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EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA BAJO CARGA MONOTÓNICA DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA, FABRICADA CON ESCORIA DE ACERO.

DANIEL FRANCISCO PATIÑO SÁNCHEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ DC.

MARZO DE 2017

EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA BAJO CARGA MONOTÓNICA DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA, FABRICADA CON ESCORIA DE ACERO.

PRESENTADO POR: DANIEL FRANCISCO PATIÑO SÁNCHEZ

Cod. 20141579062

TRABAJO DE GRADO EN CALIDAD DE MONOGRAFÍA PRESENTADO COMO REQUISITO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL

DIRECTOR: Ing. JHOAN OXIRIS QUITIAN CHILA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ DC.

MARZO DE 2017

NOTAS DE ACEPTACIÓN

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FIRMA DEL JURADO

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AGRADECIMIENTOS

A Dios por darme la oportunidad de vivir.

Especial agradecimiento al Doctor Hugo Alexander Rondón Quintana, artífice del proyecto y quien estuvo siempre al frente, por su gran contribución académica y formativa.

A los ingenieros Oxiris Quitian y Wilson Vásquez, por su apoyo incondicional en el día a día del proyecto.

A la universidad Distrital por brindarme el conocimiento necesario para aportar a la sociedad de hoy.

DEDICATORIA.

El presente trabajo va dedicado especialmente a mi padre Omar, porque siempre será mi ejemplo, mi guía y mi orgullo. Papá este logró más que mío es tuyo. A mi mamá Gloria, mi hermana Angie, gracias por estar conmigo siempre. A Sofia mi hija, por el tiempo que deje de compartir con ella por este proceso.

TABLA DE CONTENIDO

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN ........................................................... 12

2. OBJETIVOS .................................................................................................... 14

2.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 14

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 14

3. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 15

4. METODOLOGÍA DE TRABAJO ...................................................................... 23

4.1. Revisión Bibliográfica................................................................................ 23

4.2. Consecución de los Materiales ................................................................. 23

4.3. Caracterización de Materiales. ................................................................. 23

4.3.1. Agregado Pétreo. ............................................................................... 24

4.3.2. Cemento Asfáltico .............................................................................. 27

4.4. Fabricación de Mezclas Asfálticas de Referencia ..................................... 29

4.5. Fabricación de Mezclas Asfálticas con Escoria de Acero (Fracción Gruesa). 30

4.6. Fabricación de Mezclas Asfálticas con Escoria de Acero (Fracción Fina) 30

4.7. Evaluación de las Mezclas Asfálticas Bajo Carga Monotónica (Marshall INVIAS E-748-2013). .......................................................................................... 31

4.8. Elaboración de Documento Final. ............................................................. 31

5. DESARROLLO DE LA PROPUESTA Y RESULTADOS OBTENIDOS .......... 31

5.1. Caracterización Agregado Pétreo Natural. ............................................... 32

5.2. Caracterización del Cemento Asfáltico 60-70 ........................................... 33

5.3. Caracterización Escoria de Alto Horno ..................................................... 34

5.4. Diseño Marshall Mezcla MDC-19 Sin Modificar ........................................ 35

5.5. Diseño Marshall Mezcla MDC-19 Sustituyendo Fracción Gruesa ............ 38

5.5.1. Contenido de Escoria: 12,5% ............................................................. 38

5.5.2. Contenido de Escoria: 21%. ............................................................... 40

5.5.3. Contenido de Escoria: 43%. ............................................................... 43

5.6. Diseño Marshall MDC-19 Sustituyendo Fracción Fina ............................. 47

5.6.1. Contenido de Escoria: 13.5% ............................................................. 47

5.6.2. Contenido de Escoria: 19.5% ............................................................. 49

5.6.3. Contenido de Escoria: 31% ................................................................ 52

5.6.4. Contenido de Escoria: 37% ................................................................ 54

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ....................................................................... 57

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 61

8. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 63

9. ANEXOS: ENSAYOS DE LABORATORIO ..................................................... 66

LISTA DE IMAGENES

Imagen 1. Prensa Ensayo Marshall. ...................................................................... 21

Imagen 2. Máquina de Los Ángeles ....................................................................... 24

Imagen 3. Micro Deval. .......................................................................................... 25

Imagen 4. Calibrador Partículas Planas y Alargadas ............................................. 26

Imagen 5. Viscosímetro Rotacional ....................................................................... 27

Imagen 6. Copa Abierta de Cleveland ................................................................... 28

Imagen 7. Equipo Anillo y Bola .............................................................................. 29

Imagen 8. Compactador Marshall .......................................................................... 31

Imagen 9. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Escoria: 0% ................................ 36

Imagen 10. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico - Escoria: 0% ...................................... 36

Imagen 11. Gravedad Específica Vs. %Cemento Asfáltico - Escoria: 0% ............. 37

Imagen 12. % Vacíos en la Mezcla Vs. % Cemento Asfáltico - Escoria: 0% ......... 37

Imagen 13.% Vacíos en Agregados Vs. % Cemento Asfáltico - Escoria: 0% ........ 38

Imagen 14. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Sustitución Gruesos: 12.5% ..... 39

Imagen 15. Flujo Vs. %Cemento Asfáltico Gruesos 12.5% ................................... 40

Imagen 16. %Vacios Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 12.5% ........................... 40

Imagen 17. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21%........................... 41

Imagen 18. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21% .................................... 42

Imagen 19. Gravedad Específica Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21% ........... 42

Imagen 20. % Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21% ............................. 43

Imagen 21. % Vacíos en Agregado Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos 21% ........ 43

Imagen 22.Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 43% ..................................... 45

Imagen 23. Gravedad Específica Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 43% ........... 45

Imagen 24. % Vacíos Vs. %Cemento Asfáltico Gruesos: 43% .............................. 46

Imagen 25. % Vacios Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 43% ............................. 46

Imagen 26. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 13.5%........................ 48

Imagen 27. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 13.5% ...................................... 48

Imagen 28. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 13.5% ................................ 49

Imagen 29. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 19.5% ............................ 50

Imagen 30. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 19.5% ...................................... 51

Imagen 31. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Fina: 19.5% ................................. 51

Imagen 32. Estabilidad Vs. %Cemento Asfáltico Fina: 31% .................................. 52

Imagen 33. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 31% ......................................... 53

Imagen 34. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 31% ................................... 53

Imagen 35. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 37% ............................... 55

Imagen 36. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 37% ......................................... 55

Imagen 37. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 37% ................................... 56

Imagen 38. Resumen Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos ................... 57

Imagen 39. Resumen Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos ............................. 57

Imagen 40. Resumen Gravedad Específica Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos .... 58

Imagen 41. Resumen %Vacíos Vs. Cemento Asfáltico Gruesos ........................... 58

Imagen 42. Resumen % Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos ...................... 59

Imagen 43. Resumen Estabilidad Vs % Cemento Asfáltico Finos ......................... 59

Imagen 44. Resumen %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos............................ 60

Imagen 45. Resumen Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos .................................. 60

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Criterios Para el Diseño de Concreto Asfáltico, Ensayo Marshall. ........... 21

Tabla 2. Caracterización Agregado Pétreo Natural ............................................... 32

Tabla 3. Caracterización Cemento Asfáltico 60-70 ................................................ 33

Tabla 4. Caracterización Escoria de Alto Horno .................................................... 34

Tabla 5. Diseño Marshall Sin Sustitución de Agregado. ........................................ 35

Tabla 6. Diseño Marshall Sustitución Gruesos: 12.5% .......................................... 39

Tabla 7. Diseño Marshall Sustitución Gruesos: 21% ............................................. 41

Tabla 8. Diseño Marshall Sustitución Gruesos 43% .............................................. 44

Tabla 9. Estabilidad Vs. Flujo Gruesos: 43% ......................................................... 44

Tabla 10. Diseño Marshall Sustitución Finos: 13.5%. ............................................ 47

Tabla 11. Diseño Marshall Finos: 19.5% ............................................................... 50

Tabla 12. Diseño Marshall Sustitución Finos: 31% ................................................ 52

Tabla 13. Diseño Marshall Sustitución Finos: 37% ................................................ 54

