recomendación del Ingeniero Daniel Zuluaga, se seleccionaron tres

dosificaciones de emulsión en la mezcla las cuales fueron 45, 70 y 108 litros de emulsión por cada

metro cúbico de material fresado, dosificaciones utilizadas actualmente en proyectos propios del

Ingeniero, IDU y UMV. Estas dosificaciones que más adelante fueron modificadas después de

realizar una mezcla preliminar y evidenciar que la cantidad de emulsión utilizada no proporcionaba

una superficie de recubrimiento (i.e. película de emulsión que envuelve a la partícula de agregado)

lo suficientemente homogénea. Sin embargo, ciertas entidades insisten en que las dosificaciones

inicialmente planteadas arrojan mezclas lo suficientemente estables para ser utilizadas.

Como resultado de esta mezcla inicial, se definieron las dosificaciones y tiempos de curado

definitivos, siendo 30 y 175 litros de emulsión por cada metro cúbico de material fresado.


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9. Determinación del tiempo óptimo de curado

Un paso importante dentro del proceso de investigación y experimentación fue el de determinar el

tiempo óptimo de curado de la emulsión, para esto, se procedió a realizar las dos mezclas con

cada una de las dosificaciones escogidas, 5% y 6.5%, y se pesó la cantidad de agua perdida en

intervalos de 1 hora por el tiempo que fuera necesario. De esto análisis se puedo concluir lo

siguiente:

a. La evaporación de agua se estabiliza después de transcurrido 24 horas.

b. Durante las primeras 24 horas se evaporó el 2.87% de agua en promedio, lo que equivale a

25.73 gramos de agua.

c. Durante las segundas 24 horas se evaporó el 0.11% de agua en promedio, lo que equivale a

1.75 gramos de agua en promedio.

d. El tiempo óptimo de curado es de 24 horas.

10. Ensayos de laboratorio para caracterizar la resistencia mecánica de las mezclas.

En esta sección se hablará sobre los ensayos que se usarán que se usarán dentro del marco de esta

investigación para determinar el impacto mecánico de las variables seleccionadas en las mezclas

que serán objeto de nuestro estudio.

a. Tracción Indirecta

Para la ejecución de este ensayo se seguirán las recomendaciones de la norma INV E – 725 – 13,

fabricando 3 probetas de 102mm (4”) de diámetro y 63.5mm (2.5”) de altura, para cada

dosificación de emulsión y por cada tiempo de curado. Este método de prueba establece los

procedimientos para preparar y probar especímenes de concreto asfáltico con el propósito de

medir el efecto del agua sobre la resistencia a la tracción indirecta (INVIAS, 2013).

Para poder elaborar este ensayo lo primero que se debe hacer es clasificar las probetas en dos

grupos, uno de ellos será ensayado en condición seca y el otro en condición húmeda. Para este

acondicionamiento se procede a sumergir un grupo de probetas en agua a 60°C durante 24 horas y

después en agua a 25°C por 1 hora. El segundo grupo debe ser sumergido en agua a 25°C por 1

hora y en ambos casos, las probetas deben ser falladas inmediatamente. Se coloca cada

espécimen en el aparato de carga, con las franjas metálicas de carga centradas y paralelas. Se

procede a aplicar una carga diametral a una tasa de deformación de 50 mm/min hasta que se

alcance la carga máxima y la probeta falle.

b. Módulo Dinámico

Para la elaboración de este ensayo, es importante haber compactado las probetas en el

compactador giratorio, ya que este tipo de compactación presenta una mayor regularidad en las


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caras en las cuales se le aplicará la carga requerida para el ensayo. Este ensayo se elaborará, para

todas las probetas preparadas, siguiendo la recomendación de la norma INV E – 754 – 07.

Para el caso del ensayo de módulo dinámico se seleccionaron 3 temperaturas diferentes y 8

frecuencias de aplicación de carga, las temperaturas seleccionadas fueron de 5, 25 y 50°C, las

frecuencias seleccionadas fueron de 0.1, 0.5, 1, 3, 7, 11, 15 y 19Hz. Para cada una de las

temperaturas cada probeta debe ser acondicionada, es decir, cada probeta se debe dejar, al

menos 24 horas, sometida a la temperatura del ensayo antes de realizarlo. Las dimensiones de las

probetas fueron de 100 mm de diámetro por 110 mm de altura, la norma especifica que las

probetas deben tener una relación de 1:2, pero por las características de la mezcla compactada,

fue imposible lograr que esta relación en las probetas sin que estas se quebraran.

Adicional a esto, la norma dice que el ensayo debe ser realizar a tensión compresión, pero por las

características de la mezcla el ensayo se pudo realizar a compresión pura bajo la aplicación de una

carga sinusoidal.

c. Deformación Permanente

Para la ejecución de este ensayo se seguirán las recomendaciones de la norma INVE – 756 – 07,

fabricando 4 probetas, de 60 cm x 60 cm x 20 cm, una por cada dosificación y tiempo de curado

seleccionado. Este ensayo sirve para determinar la resistencia a la deformación plástica de una

mezcla asfáltica.

