evaluaciÓn del comportamiento de una mezcla …
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UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
SECCIONAL ALTO MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL
GIRARDOT
2020
EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA CON
ADICIÓN DE FILLER DE RESIDUOS DE MAMPOSTERÍA.
LEIDY CATERINE CABEZAS CARDENAS
EMIRO HUMBERTO SANDOVAL SUAREZ
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
SECCIONAL ALTO MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL
GIRARDOT
2020
EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UNA MEZCLA ASFÁLTICA CON
ADICIÓN DE FILLER DE RESIDUOS DE MAMPOSTERÍA.
LEIDY CATERINE CABEZAS CARDENAS
CODIGO: 21510349
EMIRO HUMBERTO SANDOVAL SUAREZ
CODIGO: 21420091
Trabajo realizado para optar al título de Ingeniero Civil
Asesor seminario
MARIA PAULA SUSUNAGA
Docente Académico
Asesor metodológico
GENARO PENAGOS CRUZ
Docente Académico
Nota de aceptación
Presidente del Jurado
Jurado
Jurado
Jurado
Girardot, 03 de abril de 2020
AGRADECIMIENTOS
A dios por acompañarme en cada paso que doy por haberme puesto en mi camino
a personas que me han ayudado en mi formación como profesional y
especialmente como persona.
Dedico con todo mi amor y cariño a mis amados padres luz Mery Cárdenas, Arnulfo
cabezas por sus, consejos, amor, apoyo en los momentos difíciles y ayudarme con
los recursos necesarios para mis estudios a mis hermanos Kevin Cabezas y Cristian
Cabezas quienes con sus palabras de aliento no me dejaban decaer para que
siguiera adelante y siempre fuera perseverante y cumpla con mis ideales, a mi novio
Carlos cruz por estar conmigo brindarme su amor, apoyándome todos estos años.
A la Universidad Piloto de Colombia por permitirme ser parte de su comunidad
estudiantil y por el apoyo de sus docentes que me orientaron en cada temática a lo
largo de mi formación como profesional.
A mis amigos de la facultad Sergio Giraldo, Adriana Gutiérrez, Eliana Manrique,
Andrés botero, claudia Rodríguez, gracias a todos los momentos compartidos, su
amistad y cariño.
Agradezco a la empresa MAVI PAVIMENTACIONES S.A.S. por darme la
oportunidad de realizar los ensayos en sus instalaciones, Ingenieros Luis Enrique
Mayorga, Iván Miranda por su tiempo dedicado en el acompañamiento en el
laboratorio de la planta.
A mi asesora la Ingeniera María Paula Susunaga por sus revisiones y ayuda para
realizar este trabajo de graduación.
Al ingeniero Andrés Parra por haberme dado la oportunidad de realizar mi práctica
empresarial en la empresa ingeniería y construcciones A & G S.A.S. fue una
experiencia muy enriquecedora al aplicar mis conocimientos en las labores de
ingeniería.
Al ingeniero Ricardo Serrano por brindarme la oportunidad de trabajar con él y poder
poner en práctica los conocimientos aprendidos en obra.
Para finalizar agradezco a mi compañero de trabajo de grado Emiro Sandoval por
toda la entrega y dedicación y el surgimiento de una bonita amistad colega éxitos
Dios bendiga tus pasos.
LEIDY CABEZAS
AGRADECIMIENTOS
A mi madre Elizabeth Suarez por su cariño, apoyo y consejos para llevar la vida
adelante, lo prometido es deuda hoy me estoy convirtiendo en profesional y sin tu
guía en mi corazón no sé dónde estaría.
A mi padre Fernando Sandoval, tu apoyo hasta estas estancias de la vida a pesar
de las circunstancias que nos ha brindado esta ha sido el más firme, mil
oportunidades me brindaste y ahora no tengo más que agradecimiento total por lo
que me has dado, un futuro una proyección como persona con honestidad y
disciplina, eres y serás siempre mi mejor ejemplo para seguir.
Agradezco a aquellas empresas que me dieron la oportunidad de conocer este
mundo de la ingeniería y me brindaron sus espacios y recursos para desarrollarme
como profesional, a Acuagyr S.A.E.S.P. y el ingeniero Yan mauricio por la
oportunidad de realizar las practicas con ellos, al ingeniero Erika Ojeda por su
paciencia como jefe y la experiencia compartida, así como su amistad.
A Mavi Pavimentos y el ingeniero Iván Miranda los recursos ilimitados tanto
materiales como humanos regalo una experiencia única y también el descubrimiento
del gusto que tengo por los pavimentos, posiblemente la guía hacia el futuro que
busco.
A todos aquellos que se cruzaron por mi camino durante este periodo muchas
gracias por cada pequeña cosa aportada a esta experiencia, si se me pasa algún
nombre es porque hay demasiadas personas a quien agradecer.
Agradezco a quien fue mi compañera, mi amiga y por un breve periodo mi pareja a
la ingeniera Diana Tafur, de tu mano recorrí gran parte de este camino, hoy lo
logramos somos ingenieros.
Gracias la ingeniera María paula Susunaga por la paciencia y los consejos durante
el seminario, así mismo al ingeniero Penagos con su guía.
A ti mi compañera de trabajo Leidy Cabezas gracias por estos meses de locura,
risas y apoyo, mejor suerte al encontrarte en la recta final de este camino no pude
haber tenido, un gran periodo de nuestras vidas que finalizamos juntos, el inicio de
nuestra carrera profesional y por qué no el inicio de una gran amistad.
Finalmente agradezco a la universidad, al destino y a Dios por traerme hasta un
sueño que vi truncado en difíciles momentos, por fin puedo decir ¡LO LOGRE!
EMIRO SANDOVAL
RESUMEN
Las vías en el presente se enfrentan a muchos problemas como el envejecimiento
prematuro, efectos de erosión, ahuellamiento, periodo de vida cortos, baja
resistencia y alta deformación o rigidez excesiva. Por lo anterior se necesita generar
nuevas alternativas para mejorar la calidad de los asfaltos una de estas es asfaltos
modificados, por vía húmeda o vía seca. Para este proceso se adiciona un material
extra que contribuye en forma positiva a las características físicas del asfalto.
La norma INVIAS cuenta con normativa que regula el uso de desechos como el hule
de neumáticos como modificador de asfaltos. De igual manera se conocen
investigaciones de otros materiales como cemento, cal, icopor, PET triturado, arcilla
calcinada, los cuales se utilizan pensando en la reducción del impacto ambiental
que se puede tener a partir de la inclusión de residuos en la construcción de
pavimentos.
Para el presente trabajo el polvo de ladrillo, el cual es obtenido después de un
proceso de trituración en el que se lleva hasta el tamaño suficiente para pasar por
el tamiz No 200 (75 micras). El ladrillo es tomado de los residuos de mampostería
de demoliciones y construcciones reciclando un material que en Colombia se
desecha por “Toneladas principalmente en las grandes ciudades”. (Ministerio de
Ambiente y Desarrollo sostenible, 2017)
En la investigación se comparará una mezcla MDC-19 tradicional con una
adicionada con polvo de ladrillo. Se utilizo un asfalto convencional 60/70 en
contenidos de asfalto de 4%, 4.5%, 5%, 5.5% y 6%, para determinar si este material
es apto o no para el uso. Se realizaron ensayos que nos lleven a verificar la
estabilidad y el flujo por medio del método Marshall, el cual será el principal punto
de comparación. La estabilidad se mantuvo siendo un punto positivo, pero la
deformación aumento con respecto a la muestra convencional.
Palabras claves: Filler, mezcla asfáltica, estabilidad, flujo, polvo de ladrillo, ensayo
Marshall, granulometría.
ABSTRAC
The tracks presently face many problems such as premature aging, erosion effects,
rutting, short life span, low strength, and high deformation or excessive stiffness.
Therefore, it is necessary to generate new alternatives to improve the quality of the
asphalts. One of these is modified asphalt, either wet or dry. For this process, an
extra material is added that contributes positively to the physical characteristics of
the asphalt.
The INVIAS standard has regulations that regulate the use of waste such as rubber
tires as an asphalt modifier. Similarly, investigations of other materials such as
cement, lime, styrofoam, crushed PET, and calcined clay are known, which are used
with the reduction of the environmental impact that can be had from the inclusion of
waste in the construction of pavements.
For the present work, the brick powder, which is obtained after a crushing process
in which it is brought to a sufficient size to pass through the No. 200 sieve (75
microns). The brick is taken from the masonry residues of demolitions and
constructions by recycling a material that in Colombia is discarded by "Tons mainly
in big cities". (Ministry of Environment and Sustainable Development, 2017)
The research will compare a traditional MDC-19 mix with one added with brick
powder. A conventional 60/70 asphalt in asphalt content of 4%, 4.5%, 5%, 5.5% and
6% was used to determine whether or not this material is suitable for use. Tests were
carried out that lead us to verify stability and flow using the Marshall method, which
will be the main point of comparison. Stability was maintained as a positive point, but
the deformation increased with respect to the conventional sample.
Key words: filler, asphalt mix, stability, flow, brick dust, Marshall test, particle size.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 20
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN. 21
2. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. 22
3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN. 23
3.1. OBJETIVO GENERAL. 23
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 23
4. MARCO DE REFERENCIA 24
4.1. MARCO DE ANTECEDENTES 24
4.2. MARCO TEÓRICO 26
4.2.1. Objetivos del diseño de mezclas. 26
4.2.2. Requisitos de calidad que debe cumplir la mezcla asfáltica 26
4.2.3. Diseño de mezcla asfáltica 27
4.2.4. Método marshall 29
4.2.5. Características del ladrillo 30
4.2.6. Mezclas asfálticas en caliente de gradación continua (concreto asfaltico) 30
4.3. MARCO CONCEPTUAL 37
4.4. MARCO LEGAL 39
4.4.1. Especificaciones generales de construcción de carreteras 2013 39
4.4.2. Normas de ensayo de materiales para carreteras 2013 39
4.4.3. Análisis granulométrico de los agregados gruesos y finos INV-E 213 39
5. DISEÑO METODOLÓGICO 40
5.1. FASE 1: RECOLECCIÓN DE MATERIALES. 40
5.2. FASE 2: CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES. 42
5.2.1. Caracterización agregados. 42
5.2.1.1. Análisis granulométrico de los agregados gruesos y finos inv-e 213 42
5.2.1.2. Equivalente de arena norma inv-e 133 44
5.2.1.3. Desgaste en máquina de los ángeles norma inv- e218 48
5.2.1.4. Degradación por abrasión en el equipo micro deval norma INV-E 238 50
5.2.1.5. Peso específico de agregados gruesos inv-e 233 53
5.2.1.6. Peso específico de agregados finos inv-e 222 55
5.2.1.7. Caras fracturadas, mínimo (%) norma inv-e 227 57
5.2.2. Caracterización asfalto 59
5.3. FASE 3: ELABORACIÓN DE PROBETAS POR (VÍA SECA) Y ENSAYO MARSHALL. 60
5.3.1. Prueba de estabilidad (resistencia) y flujo (deformación) (ensayo marshall)
inv-e 748 60
5.3.2. Gravedad especifica máxima teórica y densidad de mezclas asfálticas para
pavimentos inv-e 735 (análisis de densidad y vacíos) 65
5.4. FASE 4: COMPARACIÓN DE RESULTADOS. 67
5.5. FASE 5: CONCLUSIONES. 67
6. COSTOS Y RECURSOS 68
6.1. COSTOS 68
6.2. RECURSOS HUMANOS 68
6.3. RECURSOS MATERIALES 68
6.4. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS 69
7. CAPÍTULOS SEGÚN LA METODOLOGIA. 70
7.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES (AGREGADOS). 70
7.1.1. Análisis granulométrico de los agregados gruesos y finos. INV-E 213. 70
7.1.2. Granulometría Grava 3 /4. 71
7.1.3. Granulometría Grava 7/16 72
7.1.4. Granulometría Arena de trituración del Tolima. 73
7.1.5. Granulometría Arena de trituración Mavi. 75
7.1.6. Granulometría Diseño Mezcla Teórica 76
7.1.7. Granulometría Diseño Mezcla Real. 80
7.1.8. Equivalente de arena norma INV-E 133 81
7.1.9. Peso específico de agregados finos INV-E 222 83
7.1.10. Peso específico de agregados gruesos INV-E 223 85
7.1.11. Caras fracturadas, mínimo (%) norma INV-E 227 86
7.1.12. Desgaste en máquina de los ángeles norma INV- E219 87
7.1.13. Degradación por abrasión en el equipo Micro Deval norma INV-E 238 89
7.1.14. Caracterización asfaltos: 90
7.1. ELABORACIÓN MEZCLA Y PROBETAS POR (VÍA SECA) MARSHALL. INV-E 748. 91
7.1.15. Gravedad especifica maxima teorica (Gmm) y densidad de mezcla
asfáltica para pavimentos INV-735 91
7.1.16. Prueba de estabilidad (resistencia) y flujo (deformación) (ensayo marshall)
inv-e 748 93
7.1.17. Relación llenante/ligante efectivo norma INV. E-799-13 97
7.1.18. Resumen resultados 100
7.1.19. Formula de trabajo para mezcla asfáltica. 103
7.1.20. Limites método Marshall 105
7.1.21. Caracterización de las mezclas asfálticas por medio del ensayo cántabro
de perdida por desgaste INV-E 760-13 106
7.2. FASE 4: COMPARACIÓN DE RESULTADOS 107
7.1.22. Mezcla asfaltica polvo de ladrillo vs Mezcla asfaltica referencia 107
7.1.23. Graficas comparativas. 108
7.1.24. Comapracion relación llenante/ligante 113
8. CONCLUSIONES 114
9. RECOMENDACIONE 115
10. BIBLIOGRAFÍA 116
11. ANEXOS. 118
11.1. GRANULOMETRÍA POR TANTEO. 118
11.2. REGISTRO FOTOGRÁFICO 122
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Tipos de mezclas asfálticas 31
Tabla 2 Tipo de capa según norma 31
Tabla 3 Requisitos de los agregados en mezclas asfálticas 32
Tabla 4 Proporción máxima de arena natural 33
Tabla 5. Proporción y requisitos de llenante natural. 33
Tabla 6. Densidad Bulk. 33
Tabla 7 Tipos de mezclas. 34
Tabla 8 Tipo de capa. 34
Tabla 9 Tipos de asfaltos por emplear en las mezclas asfálticas. 35
Tabla 10 Criterios para diseño. 36
Tabla 11 Ficha técnica de caracterización de asfalto 59
Tabla 12 Costos 68
Tabla 13 Granulometría grava ¾. 71
Tabla 14 Granulometría grava 7/16 72
Tabla 15 Granulometría arena de trituración de Tolima. 74
Tabla 16 Granulometría arena de trituración mavi 75
Tabla 17 Franja granulométrica para mezclas asfálticas 77
Tabla 18 Diseño de mezcla teórica. 78
Tabla 19 Granulometría Mezcla de diseño real 80
Tabla 20 Datos equivalente de arena. 82
Tabla 21 Datos de peso específico de agregados finos. 84
Tabla 22 Peso específico de agregados gruesos 86
Tabla 23 Caras fracturadas. 87
Tabla 24 Desgaste por abrasión máquina de los ángeles 88
Tabla 25 Gradación muestra procesada en la máquina de los ángeles 88
Tabla 26 Resistencia a la abrasión agregado grueso 89
Tabla 27 Datos de gravedad especifica de la mezcla asfáltica (Ensayo Rice) 92
Tabla 28 Resumen de datos 93
Tabla 29 Relación llenante/ligante 99
Tabla 30 Resumen de resultados. método Marshall 100
Tabla 31 especificaciones según la norma para agregados de mezclas asfálticas. 101
Tabla 32 criterios de diseño para mezcla asfáltica en caliente de gradación continua.