INTRODUCCIÓN El presente documento contiene el resultado de un estudio de tipo experimental, que buscó evaluar la resistencia de una mezcla asfáltica (MDC-19, según INVIAS 2013), fabricada sustituyendo fracciones gruesa y fina de agregado pétreo natural, por escoria de acero de alto horno. En el estudio fueron evaluadas las propiedades básicas correspondientes a caracterización de los materiales a usar, comportamiento y diseño Marshall (comportamiento baja carga monotónica), basados en las normas colombinas del Instituto Nacional de Vías (INVIAS, 2013). Dentro del estudio realizado se evidenció, que el mejor comportamiento bajo carga monotónica, lo experimenta la mezcla asfáltica dónde fue reemplazada la fracción fina de agregado pétreo natural, por escoria de acero de alto horno. Por otra parte, la respuesta de la mezcla asfáltica ante la sustitución de la fracción gruesa de la misma, genera aumento de vacíos en la mezcla, aumento en el contenido de cemento asfáltico y disminución en la resistencia mecánica. En el primer capítulo se mostrarán los “ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN” del proyecto, teniendo en cuenta las motivaciones por las cuales se empezó a investigar acerca del tema de estudio En el segundo capítulo se podrán en evidencia los “OBJETIVOS” teniendo en cuenta el objetivo general del proyecto y los objetivos específicos de éste. Se presentará en el capítulo tres, el “MARCO TEÓRICO” que muestre al lector los fundamentos técnicos necesarios para la comprensión del estudio realizado. En el capítulo cuatro se encontrará la “METODOLOGÍA DE TRABAJO” empleada durante el estudio mostrando las fases del mismo para cumplir con los objetivos propuestos. En el capítulo cinco se muestra el “DESARROLLO DE LA PROPUESTA Y RESULTADOS OBTENIDOS”, una vez se ha seguida la metodología de trabajo propuesta. En el capítulo seis se presenta el “ANÁLISIS DE RESULTADOS” de acuerdo con el desarrollo de los elementos planteados en la propuesta. En el capítulo siete se encontrarán las “CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES” como resultado del presente estudio. En el capítulo ocho se presentará la “BIBLIOGRAFÍA” que se tuvo en cuenta para dar soporte teórico al presente documento. Por último en el capítulo nueve se encontrarán como “ANEXO: ENSAYOS DE LABORATORIO”

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN

En Colombia, la mayor parte de las estructuras que se diseñan y se construyen son de tipo flexible, o cuentan con materiales asfálticos dentro de la misma según ASOPAC (Asociación de Productores y Pavimentadores Asfálticos de Colombia, 2004). El 90% de las vías en el mundo están construidas en pavimento de tipo asfáltico y la mayor parte de las mezclas que se utilizan en el mundo denominadas concreto asfáltico son de tipo denso y fabricadas en caliente, de acuerdo con la clasificación del Instituto Nacional de Vías (INVIAS, 2013). Este tipo de mezclas se caracterizan por tener una buena resistencia mecánica, durabilidad y adherencia. Adicionalmente este tipo de mezclas puede ser utilizado en cualquiera de las capas que conforman la estructura como rodadura, base intermedia o base asfáltica. Sin embargo, este tipo de mezclas presentan como desventaja las altas temperaturas de fabricación (entre 150°C y 170°C) y de puesta en sitio (120°C y 150°C), ya que esto genera emisiones a la atmosfera debido a sus componentes volátiles que conlleva a la contaminación del medio ambiente, así mismo la energía necesaria para calentar los materiales necesarios para la fabricación de dicha mezcla. No obstante con lo anterior, el impacto ambiental generado por la explotación de agregados pétreos debe ser tenido en cuenta. De acuerdo con la empresa Agregados y Triturados de la Sabana, ubicada en el kilómetro 12.5 de la vía a Medellín, donde explotan agregados pétreos para construcción, mensualmente se producen aproximadamente 15.000 m3 de agregado generando daños irreversibles al medio ambiente.

Según el Ministerio de Transporte - MINTRANSPORTE (2010), La red de carreteras del país, está constituida por aproximadamente 164 mil kilómetros, distribuida en 16.776 de red primaria a cargo de la nación, de los cuales son 13.296 km a cargo del Instituto Nacional de Vías y 3.380 km concesionados; 147.500 km entre red secundaria y terciaria repartidos así: 72.761 km a cargo de los departamentos, 34.918 a cargo de los municipios, 27.577 del Instituto Nacional de Vías, y 12.251 km de los privados. En Bogotá el agua está comprometida debido a la explotación minera ya que en los cerros orientales el 60% de las canteras se han desarrollado en antiguas zonas de bosques nativos, el 14% en bosques artificiales y el 26% en áreas de uso agropecuario. Igualmente, el 60% ha afectado acuíferos, el 22% ha destruido manantiales y el 2% continúa produciendo impacto en algunas corrientes superficiales, según el Grupo de Minería del Centro de Estudios del Trabajo, CEDETRABAJO, 2011. Según Bagampadde et al 1999, a nivel mundial se genera un impacto ambiental importante debido a la explotación de canteras para la obtención de materiales para construcción. Esto genera la necesidad de buscar formas mediante las cuales sea

posible mitigar ese impacto negativo, generado por dicha actividad, sin que se detenga el desarrollo de las ciudades en el mundo. En mundo se ha venido desarrollando una propuesta basada en reciclar, renovar y reusar, materiales sobretodo en el área de la ingeniería civil. Es por esta razón que se han analizado diferentes materiales secundarios que puedan ser utilizados como materiales de construcción disminuyendo el impacto ambiental negativo generado (Huang Chen, 2014). Según Maslehuddin et al, (2002), se realizó un análisis comparativo entre el uso de agregado pétreo natural y escoria de acero para la fabricación de una mezcla de concreto, obteniendo resultados interesantes al realizar el reemplazo de escoria de acero de alto horno en la mezcla, ya que, por ejemplo, la durabilidad del concreto se debe principalmente a los agentes químicos de su fabricación y de su exposición en servicio, es por eso que algunos agregados pétreos naturales no experimentan una reacción química positiva con el cemento y el agua ya que no son químicamente inertes. Grandes cantidades de escoria de acero son producidas cada día y clasificadas como desechos. Para fabricar una tonelada de acero, aproximadamente se generan entre 2 y 4 tonelada de escoria de acero, clasificada de distintas maneras debido a su composición química (Das et al, 2007). En Alemania y en algunos países industrializados se ha adoptado por el uso de materiales derivados de la fabricación del acero, como material alternativo en ingeniería civil. Ya que se ha notado un impacto ambiental negativo en la explotación de los recursos naturales para la construcción de obras de infraestructura en Europa. Tan solo en Alemania, se explotan de canteras naturales aproximadamente 675 millones de toneladas al año para la obtención de materiales como arena y grava (agregados para construcción). Contrario a esto, el uso de los materiales derivados del proceso de fabricación del acero es muy bajo (Motz y Geiseler, 2001). Según Pasetto y Baldo (2010), una mezcla asfáltica fabricada con escoria de acero de alto horno, experimenta un comportamiento mejor bajo carga monotónica, que una mezcla fabricada con agregado pétreo natural brindando características positivas en términos de resistencia al ahuellamiento y resistencia mecánica de la mezcla. Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, lo que se busca con el presente trabajo es la caracterización y evaluación de un material de escoria de acero utilizado como agregado en una mezcla asfáltica densa en caliente, donde se observe el comportamiento desarrollado por la mezcla con dicho material.

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Evaluar la resistencia bajo carga monotónica de una mezcla asfáltica, fabricada con escoria de acero como parte de los agregados pétreos.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Comparar la resistencia bajo carga monotónica (Marshall, INVIAS E-748 de 2013) entre una mezcla asfáltica en caliente (MDC-19), fabricada con agregado pétreo natural, y una mezcla fabricada con escoria de acero.

- Caracterizar el material granular natural de acuerdo con lo especificado en las normas INVIAS 2013 para mezclas asfálticas.

- Caracterizar el material de escoria de acero que será el reemplazo del material granular pétreo natural de acuerdo con lo especificado en las normas INVIAS 2013 para mezclas asfálticas

- Analizar la mezcla asfáltica con diferentes porcentajes de material granular reemplazado por escoria de acero.

3. MARCO TEÓRICO

En Colombia la mayor cantidad de vías que se construyen y se diseñan son de tipo flexible (ASOPAC, 2004), así mismo a nivel mundial el 90% de las vías están construidas en estructuras de tipo flexible, y esto se debe a su bajo costo, la facilidad en la instalación, y a que éste material puede ser extendido en lugares donde se presenta inestabilidad geológica que hace que el suelo este en constante movimiento.