El ensayo consiste en someter una probeta de mezcla asfáltica al paso de una rueda en

condiciones determinadas de presión y temperatura, midiéndose periódicamente la profundidad

de la deformación producida, estas condiciones determinadas de presión y temperatura son las

siguientes, presión de 900 ± 25 KN/m2 y a temperatura ambiente.

Después de situar la probeta dentro del equipo y haber asentado la rueda cargada sobre la

superficie, se pone en movimiento el carro durante un periodo de 120 minutos sin interrupciones.

Una vez finalizado el ensayo, se detiene la máquina, se levante la rueda, se extrae la probeta y se

procede a analizar los datos correspondientes.

d. Módulo Resiliente

Para llevar a cabo este ensayo se seguirá la norma INVE – 156 – 07, fabricando 2 probetas, las

cuales en el momento del ensayo, hayan presentado el mejor comportamiento mecánico a los

ensayos que se hayan realizado hasta ese momento. El ensayo consiste en aplicar un esfuerzo axial


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repetitivo, de magnitud, duración y frecuencia fijas a un espécimen cilíndrico, debidamente

preparado y acondicionado. Durante y entre las aplicaciones del esfuerzo dinámico, el espécimen

es sometido a un esfuerzo estático (confinamiento) en su contorno, proporcionado por medio de

una cámara de presión triaxial. La respuesta a la deformación axial resiliente (recuperable) del

espécimen, es medida y empleada para calcular los módulos resilientes dinámicos dependientes

del esfuerzo, tanto axial como de confinamiento. Los esfuerzos de confinamiento son los

siguientes, 20.7, 34.5, 68.9, 103.4 y 137.9 KPa; los esfuerzos axiales son los siguientes, 20.7, 41.4,

62.1, 34.5, 68.9, 103.4, 137.9, 206.8 y 257.8 KPa. Mientras que las dimensiones de las probetas

serán de 150 mm de diámetro y 160 mm de alto.

11. Resultados

a. Gravedad Específica Máxima

En la primera parte del trabajo experimental, se calculó la gravedad específica máxima del

material RAP original sin compactar, esto hace referencia a la relación entre la masa de un

volumen de mezcla sin compactar y la masa de un volumen igual de agua. Para esto se tomó una

granulometría promedio de los 4 bultos tamizados inicialmente. La granulometría para realizar

este primer ensayo se presenta en la tabla 1 a continuación, esta granulometría es del material

RAP original.

Tabla 1. Granulometría del material RAP original

Tamiz Tamiz (mm) % Pasa

1.00 25.40 96.85%

0.75 19.05 92.26%

0.50 12.70 75.14%

0.38 9.53 64.33%

No. 4 4.75 41.12%

No. 10 2.00 16.66%

No. 40 0.43 3.67%

No. 80 0.18 1.68%

No. 200 0.08 0.54%

Fondo 0.01 0.00%

Al elaborar el ensayo de Gmm, tal y como lo especifica la norma INV E – 735 – 13, usando la

siguiente expresión:


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𝐺𝑚𝑚 = 𝐴

𝐴 − (𝐶 − 𝐵)

Donde:

𝐺𝑚𝑚: 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎.

𝐴: 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎, 𝑔𝑟.

𝐵: 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎, 𝑔𝑟.

𝐶: 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒, 𝑐𝑜𝑛 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎, 𝑔𝑟.

El resultado de este primer Gmm fue el siguiente:

𝐺𝑚𝑚 𝑅𝑎𝑝 𝑂𝑟𝑖𝑔𝑖𝑛𝑎𝑙 = 2.506

Utilizando esta misma expresión se elaboró el Gmm para las mezclas efectuadas de RAP con la

emulsión dejándolas curar el tiempo seleccionado inicialmente, el resultado de estas gravedades

específicas máximas se presentan en la tabla 2, llamada gravedad específica máxima del RAP más

la emulsión curada.

Tabla 2. Gravedad específica máxima del RAP con emulsión

TIEMPO DE CURADO

Contenido de Emulsión Horno 2 días 1 Semana 1 día

3.50% 2.421 2.425 2.367 --

5.00% 2.410 2.383 2.350 2.407

6.50% 2.361 2.316 2.332 2.382

b. Fabricación de Especímenes

El paso a seguir fue el elaborar las probetas para determinar las diferentes propiedades del

material. Para esto, se empleó el compactador giratorio para llevar a cabo el proceso de

compactación de las probetas. El cual se realizó controlando su altura, es decir, un diseño

volumétrico el cual tiene en cuenta las propiedades de los agregados, la preparación de los

especímenes de ensayo y la selección del contenido de asfalto. De este proceso de compactación

se puede observar que para tres especímenes en igualdad de condiciones, no se obtuvo la altura

especificada, esto se debe a que no se controlaron los límites granulométricos de una mezcla

densa en frío.


