5. Estudio experimental. Resultados y conclusiones

Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Capítulo 5
ESTUDIO EXPERIMENTAL.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
5.1.
INTRODUCCIÓN
Una vez hecha la descripción de los antecedentes y temas procedentes para este estudio, se
presenta en este capítulo el análisis de los objetivos mediante el estudio experimental
llevado a cabo en el laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña,
culminando así la investigación sobre los microaglomerados reciclados en caliente. Lo que
se pretende con este trabajo es determinar las propiedades obtenidas al reciclar los
microaglomerados procedentes del fresado de pavimentos envejecidos mediante la
aportación de betún y de árido nuevo en diferentes proporciones, evaluando su resistencia a
tracción directa, estabilidad y deformaciones plásticas.
Para la obtención de los resultados propuestos se hizo uso de los tres ensayos descritos con
bastante precisión y extensión en el capítulo 4: ensayo Marshall, ensayo BTD y ensayo de
pista de laboratorio. Por ello, este capítulo se dedicará a exponer los resultados obtenidos y
el análisis de los mismos para poder realizar el conjunto de conclusiones planteadas en el
siguiente capítulo.
5.2.
MATERIALES UTILIZADOS
Es importante para el buen desarrollo del tema objeto de este estudio, un adecuado
conocimiento de cada uno de los materiales componentes de la mezcla asfáltica utilizada.
Como es sabido, las mezclas bituminosas son materiales compuestos por una fase sólida de
origen pétreo (áridos y filleres) y por una fase de consistencia variable de origen
petroquímico (ligantes asfálticos) a los que en ocasiones se les suele incorporar agentes
rejuvenecedores o aditivos que mejoren sus propiedades mecánicas o modifiquen sus
características fisicoquímicas. A tal efecto, se realizarán ensayos en probetas fabricadas
con cuatro tipos de betunes distintos y proporciones en peso de material reciclado del 10%
y 30% respecto de la masa total de áridos.
La relación de características de los distintos materiales usados en el proyecto de
investigación son las siguientes:
5.2.1. Áridos
Los áridos utilizados proceden de las canteras READYMIX-ASLAND y
VALLSALLENT. En el estudio experimental se han utilizado dos tipologías diferentes de
árido para las distintas fracciones de la composición granulométrica. El filler empleado ha
sido de dos tipos: filler natural recuperado de la fracción 0/5 y filler de aportación.
El análisis granulométrico de cada una de las fracciones de árido consideradas así como
sus características principales pueden consultarse en la Figura 5.1 y las Tablas 5.1 y 5.2.
81
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.1
Análisis granulométrico por tamizado de los áridos
TAMIZ UNE (mm)
ÁRIDO 5/12
ÁRIDO 0/5
10
100
100
8
83,0
100
4
4,7
90,8
2
1,8
59,6
0,5
1,6
25,8
0,063
1,3
10,5
Fuente: PABASA, 2002
Figura 5.1
Curvas granulométricas de las fracciones de árido 0/5 y 5/12
100
90
10
8
4
8
80
% PASA
70
60
2
50
40
30
0,5
20
0,25
0,125
10
4
0
100
2
10
0,063
0,5
0,063
1
0,1
0,01
TAMICES UNE (mm)
ÁRIDO 5/12
ÁRIDO 0/5
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.2
Características de los áridos utilizados
CARACTERÍSTICAS
TIPO DE MATERIAL
0/5 calcáreo
5/12 calcáreo
READYMIX
VALLSALLENT
2,681
2,679
Equivalente de arena (NLT-113)
64
-----
Caras de fractura (%) (NLT-358)
-----
100
Índice de lajas (%) (NLT-354)
-----
10,3
Adhesividad de gruesos (%) (NLT-166)
-----
>95
Cantera de procedencia
Densidad relativa aparente (gr/cm3) (NLT-153)
82
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Fuente: PABASA, 2002
5.2.2. Betún
Se han considerado cuatro tipos de betunes diferentes que constituyen la fracción de
ligante nuevo de aportación a las muestras y cuyas características se presentan en la Tabla
5.3. Estos betunes empleados han sido los siguientes:
-
Betún modificado con polímeros sin agente rejuvenecedor para 30% RAP (Betún1)
Betún modificado con polímeros con agente rejuvenecedor para 30% RAP (Betún 2)
Betún modificado con polímeros sin agente rejuvenecedor para 10% RAP (Betún 3)
Betún modificado con polímeros con agente rejuvenecedor para 10 % RAP (Betún 4)
Tabla 5.3
Características de los ligantes utilizados
CARACTERÍSTICAS
UNIDAD
TIPO DE LIGANTE
Betún 1 Betún 2 Betún 3 Betún 4
0,1 mm
111
117
80
90
Pto. de reblandecimiento A y B
ºC
67,4
62,7
62,4
59,3
Pto. Fragilidad Fraass
ºC
-24
-23
-19
-19
Recuperación elástica, 25ºC
%
100
98
91
95
Punto de inflamación
ºC
300
268
266
270
1,03
1,03
1,03
1,03
Penetración 25ºC – 100 gr
3
gr/cm
Densidad
Fuente: CEPSA, 2002
5.2.3. RAP
El material reciclado utilizado es el procedente del proyecto de refuerzo del firme de la
carretera comarcal C-58 a la altura del término municipal de Terrassa.
Aunque se conoce la procedencia del material a reciclar, no se conoce a priori ni la
composición ni el porcentaje de betún que contiene la mezcla en el momento de su
fabricación. Por esta razón, se tamizó el RAP y se realizó un proceso cíclico de destilación
a partir de dicloro con la finalidad de averiguar la cantidad de betún que contenía el
material reciclado y obtener características del betún resultante de la destilación (Tabla
5.4). Estos dos puntos se tratarán por separado para conseguir una mejor comprensión del
proceso de caracterización del RAP.
Tabla 5.4
Características del betún envejecido del material reciclado
PENETRACIÓN
A 25 ºC (dmm)
ANILLO Y
BOLA (ºC)
ÍNDICE DE
PENETRACIÓN
%
ASFALTENOS
SOLUBILIDAD (%
RESIDUO)
83
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
8
77,5
0,4
31,1
0,41
Fuente: Elaboración propia
5.2.3.1. Composición granulométrica del RAP
Se puede hablar de dos granulometrías del RAP, la del RAP como material o la de los
áridos que contiene este RAP. Esta última es la que interesa para el estudio planteado, ya
que si se tratase el RAP como un todo-uno se tomarían grumos de betún seco como áridos.