102
Tabla 33 Formula de trabajo para mezcla bituminosa por el método Marshall 104
Tabla 34 Formula de trabajo contenido de asfalto 5.5% 105
Tabla 35 Datos de caracterización de las mezclas asfálticas abiertas por ensayo
cántabro 106
Tabla 36 Mezcla asfáltica modificada con polvo de ladrillo 107
Tabla 37 Mezcla asfáltica de referencia 108
Tabla 38 Relación llenante/ligante mezcla de referencia 113
Tabla 39 mezclas polvo de ladrillo 113
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Máquina de los ángeles. 27
Figura 2 Grava y gravilla 28
Figura 3 .Adherencia del asfalto al agregado. 29
Figura 4 Ladrillo estructural 30
Figura 5 polvo de ladrillo 38
Figura 6 Agregados Pétreos 40
Figura 7 Muestra Asfalto de Ecopetrol 41
Figura 8 Residuos de mampostería (ladrillo) 41
Figura 9 Polvo de ladrillo producido en Maquina de los ángeles y tamizado por tamiz
No 200 42
Figura 10 Proceso de lavado de muestra 42
Figura 11 Secado 43
Figura 12 # de Tamiz utilizados 43
Figura 13 Separación granulométrica de los agregados. 44
Figura 14 Arena pasa # 4 44
Figura 15. Equivalente de arena 45
Figura 16 Aplicación de muestra. 45
Figura 17Aplicación de muestra 46
Figura 18 Agitación de la muestra 46
Figura 19 Adición de stock 47
Figura 20 Introducción de aguja en probetas: 48
Figura 21 Esferas 48
Figura 22 Revoluciones 49
Figura 23 Maquina de los Ángeles 49
Figura 24 toma de peso. 50
Figura 25 Esferas 51
Figura 26 Esferas 51
Figura 27 Maquina micro Deval 52
Figura 28 Peso de muestra 52
Figura 29 Agregado grueso: 53
Figura 30 Secado con toalla del agregado grueso 54
Figura 31 Canasta metálica para agregados gruesos. 54
Figura 32 Bascula y muestra de agregado grueso 55
Figura 33 Preparación de muestra 56
Figura 34.Agregado Fino Picnómetro 56
Figura 35 Masa de muestra seca. 57
Figura 36 Tamizado del agregado 58
Figura 37 División de caras fracturadas 58
Figura 38 Mezcla Asfáltica 60
Figura 39 Lavado, secado, granulometría. 61
Figura 40 Mezclado de la muestra 61
Figura 41 Toma de temperatura a la mezcla asfáltica 62
Figura 42 Vertimiento de porción de mezcla en el molde 62
Figura 43 Golpes de compactación. 63
Figura 44 probeta formada 63
Figura 45 Baño maría 64
Figura 46 Falla de muestra en la prensa 64
Figura 47 Mezcla asfáltica con polvo de ladrillo 65
Figura 48 Montaje de muestra en el agitador y bomba de vacío 66
Figura 49 Tamices 1"-No 200. 70
Figura 50 Equivalente de arena 82
Figura 51 Peso específico polvo de ladrillo 83
Figura 52 Determinación peso específico de agregados gruesos 85
Figura 53 Cantidad de caras fracturadas en porcentaje en masa 86
Figura 54 Maquina de los ángeles 87
Figura 55 Esferas y maquina Micro-Deval 89
Figura 56 Ensayo Rice 91
Figura 57 Ensayo cántabros 106
Figura 58 Muestra 1 118
Figura 59 Muestra 2 119
Figura 60 Muestra 3 120
Figura 61 Muestra 4 121
LISTA DE GRAFICAS
Grafica 1 Curva granulométrica grava 3/4 Fuente propia ................................ 72
Grafica 2 Curva granulométrica grava 7/16 Fuente propia .............................. 73
Grafica 3 Curva granulométrica arena de trituración del Tolima, fuente propia.
.......................................................................................................................74
Grafica 4 Curva granulométrica arena de trituración mavi. Fuente propia ....... 76
Grafica 5 Curva granulométrica diseño de mezcla teórica. Fuente propia ....... 79
Grafica 6 Curva granulométrica diseño de mezcla real Fuente propia ............ 81
Grafica 7 Ensayo Rice. Fuente propia ............................................................ 92
Grafica 8 Estabilidad vs % Asfalto. Fuente propia ........................................... 94
Grafica 9 Flujo vs % Asfalto. Fuente propia ..................................................... 95
Grafica 10 Peso unitario vs % Asfalto. Fuente propia ...................................... 96
Grafica 11 vacíos de los agregados vs % asfalto fuente propia ...................... 96
Grafica 12 vacíos con aires totales vs % asfalto. Fuente: propia..................... 97
Grafica 13 Estabilidad polvo de ladrillo vs convencional. Fuente propia........ 109
Grafica 14 Flujo polvo de ladrillo vs convencional Fuente propia .................. 110
Grafica 15 Vacíos totales polvo de ladrillo vs convencional Fuente propia.... 111
Grafica 16 Peso unitario polvo de ladrillo vs convencional Fuente propia ..... 112
Grafica 17 Vacíos de los agregados polvo de ladrillo vs convencional Fuente
propia ............................................................................................................ 112
20
INTRODUCCIÓN
Las vías son uno de los principales medios de comunicación, por estas se moviliza
tanto la población, como el comercio y las materias primas para todo tipo de
actividad, es esta la razón por la cual los pavimentos deben ser diseñados y
construidos para tener u largo periodo de vida útil. Los Asfaltos que se generan en
la actualidad son diseñados para cumplir ciertos requisitos de durabilidad y calidad
a partir de altas propiedades mecánicas, en busca de minimizar en la medida de lo
posible el deterioro rápido las estructuras ya sea por efectos de exceso de carga
ocasionados por altos volúmenes de tráfico no contemplados en diseño, cambios
de temperatura, agua o cualquier cosa que la pueda afectar el pavimento.
Con el objetivo de mejorar las características de un asfalto para superar todo lo
anteriormente mencionado en los últimos años se han adelantado estudios que se
basan en el mejoramiento y conservación del medio ambiente desechos como
insumos para la construcción de pavimentos. Los neumáticos triturados encabezan
la lista de los desechos utilizados ya que proporcionan una disminución de
espesores y de periodos de mantenimiento.
Solamente en Colombia se produce una gran cantidad de residuos de construcción
y demolición (RCD) que están compuestos de concreto, varillas, cemento, ladrillos,
entre otros. Estos materiales generalmente son desechados en escombreras o
terrenos baldíos, por lo que se pretende en el presente trabajo reutilizar este material
como un insumo. Se evaluó el comportamiento de una mezcla MDC-19 con polvo de
ladrillo obtenido de los RCD, reemplazando el 100% del Filler. Se tomará como
referencia una muestra control convencional, utilizando el Método Marshall como
principal ensayo, para poder concluir si el agente modificador puede ser utilizado
como aditivo en una mezcla asfáltica.
21
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.
Según el ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible en las ciudades Bogotá,
Medellín, Santiago de Cali, Manizales, Cartagena, Pereira, Ibagué, Pasto,
Barranquilla, Neiva, Valledupar y San Andrés en el año 2011 se produjeron
22.270.338 toneladas de RCD (Ministerio de Ambiente y Desarrollo sostenible,
2017), es decir, las obras civiles ya sean edificaciones, vías, puentes o todo tipo de
estas presentan una gran generación de residuos los cuales según la norma en
Colombia tienen una manera de ser manejados y dispuestos para su correcta
manipulación y desecho, lo cual en gran medida en Colombia no es cumplido esto
debido a variedad de aspectos ya sean relacionados con transporte o manejo de
estos residuos, contribuyendo a la problemática ambiental que se vive en la
actualidad, muchos de estos materiales desechados pueden ser reciclados para
contribuir a mejorar el medio ambiente. Es por esto por lo que nace la siguiente
duda:
¿A través de la modificación de una mezcla asfáltica MDC-19 con residuos de
mampostería (Filler) se puede igualar o mejorar la resistencia del pavimento
flexible?
22
2. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.
Los asfaltos modificados son una solución en la que se aporta al medio ambiente
por medio del aprovechamiento de materiales reutilizados en busca primero de
reducir el uso de materias primas reemplazándolas por materiales como residuos
provenientes de la industria de la construcción en este caso y segundo mejorar o
como mínimo mantener las características adecuadas de un pavimento según las
normas establecidas en Colombia por el Instituto nacional de vías (INVIAS). En el
presente proyecto de investigación se utilizó el Filler de ladrillo producido a partir de
los ladrillos generados como residuos de construcción y demolición (RCD) para
reemplazar los finos en una mezcla asfáltica densa caliente MDC-19, se evaluará el
comportamiento físico mecánico por medio del método Marshall para establecer la
viabilidad del uso de este material como parte de la mezcla asfáltica.
23
3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.
3.1. OBJETIVO GENERAL.
Evaluar el comportamiento de la resistencia de una mezcla asfáltica con adición
de Filler de residuos de mampostería utilizando una mezcla MDC-19.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
• Determinar las características de los materiales de acuerdo con
normas invias.
• Diseñar mezcla asfáltica normal y modificada de acuerdo con el
método marshall y norma invias.
• Comparar la resistencia de la mezcla de asfalto normal con la mezcla
modificada.
24
4. MARCO DE REFERENCIA
4.1. Marco de antecedentes
para el desarrollo del presente trabajo se argumenta bajo el análisis cuantitativo y
diseño experimental del estudio realizado en laboratorio durante la observación
directa y no participante, en la cual se hace la comparación de una muestra control
de asfalto y una muestra de asfalto con llenante mineral proveniente de residuos de
mampostería, más específicamente polvo de ladrillo.
Según las investigaciones se mostrarán a continuación una serie de antecedentes
sobre las modificaciones de las mezclas asfálticas y que tienen relación con los
residuos de mampostería en este caso el polvo de ladrillo.
Durante años en la práctica de la construcción de carreteras han buscado una forma
de minimizar los impactos ambientales negativos por medio de nuevos asfaltos con
diferentes procesos y modificantes que logren unas mezclas asfálticas menos
contaminantes
(J. V. MORA, 2012)en su investigación titulada Influencia del polvo de ladrillo como
llenante mineral sobre propiedades monotónicas y dinámicas de mezclas de
concreto asfáltico. esta fue una gran idea y su objetivo de investigación consistió en
evaluar el cambio que experimentan propiedades monotónicas (estabilidad - flujo) y
cíclicas (módulo resiliente) de mezclas asfálticas densas en caliente tipo MDC-1 y
MCD-2.
(Susunaga Salazar & Mendoza Quintero, 2012) En su investigación titulada efecto
de la arcilla calcinada en un asfalto b 60/70 en porcentajes de 5 % y 50 %. Quisieron
estudiar el efecto de la incorporación de arcilla calcinada en las propiedades físicas
del asfalto colombiano B 60/70.
25
(Pineda & Quintero, 2018) en su investigación titulada evaluación de la adición de
polvo de ladrillo en la mezcla de cemento, para la producción de prefabricados de
concreto en la empresa reciclados industriales de Colombia querían evaluar la
adición de polvo de ladrillo en la mezcla de cemento, para la producción y mejora
esto fue en el cemento.
(nuñes,valeria;fiorella,lizeth, 2018)su tema de investigación fue la Evaluación del
efecto de la cal hidratada y el polvo de ladrillo utilizado como relleno mineral en las
propiedades de una mezcla asfáltica en Perú en el año 2018 querían lograr que el
uso del polvo de ladrillo para ser usado como material de relleno o Filler en una
mezcla asfáltica reemplazando a la cal hidratada que es de uso convencional por
las plantas de asfalto, siendo este polvo de ladrillo procedente de los residuos de
construcción y demolición. , trabajando con el óptimo contenido de cemento
asfaltico, y elaborando briquetas variando la relación de Filler (cal – polvo de ladrillo)
con porcentajes de 80% cal – 20% polvo de ladrillo, 60% cal – 40% polvo de ladrillo
hasta llegar al 100% de ladrillo.
Esta es otra investigación de (ortega & patermina, 2012) que ayudaría mucho al
medio ambiente y en general a las industrias en noruega, Alemania, y Francia
implementaron al comienzo mezclas asfálticas tibias teniendo como resultado que
las mezclas tienen un igual comportamiento a las mezclas convencionales por tanto
no tuvo una acogida en campo a largo plazo por estar tan reciente en empleo, sin
embargo, estados unidos y china no desistieron y estuvieron analizando en
laboratorios como se mejoraba esta mezcla tibia que en si aportaría mucho al medio
ambiente. La aceptación e innovación de estas mezclas a incentivados a muchas
compañías que están en proceso de hacer estas mezclas que reducen el CO 2 en
el proceso de producción muchos quieren llegar al punto óptimo mediante el uso de
aditivos para obtener un mejor producto.
26
4.2. Marco teórico
4.2.1. Objetivos del diseño de mezclas.
El objetivo del diseño de mezclas es proporcionar durabilidad que es la capacidad
de un pavimento de resistir desintegración debido al tránsito, al clima y pérdida de
cohesión al paso del tiempo. La cohesión juego un popel importante ya que es la
fuerza aglomerante del ligante con el agregado; ayuda a aumentar la resistencia al
corte de la mezcla; varia con la temperatura; y aumenta con la cantidad de asfalto:
hasta un máximo, para luego decrecer. El tener un pavimento impermeable es muy
bueno es la resistencia del pavimento a ser penetrado por el agua y el aire. Algo
que se da como objetivo importante es que la mezcla asfáltica tenga forma de
trabajabilidad facilidad que tiene una mezcla para ser colocada y compactada. Está
relacionado con el tipo y porcentaje de agregado, además de la temperatura de
mezclado y compactación. Otro es la flexibilidad donde el pavimento tiene la
capacidad para adaptarse a los movimientos y asentamientos de la base y
subrasante sin agrietarse. Teniendo una resistencia a la fatiga para resistir los
esfuerzos provocados por el tránsito en repetidas pasadas (Vida Útil). Así se logra
tener resistencia al deslizamiento cualidad que debe presentar un pavimento
especialmente mojado para ofrecer resistencia al patinaje o a la posibilidad de
hidroplano. (Rosa, 2015)
4.2.2. Requisitos de calidad que debe cumplir la mezcla asfáltica
Uno de los requisitos de la calidad que debe cumplir la mezcla asfáltica son los
vacíos en el agregado mineral (VMA) Se define como la suma del porcentaje de
vacíos del agregado mineral más los vacíos del agregado rellenos con asfalto, en
una muestra de mezcla asfáltica compactada. Para una mezcla de Tamaño Máximo
Nominal del Agregado de 19,0mm el VMA Mínimo es de 14%. (Solorzano, 2016)
otro es los vacíos llenos de asfalto (VFA) Se define como el porcentaje del VMA que
27
contiene el asfalto en la mezcla asfáltica compactada. El VFA de la mezcla asfáltica
debe estar entre 65% y 75%. (Solorzano, 2016) y los Vacíos en la mezcla (VTM)
El contenido de vacíos en la mezcla para la mezcla de diseño deberá ser de 4.0%.
La producción de mezcla asfáltica deberá tener un contenido de Vacíos entre 3.5%
y 5.5%. (Solorzano, 2016)
4.2.3. Diseño de mezcla asfáltica
Es importante que la mezcla sea diseñada de tal forma que pueda ser colocada con
facilidad, evitando segregaciones. Previo al diseño de la mezcla se deben analizar
tanto el agregado como el asfalto para decidir si son aptos para la construcción del
pavimento. Los agregados deben ser limpios, tenaces y durables y lo más
importante deben tener una granulometría de acuerdo con especificación. Donde la
Resistencia al Desgaste de Los agregados deben ser resistentes para que soporten
la compactación durante el proceso constructivo y así mismo la acción del tráfico.
Para ello se debe realizar el método de ensayo con la maquina ángeles la cual se
presenta a continuación ver Figura 1.
Figura 1. Máquina de los ángeles.
.