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En las figuras 2, 3 y 4, podemos ver la compactación de a mezcla de RAP + emulsión al 3.5%,

curada al horno, 2 días y 1 semana. El curado en horno se realizó en la primera fase de la

experimentación, esto para observar el efecto que tenía la temperatura en la mezcla. Durante la

segunda fase de experimentación esto no se realizó porque definimos que la mezcla debía ser

100% en frío.

Figura 2. Compactación RAP 3.5% - Curado en Horno

Figura 3. Compactación RAP 3.5% - 2 Días de Curado

60,00

65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

110,00

- 100,00 200,00 300,00 400,00

Alt

ura

de

la m

ues

tra

(mm

)

Número de giros

3.5% Horno #1

3.5% Horno #2

3.5% Horno #3

60,000

65,000

70,000

75,000

80,000

85,000

90,000

95,000

100,000

105,000

110,000

- 100,000 200,000 300,000 400,000

Alt

ura

de

la m

ues

tra

(mm

)

Número de giros

3.5% 2 días #1

3.5% 2 días #2

3.5% 2 días #3


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Figura 4. Compactación RAP 3.5% - 1 Semana de Curado

En la tabla 3 se presentan las alturas finales de compactación de cada una de las probetas y

tiempos de curado con el 3.5% de emulsión.

Tabla 3. Alturas finales de compactación de probetas

RAP + Emulsión 3.5%

Tiempo de

Curado

Altura

Probeta

Desviación en

Altura

Horno

73.01

2.24 77.34

74.20

2 días

78.30

4.91 78.66

69.99

1 semana

73.84

0.49 74.74

74.65

60,000

65,000

70,000

75,000

80,000

85,000

90,000

95,000

100,000

105,000

110,000

- 100,000 200,000 300,000 400,000

Alt

ura

de

la m

ues

tra

(mm

)

Número de giros

3.5% 1 Semana #3

3.5% 1 semana #2

3.5% 1 semana #1


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Las figuras 2, 3, 4 y tabla 3, nos da información de cada una de las alturas finales de compactación

de las probetas para los diferentes ensayos realizados.

c. Gravedad Específica Bulk y Porcentaje de Vacíos

El paso siguiente a la compactación es el de calcular la densidad y el porcentaje de vacíos de cada

una de las probetas. Para esto se siguió la norma INV E – 733 – 13.

Al seguir el procedimiento indicado en la norma, obtuvimos los resultados de Gmb, gravedad

específica bulk, que se refiere a la relación entre la masa de un volumen dado de material y la

masa de un volumen igual de agua destilada, Densidad y porcentaje de vacíos para las probetas

con un contenido de emulsión al 3.5%, así con cada una de las dosificaciones. Estos resultados se

presentan en la tabla 4 a continuación:

Tabla 4. Gravedad específica bulk y gravedad específica máxima teórica

Tipo de Curado Peso Seco

(gr)

Peso

Sumergido

(gr)

Peso

Parcialmente

Seco (gr)

Gravedad

Específica

Bulk

Densidad

(gr/cm3)

Gmm porcentaje

de Vacios

3.5% - Horno 1,194.00 656.30 1,207.00 2.17 2.16 2.421 10.44%

3.5% - Horno 1,182.00 638.30 1,212.00 2.06 2.05 2.421 14.90%

3.5% - Horno 1,181.00 634.43 1,198.50 2.09 2.09 2.421 13.52%

3.5% - 2 días 1,199.00 657.20 1,235.50 2.07 2.07 2.425 14.49%

3.5% - 2 días 1,200.50 660.50 1,220.00 2.15 2.14 2.425 11.51%

3.5% - 2 días 1,068.00 574.35 1,086.00 2.09 2.08 2.425 13.91%

3.5% - 1 semana 1,142.50 605.98 1,154.00 2.08 2.08 2.367 11.92%

3.5% - 1 semana 1,145.50 611.47 1,164.00 2.07 2.07 2.367 12.41%

3.5% - 1 semana 1,139.50 606.47 1,158.00 2.07 2.06 2.367 12.72%

En esta tabla observamos cómo ninguna de las mezclas curadas llegó al porcentaje de vacío

esperado que era del 4%, valor con el que se realizaron todos los diseños de las probetas. Esto nos

da un claro indicador de que al no controlar la granulometría a la hora de hacer la mezcla, no se

llegará el resultado esperado en cuanto a los porcentajes de vacíos y la respuesta mecánica de

estas probetas no será la ideal en cuanto a los valores finales de los experimentos.


17

d. Tracción Indirecta

De los ensayos se obtuvo los siguientes resultados:

En las figuras 5 y 6 se presentan los resultados del ensayo de tracción indirecta para la mezcla

100% RAP con emulsión al 6.5% y los dos tiempos de curado, 1 y 2 días respectivamente.