Por esta razón, es necesario extraer el betún del material reciclado mediante la destilación
para después poder encontrar la granulometría del RAP “limpio”.
La granulometría obtenida en ambos casos queda recogida en la Tabla 5.5, donde puede
observarse que el material reciclado como tal es bastante más grueso y podría falsear
resultados.
Tabla 5.5
Granulometría del RAP antes y después del proceso de destilación
TAMIZ UNE (mm)
% pasa RAP
% pasa RAP limpio
10
100
100
8
72,1
85,9
4
24,7
38,3
2
14,2
25,4
0,5
5,1
15,1
0,063
0,6
8,4
Fuente: Elaboración propia
5.2.3.2.
Proceso de destilación
Este punto se explicará de una manera más exhaustiva en el anexo 1, pero de una manera
breve consiste en.
Aparatos y materiales necesarios.
•
•
Fogón de gas para calentar el disolvente.
Matraz de vidrio resistente al calor, de fondo redondo y de 500 cm3 de capacidad.
Matraz en columna donde se depositará la muestra dentro del filtro.
Filtro vegetal de forma cilíndrica donde se depositará la muestra.
Columna de fraccionamiento tipo Dufton o Vigreux, conocida como “serpentina”.
Mangas de goma por donde entrará el agua fría del circuito y saldrá la caliente.
Diclorometano que se utilizará como disolvente.
Procedimiento.
Mediante el calentamiento del diclorometano, éste se vaporiza y asciende a la parte
superior de la columna de vidrio donde al encontrarse la baja temperatura que proporciona
el agua de entrada a la serpentina, se condensa y las gotas de dicloro caen sobre el filtro
disolviendo el betún de la muestra y arrasándolo. Si se va repitiendo cíclicamente este
proceso, llegará un momento en que cuando el dicloro atraviese el filtro, saldrá del mismo
color transparente con el que había entrado y el proceso se detendrá. [22]
•
Resultado.
84
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Una vez finalizado el proceso, la muestra de RAP se calienta en la estufa y después se pesa
el esqueleto mineral resultante. Sabiendo lo que pesaba la muestra inicial antes de la
destilación y lo que pesa después, se puede calcular el porcentaje en peso de betún que
contenía el material reciclado. Este porcentaje resultó ser del 4,7%.
5.3. GRANULOMETRÍA DEL MICROAGLOMERADO RECICLADO
La granulometría de los áridos contenidos en el material reciclado, juntamente con la de
los áridos de aportación como material nuevo, será la que conformará la granulometría de
la mezcla bituminosa reciclada. La elección del tipo de mezcla del ensayo viene
determinada por la elaboración de un proyecto (PARAMIX) que engloba varios estudios
entre los cuales está el presente. Para este fin, la concepción del estudio experimental tiene
en cuenta una mezcla tipo SMA reciclada cuya granulometría para los dos porcentajes de
RAP utilizados (30% y 10%) se encuentra recogida en la Tabla 5.6. Ambas granulometrías
se ajustan al huso F-8 de la normativa española para mezclas bituminosas discontinuas en
capas de rodadura como puede observarse en la Figura 5.2. Este tipo de mezclas se usa en
España para capas de rodadura finas, con espesores comprendidos entre 2 y 3,5 cm.
Tabla 5.6
Huso granulométrico F8 y granulometrías empleadas
TAMIZ UNE (mm)
Huso granulométrico tipo F-8
Granulometría para 30% RAP
Granulometría para 10% RAP
Material acumulado que pasa (% en masa)
10
8
4
2
0,5
0,063
100
75-97
23-38
18-32
11-23
7-9
100
87,7
34,5
23,3
13,7
8,6
100
88,6
35,3
24,0
13,8
8,8
Fuente: Elaboración propia
Figura 5.2
Granulometrías del microaglomerado reciclado de estudio
85
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
100
10
90
80
8
% PASA
70
60
50
40
30
20
4
10
2
0,5
0,063
0
100
10
1
0,1
0,01
TAMICES UNE (mm)
HUSO F-8
GRANULOMETRÍA 30% RAP
GRANULOMETRÍA 10% RAP
Fuente: Elaboración propia
5.4.
PORCENTAJES DE BETÚN UTILIZADOS
En este apartado se presentan las tablas resumen de las granulometrías y pesos en gramos
de áridos y de betún que se han utilizado para elaborar todas las probetas del estudio
experimental realizado. Debe mencionarse que para un mismo porcentaje de betún total
fijado han de añadirse diferentes cantidades de betún nuevo a todas las muestras en función
de los dos contenidos de RAP considerados (30% y 10%), dado que el RAP contiene un
4,7% de betún s.a.
5.4.1. Ensayo Marshall
Las probetas que se fabrican pesan 1.100 grs. para obtener una altura de 63,5 ± 1,3 mm.
Según el porcentaje de RAP que contengan las probetas, se tienen diferentes componentes
que se muestran en las siguientes tablas.
Tabla 5.7
Peso de RAP y de betún añadido para ensayo Marshall con 30% RAP
RAP
Betún
añadido
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
2,5
27,5
3,0
33,0
3,5
38,5
30
330
4,0
44,0
4,5
49,5
5,0
55,0
5,5
60,5
Fuente: Elaboración propia
86
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.8
Granulometría del árido virgen para ensayo Marshall con 30% RAP
Tamices UNE
(mm)
10
8
4
2
0,5
0,25
0,125
0,063
filler recuperado
filler de aportación
total
Porcentaje de árido
virgen (%)
0,0
8,1
38,9
7,2
6,6
1,4
0,7
0,8
5,3
3,5
70
Peso retenido
(grs)
0,0
89,1
427,9
79,2
72,6
15,4
7,7
11,0
28,6
38,5
770,0
Peso acumulado
(grs)
0,0
89,1
517,0
596,2
668,8
684,2
691,9
702,9
731,5
770,0
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.9
Peso de RAP y de betún añadido para ensayo Marshall con 10% RAP
RAP
Betún
añadido
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
2,5
27,5
3,0
33,0
3,5
38,5
10
110
4,0
44,0
4,5
49,5
5,0
55,0
5,5
60,5
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.10
Granulometría del árido virgen para ensayo Marshall con 10% RAP
Tamices UNE
(mm)
10
8
4
2
0,5
0,25
0,125
0,063
filler recuperado
filler de aportación
Porcentaje de árido
virgen (%)
0
10,0
48,5
10,0
9,3
2,0
1,0
1,2
3,6
4,4
Peso retenido
(grs)
0
110,0
533,5
110,0
102,3
22,0
11,0
13,2
39,6
48,4
Peso acumulado
(grs)
0
110,0
643,5
753,5
855,8
877,8
888,8
902,0
941,6
990,0
87
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
total
90
990,0
Fuente: Elaboración propia
5.4.2. Ensayo BTD
Las probetas que se fabrican para este ensayo pesan 800 grs. para obtener una altura
efectiva de las mismas de 35 ± 2 mm. Según el porcentaje de RAP que contengan las
probetas, se tienen diferentes componentes que se muestran en las siguientes tablas.