Fuente: https://studylib.es/
28
Al tener un Rozamiento Interno estos áridos chancados tienden a impedir el
desplazamiento de las partículas bajo la acción de una carga; debido al roce y
trabazón entre partículas de agregado ver Figura 2 Su influencia se refleja en los
valores obtenidos en el Ensayo de Estabilidad Marshall
Figura 2 Grava y gravilla
Fuente: http://www.vialidad.cl/areasdevialidad/
Propiedades superficiales: Para que un pavimento asfáltico resulte resistente y
durable es necesario que los asfaltos adhieran bien a los agregados pétreos. Para
ello, se realizan diferentes Ensayes de Adherencia agregado - bitumen. Éstos sirven
para evaluar la capacidad de adherencia y despegue entre áridos y ligantes
empleados en la mezcla, ver Figura 3
29
Figura 3 .Adherencia del asfalto al agregado.
Fuente: http://www.vialidad.cl
4.2.4. Método marshall
Estabilidad - Marshall es la carga máxima que se requiere para producir la rotura de
la probeta; esta se mide en Newton (N). al hacer este proceso se da un resultado
de fluidez Es la deformación que se produce en la carga máxima, se mide en mm.
La Mampostería es uno de los procesos más tradicionales en la construcción,
relacionado directamente con el levantamiento de paredes y muros. que pueden ser
reutilizados, reciclados o procesados en debida forma. Es nuestra decisión si los
botamos a la calle o los disponemos correctamente. Dentro del proyecto es igual,
usted como contratista es responsable de los residuos que genera y debe
manejarlos adecuadamente ver Figura 4. (Piñeros & Herrera, 2018)
30
Figura 4 Ladrillo estructural
Fuente: https://www.maat.com.co/manejo-de-residuo/
4.2.5. Características del ladrillo
El ladrillo se fabrica con arcilla, además de silicatos de alúmina, caolín y diferentes
minerales. Esta mezcla es vaciada en moldes luego pasan a ser sometidos a secado
y cocimiento. Las longitudes más usuales son: 6 cm × 12 cm × 24 cm. Es una
magnífica opción para las zonas rurales y la construcción de diques, pues impide el
paso del agua a través de él. (Piñeros & Herrera, 2018)
4.2.6. Mezclas asfálticas en caliente de gradación continua (concreto asfaltico)
Este trabajo consiste en la elaboración. transporte, colocación y compactación de
una o más capas de mezclas asfáltica de gradación continua. De acuerdo con los
planos cotas, secciones y espesores determinadas por el interventor para esto se
sigues las siguientes pautas y se analiza según los requerimientos (Vías I. N., 2013).
Iniciando por el tipo de granulometría las mezclas asfálticas se denominan así ver
Tabla 1
31
▪ Tipos de mezclas asfálticas de gradación continua.
Tabla 1 Tipos de mezclas asfálticas
TIPO DENOMINACIÓN
POR TIPO DE GRANULOMETRÍA
- Mezclas densas MDC
- Mezclas semidensas MSC
- Mezclas gruesas MGC
MEZCLAS ESPECIALES
Mezclas de alto módulo MAM
Fuente: Norma invias
Se clasifican tres tipos de capa Rodadura, intermedia y base en el presente estudio
se trabajó con una mezcla densa en caliente MDC-19 la cual es son trabajada
principalmente como capa de rodadura. Ver Tabla 2
▪ Denominación de las capas asfálticas en caliente de gradación
continua.
Tabla 2 Tipo de capa según norma
TIPO DE CAPA DESCRIPCIÓN
Rodadura Capa superior
Intermedio
Capa subyacente a la rodadura, en estructuras con
2 o más capas asfálticas
Base
Capa o capas subyacentes a la intermedia, en
estructuras con 3 o más capas asfálticas
Fuente: Invias
32
Ahora para los agregados de la mezcla asfáltica densa en caliente se deben cumplir
con una cantidad de ensayos y requisitos de acuerdo con la norma INVIAS 2013, a
continuación, se presenta una Tabla 2la cual describe los valores a cumplir de cada
ensayo así como la norma que lo rige y el nivel de tránsito.
▪ Requisitos de los agregados para la mezcla asfáltica en caliente de
gradación continua. Ver Tabla 3
Tabla 3 Requisitos de los agregados en mezclas asfálticas
TABLA 450-3. REQUISITOS DE LOS AGREGADOS PARA LAS MEZCLAS ASFÁLTICAS EN CALIENTE DE
GRADACIÓN CONTINUA.
CARACTERISTICA
NORMA DE
ENSAYO
INV
NIVEL DE TRANSITO
NT1
NT2
NT3
Dureza. Agregado grueso (O)
Desgaste en la Maquina de los Angeles, Maximo (%) E-218
25/35/- 5/7/-
25/35/35
5/7/7
25/35/35
5/7/7 - capa de: rodadura / intermedia / base, 500 revoluciones
- capa de: rodadura / intermedia / base, 100 revoluciones
Degradación por abrasión en el equipo
Micro.Deval,maximo(%) - Capa de: rodadura / intermedia / base
E-238
25/30/30
20/25/25
Resistencia mecanica por el metodo del 10% de finos, capa
de : Rodadura / intermedia / base
-Valor en seco, mínimo (KN)
- Relación húmedo/seco.mínima (%)
E-224
110/90/75
75/75/75
Coeficiente de pulimiento acelerado para rodadura, mínimo E-232 0,45 0,45 0,45
Durabilidad (O)
Pérdidas en ensayo de solidez en sulfato de magnesio,
agregados fino y grueso, maximo(%) E-220 18 18 18
Limpieza, agregado grueso (F)
Impurezas en agregado grueso, maximo (%) E-237 0,5 0,5 0,5
Limpeza, gradación combinada (F)
Indice de plasticidad, maximo (%) E-125 Y 126 NP NP NP
Equivalente de arena, mpinimo (%) E-133 50 50 50
Valor de azul de metileno, maximo E-235 10 10 10
Geometria de las pariculas, agregado grueso (F)
Particulasplanas y alargadas, relación 5:1, maximo (%) E-240 10 10 10 Caras fracturadas, mínimo (%)
- Una cara: rodadura / intermedia / base
-Dos caras: rodadura / intermedia / base
E-227 75/60/- -
/-/-
75/75/60
60/-/-
85/75/60
70/-/-
Geometria de las pariculas, agregado fino (F)
Angularidad de la fracción fina, metodo A, mínimo(%)
-Capa de: rodadura / intermedia / base
E-239
40/35/-
45/40/35
45/40/35
fuente: Invias
33
▪ Proporción máxima de arena natural en el agregado para mezclas
asfálticas en caliente de gradación continua. Ver Tabla 4
Tabla 4 Proporción máxima de arena natural
CARACTERÍSTICAS NIVEL DE TRÁNSITO
NT1 NT2 NT3
Proporción de arena natural: % de la
masa total del agregado combinado <25 <25 <15
Proporción de arena natural: % de la
masa total del agregado fino <50
Fuente: Invias.
▪ Proporción y requisitos de la llenante mineral presente en la Presente
en la Tabla 5
Tabla 5. Proporción y requisitos de llenante natural.
CracaterÍstica
NORMA DE
ENSAYO
INV
NIVEL DE TRÁNSITO
NT1 NT2 NT3
Proporción de llenante mineral de aporte: (%
en masa del llenante total)
- Capa de rodadura - - >25 >50
- Capa intermedia >25 >50
- Capa de base - >25
Granulometría del llenante mineral de aporte:
- % que pasa tamiz 425 um (No 40)
- % que pasa tamiz 150 um (No 100) E - 215
100
>90
- % que pasa tamiz 75 um (No 200) >75
Fuente: Invias
Tabla 6. Densidad Bulk.
Fuente: Invias
34
▪ Franjas granulométricas para mezclas asfálticas en caliente de
gradación continua, en esta tabla se dan los límites de los agregados para
una mezcla asfáltica según INVIAS. Ver Tabla 7
Tabla 7 Tipos de mezclas.
TABLA 450-6 FRANJAS GRANULOMETRICAS PARA MEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE DE GRADACIÓN CONTINUA TAMIZ (mm/U.S ESTÁNDAR)
TIPO DE MEZCLA 37.5 25.0 19.0 12.5 9.5 4.8 2.00 0.425 0.180 0.075
1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 40 80 200
DENSA
MDC-25 100 80-95 67-85 60-77 43-59 29-45 14-25 8-.17 4-.8
MDC-19 100 80-95 70-88 49-65 29-45 14-25 8-.17 4-.8
MDC10 100 65-87 43-61 16-29 9-.19 5-.10
SEMIDENSA MSC-25 100 80-95 65-80 55-70 40-55 24-38 9-20 6-12 3-7
MSC-19 100 80-95 65-80 40-55 24-38 9-20 6-12 3-7
GRUESA MGC-38 100 75-95 65-85 47-67 40-60 28-46 17-32 7-17 4-11 2-6
MGC-25 100 75-95 55-75 40-60 28-46 17-32 7-17 4-11 2-6
ALTO MÓDULO MAM-25 100 80-85 65-80 55-70 40-55 24-38 10-20 8-14 6-9
TOLERANCIAS EN
PRODUCCIÓN SOBRE LA
F+ORMULA DE TRABAJO (+-)
-
4%
3%
2%
Fuente: Invias.
▪ Tipo de mezcla por utilizar en función de tipo y espesor compactado
de la capa. Según el espesor y la capa se clasifican los tipos de mezcla. Ver
Tabla 8
Tabla 8 Tipo de capa.
TIPO DE CAPA ESPESOR COMPACTO
(mm) TIPO DE MEZCLA
30-40 MDC-10
Rodadura 40-60 MDC-19, MSC-19
>60 MDC-25, MDC-19, MSC-19
Intermedia >50 MDC-25, MSC-25
Base >75 MSC-25, MGC-38, MGC-25
Alto módulo 60-130 MAM-25
Bacheos 50-75 MSC-25, MGC-25
>75 MSC-25, MGC-38, MGC-25
Fuente: Invias.
35
▪ Tipos de asfaltos por emplear en mezclas asfálticas en caliente de
gradación continua. ver Tabla 9
Tabla 9 Tipos de asfaltos por emplear en las mezclas asfálticas.
TIPO DE
CAPA
NT1 NT2 NT3
TEMPERATURA MEDIA ANUAL DE LA REGION (°C)
>24 15-24 <15 >24 15-24 <15 >24 15-24 <15
Rodadura
e
intermedia
60-70
60-70
U
80-100
80-100
60-70
60-70
U
80-100
80-100
40-50
60-70
o
Tipo II
(A o b)
o
Tipo III
40-50
60-70
o
Tipo II
(A o b)
60-70
80-100
o
Tipo IIb
Base
NA
60-70
U
80-100
60-70
U
80-100
80-100
60-70
60-70
U
80-100
80-100
Alto Módulo NA NA Tipo v
Fuente: Invias
36
Criterios para diseño preliminar de la mezcla asfáltica en gradación continua
ensayo Marshall. Ver Tabla 10.
Tabla 10 Criterios para diseño.
Tabla 450-10. riteriospara el diseño preliminar de la mezcla asfáltica en caliente de gradación continua por el método Marshall.
CARACTERISTICA
NORMA DE
ENSAYO
INVV
MEZCLAS DENSAS, SEMIDENSAS Y MEZCLA DE
ALTO
MODULO CATEGORÍA DE TRANSITO
NT1 NT2 NT3
Compactación (golpes/caras)
E-748
(E-800)
50 75(112) 75(112) 75 Cumple
estabilidad mínima (N) 5000 7500(16875) 9000 (3375) 15000 Cumple
Flujo(mm) 2.0 a 4.0 2.0 a 4.0
(3.0 a 6.0)
2.0 a 3.5
(3.0 a 5.3) 2.0 a 3.0
Cumple
Relación estabilidad / Flujo (KN/mm) 2.0 a 4.0 2.0 a 4.0
(4.5 a 7.5)
3.0 a 6.0
(4.5 a 9.0) -
Cumple
Vacíos con aire (Va),%
Rodadura E-736
o
E-799
3.0 a 5.0 3.0 a 5.0 4.0 a 6.0 NA Cumple
Intermedia 4.0 a 8.0 4.0 a 7.0 4.0 a 7.0 4.0 a 6.0
Base NA 5.0 a 8.0 5.0 a 8.0 4.0 a 6.0
Vcíos en los agregados
minerales (VAM), %
mínimo
T.Máx. 38 mm
E-799
13.0 NA
T.Máx. 25 mm 14.0 14.0 NA
T.Máx. 19 mm 15.0 Cumple
T.Máx. 10 mm 16.0 NA
Vacíos llenos de asfalto (VFA), % E-799 60 A 80 65 a 78 65 a 75 63 a 75 Cumple
Relación llenante / Ligante efectivo, en peso E-799 0.8 a 1.2 1.2 a 1.4 Cumple
Concentración del ligante, valor máximo E-745 Valor Crítico NA
Evaluación de propiedades por el metodo Bailey - Reportar NA
Espesor promedio de pelicula de asfalto E-741 7.5 NA
Fuente: Invias.
37
4.3. Marco conceptual
El Asfalto es una sustancia bituminosa que resulta de la destilación del petróleo, el
cual posee características de adherencia e impermeabilidad, y es empleado a modo
de revestimiento o pavimento. esta sustancia posee propiedades las cuales la hacen
idónea para su uso como aglomerante para la construcción de carreteras. (PARRA
& GALLO, 2018). Con el tiempo se han presentado la modificación de asfaltos es el
resultado de reemplazar un porcentaje de sus materiales con el fin de mejorar o
mantener sus propiedades físicas y también en busca de crear un beneficio en
cuanto el lado económico las más comunes son las Mezclas densas en caliente
MDC se define como mezcla asfáltica (o bituminosa) en caliente a la combinación
de áridos (incluido el polvo mineral) con un ligante. (Segura Almanza, 2016)
El Filler es una de las sustancias por medio de las cuales se pueden mejorar las
propiedades y características físicas del ligante (Susunaga Salazar & Mendoza
Quintero, 2012). polvo mineral fino que podrá ser cemento hidráulico, cal u otro
material inerte, libre de materia orgánica y partículas de arcilla. debe cumplir la
siguiente granulometría: para tamices de 0.630, 0.315 y 0.080 el porcentaje que
pasa en peso es de 100, 95 a 100 y 70 a 100 % respectivamente. (carrillo, 2010). El
polvo de ladrillo es un Filler tiene la capacidad de endurecer el asfalto mejorando el
comportamiento de este con respecto al envejecimiento y la deformación, lo que se
quiere decir, es que el Filler puede mejorar las propiedades del ligante, claro está
depende de la cantidad y la calidad. normalmente son sustancias que pasan el tamiz
no 200 y presentan efectos sobre las propiedades físicas sin cambiar la estructura
química del asfalto. (Susunaga Salazar & Mendoza Quintero, 2012)
el Filler a utilizar en esta investigación es el polvo de ladrillo como el de la.Figura 5
el cual es producido de ladrillos provenientes de residuos de una construcción. el
material en este caso fue procesado en la máquina de los ángeles en varios ciclos
hasta conseguir suficiente material que pasara el tamiz no 200. se conocen pocos
estudios en los que se utilice el ladrillo como llenante mineral en mezclas asfálticas
38
Figura 5 polvo de ladrillo
fuente propia.
39
4.4. Marco legal
Esta investigación se encuentra basada en el capítulo 4 de las especificaciones
generales de construcción de carreteras la cual presenta las disposiciones,
requisitos y características relacionadas con los pavimentos asfalticos regidos en
Colombia.
4.4.1. Especificaciones generales de construcción de carreteras 2013
Los requisitos exigidos por el manual de especificaciones generales de construcción
de carreteras son verificados mediante ensayos de laboratorio estipulados en el
manual de normas de ensayo de materiales para carreteras 2013 el cual estandariza
los requerimientos a cumplir, que se basan en normas internacionales ASTM.
4.4.2. Normas de ensayo de materiales para carreteras 2013
A continuación, se nombran los ensayos y sus respectivas normas realizados en el
presente trabajo necesarios para cumplir con el principal estudio (método marshall)
4.4.3. Análisis granulométrico de los agregados gruesos y finos INV-E 213
• Equivalente de arena norma INV-E 133
• Desgaste en máquina de los ángeles norma INV- E218
• Degradación por abrasión en el equipo Micro Deval norma INV-E 238
• Peso específico de agregados gruesos INV-E 233
• Peso específico de agregados finos INV-E 222
• Caras fracturadas, mínimo (%) norma INV-E 227
• Gravedad especifica máxima teórica y densidad de mezclas asfálticas
para pavimentos INV-E 735
• Caracterización de las mezclas asfálticas abiertas por medio del
ensayo cántabro de perdida por desgaste INV E-760.