Figura 5. Resistencia a la Tensión RAP + Emulsión al 6.5% para un 1 día de Curado

Figura 6. Resistencia a la Tensión RAP + Emulsión al 6.5% para 2 días de Curado

En estas dos figuras vemos como el desplazamiento total que ocurre antes de la falla es muy bajo, menos de 3 mm, así mismo como la carga máxima aplicada es muy baja, lo que nos puede indicar, sin realizar en análisis correspondiente, que la resistencia a la tensión de estas mezclas es muy baja.

En la tabla 5 se presentan los resultados del ensayo de tracción indirecta tal y como lo especifica la norma, para probetas saturadas y probetas parcialmente saturadas, esto para poder medir el efecto de la humedad en la resistencia de las mezclas. Así mismo como la relación de resistencia entre el grupo parcialmente saturado y el grupo saturado

-

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Car

ga (

N)

Desplazamiento (mm)

6.5% - 1 día #1 6.5% - 1 día #2 6.5% - 1 día #3

-

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0

Car

ga (

N)

Desplazamiento (mm)

6.5% - 2 días #1 6.5% - 2 días #2 6.5% - 2 días #3


18

Tabla 5. Resultados del ensayo de tracción indirecta

Tiempo de Curado Y Porcentaje de Emulsión

Resistencia a la Tensión (kPa)

Desviación Estándar de Resistencia

relación de resistencia

5.0% - 1 días (S)* 91,97 0,59

5.0% - 1 días (Ps)** 162,61 17,17 56,56%

5.0% - 2 días (S) 90,02 7,65

5.0% - 2 días (Ps) 257,01 9,22 35,02%

6.5% - 1 días (S) 174,56 5,53

6.5% - 1 días (Ps) 191,71 3,04 91,06%

6.5% - 2 días (S) 154,57 13,66

6.5% - 2 días (Ps) 290,61 21,52 53,19%

*(S) = Saturado.

**(Ps) = Parcialmente saturado.

Es importante aclarar que se presentan valores promedio de los experimentos, ya que en total se ensayaron 24 probetas para la combinación de estas dos variables.

Acá vemos claramente el impacto de la humedad sobre la resistencia final de cada una de las probetas., es decir vemos como en los 4 casos la resistencia de las probetas húmedas es menor a la resistencia de las probetas parcialmente saturadas, para el caso de las probetas con un contenido de emulsión del 5% curado por un día se conserva el 56.56% de la resistencia inicial, de igual manera para las probetas con un contenido de emulsión del 5% curada por dos días se conserva un 35.02% de la resistencia inicial. Así mismo se proceden a ensayar las probetas con un contenido de emulsión del 6.5% curadas durante uno y dos días respectivamente, obteniendo que para el primer caso se conserva el 91.06% de la resistencia y para el segundo caso se conserva el 53.19% de la resistencia.

e. Módulo Resiliente

La respuesta mecánica resiliente de un suelo no tiene un único valor, esto y que ese valor varía con

el estado de esfuerzo al que es sometido el suelo, por lo que el módulo resiliente no es un solo

punto sino más bien una familia de varias curvas (Limaymanta Mendoza & Gutíerrez Lázares, 2003).

El ensayo de módulo resiliente en el laboratorio consiste en construir una probeta cilíndrica

correspondiente a una muestra de suelo, la cual se confinará en una cámara que permite aplicar

una variedad de presiones de confinamiento con el objetivo de simular las condiciones a las que

estará sometido el suelo como parte de la estructura del pavimento. Luego, a través de un modelo

de aplicación de carga, se somete la probeta a un número de ciclos de carga de magnitud y


19

duración determinadas. Durante este ensayo se registran la fuerza y las deformaciones producidas

en la muestra.

Una vez instalada la muestra, el procedimiento considera 15 series o ciclos de carga dentro de los

cuales se varía tanto la presión de la cámara, como el esfuerzo vertical aplicado a la muestra.

En la figura 7 se muestra un ejemplo del formato de presentación de los datos obtenidos del

ensayo ejecutado en la cámara de compresión triaxial, esto es sólo una parte y se repite hasta

llegar a la serie número 15.

Figura 7. Formato de presentación de datos para módulo resiliente

A continuación se realiza en análisis y la comparación del módulo resiliente para la mezcla con una dosificación del 6.5%, curada durante dos días, se obtienen los resultados presentados en la tabla 6.

Tabla 6. Resultados de módulo resiliente para la mezcla con una dosificación de 6.5% curada por dos días

Serie Presión de Cámara

(KPa) Esfuerzo Axial Máximo Desviador

(KPa) Módulo Resiliente

(MPa)

1 20,7 20,7 167,425

2 20,7 41,4 125,085

3 20,7 62,1 150,033

4 34,5 34,5 103,238

5 34,5 68,9 189,408

6 34,5 103,4 228,857

7 68,9 68,9 163,331

8 68,9 137,9 272,451

9 68,9 206,8 300,546


20

10 103,4 68,9 231,245

11 103,4 103,4 260,973

12 103,4 206,8 302,560

13 137,9 103,4 253,216

14 137,9 137,9 279,762

15 137,9 275,8 323,397

En esta tabla vemos un comportamiento muy parecido a medida de que se aumentan tanto el esfuerzo desviador como la presión de confinamiento, puede parecer que la aplicación del módulo resiliente es simple, pero su uso se complica ya que no existe un valor único para un tipo de suelo o mezcla, sino que hay un número infinito de valores dependiendo de las condiciones escogidas para la prueba. Por lo tanto, el valor apropiado de módulo resiliente debiera ser determinado para las condiciones específicas que corresponden a la condición final del suelo y de acuerdo con el nivel de esfuerzo real aplicado por un vehículo.