Tabla 5.11
Peso de RAP y de betún añadido para ensayo BTD con 30% RAP
RAP
Betún
añadido
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
3,6
28,8
30
240
4,1
32,8
4,6
36,8
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.12
Granulometría del árido virgen para ensayo BTD con 30% RAP
Tamices UNE
(mm)
10
8
4
2
0,5
0,25
0,125
0,063
filler recuperado
filler de aportación
total
Porcentaje de árido
virgen (%)
0
8,1
38,9
7,2
6,6
1,4
0,7
0,8
5,3
3,5
70
Peso retenido
(grs)
0
64,8
311,2
57,6
52,8
11,2
5,6
8,0
20,8
28,0
560,0
Peso acumulado
(grs)
0
64,8
376,0
433,6
486,4
497,6
503,2
511,2
532,0
560,0
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.13
Peso de RAP y de betún añadido para ensayo BTD con 10% RAP
RAP
Betún
añadido
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
4,5
36
10
80
5,0
40
5,5
44
Fuente: Elaboración propia
88
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.14
Granulometría del árido virgen para ensayo BTD con 10% RAP
Tamices UNE
(mm)
10
8
4
2
0,5
0,25
0,125
0,063
filler recuperado
filler de aportación
total
Porcentaje de árido
virgen (%)
0
10
48,5
10
9,3
2
1
1,2
3,6
4,4
90
Peso retenido
(grs)
0
80
388
80
74,4
16
8
9,6
28,8
35,2
720
Peso acumulado
(grs)
0
80
468
548
622,4
638,4
646,4
656,0
684,8
720
Fuente: Elaboración propia
5.4.3. Ensayo de pista de laboratorio
Las probetas que se fabrican para este ensayo pesan 8.000 grs. para obtener una altura de
las mismas de 40 ± 2 mm. Según el porcentaje de RAP que contengan las probetas, se
tienen diferentes componentes que se muestran en las siguientes tablas.
Tabla 5.15
Peso de RAP y de betún añadido para ensayo de pista con 30% RAP
RAP
Betún
añadido
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
30
2400
4,1
328
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.16
Granulometría del árido virgen para ensayo de pista con 30% RAP
Tamices UNE
(mm)
10
8
4
2
0,5
0,25
Porcentaje de árido
virgen (%)
0
8,1
38,9
7,2
6,6
1,4
Peso retenido
(grs)
0
648
3112
576
528
112
Peso acumulado
(grs)
0
648
3760
4336
4864
4976
89
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
0,125
0,063
filler recuperado
filler de aportación
total
0,7
0,8
5,3
3,5
70
56
64
424
280
5800
5032
5096
5520
5800
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.17
Peso de RAP y de betún añadido para ensayo de pista con 10% RAP
RAP
Betún
añadido
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
Porcentaje s.a.
Peso en grs.
10
800
5,0
400
Fuente: Elaboración propia
Tabla 5.18
Granulometría del árido virgen para ensayo de pista con 10% RAP
Tamices UNE
(mm)
10
8
4
2
0,5
0,25
0,125
0,063
filler recuperado
filler de aportación
total
Porcentaje de árido
virgen (%)
0
10,0
48,5
10,0
9,3
2,0
1,0
1,2
3,6
4,4
90
Peso retenido
(grs)
0
800
3880
800
744
160
80
96
288
352
7200
Peso acumulado
(grs)
0
800
4680
5480
6224
6384
6464
6560
6848
7200
Fuente: Elaboración propia
5.5.
PLAN DE TRABAJO
Para el desarrollo del presente estudio se elaboraron 8 series, realizando diferentes
combinaciones en lo que respecta al porcentaje de material fresado (RAP), de áridos
vírgenes, de betún agregado y tipo de betún utilizado. La organización general del plan de
trabajo puede visualizarse mejor en la Tabla 5.19 y en la Figura 5.3.
90
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.19
Esquema de programación del estudio experimental
SERIE
1
2
3
4
5
6
7
8
% RAP
30
10
30
30
10
10
30
10
% ÁRIDOS
70
90
70
70
90
90
70
90
% BETÚN AÑADIDO S.A.
2,5-3,0-3,5-4,0-4,5-5,0-5,5
2,5-3,0-3,5-4,0-4,5-5,0-5,5
3,6-4,1-4,6
3,6-4,1-4,6
4,5-5,0-5,5
4,5-5,0-5,5
4,1
5,0
TIPO BETÚN
BETÚN 1
BETÚN 3
BETUN 1
BETÚN 2
BETÚN 3
BETÚN 4
BETÚN 2
BETÚN 3
Fuente: Elaboración propia
Se fabricaron 2 series de 21 probetas, 4 series de 9 probetas y 2 series de 2 probetas,
contabilizando un total de 92 probetas repartidas en tres tipos de ensayos diferentes:
-
Ensayo Marshall
Ensayo BTD de Tracción Directa
Ensayo de pista de laboratorio
Figura 5.3
Esquema de programación del estudio experimental
30% RAP
BETÚN 1
ENSAYO
MARSHALL
10% RAP
2,5% añadido s.a.
3 probetas
3,0% añadido s.a.
3 probetas
3,5% añadido s.a.
3 probetas
4,0% añadido s.a.
3 probetas
4,5% añadido s.a.
3 probetas
5,0% añadido s.a.
3 probetas
5,5% añadido s.a.
3 probetas
5,0% total s.a.
3 probetas
5,5% total s.a.
3 probetas
6,0% total s.a.
3 probetas
BETÚN 3
BETÚN 1
ESTUDIO
EXPERIMENTAL
30% RAP
91
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
ENSAYO
BTD
BETÚN 2
BETÚN 3
10% RAP
5,0% total s.a.
3 probetas
5,5% total s.a.
3 probetas
6,0% total s.a.
3 probetas
BETÚN 4
30% RAP
BETÚN 2
5,5% total s.a.