40
5. DISEÑO METODOLÓGICO
La metodología a emplear es aplicada de carácter científico, con un enfoque mixto,
para el desarrollo del presente trabajo se argumenta bajo el análisis cuantitativo y
diseño experimental del estudio realizado en laboratorio durante la observación
directa y no participante, en la cual se hace la comparación de una muestra de
control de asfalto y una muestra de asfalto con el residuo de mampostería
5.1. Fase 1: Recolección de materiales.
Los materiales suministrados por una planta de asfaltos (mavi pavimentos) son de
la calidad y el tamaño adecuado de acuerdo con la norma.
• asfalto Ecopetrol Barrancabermeja
• agregados gruesos y finos. rio Coello
• residuos de mampostería (Filler polvo de ladrillo).
• Selección de agregados extraídos del rio Coello, grava 3/4 y 7/16. Ver
Figura 6
Figura 6 Agregados Pétreos
Fuente: (Autoría propia)
41
El Asfalto liquido de Barranca, producto hecho por Ecopetrol dispuesto con
certificación de calidad de acuerdo con normas ASTM. Ver Figura 7.
Figura 7 Muestra Asfalto de Ecopetrol
Fuente propia.
La recolección del ladrillo se realizó en el municipio de Viotá, como residuo de la
construcción de una escuela en la vereda arabia. Ver Figura 8
Figura 8 Residuos de mampostería (ladrillo)
Fuente propia.
Como método alternativo para obtener el polvo de ladrillo como Filler, se
introdujeron los ladrillos en la máquina de los ángeles con 12 esferas, realizando un
total de 5 ciclos, produciendo la cantidad necesaria para realizar los ensayos,
plasmados en la Figura 9, pasando el material generado por el tamiz No 200 para
verificar el tamaño del polvo resultante.
42
Figura 9 Polvo de ladrillo producido en Maquina de los ángeles y tamizado por tamiz No
200
Fuente: propia
5.2. Fase 2: Caracterización de los materiales.
Los materiales se caracterizan a través de los siguientes ensayos, A continuación,
la metodología del proceso que debe cumplir cada ensayo en laboratorio para
obtener su resultado.
5.2.1. Caracterización agregados.
5.2.1.1. Análisis granulométrico de los agregados gruesos
y finos inv-e 213
Procedimiento:
1. Se lava con agua limpia la muestra no superior a 300 gramos. Ver
Figura 10
Figura 10 Proceso de lavado de muestra
Fuente: propia.
43
2. se seca a una temperatura 110°c hasta obtener una masa constante,
luego se pesa. Ver Figura 11
Figura 11 Secado
Fuente: Propia
3. Se toman los tamices según lo especificado para cada ensayo en este
caso para mezclas asfálticas con tamiz desde 1” hasta # 200.Ver Figura 12
Figura 12 # de Tamiz utilizados
Fuente propia.
4. se agitan el tamiz para que las partículas se seleccionen según su
tamaño, luego de esto se van quitando el tamiz y según su retenido se tara
un recipiente, para agregar los retenidos, se pesan tomando así el registro
de cada agregado seleccionando los finos y los gruesos según corresponda.
Ver Figura 13
44
Figura 13 Separación granulométrica de los agregados.
Fuente propia.
5.2.1.2. Equivalente de arena norma inv-e 133
procedimiento:
1. Se pasa el material arenoso por el tamiz # 4 Ver Figura 14
Figura 14 Arena pasa # 4
Fuente propia.
45
2. Se alistan 3 probetas de laboratorio se les adiciona agua con solución
stock hasta 100mm de la probeta. Ver Figura 15
Figura 15. Equivalente de arena
Fuente: propia.
3. Se inicio un cronometro desde cero. tiempo en el cual se le agrega a
la primera probeta la materia arenosa con ayuda de un embudo, este material
es pesado para tener en cuenta que se va a adicionar la misma cantidad a
las tres probetas del ensayo. Ver Figura 16
Figura 16 Aplicación de muestra.
Fuente propia.
46
4. Se espera que el cronometro llegue a 3 y se adiciona la segunda
porción de material a la segunda probeta, se espera nuevamente a los 6
minutos la tercera muestra de material se introduce en la probeta tres. Ver
Figura 17.
Figura 17Aplicación de muestra
Fuente propia.
5. Esperamos 10 min, cogemos una de las probetas, se tapa muy bien
con un tapón de caucho, se voltea lentamente extendiendo el material que
contiene. Al cumplir los 10 min la agitan fuertemente de un lado para el otro
logrando una precipitación que haga que las arcillas suelten las arenas que
estén en contacto este proceso se debe hacer durante 30 segundos, al
terminar los 10: 30 que sería el tiempo estipulado. Ver Figura 18
Figura 18 Agitación de la muestra
Fuente propia.
47
6. Se adiciona más solución stock a la probeta hasta llegar al 381mm de
la probeta lavando los finos que este herido a las paredes de la probeta. Ver
Figura 19
Figura 19 Adición de stock
Fuente propia.
7. Este proceso se realiza con las demás probetas, pero con tu tiempo
definido que sería para la segunda a los 13 minutos y para la tercera a los 16
minutos con la continuidad de agitación quien debe ser de 30 segundos por
probeta, Luego al terminar de llenar la probeta se toca el tiempo en que tarde
ese proceso y se le suman 20 minutos de más. Ejemplo se tomó la primera
con 11,30 +20= 31,30 min. Se anota el tiempo y de acuerdo con este tiempo
31,30 min se espera que ocurra el asentamiento y se leen las arcillas. Este
proceso se hace con las otras dos probetas y se toma la lectura de arcillas
según sus tiempos. Para leer las arenas se introduce la aguja de indicador
suavemente sin tocar las paredes de la probeta y sin causar precipitaciones
mayores al toca el fondo se toma la lectura del indicador y se le resta 254mm-
10 y se registra esto como lectura de la arena. Ver Figura 20
48
Figura 20 Introducción de aguja en probetas:
Fuente propia.
5.2.1.3. Desgaste en máquina de los ángeles norma inv-
e218
1. Se lava la muestra de agregados con bastante agua. Se deja secar a
una temperatura 110 °C.
2. Se pesan 5000 gramos de muestra. Se mira que el tambor este limpio
se agregan las 12 esferas Ver Figura 21
Figura 21 Esferas
Fuente: propia.
49
se coloca a girar el tambor a 500 revoluciones. Ver Figura 22 .
Figura 22 Revoluciones
Fuente propia.
3. Una vez terminadas las vueltas del tambor especificadas.
Ver Figura 23.
Figura 23 Maquina de los Ángeles
Fuente propia.
50
4. se procede a una separación ´preliminar de la muestra ensayada. La
fracción fina se tamiza y la fracción gruesa se seca a una temperatura de
110°c hasta una masa constante y se pesa. Ver Figura 24
Figura 24 toma de peso.
Fuente propia.
5. Para los cálculos, el resultado es la diferencia entre la masa inicial y la
masa final dividida la masa inicial este es expresado en porcentaje.
5.2.1.4. Degradación por abrasión en el equipo micro
deval norma INV-E 238
1. Se prepara una muestra seca 1500 gramos se toma este peso y se
registra como masa A. Se somete el agregado a una inmersión en un
recipiente apropiado durante 1 hora. Ver Figura 25
51
Figura 25 Esferas
Fuente propia
2. Luego de pasado este tiempo se introducen dentro del recipiente micro
Deval con 5000 gramos de esferas de acero de 20cm de diámetro y el agua
que contiene de saturación. Ver Figura 26
Figura 26 Esferas
Fuente propia
3. Se procede a rotar la maquina durante 2 horas a 100 revoluciones. Ver
Figura 27
52
Figura 27 Maquina micro Deval
Fuente propia
4. Al terminar la rotación de sacan se lavan sobre los tamices # 4y # 16
se desecha todo el material menor a 1,18 mm. Se sacan las esferas con un
imán, secamos la muestra en un horno o estufa a una temperatura 110°c
hasta tener una masa constante. Se pesa la muestra y se registra como masa
B. Ver Figura 28
Figura 28 Peso de muestra
Fuente propia
53
5. Los cálculos de esta realizan restante el peso inicial A menos el peso
final B se divide en el peso inicial A y se multiplica por 100 para obtener un
valor en porcentaje.
5.2.1.5. Peso específico de agregados gruesos inv-e 233
Procedimiento:
1. Procedimiento para determinar la densidad promedio de cierta
cantidad de partículas de agregado grueso, la densidad relativa y la
absorción del agregado grueso. Se toma una muestra del agregado y se
seca en el horno hasta masa constante, se deja al aire 1 a 3 horas o hasta
que sea manipulable, se sumerge en agua a temperatura ambiente
durante 24 horas. Ver Figura 29
Figura 29 Agregado grueso:
Fuente propia
54
2. Se saca la muestra del agua y se seca rodando sus partículas sobre
una toalla o paño absorbente hasta eliminar el agua superficial visible y
se determina la masa de la muestra en condición saturada con superficie
seca (s.s.s.). Ver Figura 30
Figura 30 Secado con toalla del agregado grueso
Fuente propia.
Ahora una vez determinada la masa en el aire, la muestra se coloca en
una canastilla metálica en la cual es sumergida en el agua y se determina
su masa sumergida. Figura 31
Figura 31 Canasta metálica para agregados gruesos.
Fuente propia.
55
3. Finalmente se seca la muestra en horno a 110°C hasta masa
constante, se deja enfriar a temperatura ambiente y se determina su
masa. Figura 32
Figura 32 Bascula y muestra de agregado grueso
Fuente propia.
5.2.1.6. Peso específico de agregados finos inv-e 222
Procedimiento:
1. para determinar la densidad promedio de cierta cantidad de partículas de
agregado fino, la densidad relativa y la absorción del agregado fino. Se toma una
muestra y en este caso se tienen los finos 100% separados de los demás
agregados, esta se humedece hasta el 6% y se mantiene en ese estado duran
24 horas, se extiende la muestra en una superficie que no sea absorbente, esta
se comienza a secar revolviendo periódicamente hasta que llegue a la condición
nombrada como saturado y superficialmente seco, para esto se realiza la prueba
del cono el cual es llenado hasta rebosar con la muestra, aplicándole 25 golpes
con el pisón, se levanta el cono y si se produce un derrumbe parcial significa que
se alcanzó la condición superficialmente seca, de lo contrario se continua
secando la muestra hasta lograrlo. Ver Figura 33
56
Figura 33 Preparación de muestra
Fuente propia.
Se llena el picnómetro parcialmente con agua, enseguida se introduce en el
picnómetro la muestra del agregado fino superficialmente seco y se añade el agua
hasta el aforo del picnómetro. Se agita manual o mecánicamente para eliminar las
burbujas de aire visibles y se determina la masa total del picnómetro con la muestra
y agua. Ver Figura 34
Figura 34.Agregado Fino Picnómetro
Fuente: propia.
57
2. El agregado fino es removido del picnómetro, se seca hasta masa constante
y se determina su masa. Finalmente se determina la masa del picnómetro lleno
de agua hasta el aforo. Ver Figura 35
Figura 35 Masa de muestra seca.
Fuente propia
5.2.1.7. Caras fracturadas, mínimo (%) norma inv-e 227
Procedimiento:
1. Determinación del porcentaje en peso del material que presenta una o
más caras fracturadas. La muestra es tamizada para generar una separación
nítida de los agregados grueso y finos se separa por cuarteo el material
retenido en el tamiz No 4u otro especificado. Ver Figura 36
58
Figura 36 Tamizado del agregado
. Fuente propia.
2. El material es lavado para eliminar cualquier residuo de material fino y
se seca hasta masa constante y se determina la masa de la muestra. Se
divide la muestra en partículas fracturadas y partículas que no cumplen este
criterio y se determina la masa de cada grupo. Ver Figura 37
Figura 37 División de caras fracturadas
Fuente propia.
59
5.2.2. Caracterización asfalto
Nota: el asfalto es suministrado por la empresa de asfaltos mavi pavimentos,
fabricado por Ecopetrol es proveniente de una refinería en Barrancabermeja la
cual brinda una ficha técnica del producto en la que se presenta cuáles son los
ensayos realizados al asfalto con sus respectivos valores presentados a
continuación en la Tabla 11
Tabla 11 Ficha técnica de caracterización de asfalto
ASFALTO 60/70
ANALISIS UNIDAD RESULTADO ESPECIFICACIÓN METODO
VISCOSIDAD A 80 C
Cp
21676
REPORTAR
ASTM D 4402
VISCOSIDAD CENTIPOISE
VICOSIDAD A 135 C
Cp
352.5
REPORTAR
ASTM D 4402
VISCOSIDAD CENTIPOISE
VICOSIDAD A 150 C
Cp
190
REPORTAR
ASTM D 4402
VISCOSIDAD CENTIPOISE
VICOSIDAD A 60 C
Cp
175000
REPORTAR
ASTM D 4402
VISCOSIDAD CENTIPOISE
VICOSIDAD A 100 C
Cp
2584
REPORTAR
ASTM D 4402
VISCOSIDAD CENTIPOISE
DUCTILIDAD (25°C
5cm/min)
cm
140
100 mínimo
ASTM D 113 DUCTILIDAD
ASFALTOS
GRAVEDAD
API/DENSIDAD A
15°C
GRAVEDAD API
Grados AP
6.3
REPORTAR
ASTM D 4052 - 18a
DENSIDAD DIGITAL
PENETRACION A
25°C, 100.5 s
mm/10
70
60 Minimo - 70 maximo
ASTM D 5 INDICE DE
PENETRACION CALCULADO
INDICE
DEPENETRACIÓN
N/A
-1.2
REPORTAR
ASTM D 5 INDICE DE
PENETRACION CALCULADO
PERDIDA DEMASA g/100g 0.51 1.0 MAXIMO ASTM D 2872 PERDIDA DE MASA
PUNTO DE ABLANDAMIENTO C° 47 45 MINIMO-55 Máximo
ASTM D 36 PUNTO ABLANDAMIENTO
PUNTO DE
INFLAMCACIÓN
C°
274
232 MINIMO
ASTM D 92-16b PUNTO
INFLAM COPA ABIER
CLEV
SOLUBILIDAD EN
TRICLOROETILENO
%
99.98
99 MINIMO
ASTM D 2042
SOLUBILIDAD EN
ASFALTOS
60
Fuente propia.
5.3. Fase 3: Elaboración de probetas por (vía seca) y ensayo Marshall.
Se elaborarán 4 probetas por cada contenido de asfalto para un total de 20 en
porcentajes de 4%, 4.5%, 5%, 5.5%, y 6% de contenido de asfalto. ensayos para
realizar:
5.3.1. Prueba de estabilidad (resistencia) y flujo (deformación) (ensayo marshall)
inv-e 748
% OPTIMO DE ASFALTO.
Procedimiento:
1. Numero de probetas y cantidad de materiales:
se elaborará un total de 4 probetas con incrementos de 0.5 % en contenido de
asfalto entre ellas para determinar un porcentaje optimo cada probeta se prepara
con 1200g de la mezcla, se prepara una cantidad extra de mezcla con el mismo
peso para análisis granulométricos y determinación de gravedades específicas.
(Vías I. N., 2013) Ver Figura 38
Figura 38 Mezcla Asfáltica
Fuente propia
61
2. Preparación de los agregados:
se realiza granulometría a cada uno de los agregados, después de lavar y secar
el material a temperatura 105 °c. (Vías I. N., 2013)Figura 39
Figura 39 Lavado, secado, granulometría.
Fuente propia.
3. Determinación de las temperaturas de mezcla y compactación
la temperatura ideal para mezclado a la cual se debe calentar el asfalto es de 150°c,
la temperatura para los agregados es de 140 °c.. A continuación, se mezclan los
agregados para obtener una mezcla completa y homogénea. (Vías I. N., 2013) Ver
Figura 40
Figura 40 Mezclado de la muestra
Fuente propia.