De acuerdo con la normatividad vigente colombiana (Instituto Nacional de Vías – Invias, 2013), que rige la calidad y procedimientos con los cuales son construidas las estructuras viales en el país, es posible identificar los diferentes tipos de mezclas asfálticas utilizadas y fabricadas que permiten brindar una noción de desarrollo y mejoramiento de la calidad de vida las personas que habitan las diferentes regiones del país.

Según Rondón y Reyes (2015), las mezclas asfálticas están compuestas por agregado pétreo y un ligante de tipo asfáltico, las cuales son fabricadas en plantas mezcladoras, salvo en algunos casos son fabricadas en sitio. Algunas de las mezclas más importantes utilizadas en Colombia son: Mezclas abiertas en frío, mezclas abiertas en caliente, mezclas densas en frío, concreto asfáltico o mezcla densa en caliente, arena-asfalto, tratamientos superficiales, lechadas mezclas drenantes, entre otras.

En proyectos de construcción, mantenimiento y rehabilitación vial se emplean grandes cantidades de materiales granulares naturales. Lo anterior redunda en un impacto ambiental negativo. En las últimas dos décadas ha venido creciendo el interés por reemplazar el agregado pétreo natural por materiales alternativos, con el objetivo de conservar los recursos naturales, reducir el espacio que ocupan al final de su vida útil en las escombreras e impedir el deterioro del paisaje (Pasetto y Baldo, 2010). Sin embargo, con respecto al uso de materiales alternativos aún existen diversas inquietudes ligadas a la evaluación del desempeño técnico y ambiental en proyectos viales, las cuales no han sido respondidas de manera satisfactoria (Nouvion et al., 2009). En Bogotá, una planta de explotación de material de cantera produce mensualmente 15.000 m3 de material para construcción (ATS, 2017), esto implica un alto consumo de energía para la explotación del mismo y deterioro de los recursos naturales con los que cuenta la sabana de Bogotá. Pero el problema de la explotación de material no se limita tan solo a la explotación en canteras, sino a los permisos mineros que otorga el estado colombiano para que material de río sea extraído para la fabricación de mezclas asfálticas, existen plantas de fabricación de concreto asfáltico donde al año extraen 150.000 m3 de material, afectando el cauce natural de los ríos, produciendo daños irreversibles y aumentando la posibilidad de que en estos

lugares sean generadas catástrofes naturales ( Gravas y Mezclas Asfálticas S.A.S, 2015). El problema de la explotación de material para el sector de la construcción se da también a nivel mundial, por ejemplo en Suecia la explotación de agregados pétreos fue de 70 millones de toneladas en el 2003, de los cuales la mitad fueron usados en construcción o mantenimiento de vías y un 10% en la fabricación de mezclas de concreto hidráulico. Allí se han adoptado políticas de reúso de materiales de construcción para los diferentes tipos de proyectos y en el año 2010 tan solo se producían 12 millones de toneladas de agregado pétreo natural (Lidstrom y Bjorkman, 2012) USO DE ESCORIAS Y CLASIFICACIÓN Varios tipos de escoria son generados gracias al proceso de fundición del acero, y de acuerdo con este proceso pueden ser clasificadas en tres grandes categorías: normalmente ferrosas como las escorias de alto horno, no ferrosas y escorias de incineración. Estos productos a nivel mundial están dejando de ser desechos, para convertirse en alternativas que den solución a problemas ambientales generados en diferentes áreas como la construcción (Huiting y Forssberg, 2003; Maslehuddin et al., 2003; KOK y KOLOGLU, 2008).

Las escorias de tipo ferrosa, no ferrosa y de incineración, determinadas por su composición química y por su proceso de obtención tienen marcadas sus diferencias y su comportamiento mecánico y químico, donde se puede evaluar sus posibles usos, sobre todo en las áreas que abarca la ingeniería civil.

� Escorias de Tipo Ferrosas

Escorias producidas por ALTO HORNO con contenidos de Fe bajos, menores al 2%, con características toxicas bajas, comparadas con otros tipos de escoria como las escorias de acero. Éstas últimas que son clasificadas también como escorias de tipo ferrosas, son producidas por hornos básicos de oxígeno y por hornos de arco eléctrico y poseen mayores cantidades de Fe en sus componentes químicos (Shen, 2003).

� Escorias de tipo NO Ferrosas

Son una variedad de escorias producidas por procesos completos de incineración. Se han realizado muchos estudios para evaluar la recuperación de minerales pero

se ha determinado que trabajar este tipo de material resulta altamente tóxico (Shen, 2003).

� Escorias de Incineración

Se produce escoria a partir de la incineración de productos diferentes que hace que se reduzca los volúmenes de depósito de materiales de tipo desechos, pero en los últimos años se han hecho investigaciones acerca de la manera para recuperar los metales contenidos en la escoria producida por incineración (Shen, 2003).

De acuerdo con Das et al. (2007) las escorias de alto horno son materiales inorgánicos cuya composición típica es: sílice (30-35%), óxido de calcio (28-35%), óxido de magnesio (1-6%), y Al2O3/Fe2O3 18-25%. Cuando el proceso de fundición metalúrgico se completa, la cal en el flujo se ha combinado químicamente con los aluminatos y silicatos de la ceniza de mineral y el coque, formando la escoria de alto horno. En la tabla 1 se presenta la composición química reportada por Byers et al. (2004) y Leon et al. (2009).

Tabla 1. Composición Química Escorias de Alto Horno

Componente Emery (1982) Jones (1982) León et al. (2009) CaO [%] 36-45 40 43.3

SiO2 [%] 33-42 36.8 25.5

Al2O3 [%] 10-16 16 17

P [%] - - 2.3

MgO [%] 3-16 5.4 1.45

Na2O [%] - - 1.4

S [%] 1-3 0.4 1

FeO [%] 0.3-0.2 0.2 -

Fe [%] - - 0.5

Fe2O3 [%] - - 0.71

MnO [%] 0.2-1.5 0.5 -

TiO2 [%] - 0.3 -

K2O [%] - 0.4 0.14

Uno de los materiales alternativos que pueden ser utilizados como sustitutos del agregado pétreo natural son las escorias de alto horno. Este material se forma cuando el mineral de hierro, coque y un fundente (ya sea de piedra caliza o dolomita) se funden juntos en un alto horno (FHWA, 2008; Marriaga y Claisse, 2011). Importantes cantidades de este material se generan como desecho diariamente en las industrias de acero. De acuerdo con Okumura (1993), Proctor et al. (2000) y Airey et al. (2004), la producción anual de escoria de alto horno en USA, Japón y

Reino Unido es de 13, 24.3 y 4 millones de toneladas, respectivamente. Según Proctor et al. (2000), y Das et al. (2007), por cada tonelada de hierro producido se genera una cantidad de escoria de alto horno entre 220-370 kg y 340-421 kg, respectivamente. El método convencional de eliminar escorias es transportándolas y depositándolas en escombreras. Lo anterior genera un problema ambiental, ya que ocupan espacios dentro de los rellenos sanitarios, desperdiciando un material que puede ser reutilizado. De acuerdo con Nouvion et al. (2009), al utilizar escorias de alto horno se podría reducir el consumo de energía durante el proceso de extracción de agregado pétreo natural, disminuyendo la liberación de contaminantes en el aire, el agua y el suelo. Adicionalmenete es impacto ambiental positivo para el paisaje que puede ser afectado. Algunos usos de las escorias de alto horno han sido como fertilizantes (Geiseler, 1996), en la construcción de carreteras (Houben et al., 2010), en la recuperación de suelos y en la preparación de materiales tales como vidrio de cerámica, gel de sílice, ladrillos, entre otros (Das et al., 2007). Sin embargo, tal vez su mayor uso es en la producción de cemento (Shi, 2004; Das et al., 2007; Abu-Eishah et al., 2012; Sorlini et al., 2012).