2 probetas
BETÚN 3
5,5% total s.a.
2 probetas
ENSAYO DE PISTA
DE LABORATORIO
10% RAP
Fuente: Elaboración propia
92
Capítulo 5
5.6.
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
Los resultados completos de los ensayos Marshall, BTD y Pista de Laboratorio realizados a
los microaglomerados asfálticos tipo SMA en el presente trabajo de investigación se
recogen todos en el Anexo 2. Dichos resultados incluyen las gráficas carga-deformación y
deformación-tiempo obtenidas de los ensayos y las tablas generales de resultados. Por lo
tanto, todas las gráficas y tablas que aquí se presentan proceden del mencionado Anexo.
5.6.1. ENSAYO MARSHALL
A continuación se presentan las Tablas 5.20 y 5.21 que contienen los datos básicos
tomados en laboratorio y los valores promedio obtenidos para cada porcentaje de RAP
ensayado y para los diferentes tipos y porcentajes de betún agregado. Los parámetros más
relevantes que se han contemplado son los siguientes:
•
Altura efectiva en mm.
•
Densidad Marshall en g/cm3.
•
Deformación máxima en mm.
•
Carga máxima en kgf.
•
Estabilidad máxima en kgf.
Revisando los valores obtenidos en dichas tablas, se elaboraron las siguientes gráficas de
resultados promedio:
La gráfica 5.1 presenta el comportamiento de la mezcla de trabajo para los diferentes
contenidos de RAP (30% y 10%) y contenidos de betún agregado (2,5%, 3,0%, 3,5%,
4,0%, 4,5%, 5,0%, 5,5%) en lo referente a las densidades medias. Esta gráfica se
caracteriza por su poca dispersión, razón por la cual se obtienen datos de alta confiabilidad
en los que se observa que la mezcla SMA tiene una mayor densidad mientras disminuya el
porcentaje de RAP. Por otro lado, la densidad media se ve incrementada con el aumento
del porcentaje de betún, pudiéndose observar un máximo alrededor del 4,5% de betún
añadido para el caso del 30% de RAP en mezcla. Es importante tener en cuenta que este
comportamiento se va a encontrar generalizado a través del estudio, siendo esta gráfica
representativa para los tres tipos de ensayos utilizados.
En la gráfica 5.2 se presenta el comportamiento del microaglomerado SMA estudiando las
estabilidades medias Marshall con respecto a los porcentajes de betún agregado. En esta
gráfica es destacable también la poca dispersión de los datos obtenidos y la facilidad para
observar las siguientes tendencias:
-
La estabilidad media Marshall crece con el incremento del contenido de RAP en
mezcla.
La estabilidad media Marshall disminuye con el aumento de betún agregado.
En la gráfica 5.3 se presentan los resultados correspondientes a la relación entre la
deformación de rotura del ensayo Marshall y el porcentaje de betún agregado. Se entiende
por deformación de rotura la deformación ocurrente en el punto de carga máxima. El
comportamiento observado es el siguiente:
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.20
Densidades de probetas en el ensayo Marshall
SERIE PROB.
1
30%
RAP
2
10%
RAP
M1A2,5
M1B2,5
M1C2,5
M1A3,0
M1B3,0
M1C3,0
M1A3,5
M1B3,5
M1C3,5
M1A4,0
M1B4,0
M1C4,0
M1A4,5
M1B4,5
M1C4,5
M1A5,0
M1B5,0
M1C5,0
M1A5,5
M1B5,5
M1C5,5
M3A2,5
M3B2,5
M3C2,5
M3A3,0
M3B3,0
M3C3,0
M3A3,5
M3B3,5
M3C3,5
M3A4,0
M3B4,0
M3C4,0
M3A4,5
M3B4,5
M3C4,5
M3A5,0
M3B5,0
M3C5,0
M3A5,5
M3B5,5
M3C5,5
BETÚN
2,5% BETÚN 1
3,0% BETÚN 1
3,5% BETÚN 1
4,0% BETÚN 1
4,5% BETÚN 1
5,0% BETÚN 1
5,5% BETÚN 1
2,5% BETÚN 3
3,0% BETÚN 3
3,5% BETÚN 3
4,0% BETÚN 3
4,5% BETÚN 3
5,0% BETÚN 3
5,5% BETÚN 3
H1
H2
H3
HM
P.S.
P.SUM. P.S.S.S.
D
64,71
63,92
63,63
63,51
63,73
64,39
63,31
63,54
63,14
63,35
63,52
62,91
62,70
62,83
62,33
62,84
63,12
62,48
63,23
63,16
63,72
64,74
63,94
63,85
63,74
63,96
64,41
63,25
63,81
63,05
63,12
63,81
63,15
62,63
62,72
62,45
62,73
62,91
62,36
63,34
63,25
63,54
64,76
63,95
63,83
63,42
63,91
64,44
63,12
63,46
62,97
63,24
63,36
62,94
62,75
62,97
62,24
62,68
62,80
62,29
63,38
63,11
63,83
64,74
63,94
63,77
63,56
63,87
64,41
63,23
63,60
63,05
63,24
63,56
63,00
62,69
62,84
62,34
62,75
62,94
62,38
63,32
63,17
63,70
1120,0
1120,0
1119,5
1125,2
1126,6
1126,1
1129,6
1133,0
1132,5
1135,9
1138,6
1135,7
1142,5
1142,7
1140,6
1144,2
1143,0
1145,4
1144,6
1149,7
1154,9
628,4
631,5
626,5
641,1
642,8
641,8
647,3
649,9
650,5
651,6
652,8
652,3
654,1
653,1
649,2
655,3
656,7
656,1
654,8
656,4
650,3
1129,7
1132,4
1129,4
1138,8
1141,3
1140,3
1140,8
1145,3
1144,2
1143,1
1146,1
1143,7
1145,7
1145,9
1143,4
1150,0
1148,9
1151,3
1150,1
1155,4
1151,8
2,234
2,236
2,226
2,261
2,260
2,259
2,289
2,287
2,294
2,311
2,308
2,311
2,324
2,319
2,308
2,313
2,322
2,313
2,311
2,304
2,303
65,11
64,43
65,02
64,60
63,81
63,52
63,46
63,66
64,34
63,26
63,48
62,87
62,64
62,78
62,07
61,95
62,30
61,80
61,92
61,45
61,23
64,93
64,20
64,84
64,63
63,83
63,95
63,70
63,90
64,36
63,19
63,70
63,00
62,81
62,80
62,00
62,10
62,17
62,16
62,37
61,50
61,38
65,02
64,32
64,91
64,68
63,89
63,82
63,39
63,85
64,40
63,02
63,27
62,85
62,72
63,08
62,16
62,31
62,25
61,82
62,08
61,56
61,30
65,02
64,32
64,92
64,64
63,84
63,76
63,52
63,80
64,37
63,16
63,48
62,91
62,72
62,89
62,08
62,12
62,24
61,93
62,12
61,50
61,30
1119,5
1118,1
1120,3
1126,8
1125,8
1126,2
1130,9
1130,3
1130,2
1137,6
1137,3
1134,0
1141,6
1139,0
1140,2
1148,0
1148,0
1144,8
1155,5
1150,0
1148,2
622,4
621,9
618,5
634,2
638,1
639,0
641,4
644,1
645,3
650,5
650,0
649,5
651,8
649,6
652,1
661,2
658,5
659,0
665,8
664,0
664,0
1130,2
1126,4
1127,9
1138,8
1141,8
1139,9
1141,6
1143,7
1145,1
1145,9
1146,0
1143,0
1145,5
1143,2
1142,5
1150,1
1150,1
1146,9
1157,1
1151,5
1150,0
2,205
2,216
2,199
2,233
2,235
2,248
2,261
2,262
2,261
2,296
2,293
2,298
2,312
2,308
2,325
2,348
2,335
2,346
2,352
2,359
2,363
D.M.