62
4. La temperatura de mezclado a la cual se debe calentar para la
compactación de las probetas es de 150 °C. (Vías I. N., 2013) ver Figura 41
Figura 41 Toma de temperatura a la mezcla asfáltica
Fuente propia.
5. Compactación de probetas
Se arma el conjunto de moldeo de las probetas se coloca en el fondo del molde un
papel de filtro de tamaño ajustado a área interna del molde y se vierte la porción
de mezcla en el molde con una espátula se golpea 15 veces alrededor del
perímetro y 10 sobre el interior y finalmente se coloca un segundo papel de filtro
sobre la mezcla. (Vías I. N., 2013) Ver Figura 42
Figura 42 Vertimiento de porción de mezcla en el molde
Fuente propia.
63
Se aplican 75 golpes empleando para ella el martillo de compactación por cada cara
de la probeta. (Vías I. N., 2013)Ver Figura 43
Figura 43 Golpes de compactación.
Fuente propia.
6. Se retira del molde una vez terminado el periodo de reposo se procede
a terminar gravedad especifica BULK. Y se mide el espesor de cada una.
Según la norma INV.E 144. (Vías I. N., 2013) Ver Figura 44
Figura 44 probeta formada
Fuente propia.
64
7. Ensayo de estabilidad y flujo.
Este ensayo se realiza durante las 24 horas siguientes a la compactación de
las probetas, se sumergen las probetas en un baño de agua durante 30
minutos a 60°c. Ver Figura 45
Figura 45 Baño maría
Fuente propia
8. pasado el tiempo se van retirando las probetas una por una y
situándola en la prensa. En la cual se aplica una carga a una rata de
deformación constante de 50 +- 5 mm/m hasta que ocurra la falla. (Vías I.
N., 2013) Ver Figura 46
Figura 46 Falla de muestra en la prensa
Fuente propia.
65
5.3.2. Gravedad especifica máxima teórica y densidad de mezclas asfálticas para
pavimentos inv-e 735 (análisis de densidad y vacíos)
1. Mediante este ensayo determinamos la gravedad especifica máxima a
25°C (77°F) de mezclas asfálticas en caliente para pavimentos. Para
determinarla, las mezclas se ensayan en estado suelto. La mezcla
asfáltica preparada en el laboratorio como se presenta en la Figura 47 se
hace empleando agregados secados al horno, y mientras aun esta tibia
se separa a mano las partículas de la muestra.
Figura 47 Mezcla asfáltica con polvo de ladrillo
Fuente propia.
2. se vierte la muestra en el recipiente previamente tarado y se determina
la masa designada como masa neta, se agrega agua suficiente para
cubrir la muestra se tapa el recipiente y se sitúa sobre el dispositivo de
agitación el cual es activado al mismo tiempo que la bomba de vacío, el
vacío se deberá alcanzar en un periodo de 2 minutos, luego se continuará
el vacío y la agitación durante 15 minutos. Al finalizar este periodo de
tiempo se sumerge el recipiente sin la tapa y con su contenido en el baño
de y se determina su masa después de una inmersión de 10 minutos.
66
3. Se coloca el frasco en el baño de agua por 10 minutos sin sumergir la
parte superior, se llena completamente el recipiente utilizando una placa
de vidrio cuidando que no se generen burbujas, se secará la humedad
presente en el exterior del recipiente y se determina la masa del conjunto
entero. Ver Figura 48
Figura 48 Montaje de muestra en el agitador y bomba de vacío
Fuente propia.
67
5.4. Fase 4: Comparación de resultados.
Después de obtener los resultados del ensayo Marshall y las resistencias del
asfalto convencional y modificado se realizará la comparación basándose en la
estabilidad y flujo como datos principales, así mismo se tendrá en cuenta la
densidad, vacíos de agregados y totales, porcentajes de desgaste como puntos de
comparación con el fin de determinar el efecto de la llenante mineral (polvo de
ladrillo pasa no 200) sobre las características evaluadas de acuerdo con la norma
invias 2013.
5.5. Fase 5: conclusiones.
A partir del análisis de resultados se realizará la conclusión para poder definir si el
material utilizado para la mezcla modificada es adecuado o no para su uso.
68
6. COSTOS Y RECURSOS
6.1. Costos
En la se presentan los gastos necesarios para el presente estudio.
Nota: Todos los materiales necesarios para el presente estudio fueron
suministrados de forma gratuita por la planta de asfaltos Mavi Pavimentos. Tabla
12.
Tabla 12 Costos
Total
Fuente propia
6.2. Recursos Humanos
• Ing. Civil Iván Miranda ------ > Laboratorista Mavi Pavimentos.
• Ing. Civil. Ervin -------> Laboratorista Universidad Piloto de
Colombia.
• Ing. Civil. María Paula Susunaga -------> Directora Seminario de
Investigación Aplicada.
6.3. Recursos Materiales
➢ Agregados (Suministrados por la planta de asfaltos Mavi Pavimentos)
• Grava 3/4
• Grava 7/16
COSTOS
ITEM Unidad Valor unita Cantidad Total
Casco de seguridad unidad $ 30,000 2 $ 60,000
Botas punta de acero unidad $ 90,000 1 $ 90,000
Tapa bocas unidad $ 1,000 2 $ 2,000
Almuerzos unidad $ 5,000 12 $ 60,000
Gasolina Litro $ 2,450 20 $ 49,000 $ 261,000
69
• Arena de Trituración Mavi
• Arena de Trituración Tolima
• Asfalto Liquido
• Polvo de Ladrillo (Filler).
6.4.
Equipos y Herramientas
•
Tamices desde 3” hasta No 200
• Palustre
• Espátula
• Brocha
• Máquina de Los Ángeles
• Llave ¾
• Probetas
• Stock
• Pisón y cono
• Prensa Hidráulica
• Baño María
• Equipo rice y Bomba
• Molde y pedestal Ensayo Marshall
• Llave 1/2
• Estufa
• Micro-Deval
70
7. CAPÍTULOS SEGÚN LA METODOLOGIA.
7.1. Caracterización de los materiales (Agregados).
Los agregados son partículas naturales o artificiales y minerales que las hacen
aptas para la construcción de obras de ingeniería. Los agregados naturales son
extraídos de la corteza terrestre con un tamaño adecuado y otros como la arena de
trituración pasa por procesos industriales de molienda en busca de un tamaño
definido.
7.1.1. Análisis granulométrico de los agregados gruesos y finos. INV-E 213.
Mediante este ensayo se determina la distribución de los tamaños de las partículas
de una muestra seca del agregado, por separación a través de tamices dispuestos
sucesivamente de mayor a menor abertura de malla en el siguiente orden 1”, 3/4",
1/2", 3/8”, No4, No10, No40, No80 y No200 plasmado en la Figura 49
Figura 49 Tamices 1"-No 200.
Fuente Propia
Los siguientes datos presentados con sus respectivas graficas son la
granulometría realizada a los agregados para determinar la distribución de los
tamaños de cada partícula que se utilizara en la mezcla asfáltica
71
7.1.2. Granulometría Grava 3 /4.
La Tabla 13 presenta la granulometría hecha a una grava ¾ con una muestra de
4024g, en la cual se presenta el % retenido, retenido en gramos y el porcentaje que
pasa por cada tamiz. Así mismo la gráfica correspondiente en la cual se expresa su
curva granulométrica, enfrentando el porcentaje que pasa por cada tamiz con el
tamaño de estos.
Tabla 13 Granulometría grava ¾.
TAMIZ RETENIDO g % RETENIDO %PASA
3 - 0,0 100
2 1/2 - 0,0 100
2 - 0,0 100
1 1/2 - 0,0 100
1 - 0,0 100
3/4 - 0,0 100
1/2 3.651,0 86,8 13,2
3/8 511,0 12,2 1,0
#4 29,0 0,7 0,3
#10 1,0 0,0 0,3
#40 1,0 0,0 0,3
#80 1,0 0,0 0,2
#200 2,0 0,0 0,2
Pasa 8,0 0,2
TOTAL 4.204,0
Fuente propia
En la granulometría presente en la Grafica 1 puede observar cómo un 99% del
material quedo retenido en el tamiz de 1/2” y 3/8” siendo el porcentaje que supero
estos tamices y el resto apenas equivalente al 1.2%, con un porcentaje nulo de finos
se puede concluir que se presenta un agregado grueso, grava la cual presenta los
tamaños adecuados para el uso de esta investigación.
72
Grafica 1 Curva granulométrica grava 3/4
CURVA GRANULOMETRICA 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2½" 1½"
1" 3/4"
1/2" 3/8" 4 10
ABERTURA40 80 200
Fuente propia
7.1.3. Granulometría Grava 7/16
La Tabla 14 presenta la granulometría hecha a una grava 7/16 con una muestra de
2378g, en la cual se presenta el % retenido, retenido en gramos y el porcentaje que
pasa por cada tamiz. Los agregados gruesos deben presenta un tamaño adecuado
para que brinden resistencia a la acción de las cargas generadas por el paso de
vehículos.
Tabla 14 Granulometría grava 7/16
TAMIZ RETENIDO g % RETENIDO %PASA
3 - 0,0 100
2 1/2 - 0,0 100
2 - 0,0 100
1 1/2 - 0,0 100
1 - 0,0 100
3/4 - 0,0 100
1/2 4,0 0,2 99,8
3/8 354,0 14,9 84,9
#4 2.003,0 84,2 0,7
#10 3,0 0,1 0,6
#40 2,0 0,1 0,5
#80 2,0 0,1 0,4
#200 4,0 0,2 0,3
Pasa 6,0 0,3
TOTAL 2.378,0
Fuente: propia.
%P
AS
A
1
73
La siguiente Grafica 2 refleja los datos observados en la anterior tabla, en la cual se
expresa su curva granulométrica, enfrentando el porcentaje que pasa por cada
tamiz con el tamaño de estos. Expresa una curva correspondiente a una grava de
menor tamaño a la presentada anteriormente.
Los datos expresan que un porcentaje del 82.4% fue retenido en el tamiz No 4, un
14.2 % en el tamiz de 3/8” denotando el hecho que el material es grava, con un
porcentaje físicamente del 0% de finos, podemos concluir que este material cumple
con los tamaños necesarios de acuerdo con norma para ser usados en la mezcla
asfáltica.
Grafica 2 Curva granulométrica grava 7/16
Fuente propia
7.1.4. Granulometría Arena de trituración del Tolima.
La siguiente Tabla 15 presenta la granulometría realizada a una muestra de 1508g
de arena de trituración, en la cual se presenta el porcentaje retenido, retenido en
gramos y el porcentaje que pasa por cada tamiz.
74
Tabla 15 Granulometría arena de trituración de Tolima.
RESULTADO OBTENIDO
TAMIZ RETENIDO g % RETENIDO %PASA
3 - 0,0 100
2 1/2 - 0,0 100
2 - 0,0 100
1 1/2 - 0,0 100
1 - 0,0 100
3/4 - 0,0 100
1/2 - 0,0 100,0
3/8 - 0,0 100,0
#4 122,0 8,1 91,9
#10 276,0 18,3 73,6
#40 829,0 55,0 18,6
#80 220,0 14,6 4,0
#200 47,0 3,1 0,9
Pasa 14,0 0,9
TOTAL 1.508,0
Fuente propia.
La granulometría de esta arena procesada muestra un material el cual su mayor
porcentaje está retenido entre lo tamices No10. No40, No80 y No200 exactamente
un 91%, siendo estos la definición de una arena, se presenta un porcentaje de 0%
de finos debido a que la arena de trituración del Tolima en su proceso es lavada,
momento en el cual son eliminados, ver Grafica 3
Grafica 3 Curva granulométrica arena de trituración del Tolima
Fuente propia.
75
7.1.5. Granulometría Arena de trituración Mavi.
La siguiente tabla presenta la granulometría realizada a una muestra de 2176g de
arena de trituración, en la cual se presenta el % retenido, retenido en gramos y el
porcentaje que pasa por cada tamiz, como corresponde a una arena el mayor
porcentaje de material retenido se encuentra entre los tamices No 10 y No 200, así
mismo presenta un 0% de finos debido a que tomaron la decisión de que se
eliminaran por medio de lavado del material, ya que se pretendía reemplazar el
100% del Filler con polvo de ladrillo. Revisar Tabla 16
Tabla 16 Granulometría arena de trituración mavi
RESULTADO OBTENIDO
TAMIZ RETENIDO g % RETENIDO %PASA
3 - 0,0 100
2 1/2 - 0,0 100
2 - 0,0 100
1 1/2 - 0,0 100
1 - 0,0 100
3/4 - 0,0 100
1/2 - 0,0 100,0
3/8 - 0,0 100,0
#4 267,0 12,3 87,7
#10 493,0 22,7 65,1
#40 652,0 30,0 35,1
#80 312,0 14,3 20,8
#200 452,0 20,8 0,0
Pasa - 0,0
TOTAL 2.176,0
Fuente propia.
Se Expresa una curva correspondiente a una grava de menor tamaño a la
presentada anteriormente. Al igual que con el anterior material la granulometría
presenta su mayor porcentaje de retenidos entre los tamices No10, No40, No80 y
No200, es así como refleja una curva en la cual se ve contenido en los tamices
nombrados, con un 0% de presencia de material fino debido que estos fueron
eliminados por medio del lavado del material. Revisar Grafica 4
76
Grafica 4 Curva granulométrica arena de trituración Mavi.
Fuente propia
7.1.6. Granulometría Diseño Mezcla Teórica
Las mezclas asfálticas según la norma INVIAS deben tener unos porcentajes
granulométricos según el tipo de mezcla, en este caso una mezcla densa en caliente
MDC-19, a continuación, se presenta la franja granulométrica que se debió cumplir
para el diseño de la mezcla. observar Tabla 17
77
Tabla 17 Franja granulométrica para mezclas asfálticas
TABLA450-6 FRANJAS GRANULOMETRIAS PARAMEZCLAS ASFALTICAS EN CALIENTE DE GRADACIÓN CONTINUA
TAMIZ (mm/U.S ESTÁNDAR)
TIPO DE MEZCLA 37.5 25.0 19.0 12.5 9.5 4.8 2.00 0.425 0.180 0.075
1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 40 80 200
DENSA
MDC-25
100 80-95 67-85 60-77 43-59 29-45 14-25 8-.17 4-.8
MDC-19 100 80-95 70-88 49-65 29-45 14-25 8-.17 4-.8
MDC10
100 65-87 43-61 16-29 9-.19 5-.10
SEMIDENSA MSC-25
100 80-95 65-80 55-70 40-55 24-38 9-20 6-12 3-7
MSC-19
100 80-95 65-80 40-55 24-38 9-20 6-12 3-7
GRUESA MGC-38 100 75-95 65-85 47-67 40-60 28-46 17-32 7-17 4-11 2-6
MGC-25
100 75-95 55-75 40-60 28-46 17-32 7-17 4-11 2-6
ALTO MÓDULO MAM-25
100 80-85 65-80 55-70 40-55 24-38 10-20 8-14 6-9
TOLERANCIAS EN
PRODUCCIÓN SOBRE LA
F+ORMULA DE TRABAJO (+-)
-
4%
3%
2%
Fuente propia.
A partir de la granulometría realizada a los agregados se obtuvo y diseño una curva
granulométrica teórica mediante las distintas fracciones de agregados, incluido la
llenante mineral, esta curva se encuentra dentro de los límites establecidos en la
franja granulométrica antes mencionada para mezclas asfálticas presente en la
norma invias. Utilizando los porcentajes que pasan por cada tamiz de cada material
se estableció un porcentaje de cada uno de los agregados con el fin de generar una
curva granulométrica que estuviera dentro de los limites ya mencionados, los cuales
se presentan a continuación Tabla 18.
78
Tabla 18 Diseño de mezcla teórica.
% DE MATERIAL PARA COMBINACION
GRAVA
3/4
GRAVA
7/16
ARENA
TRIT. T
TOL.