De acuerdo con Samitinjay (2012), el problema de la disposición de los residuos de escoria de acero de alto horno en el mundo, ha tenido un gran impacto ambiental dado que ha sido fuente de contaminación de cuerpos de agua importantes que abastecen a diferentes poblaciones como ocurre en India, esta razón ha motivado a diferentes investigadores que se emplee el material que por sus características de dureza sirven como reemplazo de agregado pétreo natural en proyectos de construcción. Buscando una solución técnica viable para la construcción de pavimentos y reducir el impacto ambiental generado por la explotación de agregado natural pétreo, surge en Turquía la necesidad de reemplazar el agregado pétreo natural por material proveniente de residuos como escoria de acero de alto horno. En este país es se producen 400 millones de toneladas de residuo producidas por 870 millones de toneladas de acero producidas. Se ha convertido en un problema ambiental, tanto la disposición de la escoria de acero como la explotación de los recursos naturales (KOK y KOLOGLU, 2008). Estudios realizados en Arabia Saudita, demostraron que las mezclas de concreto realizadas con escoria de alto horno, desarrollan una mayor resistencia a la compresión y además de eso, las mezclas presentan mayor durabilidad y características físicas que permiten pensar en disminuir la explotación de material de cantera para realizar algún tipo de construcción (Maslehuddin et al., 2003).

La caracterización de la escoria de acero cumple satisfactoriamente los requisitos exigidos a los agregados pétreos para la fabricación de mezclas asfálticas, excepto por la absorción, esto se debe a que la escoria de acero además de tener un peso unitario alto, la cantidad de poros en la superficie es mayor a la cantidad de poros que tiene el agregado pétreo, lo cual puede incurrir en un aumento en la cantidad de cemento asfáltico en el mezcla (Oluwasola, 2015).

La escoria de acero ha sido utilizada en la construcción de carreteras desde los años 70 en Canadá y algunos estados en Estados Unidos, desarrollando un comportamiento satisfactorio, lo cual significa que por sus condiciones físicas, éste material cumple con los requisitos necesarios para que en las mezclas asfálticas sean fabricadas con este (KOK y KOLOGLU, 2008).

De manera copiosa me permito citar la descripción de las mezclas asfálticas más utilizadas en Colombia, expuesto en el libro “Pavimentos, Materiales y Construcción y Diseño” de los ingenieros Hugo Alexander Rondón Quintana y Fredy Alberto Reyes Lizcano, 2015:

� MEZCLA ASFÁLTICA ABIERTA EN FRÍO

“Son conocidas en Colombia como MAF-38, MAF-25 y MAF-19 de acuerdo con el Invías, 2013. Estas mezclas presentan agregados pétreos con granulometría mal gradada de tamaños de partículas predominantemente gruesas, que generalmente están mezclados con una emulsión asfáltica tipo CRM, y pueden extenderse y compactarse a una temperatura ambiente. Tienen un porcentaje de vacíos alto cercano al 10% y du principal uso está en bacheos y capas de rodadura. Una de las principales ventajas de usar este tipo de mezcla es que evita el fenómeno de hidroplaneo ya que gracias a su porosidad alta permita el ingreso de agua dentro de la mezcla bajo la lluvia, también por su facilidad en la construcción y por ser amigables con el medio ambiente debido a la temperatura de fabricación extensión y compactación.

Algunas desventajas se presentan por su alta porosidad ya que genera baja rigidez y baja resistencia mecánica, se produce oxidación dentro de la mezcla debido a la entrada y salida de agua, se disgregan fácilmente y son de baja durabilidad por lo general.

� MEZCLA ASFÁLTICA ABIERTA EN CALIENTE

En Colombia estas mezclas asfálticas según el INVIAS son conocidas como MAC-75, MAC-63 y MAC-50, este tipo de mezclas es similar a las mezclas abiertas en frío, la diferencia radica en que este tipo de mezclas son fabricadas con cemente asfáltico como ligante, adicionalmente este tipo de mezclas debe ser fabricada, extendida y compactada a altas temperaturas. Este tipo de mezclas son usadas para bacheos y rodadura, los requisitos mínimos se pueden revisar en el artículo 451 de las especificaciones para la construcción de vías del INVIAS 2013.

Este tipo de mezclas experimentan buena textura superficial mejorando la fricción entre el neumático y la rodadura del pavimento, además, disminuye el ruido del paso de los vehículos. Como desventajas presentan baja resistencia mecánica, naja rigidez y dificultad para la fabricación extensión y compactación debido a las altas temperaturas.

� MEZCLA ASFÁLTICA DENSA EN FRÍO

En Colombia estás mezclas asfálticas son conocidas como MDF-38, MDF-25 y MDF-19 de acuerdo con el INVIAS 2013. A diferencia del anterior tipo de mezcla, estas mezclas son de tipo denso, de granulometría bien gradada, esto hace que una vez compacta la mezcla reduzca el porcentaje de vacíos aumentando la resistencia mecánica y disminución en la permeabilidad. El ligante asfáltico utilizado es de tipo emulsión.

Una de sus ventajas es que puede ser extendida a temperatura ambiente y funciona como capa de rodadura y base asfáltica, es resistente al envejecimiento debido al menor porcentaje de vacíos.

� CONCRETO ASFÁLTICO

Este tipo de mezcla fue utilizado en el presente proyecto, son conocidas como MDC (mezcla densa en caliente), MGC (Mezclas gruesas en caliente), MSC (Mezcla semi-densa en caliente), MAM (mezclas de alto módulo) según el INVIAS, son mezclas bien gradadas mezcladas con cemento asfáltico, estas mezclas deben fabricarse, extenderse y compactarse a altas temperaturas. Se caracterizan por tener un bajo contenido de vacíos con aire. Son mezclas de alta calidad, las cuales pueden ser utilizadas para conformar cualquier sub capa dentro de la capa asfáltica.

El diseño de este material, se realiza por medio del ensayo Marshall (INV-748-13), teniendo en cuenta los criterios que se presentan en la tabla 1. Según INVIAS. En este ensayo se mide la composición volumétrica y la resistencia de la mezcla asfáltica bajo carga monotónica a través de la relación entre la estabilidad y el flujo,

con el fin de determinar el porcentaje óptimo de asfalto que debe presentar la mezcla para desarrollar su mejor comportamiento. La estabilidad puede ser entendida como la máxima carga monotónica que es capaz de resistir una briqueta de 1200 gramos de masa y dimensiones de 4” de diámetro y 2.5” de altura a altas temperaturas de servicio (60°C) en el aparato Marshall figura 1.

Imagen 1. Prensa Ensayo Marshall.

FUENTE: PYS EQUIPOS

Tabla 2. Criterios Para el Diseño de Concreto Asfáltico, Ensayo Marshall.

FUENTE: ARTÍCULO 450, INVIAS 2013.

Por otro lado el flujo es el desplazamiento que experimenta la muestra en el momento de la falla cuando el ensayo alcanza el valor de la estabilidad.

En el ensayo Marshall se fabrican al menos tres briquetas compactas a 25, 50 o 75 golpes por cara dependiendo el nivel de tráfico al que va a estar sometida la vía, empleando la granulometría solicitada por cada porcentaje de asfalto de 4.5%, 5.0%, 6.0% y 7.0%, con el fin de realizar el diseño de la mezcla. La temperatura de mezcla y compactación de las briquetas se escoge con base en el ensayo de viscosidad realizado a los cementos asfálticos, cumpliendo con el rango especificado para mezclas de tipo denso (viscosidad de mezcka de 170 cp y de compactación 280 cp). El calentamiento de los agregados pétreos debe ser suficiente para que este no presente humedad ni pueda verse comprometida la

adherencia con el cemento asfáltico y para evitar la oxidación prematura de este último.

Las principales ventajas de utilizar concreto asfáltico son por ejemplo, su baja porosidad, son más duraderas y más resistentes al envejecimiento y a la oxidación.”

4. METODOLOGÍA DE TRABAJO

Dentro del presente capítulo se mostrará al lector los procedimientos y pasos que fueron tenidos en cuenta para el alcance del objeto del proyecto. Basado en un enfoque experimental y teniendo en cuenta los lineamientos y recomendaciones establecidas por el instituto nacional de vías (INVIAS), quien es el encargado de velar por mantener la red vial nacional en buen estado.

4.1. Revisión Bibliográfica

Esta etapa estuvo presente durante el proceso de la investigación para estar al día en cuanto al estado de conocimiento y retroalimentación del tema.

4.2. Consecución de los Materiales

En el caso del ligante asfaltico se usó cemento asfáltico CA 60-70 producido en Barrancabermeja por la Empresa Colombiana de Petróleos S.A. (Ecopetrol). Se escogió este cemento asfáltico ya que es el de mayor producción en Colombia y porque es el que usa el grupo de investigación en su proyecto. El agregado pétreo y cemento asfáltico, fue suministrado por la planta de asfaltos CONCRESCOL S.A. adicionalmente el material de escoria de acero de alto horno fue suministrado por la empresa Paz Del Río.