2,232
2,260
2,290
2,310
2,317
2,316
2,306
2,207
2,239
2,262
2,296
2,315
2,343
2,358
Fuente: Elaboración propia
4,0
4,5
5,0
1
1
1
1
3
3
3
3
3
3
3
30
30
30
30
10
10
10
10
10
10
10
2,343
62,10
61,64
5,0
5,5
2,358
2,315
2,296
2,262
2,239
2,207
2,306
2,316
2,317
2,310
2,290
2,260
2,232
DENSIDAD
(g/cm3)
62,56
63,18
4,0
4,5
63,90
3,5
64,08
64,75
2,5
3,0
63,40
5,5
62,69
62,62
63,27
63,29
3,5
30
64,15
1
1
30
2,5
63,95
1
30
% S.A.
ALTURA
(mm)
3,0
TIPO
BETÚN
%
RAP
4,11
5,27
6,73
8,44
10,24
11,95
13,84
4,60
4,84
5,42
6,31
7,74
9,56
11,32
% DE HUECOS
EN MEZCLA
2,433
2,284
2,131
2,040
1,993
1,954
1,938
3,771
3,424
3,018
2,672
2,415
2,263
2,175
DEFORMACIÓN
MÁXIMA (mm)
884,95
913,54
942,15
964,66
987,02
1006,13
1015,79
948,69
1023,19
1106,21
1189,12
1273,62
1380,99
1507,04
ESTABILIDAD
MÁXIMA (Kgf)
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.21
Resultados promedio en el ensayo Marshall
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Fuente: Elaboración propia
-
La deformación a la rotura crece con el incremento del contenido de RAP en mezcla.
La deformación a la rotura crece con el aumento de betún agregado.
En la gráfica 5.4 se presentan los resultados relativos a la relación entre el contenido de
huecos en mezcla y el porcentaje de betún agregado. En ella se observan las siguientes
tendencias:
-
El porcentaje de huecos crece con el incremento de RAP en mezcla.
El porcentaje de huecos decrece con el incremento de betún agregado.
Cabe anotar que el comportamiento de las probetas para el ensayo Marshall es contrario al
presentado por las probetas fabricadas y ensayadas por BTD – Barcelona Tracción Directa
en cuanto a la relación existente entre el parámetro de deformación a la rotura y el
contenido de RAP en mezcla, tal y como se verá posteriormente en el apartado 5.6.2.
Según los resultados obtenidos para el ensayo Marshall y confrontándolos con los valores
o criterios de dosificación de mezclas bituminosas discontinuas en caliente tipo F para
capas de rodadura empleando el aparato de Marshall (Tabla 543.9) [16], se deben obtener
valores de contenido de huecos en mezcla superiores al 4%, lo cual se corroboró en el
estudio para todas las combinaciones de mezcla. Por otra parte, las estabilidades deben
superar los 7,5 kN (750 kgf), valor que es ampliamente superado por cualquiera de las
combinaciones ensayadas.
Capítulo 5
GRÁFICA 5.1
DENSIDADES - ENSAYO MARSHALL
2,4
2,38
2,36
2,32
2,3
2,28
2,26
2,24
2,22
2,2
0
1
2
3
4
5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
7
8
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
DENSIDAD (g/cm3)
2,34
Capítulo 5
GRÁFICA 5.2
ESTABILIDADES. ENSAYO MARSHALL
1800
1600
1400
1000
800
600
400
200
0
0
1
2
3
4
5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
7
8
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
ESTABILIDAD (kgf)
1200
Capítulo 5
GRÁFICA 5.3
DEFORMACIONES DE ROTURA. ENSAYO MARSHALL
4,5
4
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
1
2
3
4
5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
7
8
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
DEFORMACIÓN (mm)
3,5
Capítulo 5
GRÁFICA 5.4
HUECOS EN MEZCLA - ENSAYO MARSHALL
16
14
10
8
6
4
2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
8
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
% DE HUECOS EN MEZCLA
12
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
5.6.3. ENSAYO BTD
A continuación se presenta la Tabla 5.22 con los datos básicos de las probetas y la Tabla
5.23 con los valores promedio obtenidos para cada porcentaje de RAP ensayado y para los
diferentes tipos y porcentajes de betún.
El porcentaje óptimo de betún obtenido a partir del ensayo Marshall ha sido del 5,5% de
betún total s.a. Este porcentaje cumple con las especificaciones de dotación mínima de
ligante en mezcla, contenido de huecos y estabilidad prescritas para las mezclas
bituminosas discontinuas tipo F. Para estudiar la influencia del contenido de betún sobre
las distintas propiedades mecánicas deducidas del ensayo BTD se han considerado dos
porcentajes de betún más (5,0% y 6,0%), obtenidos sumando y restando 0,5% al porcentaje
considerado como óptimo. Estas propiedades más relevantes son las siguientes:
•
Altura efectiva en mm.
•
Deformación media en mm.
•
Deformación de fisuración en mm.
•
Deformación de rotura en mm.
•
Carga a tracción máxima en kgf.
•
Energía específica de fractura en kgf/cm.