ARENA
TRIT. T
MAVI
POLVO
DE
LADRILLO
RESULTANTE
MDC-19
TAMIZ ABERTUR
A (mm) 18% 25% 20% 32% 5%
H max H min
1" 25.00 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100% 100%
3/4" 19.00 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100% 100%
1/2" 12.50 13.2% 99.8% 100.0% 100.0% 100.0% 84.3% 95% 80%
3/8" 9.50 1.0% 84.9% 100.0% 100.0% 100.0% 78.4% 88% 70%
No 4 4.75 0.3% 0.7% 91.9% 87.7% 100.0% 51.7% 65% 49%
No 10 2.00 0.3% 0.6% 73.6% 65.1% 100.0% 40.7% 45% 29%
No 40 0.43 0.3% 0.5% 18.6% 35.1% 100.0% 20.1% 25% 14%
No 80 0.18 0.2% 0.4% 4.0% 20.8% 100.0% 12.6% 17% 8%
No 200 0.075 0.2% 0.3% 0.9% 0.0% 100.0% 5.3% 8% 4%
Fuente Propia.
Como resultado se obtuvo la curva granulométrica de diseño de mezcla teórico. Se
estableció una curva lo más uniforme posible, que se encontrara dentro de los
límites. Se establece porcentajes para los agregados reflejados en la gráfica de la
siguiente forma grava 3/4=18%, grava 7/16=25%, arena de trituración Tolima=20%,
arena de trituración de mavi=5%, y polvo de ladrillo=5%. Revisar Grafica 5
79
Grafica 5 Curva granulométrica diseño de mezcla teórica
. Fuente propia.
80
7.1.7. Granulometría Diseño Mezcla Real.
Buscando dar con un óptimo de los materiales pétreos recolectados para elaborar
una mezcla asfáltica de calidad se analizó la granulometría de cada uno de los
agregados. Con los resultados de la granulometría dada para cada tamiz por
separado se diseñó por tanteo la mezcla teórica que nos diera una curva
granulométrica de acuerdo con los parámetros de la norma invias 2013. Con los
porcentajes de la mezcla se realizó la combinación de esta y se hizo su
granulometría real con una muestra de 1000g., en los datos presentados a
continuación se observa como los agregados dieron un porcentaje mayor a los finos
y muy similar al presentado en el diseño teórico. Revisar Tabla 19
Tabla 19 Granulometría Mezcla de diseño real
RESULTADO OBTENIDO NORMA
TAMIZ RETENIDO g % RETENIDO %PASA INFERIOR SUPERIOR
3 - 0,0 100 100 100
2 1/2 - 0,0 100 100 100
2 - 0,0 100 100 100 1 1/2 - 0,0 100 100 100
1 - 0,0 100 100 100
3/4 - 0,0 100 100 100
1/2 117,0 11,7 88,3 80 95 3/8 71,0 7,1 81,2 70 88 #4 275,0 27,5 53,7 49 65
#10 126,0 12,6 41,1 29 45
#40 237,5 23,8 17,4 14 25
#80 60,5 6,1 11,3 8 17
#200 52,0 5,2 6,1 4 8
Pasa 61,0 6,1
TOTAL 1.000,0
Fuente propia.
En la Grafica 6 se observa una curva uniforme demostrando un trazado que fluye
mejor que la curva del diseño teórico, también nos arroja un porcentaje de grava del
46.3%, arenas de 47.6% y polvo de ladrillo de 6.1% usado como llenante mineral.
81
100
90
80
70
A S 60 A P % 50
40
30
20
1
10
0
2½" 1½" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 ABERTURA 40 80
Al encontrarse dentro de los límites de la franja granulométrica fue el diseño de
mezcla escogido para el presente estudio.
Grafica 6 Curva granulométrica diseño de mezcla real
Fuente propia
7.1.8. Equivalente de arena norma INV-E 133
Mediante este ensayo se establece la proporción relativa del contenido de polvo fino
nocivo o material arcilloso presente en los agregados para la producción de mezclas
asfálticas. Ver Figura 50
%P
AS
A
82
Figura 50 Equivalente de arena
Fuente propia
Se presenta la lectura de arena y arcilla Tabla 20 para determinar el equivalente de
arena, esto se realizó debido a que ciertos “suelos como los granulares y también
agregados finos presentan partículas gruesas, deseables, de polvo y finos arcillosos
o plásticos indeseables” (Vías I. N., 2013)
El ensayo arroja un promedio de 93% para el equivalente de arena, es decir
tenemos un material con bastantes partículas gruesas y un porcentaje muy bajo de
arcillas o material que no es apto para el uso que se le va a dar a los agregados,
ahora según la norma para el nivel de transito NT2 el porcentaje de equivalente de
arena mínimo es de 50%, por lo tanto, se tiene un material apto para la meza
asfáltica.
Tabla 20 Datos equivalente de arena.
PROBETA No. 1 2 3
Lectura Arena, A (Plg). 343,0 346,0 346,0
Lectura arcilla, B (Plg). 95,0 103,0 98,0
K de aguja 254,0 254,0 254,0
Equivalente de arena, C=(A/B)*100 (%). 94 90 94
Fuente: Propia.
83
7.1.9. Peso específico de agregados finos INV-E 222
Este ensayo se le realiza únicamente en este caso al polvo de ladrillo debido a
que el ideal de este estudio es reemplazar con este material el 100% de los
agregados finos. Figura 51
Figura 51 Peso específico polvo de ladrillo
Fuente propia
Este ensayo se usa para determinar la densidad y absorción promedio del agregado
fino, en este caso el 100% del mismo es polvo de ladrillo. Los promedios de
densidades presentes son muy similares a los dados por ensayos con muestras de
materiales comúnmente usados para mezclas asfálticas Tabla 21.
84
Tabla 21 Datos de peso específico de agregados finos.
PRUEBAS 1 2
A, GMS
488,9
494
V, C.C.
500
500
W, C.C.
305,4
310,6
V - W
194,6
189,4
500 - A 11,1 6
(V - W) - (500 - A) 183,5 183,4
GS, BULK = (A) / (V - W)
2,51
2,61
2,560
GS, BULK SSS = (500) / (V - W) 2,57 2,64 2,605
GS, APARENTE = (A) / ((V-W)-(500-A))
2,66
2,69
2,679
ABSORCION % = (500-A)/(A)*100 2,3 1,2 1,742
Fuente: propia.
A = Peso en el aire de la muestra seca, GMS.
V = Volumen del picnómetro, ML.
W = Peso o volumen de agua para llenar el picnómetro con la muestra a dentro C.C.
GS = Peso específico.
500 = Peso de la muestra saturada, superficialmente seca.
85
7.1.10. Peso específico de agregados gruesos INV-E 223
Mediante este ensayo determinamos el peso específico seco, saturado
superficialmente seco y aparente, así como también la absorción después de 24
horas de sumergida en agua de los agregados con tamaño superior
4.75mm.Figura 52
Figura 52 Determinación peso específico de agregados gruesos
Fuente propia
A continuación, en la Tabla 22 se presenta el valor determinado de peso específico
seco, saturado superficialmente seco y aparente, así como el porcentaje de
absorción.
86
Tabla 22 Peso específico de agregados gruesos
PRUEBAS 1 2
Peso en el aire muestra seca, A (g). 5000 5000 Peso en el aire de la muestra
saturada superficialmente seca , B
(g).
5023
5030
Peso sumergido de la muestra
saturada superficialmente seca , C
(g).
3087
3102
B-C 1936 1928 1932
A-C 1913 1898 1905,5
B-A 23,0 30,0 26,5
Peso específico BULK ( g/cm3 )
2,583
2,593
2,588
Peso especifico BULK SSS (g/cm3)
2,59
2,61
2,602
Peso especifico APARENT E (g/cm3) 2,61
2,63
2,624
ABSORCION (%) 0,46 0,60 0,530
Fuente propia
7.1.11. Caras fracturadas, mínimo (%) norma INV-E 227
Determinación del porcentaje en peso del material que presenta una o más caras
fracturadas Ver Figura 53
Figura 53 Cantidad de caras fracturadas en porcentaje en masa
Fuente propia
La muestra procedente del rio Coello arrojo el resultado de caras fracturadas del
92.7% calculado por masa plasmado en la Tabla 23, cumpliendo la norma INVIAS la
cual estipula un porcentaje mínimo del 75% para el nivel de transito NT2. Esto
87
significa que solo un 7.3% es material liso el cual si se utiliza genera la falta de
agarre, es decir incrementar la fricción entre partículas en mezclas de agregados,
mientras que con el resultado obtenido este aspecto va a ser el adecuado
Tabla 23 Caras fracturadas.
TAMAÑO DEL AGREGADO PESO
MUESTRA
(g)
PESO
MATERIAL
CON CARAS
FRACTURA
DAS (g)
PORCENTAJE
DE CARAS
FRACTURADAS
PORCENTAJE
RETENIDO
GRADACION
ORIGINAL (%)
PROMEDIO
DE CARAS
FRACTURADAS
PASA TAMIZ
RETENIDO
EN TAMIZ
1" 3/4" - - - - -
3/4" 1/2" 3651,0 3384,0 92,7 86,8 8045,5
1/2" 3/8" 511,0 472,0 92,4 12,2 1126,9
TOTAL 3856,0 185,1 99,0 9172,4
PORCENTAJES DE CARAS FRACTURADAS = 92,7 %
Fuente propia
7.1.12. Desgaste en máquina de los ángeles norma INV- E219
Por medio del procedimiento que se realiza en la máquina de los ángeles se calcula
el desgaste por abrasión de los agregados gruesos. Ver Figura 54.
Figura 54 Maquina de los ángeles
OBJETO : DISEÑO MARSHALL PARA
MEZCLAS ASFALTICAS MDC-
FUENTE: RIO COELLO
Fuente propia
88
Método utilizado para determinar la resistencia de los agregados al desgaste,
usando la gradación tipo A con un número total de 12 esferas y 500 revoluciones en
la máquina de los ángeles, tal como se ve en la Tabla 24.
Tabla 24 Desgaste por abrasión máquina de los ángeles
PRUEBAS 1
Gradación Usada A
No. de esferas 12
No. de revoluciones 500
Pa= Peso muestra antes del ensayo (g) 5000
Pb=Peso muestra seca después del ensayo
y despues de ser lavada sobre el tamiz No
12 (g)
3800
Pa-Pb= Pérdidas (g) 1200
% desgaste= Pa-Pb/Pa 24%
Especificación menor de 25%
Fuente propia
arrojando un porcentaje de desgaste del 24%, se encuentra sobre la línea límite
establecida en un máximo del 25% para capas de rodadura NT2 esto es indicador
de la calidad de los agregados pétreos. Ver Tabla 25
Tabla 25 Gradación muestra procesada en la máquina de los ángeles
TAMAÑOS PESO Y GRADACION DE LA MUESTRA (g)
Pasa Retenido A B C D E F G
3" 2 ½" 2500
2 ½" 2" 2500
2" 1 ½" 5000 5000
1 ½" 1" 5000 5000
1" ¾" 5000
¾" ½"
½" 3/8"
3/8" 3
3 4
4 8
No de esferas. 12 12 12 No de revoluciones. 1000 1000 1000
Fuente propia.
89
7.1.13. Degradación por abrasión en el equipo Micro Deval norma INV-E 238
Por medio de este ensayo se mide la resistencia a la abrasión de una muestra de
agregado grueso en la maquina Micro-Deval. Ver Figura 55
Figura 55 Esferas y maquina Micro-Deval
Fuente propia
De acuerdo con la norma este desgaste debe ser como máximo de un 25% dando
como resultado el ensayo en 9.7%, es decir dentro del límite establecido. Esto quiere
decir que tanto en estado húmedo como seco el agregado se va a comportar de
manera adecuada. Ver Tabla 26
Tabla 26 Resistencia a la abrasión agregado grueso
Pasa Tamiz Retenido
Tamiz Masa
Peso neto
inicial de la muestra
Peso neto
final de la muestra
Diferencia en
peso(g)
Resultado 19 mm 16 mm 375
Norma (%) max
Ensayo
16 mm 12.5 mm 375
1500 1354 146 25 9.7 12.5 mm 9.5 mm 750
Fuente propia
90
7.1.14. Caracterización asfaltos:
Asfalto suministrado por la planta de asfaltos Mavi Pavimentos, la cual brinda la
ficha técnica de la Tabla 11 ,Certifica los siguientes estudios de acuerdo con norma
internacional ASTM
➢ Viscosidad según temperatura. (ASTM D 4402.)
➢ Ductilidad Asfaltos (ASTM D 113).
➢ Gravedad Api (ASTM 4052).
➢ Índice de penetración. (ASTM D 5).
➢ Pérdida de masa. (ASTM D 2872).
➢ Punto de Ablandamiento. (ASTM D 36).
➢ Punto de Inflamación. (ASTM 92-16b)
➢ Solubilidad en tricloroetileno (ASTM D 2042)
91
7.1. Elaboración mezcla y probetas por (vía seca) Marshall. INV-E
748.
7.1.15. Gravedad especifica maxima teorica (Gmm) y densidad de mezcla
asfáltica para pavimentos INV-735
El ensayo se realiza con el picnómetro y una bomba de vacíos plasmados en la
Figura 56, mediante cual se extrae los vacíos presentes en la mezcla con el fin de
utilizar la gravedad especifica máxima para calcular la cantidad de asfalto absorbido
por el agregado.
Figura 56 Ensayo Rice
Fuente propia
Con este ensayo se quiere establecer la gravedad especifica máxima a 25°C (77°F)
de mezclas asfálticas en caliente, en el cual se trabaja con el material en estado lo
más suelto posible. Los datos generados por este estudio se encuentran en la Tabla
27
92
Tabla 27 Datos de gravedad especifica de la mezcla asfáltica (Ensayo Rice)
ENSAYO DEL RICE
TEMPERATURA Oc 25 25 25 25 25
CONTENIDO DEASFALTO 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
PESO MUESTRA SECA EN EL AIRE(Gr) 1500,0 1500,0 1500,0 1500,0 1500,0
PESO PICNOMETRO LLENO DEAGUA (Gr) 4260,0 4260,0 4260,0 4260,0 4260,0
PESO FRASCO +AGUA + MUESTRA (Gr) 5152,0 5131,0 5122,0 5115,0 5095,0
PESO ESPECIFICO MAXIMO MEDIDO (C/(C+D-E)) 2,467 2,385 2,351 2,326 2,256
Fuente: propia.
A mayor contenido de asfalta el peso máximo desciende, es decir se está hablando
de menor cantidad de vacíos presentes. de acuerdo con la Grafica 7 contenidos de
5.5% y 6% de asfalto son los más aptos para su uso.
Grafica 7 Ensayo Rice
Fuente propia
93
7.1.16. Prueba de estabilidad (resistencia) y flujo (deformación) (ensayo
marshall) inv-e 748
describe el proceso a llevar, requisitos y límites para realizar el método Marshall el
cual se utiliza para la determinación de la deformación plástica de muestras
cilíndricas de mezclas asfálticas para pavimentos.
Los materiales empleados para la elaboración de las probetas deben cumplir con
las especificaciones de granulometría y los límites establecidos por la norma como
es densidad seca, vacíos totales entre otros, estos son los datos obtenidos después
de realizar los ensayos anteriormente mencionados.
Tabla 28 Resumen de datos
RESUMEN DE DATOS
% Asfalto Peso Unitario Estabilidad (Lbs) Flujo (1/100") % Vacios Totales. Vacios agregados
4.0% 2.175 9154 3.4 11.8 16.3
4.5% 2.189 10146 3.6 8.2 16.2
5.0% 2.211 11067 3.8 6.0 15.8
5.5% 2.223 11406 4.0 4.4 15.8
6.0% 2.196 9449 4.7 2.7 17.3
Fuente propia
94
La estabilidad: Plasmada en la Grafica 8 Aumenta conforme lo hace el contenido
de asfalto obteniendo el pico más alto un poco antes del 5.5% de contenido, a partir
de este punto la estabilidad desciende por lo que según la carga se tomara este
porcentaje como el óptimo de contenido de asfalto.
Grafica 8 Estabilidad vs % Asfalto.