El paso siguiente después de tener todos los datos organizados en el formato presentado en la figura 7 es el de ajustar estos datos a alguno de los modelos de comportamiento mecánico de los materiales que nos presenta en Ingeniero Bernardo Caicedo en su libro “Geotechnics of Roads” (Caicedo, 2018).

Para este ajuste se seleccionó el modelo que propuso Uzan en 1992, el cual propone usar la tensión de corte octaédrica, en lugar del esfuerzo desviador. Este modelo es conocido como el modelo k1-k3, el cual se presenta a continuación.

𝐸 = 𝐾1 ∗ 𝑃𝑎 ∗ (𝜃

𝑃𝑎)

𝐾2∗ (

𝜏𝑜𝑐𝑡

𝑃𝑎+ 1)

𝑘3 Ecuación 1.

Los coeficientes k1, k2 y k3 están relacionados con las propiedades del material de la siguiente manera:

El coeficiente k1 indica las características elásticas de los agregados, la densidad del material la cual está relacionada con la relación de vacíos y la relación de Poisson de la mezcla. Como k1 es proporcional al módulo elástico de Young del material, este valor siempre va a ser positivo. El coeficiente k2 caracteriza el comportamiento del contacto entre partículas, su valor es de 1/3 para el contacto entre partículas esféricas y es de 0.5 para el contacto entre partículas planas. Por otro lado, cuando los contactos entre las partículas tienen algún ligante, el coeficiente k2 puede disminuir e incluso ser 0 para aglutinantes muy fuertes. El coeficiente k3 indica la disminución en el módulo resiliente a medida que aumenta la tensión o el esfuerzo de corte. Este coeficiente es cero para esfuerzos muy pequeños y se vuelve negativa, lo que indica que un aumento en la tensión de corte, disminuye la rigidez del material.

Al utilizar la ecuación 1 se obtienen los siguientes coeficientes K1, K2 y K3 y así poder construir la gráfica que representa mejor a la nube de puntos que se tiene, el resultado se presenta en la figura 6, en la cual se analizan los datos de la mezcla con el 6.5% de contenido de emulsión curada por 2 días.


21

Figura 6. Modelo de tensión de corte octaédrica para ajuste de los datos de módulo resiliente

En la tabla 7 se presentarán los valores de los coeficientes k1, k2 y k3 como parte del análisis del comportamiento, se debe tener en cuenta para este análisis que los coeficientes se ven afectados, negativamente, de gran manera por el alto porcentaje de vacíos que presenta la mezcla. (Caicedo, 2018)

Tabla 7. Valores de coeficientes k1, k2 y k3

Coeficiente Valor

k1 3,056987

k2 0,216229

k3 0,473813

Dentro de este modelo, los tres coeficientes no indican lo siguiente, el k1 se refiere a las características elásticas de los agregados, es decir, siempre será un valor positivo, en este caso específico al ser un valor alto, significa que el efecto del porcentaje de vacíos en el valor de módulo resiliente es alto.

Para el caso del k2, al ser este valor muy cercano a 0.33, nos muestra que, a pesar de que los agregados puedan parecer aplanados, los puntos de contacto reales de las partículas son circulares, tal y como lo especifica el modelo.

En este modelo el coeficiente más importante es el k3, es este caso, al ser este valor cercano a cero significa que la rigidez del material es muy baja, lo que posiblemente puede afectar su resistencia bajo cargas elevadas.

A pesar de estos resultados, es importante aclarar que debido a que el módulo resiliente no es un valor único, se hace necesario un análisis a profundidad sobre este tema. Sin embargo, lo que se observó con el material evaluado es que a causa de los altos porcentajes de vacíos, este material se comporta como una mezcla semi-ligada y no como una mezcla 100% ligada como se pensaba inicialmente.

R² = 0,8614

0

50

100

150

200

250

300

350

400

160 210 260 310 360 410 460 510 560 610 660 710 760 810 860 910 960 1010 1060

E ex

per

imen

tal [

MP

a]

𝐸 = 𝑘1𝑃𝑎

𝜃

𝑃𝑎

𝑘2 𝜏𝑜𝑐𝑡

𝑝𝑎+ 1

𝑘3


22

f. Módulo Dinámico

El ensayo de módulo dinámico se realizó para 2 probetas diferentes, una por dosificación y tiempo

de curado y se presenta de esta misma manera. Se debe tener en cuenta que no se alcanzó a

realizar el ensayo de una probeta, razón por la cual no se pueden comprar estos resultados.