•
Resistencia a la tracción en kgf/cm2.
•
Índice de rigidez a la tracción en kgf/cm.
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.22
Alturas de probetas en el ensayo BTD
SERIE
PROBETA
3
30% RAP
T1A5,0
T1B5,0
T1C5,0
T1A5,5
T1B5,5
T1C5,5
T1A6,0
T1B6,0
T1C6,0
4
30% RAP
5
10% RAP
6
10% RAP
T2A5,0
T2B5,0
T2C5,0
T2A5,5
T2B5,5
T2C5,5
T2A6,0
T2B6,0
T2C6,0
T3A5,0
T3B5,0
T3C5,0
T3A5,5
T3B5,5
T3C5,5
T3A6,0
T3B6,0
T3C6,0
T4A5,0
T4B5,0
T4C5,0
T4A5,5
T4B5,5
T4C5,5
T4A6,0
T4B6,0
T4C6,0
BETÚN
AÑADIDO S.A.
3,6% BETÚN 1
4,1% BETÚN 1
4,6% BETÚN 1
3,6% BETÚN 2
4,1% BETÚN 2
4,6% BETÚN 2
4,5% BETÚN 3
5,0% BETÚN 3
5,5% BETÚN 3
4,5% BETÚN 4
5,0% BETÚN 4
5,5% BETÚN 4
H1
H2
H3
HM
60,53
59,84
60,12
60,00
59,70
60,12
59,81
59,72
60,15
60,46
59,71
60,03
60,17
59,64
60,05
59,68
59,65
60,12
60,59
59,67
60,00
59,94
59,72
60,12
59,76
59,88
60,15
60,53
59,74
60,05
60,04
59,69
60,10
59,75
59,75
60,14
60,22
59,78
60,32
59,72
59,52
59,77
59,52
59,28
59,37
60,30
59,72
60,13
59,81
59,36
60,03
59,35
59,22
59,51
60,30
59,74
60,05
59,65
59,19
60,12
59,48
59,17
59,43
60,27
59,75
60,17
59,73
59,36
59,97
59,45
59,22
59,44
60,04
60,05
60,32
60,01
60,16
60,20
59,72
59,84
60,05
60,13
60,23
60,41
59,76
60,53
60,14
59,91
59,78
60,13
60,21
60,32
60,40
59,75
60,42
60,32
59,75
59,96
60,12
60,13
60,20
60,38
59,84
60,37
60,22
59,79
59,86
60,10
60,52
59,84
60,13
59,82
59,42
60,03
59,51
59,18
59,50
60,55
59,73
60,06
59,75
59,21
59,94
59,34
59,32
59,36
60,52
59,65
59,96
59,62
59,45
59,94
59,50
59,16
59,46
60,53
59,74
60,05
59,73
59,36
59,97
59,45
59,22
59,44
Fuente: Elaboración propia
3
3
3
10
10
10
4
2
30
10
2
30
4
2
30
10
1
30
4
1
30
10
1
5,5
5,0
4,5
5,5
5,0
4,5
4,6
4,1
3,6
4,6
4,1
3,6
% S.A.
BETÚN
TIPO
30
%
RAP
32,37
32,69
33,11
32,92
33,14
33,24
32,37
32,69
33,06
32,88
32,91
33,11
ALTURA
EFEC.
(mm)
0,088
0,082
0,079
0,099
0,092
0,090
0,082
0,073
0,070
0,078
0,070
0,067
DEFORM.
MEDIA (mm)
2,649
2,270
2,056
0,69
0,59
0,55
2,387
1,980
1,918
1,908
1,804
1,707
DEFORM.
MÁX. (mm)
2,26
2,35
1,95
2,18
2,26
2,47
2,60
2,64
0,53
0,44
0,51
0,59
0,55
0,59
0,69
116,62
1,974
2,031
2,440
2,36
2,53
2,60
0,57
0,65
0,81
124,49
131,70
134,44
113,85
100,94
123,28
118,87
0,48
RES. TRAC.
(Kgf/cm2)
2,13
ENERGÍA
ESP. FRACT.
(Kgf/cm)
0,43
115,56
CARGA
MÁX. (Kgf)
764,53
806,63
795,40
702,38
767,56
728,96
708,90
781,86
732,26
787,39
853,92
844,32
I.R.T.
(Kgf/cm)
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.23
Resultados promedio en el ensayo BTD
Fuente: Elaboración propia
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
De acuerdo con los datos y valores promedio de las Tablas 5.22 y 5.23, se elaboraron las
siguientes gráficas de resultados promedio:
En las gráficas 5.5, 5.6, 5.7 y 5.8 se presenta el comportamiento de la mezcla de trabajo
para los diferentes contenidos de RAP (30% y 10%), contenidos de betún total s.a. (5,0%,
5,5% y 6,0%) y diferentes tipos de betún (con agente y sin agente rejuvenecedor). En estas
gráficas de esfuerzo – deformación se observa que a medida que se va incrementando el
contenido de betún nuevo agregado crecen también los valores de esfuerzo y deformación
soportados. Por otro lado, en las gráficas 5.9 y 5.10 se presenta la influencia que tiene la
presencia del agente rejuvenecedor en las mezclas con 30% y 10% de RAP. En ellas se
observa que las mezclas que contienen betún con agente rejuvenecedor soportan valores
menores de esfuerzo pero mayores valores de deformación con respecto a las mezclas
realizadas con betún sin agente rejuvenecedor. Esta tendencia se hace ligeramente más
manifiesta en el caso del 30% de RAP.
En la gráfica 5.11 se presentan los resultados correspondientes a la relación entre la
deformación de fisuración promedio y el porcentaje de betún agregado. Se entiende como
deformación de fisuración a la deformación ocurrente en el punto de carga máxima. El
comportamiento observado es el siguiente:
-
La deformación de fisuración decrece con el incremento del contenido de RAP en
mezcla.
La deformación de fisuración crece con el aumento de betún agregado.
La deformación de fisuración es mayor al trabajar con betunes que presentan agente
rejuvenecedor.
En la gráfica 5.12 se presenta el comportamiento de las diferentes combinaciones de
mezclas estudiadas relacionando las deformaciones de rotura promedio con los porcentajes
de betún agregado. Se entiende como deformación de rotura a la deformación soportada
por la mezcla hasta su fallo final. Cabe destacar la poca dispersión de los datos obtenidos y
la facilidad para observar las siguientes tendencias:
-
La deformación de rotura decrece con el incremento del contenido de RAP en mezcla.