Fuente propia.
11500
11000
10500
10000
9500
9000
8500 3,8% 4,0% 4,2% 4,4% 4,6% 4,8% 5,0% 5,2% 5,4% 5,6% 5,8% 6,0% 6,2%
% ASFALTO
ESTA
BIL
IDA
D L
BS
95
La deformación: En la Grafica 9 al igual que la anterior variable aumento conforme
también lo hizo el porcentaje de ligante, debido a que la estabilidad decayó frente al
6% de contenido en este resultado se nombra al 5,5% de contenido de asfalto como
el óptimo.
Grafica 9 Flujo vs % Asfalto
Fuente propia.
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
3,5% 4,0% 4,5% 5,0%
% ASFALTO
5,5% 6,0%
FLU
JO
96
La densidad arroja un valor pico en el 5.5% de contenido de ligante, al igual que
los anteriores resultados es el más adecuado. Ver Grafica 10
Grafica 10 Peso unitario vs % Asfalto.
Fuente propia.
La menor cantidad de vacíos en la Grafica 11 agregados frente al porcentaje de
asfalto se da entre el 5% y 5.5%, mientras los vacíos totales presentan un
comportamiento en descenso conforme aumenta el contenido de ligante. se
descarta el 6% de contenido debido al aumento que presenta en los vacíos de
agregados, por ende, se declara el 5.5% como el contenido óptimo de asfalto.
Grafica 11 vacíos de los agregados vs % asfalto
Fuente propia.
6,0% 5,5% 5,0%
% ASFALTO
4,5% 4,0%
2,230
2,220
2,210
2,200
2,190
2,180
2,170
3,5%
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
3,7% 4,0% 4,3% 4,6% 4,9% 5,2% 5,5% 5,8% 6,1%
% ASFALTO
VA
CIO
S D
E LO
S A
GR
EGA
DO
S P
ESO
UN
ITA
RIO
97
Los ensayos realizados dan como resultado en la Grafica 12 de vacíos una
tendencia en descenso con respecto al aumento del porcentaje del contenido de
asfalto, debido a que el asfalto es un material con el cual al ser adicionado a la
mezcla con los agregados tiende a unir las partículas logrando así la disminución
de vacíos.
Grafica 12 vacíos con aires totales vs % asfalto.
Fuente: propia.
7.1.17. Relación llenante/ligante efectivo norma INV. E-799-13
Es la relación en masa entre el porcentaje de agregado que pasa el tamiz de
0,075µm (No 200), P0,075 y el contenido de asfalto efectivo (Pbe) en una mezcla
asfáltica, referidos ambos a la masa total de la mezcla.
98
( ) + (% 𝑃𝐸𝑆𝑂
1. Hallamos la gravedad específica máxima teórica:
𝐺𝐸𝑀𝑇
1 =
100 − %𝐴𝑆𝐹𝐴𝐿𝑇𝑂 𝑃𝐸𝑆𝑂 𝐸𝑆𝑃𝐸𝐶𝐼𝐹𝐼𝐶𝑂 𝐴𝐺𝑅𝐸𝐺𝐴𝐷𝑂𝑆
𝐴𝑆𝐹𝐴𝐿𝑇𝑂 𝐸𝑆𝑃𝐸𝐶𝐼𝐹𝐼𝐶𝑂 𝐴𝑆𝐹𝐴𝐿𝑇𝑂)
1 𝐺𝐸𝑀𝑇 =
100 − 5.5 5,5 𝐺𝐸𝑀𝑇 = 2,305
2,495 + 0,998
2. Hallamos el asfalto absorbido:
Aabs = (max medido − max teorico)/(max medido ∗ max teorico ∗ (1 − % asfalto)
2,326 − 2,305 Aabs =
2,326 ∗ 2,305 ∗ (1 − 0,055)
Aabs = 0,41%
3. Hallamos el asfalto efectivo:
Aefectivo = %asfalto − (%asfalto absorbido ∗ (1 − %asfalto)
Aefectivo =5,5-(0,41*(1-0,055)
Aefectivo = 5,11%
Llenante según granulometría= 5,0%
4. Relacion llenante/ ligante =
llenante
ligante efectivo
Relacion llenante /ligante = 5,0
= 0,98 Cumple porque según norma debe estar 5,11
entre 0,8 a 1,2.
En la siguiente Tabla 29 se resumen los resultaos obtenidos del cálculo de acuerdo
a la INV-799 brindando una cantidad amplia de asfalto absorbido la mezcla presenta
99
un asfalto efectivo y una relación llenante ligante que indica o da parte positiva para
el uso de la mezcla asfáltica dada con el porcentaje óptimo de asfalto, que de
acuerdo al estudio es de 5.5%.
Tabla 29 Relación llenante/ligante
Mezcla asfaltica con polvo de ladrillo
Asfalto absorbido 0.41%
Asfalto efectivo 5.11%
Relación llenante/ligante 0.98
Fuente propia
100
7.1.18. Resumen resultados
Se realizo el diseño de mezcla con el agente modificante (polvo de ladrillo) aplicando
el método Marshall, cumpliendo los límites establecidos por la norma INVIAS 2013
para un nivel de transito NT2 obteniendo los siguientes resultados presentes en la
Tabla 30.
Tabla 30 Resumen de resultados. método Marshall
MATERIALES UTILIZADOS
ASFALTO : APIAY ( Penetracion 60-70) .
PETREOS: Rio coello ( gravas y arenas trituradas).
LLENANTE POLVO DE LADRILLO
ARIDOS EN PROPORCION PARA CADA TIPO DE MEZCLA:
MDC-19:
Grava triturada 46.3%
Arena de trituracion 47.6%
Llenante Polvo de Ladrillo 6.1%
INFORMACION SOBRE LAS MEZCLAS
CARACTERISTICAS MDC-19
Asfalto optimo (%) 5.5
Densidad (Kg/m3) 2.223
Estabilidad (N) 11,406
Flujo (0.01) 4.0
Vacios mezcla total (%) 4.4 Vacios en los agregados (%) 15.8
TEMPERATURAS IDEALES DE TRABAJO
MEZCLADO CARGUE COMPACTACION
Asfalto : 140º C DE 135°C A 150°C 122 (+/- 8°C)
Agregados : 155º C
Fuente propia.
A continuación, en la Tabla 31 se presentan los ensayos que son requisitos para los
agregados de una mezcla asfáltica diseñada para un nivel de transito NT2, se
establece cuáles de estos ensayos se cumplieron y cuáles no, además de los que
no fueron aplicados.
101
Se presenta el nombre de cada ensayo, la norma que lo rige, el nivel de transito al
que puede ser aplicado, en este caso NT2 subrayado en rojo, con los valores
cuando es el caso para capas de rodadura, intermedia y base.
Tabla 31 especificaciones según la norma para agregados de mezclas asfálticas.
Tabla 450-3. Requisitos de los agregados para las mezclas asfálticas en caliente de gradación continua.
CARACTERISTICA
NORMA
DE
ENSAYO
NIVEL DE TRANSITO
NT1 NT2 NT3
Dureza. Agregado grueso (O)
Desgaste en la Maquina de los Angeles, Maximo (%) E-218
25/35/-
5/7/-
25/35/35
5/7/7
25/35/35
5/7/7
Cumple - capa de: rodadura / intermedia / base, 500 revoluciones
- capa de: rodadura / intermedia / base, 100 revoluciones
Degradación por abrasión en el equipo
Micro.Deval,maximo(%) - Capa de: rodadura / intermedia / base
E-238
25/30/30
20/25/25
Cumple
Resistencia mecanica por el metodo del 10% de finos, capa
de : Rodadura / intermedia / base
-Valor en seco, mínimo (KN)
- Relación húmedo/seco.mínima (%)
E-224
110/90/75
75/75/75
No Aplica
Coeficiente de pulimiento acelerado para rodadura, mínimo E-232 0.45 0.45 0.45 No Aplica
Durabilidad (O)
Pérdidas en ensayo de solidez en sulfato de magnesio,
agregados fino y grueso, maximo(%) E-220 18 18 18 No Aplica
Limpieza, agregado grueso (F)
Impurezas en agregado grueso, maximo (%) E-237 0.5 0.5 0.5 No Aplica
Limpeza, gradación combinada (F)
Indice de plasticidad, maximo (%) E-125 Y 126 NP NP NP No Aplica
Equivalente de arena, mpinimo (%) E-133 50 50 50 Cumple
Valor de azul de metileno, maximo E-235 10 10 10 No Aplica
Geometria de las pariculas, agregado grueso (F)
Particulasplanas y alargadas, relación 5:1, maximo (%) E-240 10 10 10 No Aplica
Caras fracturadas, mínimo (%)
- Una cara: rodadura / intermedia / base
-Dos caras: rodadura / intermedia / base
E-227
75/60/-
-/-/-
75/75/60
60/-/-
85/75/60
70/-/-
Cumple
Geometria de las pariculas, agregado fino (F)
Angularidad de la fracción fina, metodo A, mínimo(%)
-Capa de: rodadura / intermedia / base
E-239
40/35/-
45/40/35
45/40/35
No Aplica
Fuente invias.
102
En la Tabla 32 los ensayos que, al terminar los cálculos y análisis, cumplen y no
cumplen los criterios de una mezcla asfáltica en caliente de gradación continua por
el método Marshall.
Tabla 32 criterios de diseño para mezcla asfáltica en caliente de gradación continua.
Tabla 450-10. riteriospara el diseño preliminar de la mezcla asfáltica en caliente de gradación continua por el método Marshall.
CARACTERISTICA
NORMA DE
ENSAYO
INVV
MEZCLAS DENSAS, SEMIDENSAS Y MEZCLA DE
ALTO
MODULO CATEGORÍA DE TRANSITO
NT1 NT2 NT3
Compactación (golpes/caras)
E-748
(E-800)
50 75(112) 75(112) 75 Cumple
estabilidad mínima (N) 5000 7500(16875) 9000 (3375) 15000 Cumple
Flujo(mm) 2.0 a 4.0 2.0 a 4.0
(3.0 a 6.0)
2.0 a 3.5
(3.0 a 5.3) 2.0 a 3.0
Cumple
Relación estabilidad / Flujo (KN/mm) 2.0 a 4.0 2.0 a 4.0
(4.5 a 7.5)
3.0 a 6.0
(4.5 a 9.0) -
Cumple
Vacíos con aire (Va),%
Rodadura E-736
o
E-799
3.0 a 5.0 3.0 a 5.0 4.0 a 6.0 NA Cumple
Intermedia 4.0 a 8.0 4.0 a 7.0 4.0 a 7.0 4.0 a 6.0
Base NA 5.0 a 8.0 5.0 a 8.0 4.0 a 6.0
Vcíos en los agregados
minerales (VAM), %
mínimo
T.Máx. 38 mm
E-799
13.0 NA
T.Máx. 25 mm 14.0 14.0 NA
T.Máx. 19 mm 15.0 Cumple
T.Máx. 10 mm 16.0 NA
Vacíos llenos de asfalto (VFA), % E-799 60 A 80 65 a 78 65 a 75 63 a 75 Cumple
Relación llenante / Ligante efectivo, en peso E-799 0.8 a 1.2 1.2 a 1.4 Cumple
Concentración del ligante, valor máximo E-745 Valor Crítico NA
Evaluación de propiedades por el metodo Bailey - Reportar NA
Espesor promedio de pelicula de asfalto E-741 7.5 NA
Fuente: invias.
103
7.1.19. Formula de trabajo para mezcla asfáltica.
En la siguiente Tabla 33 se evidencian los resultados clasificados de acuerdo con el
porcentaje de contenido de asfalto trabajados ya antes mencionados de 4%, 4.5%,
5%, 5.5% y 6%., para cada porcentaje se fabricaron 3 probetas con espesores entre
6.7 y 7.0 centímetros, se tomaron los pesos de las probetas seco en aire, saturado
superficialmente seco y en el agua con el fin de calcular el peso específico aparente
, valores que tienden conforme lo hace el contenido asfalto, el peso específico
máximo teórico y el medido al contrario disminuyen a mayor contenido de asfalto.
Así mismo se presentan los volúmenes de agregados y asfalto efectivo los cuales
aumentan su andad a mayor contenido de asfalto mientras es volumen de los vacíos
con aire disminuyen, es decir el asfalto elimina los vacíos presentes.
Luego se presentan el porcentaje de los vacíos en agregados minerales, los vacíos
llenos de asfalto y el porcentaje de asfalto efectivo, los tres criterios son cumplidos
de acuerdo con la norma por las probetas de 5.5% de contenido de asfalto. Y
finalmente los principales valores del ensayo Marshall, la estabilidad tanto medida
como con la corrección de esta misma y el flujo en mm los cuales según los datos
obtenidos tanto la deformación como la carga reflejan al valor óptimo de porcentaje
como 5.5
104
Tabla 33 Formula de trabajo para mezcla bituminosa por el método Marshall
FORMULA DE TRABAJO PARA MEZCLA BITUMINOSA POR EL METODO MARSHALL NORMA INV E - 748 - 13 PROCEDENCIA : BARRANCA
PESO ESPECIFICO BULK DE LOS AGREGADOS: 2,495 MEZCLA ASFALTICA TIPO: MDC - 19
TIPO DE ASFALTO : 60-70 PESO ESPECIFICO DEL ASFALTO : 0,998
PROBETA
No.
a
% DE
ASFALTO
b
ESPESOR
PROBETA
cm
c
PESO PROBETA EN GRAMOS PESO ESPECIFICO MEZCLA ASFALTO
ABSORBIDO
%
j
VOLUMEN - % TOTAL AGREGADOS
MINERALES
n
ASFALTO
EFECTIVO
o
LLENOS DE
ASFALTO
p
ESTABILIDAD, (Kg) FLUJO
SECA EN
AIRE
d
S S S
EN AIRE
PARAFINA
e
EN
AGUA
PARAFINA
f
APARENTE
g
MAXIMO
TEORICO
h
MAXIMO
MEDIDO
i
AGREGADOS
k
VACIOS
CON AIRE
l
ASFALTO
EFECTIVO
m
MEDIDA
q
CORREGIDA
r
0,01mm
s
1 2
3
4,00 7,0 6,9
6,9
1189,0 1188,0
1188,5
1194,0 1193,0
1193,5
648,0 645,0
648,0
2,178 2,168
2,179
2,175
2,354
2,467
0,187
83,7
11,8
4,5
16,3
3,8
27,4
9654 10362
10840
8592 9222
9648
9154
4,5 2,9
2,9
3,4 Promedio
1 2
3
4,50 6,9 6,9
6,8
1190,0 1179,0
1195,0
1194,0 1186,0
1196,0
646,0 643,0
659,0
2,172 2,171
2,225
2,189
2,337
2,385
0,191
83,8
8,2
8,0
16,2
4,3
49,4
11250 11580
11370
10013 10306
10119
10146
3,6 3,6
3,5
3,6 Promedio
1 2 3
5,00 6,7 6,8 6,7
1182,0 1189,0 1184,0
1191,0 1194,0 1187,0
656,0 654,0 654,0
2,209 2,202 2,221
2,211
2,321
2,351
0,195
84,2
6,0
9,9
15,8
4,8
62,3
11763 12490 11985
10940 11116 11146
11067
3,8 3,8 3,7
3,8 Promedio
1 2
3
5,50 6,7 6,7
6,8
1182,0 1184,0
1188,0
1184,0 1185,0
1190,0
657,0 651,0
652,0
2,243 2,217
2,208
2,223
2,305
2,326
0,198
84,2
4,4
11,4
15,8
5,3
72,0
13084 11680
12569
12168 10862
11186
11406
3,8 4,2
3,9
4,0 Promedio
1 2
3
6,00 6,9 6,8
6,8
1194,0 1193,0
1194,0
1206,0 1203,0
1198,0
662,0 659,0
655,0
2,195 2,193
2,199
2,196
2,289
2,256
0,202
82,7
2,7
14,6
17,3
5,8
84,6
9874 11048
10930
8788 9833
9728
9449
4,8 4,7
4,6
4,7 Promedio 10244,5 3,9
PROMEDIOS
Fuente propia.