Este ensayo se debe realizar bajo esfuerzos de tensión-compresión, pero debido a la configuración

propia de las probetas, el ensayo sólo se puedo realizar bajo un esfuerzo de compresión axial.

Teniendo en cuenta que este ensayo involucra el parámetro de temperatura, las probetas fueron

acondicionados a 5, 25 y 50°C. En términos de la frecuencia de aplicación de carga, esta propiedad

fue determinada para 0.1, 0.5, 1, 3, 7, 11, 15 y 19Hz.

Para el caso de las probetas con una dosificación de 6.5% y 1 y 2 días de curado respectivamente

obtuvimos los resultados que se muestran en las tablas 8, 9 Y 10.

Tabla 8. Resultados de módulo dinámico, dosificación de 6.5% curado por 1 y 2 días, temperatura de 5°C

6.5% 1 día 6.5% 2 días

Frecuencia (Hz)

Módulo Dinámico (MPa)


19 1.827,77 5.093,23

15 1.721,74 4.923,35

11 1.614,16 4.816,49

7 1.506,58 4.779,56

3 1.288,29 4.464,93

1 983,57 3.633,38

0,5 872,62 3.239,78

0,1 682,08 2.517,64


6.5% 1 día 6.5% 2 días

Frecuencia (Hz)



19 1.188,09 1.998,26

15 1.176,65 1.898,26

11 1.155,92 1.795,03

7 1.078,41 1.691,80

3 922,02 1.465,78

1 695,83 970,19

0,5 623,07 905,89

0,1 567,62 871,23


23


6.5% 1 día 6.5% 2 días

Frecuencia (Hz)



19 774,66 808,56

15 761,79 790,79

11 752,60 781,70

7 743,41 775,70

3 707,07 765,70

1 630,98 647,72

0,5 604,18 641,40

0,1 564,78 621,19

En la tabla 8 se presentan los resultados de módulo dinámico para las probetas con 6.5% de

emulsión, curadas a 1 y 2 días respectivamente a una temperatura de 5°C, en este caso vemos

como, en promedio, el módulo dinámico de la mezcla curada por 2 días es un 229% mayor al de la

mezcla curada por 1 día. En la tabla 9 se muestran los resultados de módulo dinámico para las

probetas con 6.5% de emulsión, curadas a 1 y 2 días respectivamente a una temperatura de 25°C,

en este caso vemos como, en promedio, el módulo dinámico de la mezcla curada por 2 días es un

55% mayor al de la mezcla curada por 1 día. Y finalmente, en la tabla 10 se muestran los

resultados de módulo dinámico para las probetas con 6.5% de emulsión, curadas a 1 y 2 días

respectivamente a una temperatura de 50°C, en este caso vemos como, en promedio, el módulo

dinámico de la mezcla curada por 2 días es un 5% mayor al de la mezcla curada por 1 día.

Estos resultados nos indican que con 2 días de curado antes de realizar la compactación de la

mezcla, esta tiene un mejor comportamiento ante las cargas cíclicas aplicadas durante este

ensayo, las cuales son las que simulan el tráfico normal al que sería sometida este tipo de material.

En la figura 8 se muestran los módulos dinámicos de las dos probetas a diferentes temperaturas y

frecuencias, adicional a esto, se muestra el valor admisible de módulo para este tipo me mezclas,

el cual es de mínimo 2500 MPa a 20°C (Potti, 1999).


24

Figura 8. Módulo dinámico para las mezclas 100% RAP

Adicional a esta comparación porcentual, se procedió con la construcción de las curvas maestras

para ambos tipos de mezclas elaborados, en la construcción de estas curvas maestras se hace uso

del principio de superposición tiempo-temperatura y los datos son reducidos a una temperatura

seleccionada, en nuestro caso, 25°C.

Para poder construir las curvas maestras se deben seguir 3 pasos importantes, el primero de ellos

es el de graficar las diferentes curvas que tengamos para formar nuestra curva maestra en una

sola figura. A continuación se deben graficar las curvas, multiplicando las frecuencias por los Shift

Factors para hallar la frecuencia reducida a la temperatura de referencia, es decir 25°C. Y por

último se deben graficar los valores de módulo dinámico vs los valores de las frecuencias

reducidas hallados mediante los Shift Factors.

A continuación, en las tablas 11 y 12 se presentan los valores de los Shift Factos para las dos curvas

maestras que se presentan en las figuras 9 y 10. En estas figuras, se muestran las curvas maestras

para las mezclas de 6.5% curada a 1 día y 6.5% curada a 2 días respectivamente.