4.3. Caracterización de Materiales.

En esta etapa de la investigación se ejecutaron los ensayos que exige el INVIAS 2013, para los agregados pétreos naturales, se deben realizar los mismos ensayos para la escoria de acero de alto horno. A continuación se presente un breve resumen de los ensayos a realizar de acuerdo con las especificaciones INVIAS (2013)

4.3.1. Agregado Pétreo. De acuerdo con la normativa del instituto nacional de vías encontrada en las “ESPECIFICACIONES GENERALES DE CONSTRUCCIÓN DE CARRETERAS Y NORMAS DE ENSAYO PARA MATERIALES DE CARRETERAS 2013”, la clasificación de los materiales de agregado pétreo se realizó de acuerdo a los siguientes ensayos de laboratorio:

� Resistencia al Desgaste en la Máquina de los Ángeles (INV-E-128-2013): Ensayo utilizado en teoría para medir la resistencia a la abrasión o desgaste por fricción entre partículas. Sin embargo, la realidad es que el ensayo solo representa una resistencia al fracturamiento entre partículas por impacto ya que, durante la prueba, agregados pétreos son impactados en un cilindro metálico por esferas de acero de diámetro aproximado de 46.8mm. (Rondón y Reyes, 2015)

Imagen 2. Máquina de Los Ángeles

FUENTE: http://www.ugr.es/~labic/aopjabetunesgaleria.html

� Ensayo Micro Deval (INV-E-238-2013):

Se puede mencionar que este ensayo es similar al de resistencia al desgaste en la máquina de los ángeles, pero en una escala más pequeña, lo que lo hace ideal para representar de mejor manera el desgaste por fricción que experimentan las partículas en la mezcla asfáltica cuando esta es sometida a las cargas vehiculares. Adicionalmente, este ensayo permite evaluar el efecto de la humedad sobre la resistencia a la abrasión del agregado pétreo ensayado (Rondón y Reyes, 2015).

Imagen 3. Micro Deval.

FUENTE: https://www.globalgilson.com/micro-deval-apparatus

� Índice de alargamiento y aplanamiento (INV-E- 230-2013):

Este ensayo representa en porcentaje la relación entre las partículas alargadas y aplanadas que presenta una muestra de agregado pétreo grueso. Para conocer si la partícula es alargad o plana, las partículas se someten a una serie de medidas dentro de unos calibradores metálicos estandarizados (Rondón y Reyes, 2015)

Imagen 4. Calibrador Partículas Planas y Alargadas

FUENTE: Elaboración propia

� Ensayo de caras fracturadas (INV-E-223-2013): Ensayo visual que consiste en medir el número o masa de partículas de agregado pétreo grueso (entre 9.5 y 90mm de diámetro) que presentan caras fracturadas dentro de una muestra significativa. (Rondón y Reyes, 2015)

� Ensayo de peso unitario (INV-E-141-2013): Este ensayo permite conocer la relación entre el volumen, la masa y el contenido de humedad donde un material experimenta el mejor comportamiento en términos de resistencia y volumen.

� Ensayo de C.B.R (INV-E-148-2013):

Este ensayo permite conocer la capacidad de soporte de un material, en porcentaje con respecto a una muestra patrón realizado en california, permite conocer de manera directa la resistencia del material y hace parte integral dentro del diseño de estructuras de pavimento. En la actualidad el mundo se trabaja con módulos resilientes.

4.3.2. Cemento Asfáltico

� Viscosidad (INV-E-714-2013): De acuerdo con Rondón y Reyes (2015), la viscosidad puede ser entendida como la resistencia que tiene un material para fluir dentro de una superficie, siendo el agua, para dar un ejemplo, menos viscosa que el cemento asfáltico pero más viscosa que la gasolina. Este es uno de los ensayos más importantes para la fabricación de las mezclas asfálticas ya que de acuerdo con el diseño Marshall, este ensayo proporciona la temperatura de mezcla y de compactación para una mezcla asfáltica.

Imagen 5. Viscosímetro Rotacional

FUENTE: http://www.instrumentacion.com.mx/HTML/VISCOSIMETROS.htm

� Ductilidad (INV-E-702-2013): Lo ideal en una mezcla asfáltica es que el cemento asfáltico experimente un comportamiento dúctil bajo carga durante su vida útil en el pavimento. Un comportamiento contrario o frágil en una mezcla puede inducir microfisuración

térmica a bajas temperaturas de servicio y rompimiento prematuro de la mezcla bajo carga repetida.

� Solubilidad en Tricloroetileno (INV-E-713-2013): Este ensayo es utilizado para evaluar el grado de pureza del cemento asfáltico. Lo que busca con el ensayo es medir la cantidad de material que no es insoluble con tricloroetileno.

� Punto de ignición e inflamación (INV-E-709-2013): Es la temperatura a la cual inflama el cemento asfáltico y se mide con un equipo denominado copa abierta de Cleveland. Entre mayor sea el punto de inflamación, menor es la probabilidad de experimentar problemas de combustión o inflamación durante los procesos de almacenamiento del cemento asfáltico y de fabricación de las mezclas en las plantas asfálticas.

Imagen 6. Copa Abierta de Cleveland

FUENTE: http://www.labequim.com.mx/html/APARATOSKOEHLER.htm

� Punto de Ablandamiento (INV-E-712-2013):

Es un parámetro que se mide empleando un equipo denominado anillo y bola. Mide la temperatura la cual el cemento asfáltico pasa de un estado sólido a uno en el cual fluye como un líquido. Esta temperatura es muchas veces utilizada como indicador empírico de máxima temperatura de operación de las mezclas en servicio.

Imagen 7. Equipo Anillo y Bola


4.4. Fabricación de Mezclas Asfálticas de Referencia

Luego de hacer los respectivos ensayos a los agregados pétreos y al cemento asfaltico, se fabricaron 5 briquetas compactadas a 75 golpes por cara, para cada porcentaje de cemento asfaltico (4.5%, 5%, 5.5%, 6%), para las mezclas MDC-19 de referencia (en total 20 briquetas). Para la fabricación de las briquetas convencionales se tuvo en cuenta una temperatura de fabricación de la mezcla de 150°C (+/- 2°C), y una temperatura de compactación de 138°C (+/- 2°C).

4.5. Fabricación de Mezclas Asfálticas con Escoria de Acero (Fracción Gruesa).

Una vez realizadas las mezclas asfálticas de referencia sin modificar, se realizaron briquetas reemplazando el agregado pétreo natural por escoria de acero de alto horno en la fracción gruesa de la mezcla MDC-19, en porcentajes 12.5%, 21% y 43%. Para la fabricación de dichas mezclas se tuvo en cuenta una temperatura de fabricación de la mezcla de 150°C (+/- 2°C), y una temperatura de compactación de 138°C (+/- 2°C). La sustitución de los agregados será particularmente de la siguiente manera:

Sustitución (con respecto a la masa de los agregados) de la fracción gruesa.

a. Escoria/Pétreo=12.5%. Se sustituyó el tamiz de ½”. b. Escoria/Pétreo =21%. Se sustituyeron los tamices ½” y 3/8”. c. Escoria/Pétreo =43%. Se sustituyeron los tamices ½”, 3/8” y No. 4.

4.6. Fabricación de Mezclas Asfálticas con Escoria de Acero (Fracción Fina)

Una vez realizadas las mezclas asfálticas de referencia sin modificar, se realizaron briquetas reemplazando el agregado pétreo natural por escoria de acero de alto horno en la fracción fina de la mezcla MDC-19, en porcentajes 13.5%, 19.5%, 31% y 37%. Para la fabricación de dichas mezclas se tuvo en cuenta una temperatura de fabricación de la mezcla de 150°C (+/- 2°C), y una temperatura de compactación de 138°C (+/- 2°C). La sustitución de los agregados será particularmente de la siguiente manera:

Sustitución (con respecto a la masa de los agregados) de la fracción fina.

a. Escoria/Pétreo =12.5%. Se sustituyó el fondo y el tamiz No. 200. b. Escoria/Pétreo =19.5%. Se sustituyó el fondo y los tamices No. 80 y No. 200. c. Escoria/Pétreo =31%. Se sustituyeron los tamices No. 40, No. 80 y No. 200. d. Escoria/Pétreo =37.5%. Se sustituyó el fondo y los tamices No. 40, No. 80 y

No. 200.