105
7.1.20. Limites método Marshall
Se trabajó con contenidos de asfalto desde 4% a 6%, en la gran mayoría de variables se
puede observar como el contenido de asfalto está ligado a los resultados presentando
una tendencia en la que a mayor contenido de asfalto las variables se acercan más a ese
punto en el que según la norma INVIAS son aceptadas, es decir, cumplen los requisitos
o se encuentran dentro de los límites establecidos, demostración de esto se da por
ejemple en los vacíos con aire en donde a más porcentaje de ligante más se acerca a
una cifra optima en este caso la presentada en el 5,5% la cual queda dentro de los límites
que establece la norma con un 4.4%, que dicta que los vacíos deben estar entre 3 a 5
por ciento, sin embargo al aumentar el ligante al 6% la variable se sale de estos límites
con 2.7%. Por ello se podría hablar de una tendencia directamente proporcional con el
porcentaje de contenido de asfalto. Es así como de acuerdo con la tabla anterior se
definieron los datos, variables que cumplieron con los límites establecidos en la norma
arrojando como resultado todos aquellos que fueron dados por la mezcla asfáltica con el
contenido de asfalto del 5,5% y se presentan a continuación como la fórmula de trabajo,
enmarada en la Tabla 34 .
Tabla 34 Formula de trabajo contenido de asfalto 5.5%
Fuente propia.
106
7.1.21. Caracterización de las mezclas asfálticas por medio del ensayo cántabro de
perdida por desgaste INV-E 760-13
Este ensayo se realizó únicamente con probetas del porcentaje óptimo de asfalto con
llenante polvo de ladrillo y para la mezcla asfáltica convencional que presenta un
contenido del 5.6% de asfalto. Con el fin de comparar de forma empírica la resistencia de
la mezcla frente a los efectos causados por el tránsito a la capa superior de un pavimento,
efectos plasmados en la Figura 57
Figura 57 Ensayo cántabros
Fuente propia
La muestra con llenante de polvo de ladrillo en comparación a la convencional varia poco,
con una diferencia de 0.04 puntos porcentuales, dando pase positivo en lo que respecta
este ensayo, es decir, el polvo de ladrillo brinda la suficiente resistencia junto con los
demás agregados para los efectos del paso vehicular. Datos presentados en la Tabla 35
Tabla 35 Datos de caracterización de las mezclas asfálticas abiertas por ensayo cántabro
Fuente propia
107
P: Valor de la perdida por desgaste de la probeta, %.
P1: Masa inicial de la probeta, g.
P2: Masa final de la probeta, g.
7.2. Fase 4: Comparación de resultados
7.1.22. Mezcla asfaltica polvo de ladrillo vs Mezcla asfaltica referencia
En la Tabla 36 se presentan los principales datos de comparación de la mezcla asfaltico
modificada con polvo de ladrillo y la mezcla asfáltica de referencia convencional es
presentada en la.Tabla 37 comenzando por los porcentajes de contenido de asfalto en
ambos estudios se trabajaron porcentajes coincidentes de 4,5%, 5%, 5.5% y 6% así
mismo los datos exactos resultados procedentes de los ensayos realizados de, densidad
seca, estabilidad, flujo, vacíos presentes en las mezclas totales y de agregados. Se
presentan datos que brindan movimientos en las gráficas similares dando hasta ahora
resultados aceptables.
Tabla 36 Mezcla asfáltica modificada con polvo de ladrillo
MEZCLA ASFALTICA TIPO: MDC - 19
TIPO DE ASFALTO : 60-70
PESO ESPECIFICO BULK DE LOS AGREGADOS PARA DISEÑO : 2,495
PESO ESPECIFICO DEL ASFALTO : 0.998
RESUMEN DE DATOS LADRILLO
% Asfalto Peso Unitario Estabilidad (Lbs) Flujo (1/100") % Vacios Totales. Vacios agregados
4.0% 2.175 9154 3.4 11.8 16.3
4.5% 2.189 10146 3.6 8.2 16.2
5.0% 2.211 11067 3.8 6.0 15.8
5.5% 2.223 11406 4.0 4.4 15.8
6.0% 2.196 9449 4.7 2.7 17.3
Fuente propia.
108
Tabla 37 Mezcla asfáltica de referencia
PESO ESPECIFICO BULK DE LOS AGREGADOS PARA DISEÑO : 2.585
PESO ESPECIFICO DEL ASFALTO : 0.998
RESUMEN DE DATOS REFERENCIA
% Asfalto Peso Unitario Estabilidad (Lbs) Flujo (1/100") % Vacios Totales. Vacios agregados
4.5% 2.228 5277 2.5 8.4 17.7
5.0% 2.236 9163 2.7 7.3 17.8
5.5% 2.253 10912 3.0 5.9 17.6
6.0% 2.299 11530 3.3 3.5 16.4
6.5% 2.256 10657 3.8 4.6 18.4
Fuente propia.
7.1.23. Graficas comparativas.
7.2.8.1. Estabilidad
Comenzaremos por establecer que el porcentaje óptimo de asfalto para la mezcla con
polvo de ladrillo es el 5.5% mientras para la mezcla convencional fue dado en el 5.6 %,
valores muy cercanos. La estabilidad en la Grafica 13 respecto al porcentaje óptimo se
mantiene presentando valores similares, entre el polvo de ladrillo y el convencional.
109
Grafica 13 Estabilidad polvo de ladrillo vs convencional.
Fuente propia.
12000
11500
11000
10500
10000
9500
9000
8500
8000
7500
7000
6500
6000
5500
5000
3,8% 4,0% 4,2% 4,4% 4,6% 4,8% 5,0% 5,2% 5,4% 5,6% 5,8% 6,0% 6,2% 6,4% 6,6%
% ASFALTO
Referencia Ladrillo ES
TAB
ILID
AD
LB
S
110
7.2.8.2. Flujo
Mientras la estabilidad del polvo de ladrillo presenta valores estables con respecto a la
mezcla convencional, la deformación dada en la Grafica 14 aumento, obteniendo una
diferencia de casi 0.1 puntos. (Nota: Utilizar el mismo dial para medir el flujo,
preferiblemente digital para su correcta lectura).
Grafica 14 Flujo polvo de ladrillo vs convencional
Fuente propia
6,4% 6,0% 5,6% 5,2%
% ASFALTO
4,8% 4,4% 4,0% 3,6%
2,4
2,9
3,4
3,9
4,4
4,9
Referencia Ladrillo
FLU
JO
111
7.2.8.3. Vacíos con aire totales
Tanto los vacíos en agregados como totales presentan una disminución con respecto a
la muestra convencional, lo cual es un punto de mejoría de parte del polvo de ladrillo para
la implementación de este. Ver grafica 15
grafica 15 Vacíos totales polvo de ladrillo vs convencional
Fuente propia
Ladrillo Referencia
12,0 11,5 11,0 10,5 10,0
9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,53,8% 4,3% 4,8% 5,3%
% ASFALTO
5,8% 6,3%
VA
CIO
S C
ON
AIR
E TO
TALE
S
112
7.2.8.4. Peso unitario
La densidad de la mezcla asfáltica con polvo de ladrillo en la Grafica 16 bajo con respecto
a la mezcla convencional, aun así, la mezcla modificada presenta la densidad más alta
en el valor del asfalto optimo el 5.5% a diferencia de la convencional. El comportamiento
de ambas mezclas es similar ya que dibujan la misma forma.
Grafica 16 Peso unitario polvo de ladrillo vs convencional
Fuente propia
7.2.8.5. Vacíos de los agregados
En la grafica 17 se presenta una disminución con respecto a la muestra convencional, lo
cual es un punto de mejoría de parte del polvo de ladrillo para la implementación de este.
grafica 17 Vacíos de los agregados polvo de ladrillo vs convencional
Fuente propia
2,350
2,300
2,250
2,200
2,150
3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0%
% ASFALTO
Ladrllo Referencia
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 6,5% 7,0%
Ladri
% ASFALTO erencia llo Ref
PES
O U
NIT
AR
IO
VA
CIO
S D
E LO
S A
GR
EGA
DO
S
113
7.1.24. Comapracion relación llenante/ligante
La relación llenante vs ligante presente en la Tabla 38 los resultados de la mezcla de
referencia con una diferencia de apenas 0.04 puntos dando a concluir que el uso del
polvo de ladrillo como llenante mineral presenta un comportamiento muy similar al de una
mezcla convencional, se destaca el hecho del valor del porcentaje de asfalto absorbido
dado en la Tabla 39 el cual en la mezcla asfáltica modifica es mucho mayor con respecto
a la convencional.
Tabla 38 Relación llenante/ligante mezcla de referencia
Mezcla asfaltica de referencia
Asfalto absorbido 0.17%
Asfalto efectivo 5.34%
Relación llenante/ligante 0.94
Fuente propia
Tabla 39 mezclas polvo de ladrillo
Mezcla asfaltica con polvo de ladrillo
Asfalto absorbido 0.41%
Asfalto efectivo 5.11%
Relación llenante/ligante 0.98
Fuente propia.
114
8. CONCLUSIONES
• Al evaluar el comportamiento de la mezcla modificada con polvo de ladrillo
se encontró que presenta un comportamiento adecuado y similar al de una mezcla
convencional presentando estabilidad y densidad estables, disminución de vacíos
como punto de mejoría, por lo cual es posible usarlo como Filler para mezclas
asfálticas.
• En Colombia, las ciudades principales en un año producen alrededor de
poco más de 22 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición,
al reciclar el porcentaje de ladrillos extraídos de los RCD se pueden obtener varios
beneficios ambientales. Como un mejor control sobre este tipo de residuos ya que
posiblemente sea necesario si se llegara a implementar, disminución de la
contaminación al ser un material reciclado que no va a dar a escombreras ilegales
• Al realizar la investigación de la incorporación de polvo de ladrillo en
mezclas asfálticas se pudo establecer que este puede ser usado como Filler. Ya
que, de acuerdo con los ensayos realizados presenta valores similares a la mezcla
referente en porcentajes de contenido de asfalto cercano al 5.5%. el cual fue el
valor optimo arrojado por el ensayo, comparado con el valor similar del usado para
la mezcla referente que es de 5.6%.
• Aunque en su gran mayoría de ensayos se presentan valores similares, la
mezcla asfáltica con polvo de ladrillo presenta un porcentaje de 0,41% de asfalto
absorbido mientras la muestra de referencia arroja 0.17% lo cual es un punto
significativo debido a la amplia diferencia.
115
9. RECOMENDACIONE
• En la producción de mezclas asfálticas hay que seguir estrictamente la
temperatura sugerida de los agregados y el asfalto en el momento de mezclarse.
• El ladrillo en este estudio fue triturado por abrasión en la máquina de los
ángeles como modo alternativo, lo cual puede ser una forma de obtener una buena
cantidad de polvo, debido a la falta de una maquina con la cual se pueda procesar.
• Se Recomienda ampliar o realizar una mayor cantidad de pruebas e
investigación para tener un numero de datos que den parte positivo o descarten
totalmente el uso del polvo de ladrillo como llenante mineral en mezclas asfálticas
• Realizar un estudio físico químico para conocer las propiedades del polvo
de ladrillo y así concebir una mejor compresión de los efectos que puede generar
este material en las mezclas asfálticas.
116
8. BIBLIOGRAFÍA
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118
9. ANEXOS.
9.1. Granulometría por Tanteo.
Se probaron 4 distintos porcentajes de agregados para el diseño de la mezcla asfáltica
con polvo de ladrillo.
Figura 58 Muestra 1
119
Figura 59 Muestra 2
1
GRAVA 3/4 17
GRAVA 7/16 24
ARENA DE TRITURACION DE T. TOLIMA 21
ARENA DE TRITURACION DE MAVI 33
POLVO DE LADRILLO 5
GRANULOMETRIA
MATERIAL %
TOTAL: 100.0
MDC-19 RODADURA MATERIAL:
%P
AS
A
RESULTADO OBTENIDO NORMA
TAMIZ RETENIDO g % RETENIDO %PASA INFERIOR SUPERIOR
3 - 0.0 100 100 100
2 1/2 - 0.0 100 100 100
2 - 0.0 100 100 100
1 1/2 - 0.0 100 100 100
1 - 0.0 100 100 100
3/4 - 0.0 100 100 100
1/2 72.0 7.2 92.8 80 95
3/8 84.0 8.4 84.4 70 88
#4 267.0 26.7 57.7 49 65
#10 84.0 8.4 49.3 29 45
#40 247.0 24.7 24.6 14 25
#80 102.0 10.2 14.4 8 17
#200 72.0 7.2 7.2 4 8
Pasa 72.0 7.2
TOTAL 1,000.0
FECHA: FEBRERO 21/2020
HORA: 8:15 a. m.
GRANULOMETRIA
2
120
Figura 60 Muestra 3
R
FECHA: EBRERO 25/202
HORA: 8:15 a. m.
GRANULOMETRIA
3
GRAVA 3/4 18
GRAVA 7/16 25
ENA DE TRITURACION DE T. TOL 22
RENA DE TRITURACION DE MA V 30
POLVO DE LADRILLO 5
GRANULOMETRIA
ATERIA
MATERIAL %
TOTAL: 100.0
80 ABERTURA 40 3/4" 1/2" 3/8" 4 10 1" 2½" 1½"
DC-19 RODADU
%P
AS
A
RESULTADO OBTENIDO NORMA
TAMIZ ETENIDO RETENID % PASA NFERIOR SUPERIO
3 - 0.0 100 100 100
2 1/2 - 0.0 100 100 100
2 - 0.0 100 100 100 1 1/2 - 0.0 100 100 100
1 - 0.0 100 100 100
3/4 - 0.0 100 100 100 1/2 111.0 11.1 88.9 80 95 3/8 77.0 7.7 81.2 70 88 #4 279.0 27.9 53.3 49 65
#10 106.0 10.6 42.7 29 45
#40 227.0 22.7 20.0 14 25
#80 76.0 7.6 12.4 8 17
#200 32.0 3.2 9.2 4 8
Pasa 92.0 9.2
TOTAL 1,000.0
121
Porcentajes usados para la mezcla asfáltica del presente trabajo
Figura 61 Muestra 4
R
FECHA: EBRERO 25/202
HORA: 8:15 a. m.
GRANULOMETRIA
4
GRAVA 3/4 18
BRIQUE
TAS
GRAVA 7/16 25
ENA DE TRITURACION DE T. TOL 20
RENA DE TRITURACION DE MA V 32
POLVO DE LADRILLO 5
DC-19 RODADU
GRANULOMETRIA
MATERIAL %
TOTAL: 100.0
200 80
3/4" 1/2" 3/8" 4 10 2½" 1½" 1"
80
60
10
CURVA GRANULOMETRICA
ATERIA
%P
AS
A
RESULTADO OBTENIDO NORMA
TAMIZ ETENIDO RETENID % PASA NFERIOR SUPERIO
3 - 0.0 100 100 100
2 1/2 - 0.0 100 100 100
2 - 0.0 100 100 100 1 1/2 - 0.0 100 100 100
1 - 0.0 100 100 100
3/4 - 0.0 100 100 100 1/2 117.0 11.7 88.3 80 95 3/8 71.0 7.1 81.2 70 88 #4 275.0 27.5 53.7 49 65
#10 126.0 12.6 41.1 29 45
#40 237.5 23.8 17.4 14 25
#80 60.5 6.1 11.3 8 17
#200 52.0 5.2 6.1 4 8
Pasa 61.0 6.1
TOTAL 1,000.0
122
9.2. Registro Fotográfico
Planta de Asfalto Mavi Pavimentos
Maquinaria pesada
123
Polvo de ladrillo pasa 200 (Filler)
Martillo, Pedestal y molde ensayo Marshall
Ensayo equivalente de arena
124
Probetas mezcla asfáltica con polvo de ladrillo
Mezcla asfáltica de referencia en estado suelto y compactado
Probeta falladas
125
Tamices, Maquina de los Ángeles
Desgaste Ensayo Cántabros
126
Leidy Cabezas Emiro Sandoval
Autores Monografía.