Tabla 11. Valores de Shift Factors para construcción de curva maestra de 6.5% 1 días

Temperatura Shift Factor

5°C 6

25°C 1

50°C 0,1

Tabla 12. Valores de Shift Factors para construcción de curva maestra de 6.5% 2 días

Temperatura Shift Factor

5°C 500

25°C 1

50°C 0,001

-

1.000,00

2.000,00

3.000,00

4.000,00

5.000,00

6.000,00

0 5 10 15 20

Mó

du

lo D

inám

ico

(M

Pa)

Frecuencia (Hz)

T=5°C - 6.5% 1D

T=5°C - 6.5% 2D

T=25°C - 6.5% 1D

T=25°C - 6.5% 2D

T=50°C - 6.5% 1D

T=50°C - 6.5% 2D

Potti, 1999


25

Figura 9. Curva Maestra para la mezcla con 6.5% de emulsión y 1 día de curado

Figura 10. Curva Maestra para la mezcla con 6.5% de emulsión y 2 días de curado

De las curvas maestras de las mezclas asfálticas evaluadas, teniendo 25°C como temperatura de referencia, se puede obtener el valor del módulo dinámico de la mezcla para cualquier frecuencia a la temperatura de referencia escogida. En los dos casos, la curva fue dividida en dos para logra un mejor ajuste y de esta manera, obtener un valor de módulo dinámico para unas condiciones de evaluación específicas de manera más acertada a si se tuviese una sola gráfica de ajuste.

y = -69,493x2 + 218,76x + 583,98 R² = 0,7561 y = 704,34x0,1992

R² = 0,9888

500,00

5.000,00

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 1.000,00

Mó

du

lo D

inám

ico

(M

Pa)

Log (Frecuencia (Hz))

Curva Maestra 1 Curva Maestra 2

Polinómica (Curva Maestra 1) Potencial (Curva Maestra 2)

y = 968,71x0,0506 R² = 0,9665

y = 1151,4x0,1699 R² = 0,9787

500,00

5.000,00

0,00 0,00 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 1.000,00 10.000,00

Mó

du

lo D

inám

ico

(M

Pa)

Log (Frecuencia (Hz))

Curva Maestra 1

Curva Maestra 2

Potencial (Curva Maestra 1)

Potencial (Curva Maestra 2)


26

g. Deformación Permanente

A continuación, se presentan los resultados del ensayo de deformación permanente sobre placas fabricadas con las mezclas anteriormente seleccionadas.

El ensayo consiste en someter una probeta de la mezcla asfáltica al paso repetitivo de una rueda en condiciones controladas de presión y temperatura, midiéndose periódicamente la profundidad de la deformación producida, este procedimiento es aplicable principalmente en las mezclas asfálticas producidas en caliente y destinadas a trabajar en condiciones severas de tránsito y clima, aunque variando las condiciones del ensayo este puede ser también de utilidad en mezclas de otro tipo, en nuestro caso en mezclas en frío. El procedimiento que se siguió para la ejecución de este ensayo fue el siguiente. Se fabricaron 4 probetas, una por cada dosificación y tiempo de curado seleccionado y se compactaron usando los moldes rectangulares dispuestos en el laboratorio para este fin. Una vez las probetas fueron compactadas se dejaron en los moldes entre 12 y 24 horas para evitar desprendimiento de agregados de las mismas. A la hora de realizar el ensayo, nos aseguramos que el equipo se encontrara a temperatura ambiente, ya que la mezcla se quiere ensayar en frío para no alterar los resultados correspondientes. La presión de la rueda fue la indicada en la norma, la cual es de 900 ± 25 KN/m2 aplicada durante los 120 minutos de duración del ensayo. Una vez finalizado el experimento se precedió a extraer los datos del programa para su debido análisis, para esto se calcularon los valores medios de todas las deformaciones de la mezcla y se llevaron a un gráfico en donde se dibujó la curva de deformación. A partir de las deformaciones correspondientes a cada tiempo, se calculó la velocidad la velocidad de deformación así mismo como la deformación acumulada. En las tablas 13 y 14 se presentan los resultados de los ensayos a las muestras con un contenido de emulsión de un 5% y curadas por 1 y 2 días respectivamente.

Tabla 13. Deformación Permanente para probeta con 5.0%de emulsión, curado por 1 día

Deformación Permanente - 5.0% Curado 1 Día

Intervalo (min) Velocidad de Deformación

μm/min Deformación Acumulada

mm

30-45 18.75 4.01

75-90 8.43 4.50

105-120 6.17 4.69

Tabla 14. Deformación Permanente para probeta con 5.0%de emulsión, curado por 2 días

Deformación Permanente - 5.0% Curado 2 Días



mm

30-45 14.76 3.16

75-90 6.64 3.54

105-120 4.86 3.70


27

Acá podemos apreciar como la deformación acumulada al final del ensayo es un 21.2% menor en la muestra curada por dos días, lo que nos indica un mejor desempeño con el paso del tiempo.

En la figura 11 podemos observar el comportamiento del material durante los ciclos de carga aplicados en la ejecución del ensayo. Se presenta de esta forma para evidenciar los diferentes comportamientos de las mezclas y poder compararlos unos con otros.