La deformación de rotura crece con el aumento de betún agregado.
La deformación de rotura es mayor al trabajar con betunes que presentan agente
rejuvenecedor.
Capítulo 5
GRÁFICA 5.5
ENSAYO BTD - 30% RAP. BETÚN SIN AGENTE REJUVENECEDOR
200
180
160
CARGA (kgf)
140
120
100
80
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
DEFORMACIÓN (mm)
5,0% DE BETÚN TOTAL S.A.
5,5% DE BETÚN TOTAL S.A.
6,0% DE BETÚN TOTAL S.A.
4
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
60
Capítulo 5
GRÁFICA 5.6
ENSAYO BTD - 30% RAP. BETÚN CON AGENTE REJUVENECEDOR
200
180
160
CARGA (kgf)
140
120
100
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
DEFORMACIÓN (mm)
5,0% BETÚN TOTAL S.A.
5,5% BETÚN TOTAL S.A.
6,0% BETÚN TOTAL S.A.
3,5
4
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
80
Capítulo 5
GRÁFICA 5.7
ENSAYO BTD - 10% RAP. BETÚN SIN AGENTE REJUVENECEDOR
200
180
160
CARGA (kgf)
140
120
100
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
DEFORMACIÓN (mm)
5,0% DE BETÚN TOTAL S.A.
5,5% DE BETÚN TOTAL S.A.
6,0% DE BETÚN TOTAL S.A.
4
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
80
Capítulo 5
GRÁFICA 5.8
ENSAYO BTD - 10% RAP. BETÚN CON AGENTE REJUVENECEDOR
200
180
160
CARGA (kgf)
140
120
100
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
DEFORMACIÓN (mm)
5,0% DE BETÚN TOTAL S.A.
5,5% DE BETÚN TOTAL S.A.
6,0% DE BETÚN TOTAL S.A.
4
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
80
Capítulo 5
GRÁFICA 5.9
ENSAYO BTD - 30% RAP. 5,5% DE BETÚN TOTAL S.A.
200
180
160
CARGA (kgf)
140
120
100
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
DEFORMACIÓN (mm)
SIN AGENTE REJUVENECEDOR
CON AGENTE REJUVENECEDOR
3,5
4
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
80
Capítulo 5
GRÁFICA 5.10
ENSAYO BTD - 10% RAP. 5,5% DE BETÚN TOTAL S.A.
200
180
160
CARGA (kgf)
140
120
100
80
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
DEFORMACIÓN (mm)
SIN AGENTE REJUVENECEDOR
CON AGENTE REJUVENECEDOR
3,5
4
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
60
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
En la gráfica 5.13 se presentan los resultados correspondientes a la relación entre energía
específica de fractura y porcentaje de betún agregado, entendiéndose como energía
específica de fractura el área bajo la curva esfuerzo-deformación dividida por el área
agrietada de la probeta ensayada. El comportamiento observado es el siguiente:
-
La energía específica decrece con el incremento del contenido de RAP en mezcla.
La energía específica crece con el aumento de betún agregado.
La energía específica es mayor al trabajar con betunes que contienen agente
rejuvenecedor.
En la gráfica 5.14 se representa el comportamiento de las mezclas en cuanto a su
resistencia a tracción frente al porcentaje de betún agregado. Las tendencias obtenidas son
las siguientes:
-
La resistencia a tracción decrece con el incremento del contenido de RAP en mezcla.
La resistencia a tracción crece con el aumento de betún agregado.
La resistencia a tracción es menor al trabajar con betunes que contienen agente
rejuvenecedor.
Hay que comentar que la primera tendencia va un poco en contra de la intuición, ya que a
mayor cantidad de material reciclado añadida a la muestra más rígidamente se comportará
ésta siendo capaz de soportar un mayor esfuerzo. Esto es debido a que se ha trabajado con
betunes de diferente penetración para los dos contenidos de RAP ensayados, empleando un
betún más blando para el 30% de RAP y uno menos blando para el 10% RAP, lo cual
explica esta “contradicción”.
Capítulo 5
GRÁFICA 5.11
DEFORMACIÓN DE FISURACIÓN - ENSAYO BTD
1
0,9
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
4,5
5
5,5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
30% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
6,5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
DEFORMACIÓN DE FISURACIÓN (mm)
0,8
Capítulo 5
GRÁFICA 5.12
DEFORMACIÓN DE ROTURA - ENSAYO BTD
3
2
1,5
1
0,5
0
4,5
5
5,5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
30% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
6,5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
DEFORMACIÓN DE ROTURA (mm)
2,5
Capítulo 5
GRÁFICA 5.13
ENERGÍA ESPECÍFICA DE ROTURA - ENSAYO BTD
1
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
4,5
5
5,5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
30% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
6,5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
ENERGÍA ESPECÍFICA DE ROTURA (kgf/cm)
0,9
Capítulo 5
GRÁFICA 5.14
RESISTENCIA A TRACCIÓN - ENSAYO BTD
3
2
1,5
1
0,5
0
4,5
5
5,5
6
% DE BETÚN TOTAL S.A.
30% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
30% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
10% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
6,5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
RESISTENCIA A TRACCIÓN (kgf/cm2)
2,5
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
5.6.3. ENSAYO DE PISTA DE LABORATORIO
A continuación se presenta la Tabla 5.24 con los valores de deformación y velocidad de
deformación promedios obtenidos para cada porcentaje de RAP ensayado y para un
porcentaje de betún total s.a. del 5,5%.
Revisando los valores obtenidos en dicha tabla, se elaboró la gráfica de resultados
promedio 5.15. Esta gráfica presenta el comportamiento de la mezcla de trabajo para los
diferentes contenidos de RAP (30% y 10%) en lo referente a las deformaciones plásticas.
En ella se observa que la mezcla SMA tiene una mayor deformación para el caso del 10%
de RAP y betún sin agente rejuvenecedor que para el 30% de RAP y betún con agente
rejuvenecedor, comportamiento éste similar en cuanto a tendencia al obtenido en el ensayo
BTD para el parámetro de deformación a la rotura, ya que en lo que respecta a valores de
deformación no son comparables.