4.7. Evaluación de las Mezclas Asfálticas Bajo Carga Monotónica (Marshall INVIAS E-748-2013).

Fueron evaluadas las mezclas asfálticas bajo carga monotónica mediante ensayo Marshall (INV-E-748-2013), para la obtención del contenido óptimo de asfalto para las mezclas fabricadas con agregado pétreo natural, escoria de acero en fracción gruesa y escoria de acero en fracción fina.

Imagen 8. Compactador Marshall


4.8. Elaboración de Documento Final.

Se realiza documento final donde se plasma el resultado de la investigación así como las conclusiones y recomendaciones de acuerdo al contenido plasmado en dicho documento.

5. DESARROLLO DE LA PROPUESTA Y RESULTADOS OBTENIDOS

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, a continuación se presenta el resumen de los ensayos de laboratorio que fueron realizados a los materiales que hacen parte del proyecto, agregado pétreo natural, escoria de acero de alto horno y cemento asfáltico. Algunos de los ensayos realizados a dichos materiales, fueron realizados fuera del laboratorio de suelos de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, dado que para el momento de la ejecución de los ensayos no se contaba con los equipos o condiciones pertinentes para realizarlos.

5.1. Caracterización Agregado Pétreo Natural.

Tabla 3. Caracterización Agregado Pétreo Natural

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO NORMA INVIAS RESULTADO

Gravedad específica agregado de 1”/adsorción INV-E-223-13 2.51/1.65%

Gravedad específica agregado de 1/2”/adsorción INV-E-223-13 2.48/1.71%

Gravedad específica arenas y finos/adsorción INV-E-223-13 2.50/1.5%

Caras fracturadas a una cara INV-E-227-13 87%

Límites líquido y plástico INV-E-125-126-

20130%

Índice de alargamiento INV-E-230-13 9.50%

Índice de aplanamiento INV-E-230-13 9.50%

Ataque en sulfato de magnesio INV-E-220-13 12.90%

Micro-Deval INV-E-238-13 22.30%

10% de finos (resistencia en seco) 115 kN

10% de finos (relación húmedo/seco) 83%

Resistencia en Máquina de los Ángeles INV-E-218-13 24.60%

INV-E-224-2013

AGREGADO PÉTREO NATURAL

5.2. Caracterización del Cemento Asfáltico 60-70

Tabla 4. Caracterización Cemento Asfáltico 60-70


MÍNIMO MÁXIMO

Penetración (25°C, 100 g, 5 s)

INV-E-706-2013

0.1 mm 60 60 62.5

Índice de penetraciónINV-E-724-

2013- -1.2 0.6 -0.7

Punto de ablandamiento

INV-E-712-2013

° C 48 54 52.5

Viscosidad absoluta (60°C)

INV-E-717-2013

Poises 1500 - 1750

Gravedad específicaINV-E-733-

2013- - - 1.012

Viscosidad a 135° CINV-E-717-

2013Pa-s - - 0.36

Ductilidad (25°C, 5cm/min)

INV-E-702-2013

cm 100 - >105

ENSAYO RESULTADO

CEMENTO ASFÁLTICO 60-70NORMA INVÍAS

UNIDADREQUISITO

5.3. Caracterización Escoria de Alto Horno Tabla 5. Caracterización Escoria de Alto Horno


ENSAYONORMA INVIAS

RESULTADO

Gravedad específica/absorción (¾”) 1.81/3.75%

Gravedad específica/absorción (3/8”) 1.97/3.33%

Gravedad específica/absorción (No. 4) 2.11/2.73%




Resistencia en la máquina de Los Ángeles, 500 revoluciones

INV-E-218-13

49.2

Micro-DevalINV-E-238-

1329.2

10% de finos INV-E-234-

13123 kN

Caras fracturadas: 1 cara 92

Caras fracturadas: 2 caras 88

Partículas planas y alargadas 1%

Índice de plasticidadINV-E-126-

13No plástico

Índice de aplanamiento 5.62%

Índice de alargamiento 10.62%

CBR (al 100% de densidad seca máxima y cuatro días de inmersión en agua)

INV-E-148-13

95.68%

ESCORIA DE ALTO HORNO

INV-E-227-13

INV-E-230-23

INV-E-223-13

5.4. Diseño Marshall Mezcla MDC-19 Sin Modificar

Se realizó el diseño Marshall para la mezcla densa en caliente (MDC-19, INVIAS), con 0% de escoria con variación en el contenido de asfalto de 4.5%, 5.0%, 5.5% y 6.0%. Se fabricaron 5 briquetas por cada porcentaje de cemento asfáltico estudiado, y basados en el análisis estadístico, se pudo determinar los valores de confianza que han sido resumidos en la siguiente tabla. El diseño sin modificar se realiza con el fin de establecer una muestra de referencia que permita obtener parámetros de comparación con las muestras que van a ser modificadas, y una vez terminada la fase de laboratorio, permita establecer una comparación adecuada con las mismas. En la tabla 6. Se muestra los resultados obtenidos del diseño Marshall con el 100% de agregado pétreo natural.

Tabla 6. Diseño Marshall Sin Sustitución de Agregado.


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Vacíos

[%]

Vacios en

AP [%]

4.5 11593.61 3002.903 3.86 6.20 16.22

5.0 12269.80 3286.143 3.73 4.04 15.36

5.5 11379.70 2909.22 3.91 3.55 15.97

6.0 11444.64 2764.273 4.14 2.88 16.42

ESCORIA=0%

Imagen 9. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Escoria: 0%


Imagen 10. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico - Escoria: 0%


11200.00

11400.00

11600.00

11800.00

12000.00

12200.00

12400.00

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)

% CEMENTO ASFÁLTICO

ESTABILIDAD Vs. %CA - E:0

3.70

3.75

3.80

3.85

3.90

3.95

4.00

4.05

4.10

4.15

4.20

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. %CA - E:0

Imagen 11. Gravedad Específica Vs. %Cemento Asfáltico - Escoria: 0%


Imagen 12. % Vacíos en la Mezcla Vs. % Cemento Asfáltico - Escoria: 0%


2.25

2.26

2.26

2.27

2.27

2.28

2.28

2.29

2.29

2.30

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9 6.1

GR

AV

EDA

D E

SPEC

ÍFIC

A B

ULK


G.E. BULK Vs. %CA- E:0

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9

% V

AC

IOS

EN L

A M

EZC

LA


% VACIOS Vs. %CA - E:0

Imagen 13.% Vacíos en Agregados Vs. % Cemento Asfáltico - Escoria: 0%


5.5. Diseño Marshall Mezcla MDC-19 Sustituyendo Fracción Gruesa

De acuerdo con lo expuesto anteriormente el reemplazo de agregado pétreo natural por escoria de alto horno, fue realizado en tres etapas, Escoria/Pétreo=12.5%. Se sustituyó el tamiz de ½”, Escoria/Pétreo =21%. Se sustituyeron los tamices ½” y 3/8”, Escoria/Pétreo =43%. Se sustituyeron los tamices ½”, 3/8” y No. 4. En la tabla 7 se mostrarán los resultados de dichas modificaciones a la mezcla original.

5.5.1. Contenido de Escoria: 12,5%

Para este contenido de escoria se reemplazó el 12,5% de la masa de agregado por escoria de alto horno, en el tamiz de ½”. Para dicha modificación se usaron los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje fueron los siguientes:

15.20

15.40

15.60

15.80

16.00

16.20

16.40

16.60

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9

% D

E V

AC

IOS

EN L

OS

AG

REG

AD

OS


%VACIOS AP Vs. %CA - E:0

Tabla 7. Diseño Marshall Sustitución Gruesos: 12.5%


Imagen 14. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Sustitución Gruesos: 12.5%


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Vacíos

[%]

5.0 11733.35 3071.558 3.82 9.55

5.25 12077.85 3220.76 3.75 9.12

5.5 12890.02 3255.056 3.96 8.62

5.75 12990.65 3199.667 4.06 7.98

6.0 12885.71 3097.526 4.16 6.87

6.5 12256.77 2850.412 4.30 6.10

ESCORIA=12.5%

11600.00

11800.00

12000.00

12200.00

12400.00

12600.00

12800.00

13000.00

13200.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)


ESTABILIDAD Vs. %CA - E:12.5

Imagen 15. Flujo Vs. %Cemento Asfáltico Gruesos 12.5%


Imagen 16. %Vacios Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 12.5%


5.5.2. Contenido de Escoria: 21%.

Para este contenido de escoria se reemplazó el 21% de la masa de agregado por escoria de alto horno, en el tamiz de ½” y 3/8”. Para dicha modificación se usaron

3.70

3.80

3.90

4.00

4.10

4.20

4.30

4.40

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. %CA - E:12.5

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

% D

E V

AC

IOS


% VACIOS Vs. %CA - E:12.5

los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje pueden ser revisados en la tabla 8.