Figura 11. Deformación permanente para las 4 mezclas elaboradas.

En la figura presentada anteriormente vemos como el mejor comportamiento, menor deformación acumulada, se presenta con la mezcla con un 5% de contenido de emulsión curada por 2 días. Esto nos indica que los mejores desempeños se dan con un mayor tiempo de curado.

En las tablas 15 y 16 se presentan los resultados de los ensayos a las muestras con un contenido de emulsión de un 6,5% y curadas por 1 y 2 días.

Tabla 15. Deformación Permanente para probeta con 6.5%de emulsión, curado por 1 día

Deformación Permanente - 6.5% Curado 1 Día



mm

30-45 42.88 4.51

75-90 19.28 5.61

105-120 14.12 6.06

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0 20 40 60 80 100 120 140

Des

pla

zam

ien

to (

mm

)

Tiempo (min)

6.5% - 2 días

6,5% - 1 día

5% - 2 días

5% - 1 día


28

Tabla 16. Deformación Permanente para probeta con 6.5%de emulsión, curado por 2 días

Deformación Permanente - 6.5% Curado 2 Días



mm

30-45 15.78 4.08

75-90 7.10 4.49

105-120 5.20 4.65

Aumentando las dosificaciones de emulsión podemos ver como el comportamiento sigue siendo exactamente el mismo, a mayor tiempo de curado, menor deformación acumulada, en este caso es un 23.25% menor la deformación acumulada con dos días de curado.

Es importante tener en cuenta que a pesar de que el curado a 2 días presenta un mejor comportamiento en cuanto a la deformación acumulada, se evidenciaron, en los 4 casos, un alto desprendimiento de agregados, lo que sugiere que la adherencia de estas no es la óptima para usar como una superficie de tráfico vehicular.

12. Conclusiones y Recomendaciones

El no ajuste del material a una granulometría específica de una mezcla densa en frío hizo que los resultados no fueran los esperados para este tipo de mezclas, las respuestas mecánicas obtenidas no se acercan a un valor único, sino que presentan una alta, es decir, la resistencia final de la mezcla se ve gravemente afectada si no se realiza un control y un ajuste granulométrico adecuado al inicio de la experimentación.

Las cantidades definidas fueron las de 5% y 6.5%, es decir, 130 y 175 l/m3 de material suelto. Utilizar más emulsión implica un mayor costo asociado a la producción de esta mezcla, lo que se busca con este tipo de técnicas es ahorro. De las dos dosificaciones anteriormente mencionadas, la que mejor comportamiento presenta es la de 174 l/m3, sin embargo hay que tener en cuenta que los mejores resultados se dan combinando esa dosificación con un tiempo de curado de dos días.

De acuerdo al objetivo general de la investigación se observa que el comportamiento mecánico de la mezcla asfáltica 100% RAP en función de la dosificación y el tiempo de curado es variable dependiendo de la combinación de los dos factores mencionados anteriormente, a mayor dosificación y mayor tiempo de curado, mejor comportamiento del material a los esfuerzos mecánicos aplicados. Se debe tener en cuenta que el tiempo de curado máximo no puede sr mayor a 48 horas, después de este tiempo, la emulsión pierde las propiedades de adherencia que le puede aportar a la mezcla.

Es de resaltar que los tiempos de curado utilizados en la primera parte de esta investigación no fueron los adecuados, el tiempo óptimo de curado oscila entre las 27 y 48 horas, no como en algunos casos que se deja curando el material por casi una semana antes de compactarlo en campo.


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Aunque los valores obtenidos en los ensayos realizados con esta mezcla de RAP y emulsión asfáltica no cumplen con los parámetros de valoración de las fuentes citadas, es imprescindible realizar el correspondiente diseño de mezcla con el fin de obtener las dosificaciones exactas que den cumplimiento a la normativa, en el caso tal de que este se quiera usar como un material apto para una capa de rodadura.

A pesar de lo descrito en el punto anterior, algunas magnitudes como las de tracción indirecta y módulos dinámicos, resultaron ser relativamente aceptables para usos diferentes a los de una capa de rodadura. Es decir, los resultados sugieren que este tipo de fresado estabilizado puede ser utilizado como una capa diferente a la de rodadura. Sin embargo, este uso es simplemente una sugerencia y deberá ser sometido a los ensayos que aplican a un material granular de relleno, lo cual deberá estar acompañado del correspondiente diseño de mezcla.

Es claro que el no control de la granulometría afecta en gran medida los resultados obtenidos, ya que los porcentajes de vacíos son demasiado altos, entre el 7% y el 14%. Este elevado porcentaje de vacíos explica la alta susceptibilidad a la humedad y los altos daños presentados a las probetas ensayadas.

Es importante aclarar que no se puede escoger una única combinación de dosificación y tiempo de curado debido a la variabilidad en los resultados, sin embargo, si podemos definir que el tiempo óptimo de curado es de dos días, debido a los resultados obtenidos en los diferentes experimentos realizados.

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