Según los resultados obtenidos en el ensayo y confrontándolos con los valores o criterios
de dosificación de mezclas bituminosas discontinuas en caliente tipo F para capas de
rodadura empleando la máquina de pista de laboratorio (Tabla 543.9) [16], se deben
obtener valores de velocidad máxima de deformación en el intervalo de 105 a 120 minutos
de 12 ó 15 µm/min dependiendo de la categoría de tráfico pesado y de la zona térmica
estival, valor éste bastante superior al obtenido en cualquiera de las combinaciones
ensayadas. Asimismo, este parámetro ha resultado ser mayor para el 10% de RAP que para
el 30% de RAP en los tres intervalos de tiempo estudiados (30/45 min, 75/90 min ó
105/120 min).
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
Tabla 5.24
Deformaciones en el ensayo de pista de laboratorio
SERIE 7 – 30% RAP Y 4,1% S.A. DE BETÚN 2
Tiempo (min)
Deformación promedio (mm)
1
3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
60
75
90
105
120
0,13
0,20
0,24
0,31
0,36
0,40
0,43
0,46
0,48
0,51
0,53
0,59
0,63
0,67
0,70
0,75
Velocidad promedio de
deformación (µ/min)
V(30/45) = 4,7
V(75/90) = 2,7
V(105/120) = 3,0
SERIE 8 – 10% RAP Y 5,0% S.A. DE BETÚN 3
Tiempo (min)
Deformación promedio (mm)
1
3
5
10
15
20
25
30
35
40
45
60
75
90
105
120
0,28
0,38
0,43
0,53
0,60
0,65
0,70
0,74
0,78
0,82
0,85
0,95
1,04
1,13
1,20
1,27
Velocidad promedio de
deformación (µ/min)
V(30/45) = 7,3
V(75/90) = 5,7
V(105/120) = 4,7
Fuente: Elaboración propia
Capítulo 5
GRÁFICA 5.15.
DEFORMACIONES PLÁSTICAS - ENSAYO DE PISTA. 5,5% DE BETÚN TOTAL S.A.
1,6
1,4
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
15
30
45
60
TIEMPO (minutos)
30% RAP CON AGENTE REJUVENECEDOR
75
90
105
10% RAP SIN AGENTE REJUVENECEDOR
120
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
DEFORMACIÓN (mm)
1,2
Capítulo 5
5.7.
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
CONCLUSIONES
La realización de estudios empleando diferentes tipos de ensayos para una mezcla de
trabajo permite comparar y valorar los resultados, obteniendo de esta manera valores
idóneos y descartando valores con un nivel bajo de confiabilidad. Con respecto a lo
anterior, se puede anotar que el uso del ensayo Marshall como única herramienta de trabajo
en la toma de decisiones en cuanto a la determinación de la influencia de cualquier tipo de
variables arrojaría como resultado una serie de datos que al compararlos con los obtenidos
por los otros dos tipos de ensayos podrían llegar a ser contradictorios. Para corroborar lo
anterior, hay que mencionar que los mejores resultados de estabilidad y deformación
Marshall se obtienen para el mayor porcentaje de RAP empleado (30%) y el menor
porcentaje de betún agregado (2,5%), cosa que parece estar en contra de la experiencia ya
que al aumentar el contenido de RAP y el ligante añadido se obtendría una mezcla muy
rígida y frágil con problemas de adhesividad. Por tanto, hay que enunciar en este punto la
importancia de realizar ensayos paralelos con el fin de determinar el comportamiento de la
mezcla de trabajo, ensayos que en este caso han aportado juicios de valor que conllevan a
la correcta realización de este estudio.
Con cada uno de los ensayos utilizados se observó una buena repetibilidad de los datos,
ensayándose grupos de tres probetas para cada dosificación. De la anterior configuración
se obtuvieron dispersiones mínimas, dando fiabilidad a los datos presentados.
Por otra parte, se concluye que es muy importante para la obtención de resultados óptimos
el tener sumo cuidado en la selección de los materiales que conformarán las
granulometrías, tanto de los áridos vírgenes como del RAP y de la mezcla de estos dos.
Es también concluyente la influencia que tiene el porcentaje de ligante agregado en mezcla
en lo que respecta a la rigidez o flexibilidad de la misma, ya que a mayor contenido de
ligante se obtiene una mezcla más flexible con una zona de deformación plástica mayor.
En cuanto a la influencia del grado de penetración de los ligantes convencionales
estudiados (con o sin agente rejuvenecedor), su influencia puede apreciarse en las gráficas
tensión-deformación obtenidas del ensayo BTD. La presencia del agente rejuvenecedor
hace disminuir la resistencia a tracción de la mezcla y aumentar la deformación máxima y
energía específica de fractura.
De los resultados obtenidos en el estudio experimental del microaglomerado asfáltico
SMA se puede concluir lo siguiente:
•
El método de estudio permite obtener probetas fabricadas con valores de densidades
promedio que aportan validez y confiabilidad a los resultados de los ensayos.
•
De acuerdo con el análisis de los resultados, se concluye que tanto las mezclas con
30% de RAP como con 10% de RAP cumplen las especificaciones establecidas para
las mezclas convencionales. Este hecho es importante dadas las ventajas múltiples del
uso de materiales reciclados de pavimentos en la construcción de carreteras nuevas y
en la conservación y mantenimiento de las mismas.
•
Es de importancia profundizar en la investigación de la influencia del porcentaje de
RAP en los microaglomerados en caliente teniendo en cuenta otros parámetros como
la fatiga, logrando así una reutilización cada vez mayor de los materiales
procedentes del fresado de pavimentos.
Capítulo 5
Estudio experimental. Resultados y conclusiones
•
Tanto en el caso de la deformación de rotura como en el de la deformación de
fisuración, ambas disminuyen a medida que se incrementa el contenido de RAP. Al
rigidizar la mezcla aumentando el porcentaje de RAP, ésta rompe dando lugar a un
menor margen para la deformación. Este hecho se acentúa más en las mezclas
fabricadas con betunes sin agente rejuvenecedor.
•
Las deformaciones plásticas obtenidas en el ensayo de pista han sido mayores para el
caso de emplear un 10% de RAP en mezcla sin agente rejuvenecedor que para un 30%
de RAP con agente rejuvenecedor.
•
Es importante crear una base de datos en el presente sobre todos los materiales que
componen las capas de un firme de obra nueva para poder conocer en un futuro la
composición exacta del RAP y poder así aumentar el contenido de éste en las mezclas
asfálticas sin poner en compromiso las características mecánicas y funcionales de
éstas.
•
Es esta tesina una de las pioneras en el estudio de las propiedades mecánicas de los
microaglomerados reciclados en caliente. Por este motivo, los resultados obtenidos en
este sentido no se pueden tomar como definitivos pero sí como primeros tanteos para
futuras investigaciones.