Tabla 8. Diseño Marshall Sustitución Gruesos: 21%


Imagen 17. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21%


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Densidad

bulk [g/cm3]

Vacíos

[%]

Vacios en

AP [%]

5.0 11891.41 3129.32 3.80 2.20 10.70 19.30

5.25 12632.32 3247.38 3.89 10.22

5.5 13386.87 3297.26 4.06 2.21 9.59 19.10

5.75 13256.1 3186.56 4.16 8.78

6.0 12902.23 3000.52 4.30 2.23 7.49 19.06

6.5 12545.22 2917.49 4.30 2.22 6.92 19.70

ESCORIA=21%

11800.00

12000.00

12200.00

12400.00

12600.00

12800.00

13000.00

13200.00

13400.00

13600.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)



Imagen 18. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21%


Imagen 19. Gravedad Específica Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21%


3.70

3.80

3.90

4.00

4.10

4.20

4.30

4.40

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. %CA- E:21

2.20

2.20

2.21

2.21

2.22

2.22

2.23

2.23

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

GR

AV

EDA

D E

SPEC

ÍFIC

A B

ULK


G.E. BULK Vs. %CA - E:21

Imagen 20. % Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 21%


Imagen 21. % Vacíos en Agregado Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos 21%


5.5.3. Contenido de Escoria: 43%.

6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

9.50

10.00

10.50

11.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

% D

E V

AC

IOS

EN L

A M

EZC

LA



18.90

19.00

19.10

19.20

19.30

19.40

19.50

19.60

19.70

19.80

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

% D

E V

AC

IOS

EN A

GR

EGA

DO

S



Para este contenido de escoria se reemplazó el 43% de la masa de agregado por escoria de alto horno, en el tamiz de ½” y 3/8”. Para dicha modificación se usaron los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje pueden ser revisados en la tabla 9.

Tabla 9. Diseño Marshall Sustitución Gruesos 43%


Tabla 10. Estabilidad Vs. Flujo Gruesos: 43%


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Densidad

bulk [g/cm3]

Vacíos

[%]

Vacios en

AP [%]

5.0 11986.20 3105.23 3.86 2.18 12.04 19.96

5.25 12964.23 3193.16 4.06 11.56

5.5 13430.54 3228.5 4.16 2.18 10.81 20.46

5.75 13278.33 3191.91 4.16 9.87

6.0 12592.99 2970.04 4.24 2.20 8.13 19.87

6.5 12143.22 2797.98 4.34 2.19 7.66 20.88

ESCORIA=43%

11800.00

12000.00

12200.00

12400.00

12600.00

12800.00

13000.00

13200.00

13400.00

13600.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)

%CEMENTO ASFÁLTICO

ESTABILIDAD Vs. %CA E:43

Imagen 22.Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 43%


Imagen 23. Gravedad Específica Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 43%


3.80

3.90

4.00

4.10

4.20

4.30

4.40

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. %CA - E:43

2.17

2.18

2.18

2.19

2.19

2.20

2.20

2.21

2.21

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

GR

AV

EDA

D E

SPEC

ÍFIC

A B

ULK

%CEMENTO ASFÁLTICO


Imagen 24. % Vacíos Vs. %Cemento Asfáltico Gruesos: 43%


Imagen 25. % Vacios Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 43%


6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

%D

E V

AC

IOS

EN L

A M

EZC

LA

% DE CEMENTO ASFÁLTICO


19.80

20.00

20.20

20.40

20.60

20.80

21.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

% D

E V

AC

IOS

EN A

GR

EGA

DO



5.6. Diseño Marshall MDC-19 Sustituyendo Fracción Fina

De acuerdo con lo expuesto anteriormente el reemplazo de agregado pétreo natural por escoria de alto horno, fue realizado en tres etapas, Escoria/Pétreo=13.5%. Se sustituyó el fondo y el tamiz No. 200, Escoria/Pétreo =19.5%. Se sustituyeron los tamices 80 y 200”, Escoria/Pétreo =31%. Se sustituyeron los tamices No. 80 y 200, Escoria/Pétreo =37.5%. Se sustituyeron los tamices No. 40, 80 y 200. A continuación se mostrarán los resultados de dichas modificaciones a la mezcla original.

5.6.1. Contenido de Escoria: 13.5%

Para esta prueba se reemplazó el 13.5% de la masa de agregado fino por escoria de alto horno, en el fondo y retenido en el tamiz No. 200. Para dicha modificación se usaron los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje pueden ser revisados en la tabla 11.

Tabla 11. Diseño Marshall Sustitución Finos: 13.5%.


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Vacíos

[%]

5.0 11607.21 3066.959 3.78 8.02

5.25 13234.20 3606.049 3.67 7.15

5.5 15389.18 4012.407 3.84 6.57

5.75 15701.10 4015.627 3.91 6.02

6.0 15820.54 3992.667 3.96 5.57

6.5 13616.82 3329.784 4.09 4.10

ESCORIA=13.5%

Imagen 26. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos: 13.5%


Imagen 27. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 13.5%


0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

18000.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)

% CEMENTO ASFÁLTICO.

ESTABILIDAD Vs. %CA - E: 13.5

3.60

3.65

3.70

3.75

3.80

3.85

3.90

3.95

4.00

4.05

4.10

4.15

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

FLU

JO (

mm

)

% CEMENTO ASFÁLTICO.


Imagen 28. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 13.5%


5.6.2. Contenido de Escoria: 19.5%

Para esta prueba se reemplazó el 19.5% de la masa de agregado fino por escoria de alto horno, en el tamiz No. 80 y 200. Para dicha modificación se usaron los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje pueden ser revisados en la tabla 12.

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

% V

AC

IOS


%VACIOS Vs. %CA - E: 13.5

Tabla 12. Diseño Marshall Finos: 19.5%


Imagen 29. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 19.5%


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Vacíos

[%]

5.0 11562.01 2975.15 3.89 8.67

5.25 13921 3578.66 3.89 8.12

5.5 14803.67 3784.56 3.91 7.29

5.75 15367.7 3785.15 4.06 6.69

6.0 15583.09 3834.42 4.06 6.07

6.5 13645.35 3357.62 4.06 5.65

ESCORIA=19.5%

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

18000.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)


ESTABILIDAD Vs. %CA - E:19.5

Imagen 30. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 19.5%


Imagen 31. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Fina: 19.5%


3.85

3.90

3.95

4.00

4.05

4.10

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4

FLU

JO (

mm

)



0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

% D

E V

AC

IOS


%VACIOS Vs. %CA - E:19.5

5.6.3. Contenido de Escoria: 31%

Para esta prueba se reemplazó el 31% de la masa de agregado fino por escoria de alto horno, en el tamiz No. 40, 80 y 200. Para dicha modificación se usaron los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje pueden ser revisados en la tabla 13.

Tabla 13. Diseño Marshall Sustitución Finos: 31%


Imagen 32. Estabilidad Vs. %Cemento Asfáltico Fina: 31%


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Vacíos

[%]

5.0 11335.81 2842.62 3.99 9.35

5.25 11804.76 2907.58 4.06 9.11

5.5 12674.27 3099.3 4.09 8.78

5.75 13673.21 3367.79 4.06 7.36

6.0 14167.12 3486 4.06 6.95

6.5 13639.19 3294.33 4.14 6.98

ESCORIA=31%

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)



Imagen 33. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 31%


Imagen 34. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 31%


3.98

4.00

4.02

4.04

4.06

4.08

4.10

4.12

4.14

4.16

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. %CA - E: 31

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

% D

E V

AC

IOS

% DE CEMENTO ASFÁLTICO

%VACIOS Vs. %CA - E:31

5.6.4. Contenido de Escoria: 37%

Para esta prueba se reemplazó el 37% de la masa de agregado fino por escoria de alto horno, en el tamiz No. 40, 80 y 200. Para dicha modificación se usaron los porcentajes de cemento asfáltico 5.0%, 5.25%, 5.5%, 5.75%, 6.0% y 6.5% Los resultados del diseño Marshall para dicho porcentaje pueden ser revisados en la tabla 14.

Tabla 14. Diseño Marshall Sustitución Finos: 37%


CA [%]Estabilidad

[N]

E/F

[N/mm]

Flujo

[mm]

Vacíos

[%]

5.0 9235.41 2473.46 3.73 9.98

5.25 10992.94 2707.62 4.06 9.52

5.5 12516.76 3023.23 4.14 9.35

5.75 13140.41 3173.86 4.14 8.28

6.0 13624.89 3290.88 4.14 7.93

6.5 13711.34 3213.19 4.27 7.85

ESCORIA=37%

Imagen 35. Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 37%


Imagen 36. Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 37%


0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)



3.70

3.80

3.90

4.00

4.10

4.20

4.30

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. %CA - E:37

Imagen 37. %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos: 37%


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6

% D

E V

AC

IOS


%VACIOS Vs. %CA - E:37

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

De acuerdo con los resultados de los ensayos de laboratorio mostrados en el capítulo anterior, se hace necesario mostrar un resumen de los resultados, para una mejor comprensión de los mismos.

� RESUMEN FRACCIÓN DE SUSTITUCIÓN GRUESA

Imagen 38. Resumen Estabilidad Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos


Imagen 39. Resumen Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos


11000.00

11500.00

12000.00

12500.00

13000.00

13500.00

14000.00

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)


ESTABILIDAD Vs %CA

ESTABILIDAD Vs. %CA - E:0 ESTABILIDAD Vs. %CA - E:12.5

ESTABILIDAD Vs. %CA - E:21 ESTABILIDAD Vs. %CA - E:43

3.70

3.80

3.90

4.00

4.10

4.20

4.30

4.40

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

FLU

JO(m

m)


FLUJO Vs. % CA

FLUJO Vs. %CA - E:0 FLUJO Vs. %CA - E:12.5

FLUJO Vs. %CA - E:43 FLUJO Vs. %CA - E:21

Imagen 40. Resumen Gravedad Específica Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos


Imagen 41. Resumen %Vacíos Vs. Cemento Asfáltico Gruesos


2.16

2.18

2.20

2.22

2.24

2.26

2.28

2.30

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

GR

AV

EDA

D E

SPEC

ÍFIC

A B

ULK


G.E. BULK Vs. %CA

G.E. BULK Vs. %CA E:21 G.E. BULK Vs. %CA - E:0


2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

% V

AC

IOS

EN L

A M

EZC

LA


% VACIOS Vs. %CA

%VACIOS Vs. %CA - E:0 %VACIOS Vs. %CA -E:12.5

%VACIOS Vs. %CA - E:21 %VACIOS Vs. %CA - E:43

Imagen 42. Resumen % Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Gruesos


� RESUMEN FRACCIÓN DE SUSTITUCIÓN FINA

Imagen 43. Resumen Estabilidad Vs % Cemento Asfáltico Finos


15.00

16.00

17.00

18.00

19.00

20.00

21.00

4.5 5.0 5.5 6.0 6.5

% V

AC

IOS

AG

REG

AD

O


%VACIOS AP Vs. %CA

%VACIOS AP Vs. %CA - E:0 %VACIOS AP Vs. %CA - E:21


8000.00

9000.00

10000.00

11000.00

12000.00

13000.00

14000.00

15000.00

16000.00

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9 6.1 6.3 6.5

ESTA

BIL

IDA

D (

kN)

FLUJO (mm)

ESTABILIDAD Vs. %CA

ESTABILIDAD Vs. %CA- E:0 ESTABILIDAD Vs. %CA - E:13.5 ESTABILIDAD Vs. %CA - E:19.5

ESTABILIDAD Vs. %CA - E:31 ESTABILIDAD Vs. %CA -E:37

Imagen 44. Resumen %Vacíos Vs. % Cemento Asfáltico Finos.


Imagen 45. Resumen Flujo Vs. % Cemento Asfáltico Finos


0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5 5.7 5.9 6.1 6.3 6.5

% D

E V

ACI

OS


% DE VACIOS Vs. %CA

%VACIOS Vs, %CA - E:0 %VACIOS Vs. %CA - E:13.5 %VACIOS Vs. %CA - E:19.5 %VACIOS Vs. %CA - E: 31 %VACIOS Vs. %CA - E: 37

3.60

3.70

3.80

3.90

4.00

4.10

4.20

4.30

05 05 05 05 05 06 06 06 06 06 07

FLU

JO (

mm

)


FLUJO Vs. % CA

FLUJO Vs. %CA - E:0 FLUJO Vs. %CA - E:13.5 FLUJO Vs. %CA - E:19.5

FLUJO Vs. %CA - E:31 FLUJO Vs. %CA - E:37

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo con el estudio realizado se puede concluir lo siguiente:

� Hecha una inspección visual se evidencia que el material de tipo escoria de alto horno, presenta diferentes características en cuanto a su forma, color y porosidad, lo que lo hace un material heterogéneo no tan práctico para el uso en mezclas asfálticas.

� Dentro de la caracterización de los materiales usados como agregado para mezclas asfálticas (agregado pétreo natural y escoria de alto horno), la escoria de alto horno se puede clasificar en 2 grandes grupos; gruesos y finos, los gruesos experimentan una menor dureza y una mayor porosidad por lo que se recomienda que este material no sea utilizado en proyectos viales, ya que no cumple con los requisitos mínimos que exige el Instituto Nacional de Vías, (INVIAS). Por el contrario el agregado de tipo escoria en su fracción fina cuenta con propiedades de baja porosidad y mayor dureza entre otras, por lo que puede ser usada como agregado en mezclas asfálticas.

� Se observa que los valores de estabilidad de la mezcla sin modificar, es menor que la mezcla donde fue reemplazada la fracción fina de los agregados pétreos, lo que redunda en una mayor resistencia a la carga impuesta por los posibles vehículos, sin embargo al reemplazar el agregado pétreo natural por escoria de alto horno en una fracción fina, el valor de la estabilidad también evidencia un leve incremento.

� Si bien el flujo que representa una noción aproximada a lo que será la resistencia al ahuellamiento de la mezcla, se puede concluir que al reemplazar tanto la fracción fina como la fracción gruesa de agregado pétreo natural en la mezcla, presentan un valor de flujo mayor al obtenido en la mezcla sin modificación, por tanto una menor resistencia al ahuellamiento.

� La mayor resistencia bajo carga monotónica, la desarrolla la mezcla que sustituye las fracciones más finas de agregado pétreo natural por escoria de alto horno (partículas con tamaño inferior a 0.18 mm, escoria/pétreo=12.5%). Lo anterior tal vez es debido a que el asfalto que se adhiere al filler compuesto por la escoria genera un mastic con mejores propiedades de cohesión y/o adherencia, en comparación a aquel filler compuesto por el agregado pétreo natural.

� Entre mayor sea el tamaño de las partículas que se sustituyan de agregado

pétreo natural por escoria de alto horno, la mezcla incrementa en vacíos con aire, hay necesidad de incrementar el contenido de asfalto (incluso en el caso de las partículas más gruesas sin generar mejoras en la resistencia de la mezcla), disminuye la resistencia mecánica bajo carga monotónica. Lo anterior debido a que entre mayor sea el tamaño de las partículas de la escoria de alto horno, mayor es su porosidad y adsorción. Adicionalmente, en comparación con el agregado pétreo natural, la fracción gruesa de la escoria de alto horno desarrolla mayor porosidad, menor resistencia al desgaste por abrasión y por impacto, lo que genera un agregado más propenso al fracturamiento.

� Se recomienda seguir investigando el tema con otros tipos de escorias ya que como se mencionó anteriormente existe gran variedad de escorias que pueden ser estudiadas para un aprovechamiento de los posibles desechos contaminantes al medio ambiente.

8. BIBLIOGRAFÍA

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9. ANEXOS: ENSAYOS DE LABORATORIO

evaluaciÓn de la resistencia bajo carga …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6171/1...el...

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