Página 1 de 31 VARIACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DEL ASFALTO

VARIACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DEL ASFALTO (60-70) DEBIDO A LA
INCLUSIÓN DE POLVO DE ORUJO PRODUCTO DE LA CEPA CABERNET
SAUVIGNON, PRODUCIDO POR LA INDUSTRIA ENOLÓGICA
CÉSAR ADOLFO GONZÁLEZ CASTRO
JESSY CATHERINE MULATO
JUAN DAVID TELLEZ
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
BOGOTÁ D.C – 2015
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VARIACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DEL ASFALTO (60-70) DEBIDO A LA
INCLUSIÓN DE POLVO DE ORUJO PRODUCTO DE LA CEPA CABERNET
SAUVIGNON, PRODUCIDO POR LA INDUSTRIA ENOLÓGICA
.
CÉSAR ADOLFO GONZÁLEZ CASTRO
JESSY CATHERINE MULATO
JUAN DAVID TELLEZ
Trabajo de grado para obtener el título de Especialista en Ingeniería de Pavimentos
ASESOR
JUAN MIGUEL SÁNCHEZ DURÁN
INGENIERO CIVIL MIC
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS
BOGOTÁ D.C – 2015
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Agradecimientos y dedicatoria
Dedico este trabajo a Dios, por haberme dado fuerza y valor para culminar esta nueva etapa
de mi vida.
A mi madre Olga Castro que con su amor, cariño, lucha, enseñanzas y entrega han guiado
el rumbo de mi vida y me han brindado su apoyo en todo momento.
A mis hermanos Cristian camilo y Nancy Rocío González Castro por su compañía
incondicional a quienes quiero, respeto y admiro y además me han brindado alegrías y apoyo
incondicional en todos los momentos de mi vida.
César Adolfo
A Dios por darme la perseverancia y fortaleza para lograr una meta más. A mi Familia por
su amor e incondicionalidad, son los pilares de mi vida.
Catherine
A la vida y a Dios por permitirme culminar otra etapa de mi vida, a mi hermana por
apoyarme en cada decisión que tomo y a mi hija por ser el motor y guía de mi vida.
Juan David
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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 10
1
GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO .................................................................... 11
1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ............................................................................................................ 11
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................ 11
1.2.1
Problema a resolver .......................................................................................................... 11
1.2.2
Antecedentes del problema a resolver ................................................................................ 11
1.3 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................ 12
1.4 OBJETIVOS .................................................................................................................................. 12
1.4.1
Objetivo general ................................................................................................................ 12
1.4.2
Objetivos específicos ......................................................................................................... 12
2
MARCOS DE REFERENCIAL ................................................................................................... 14
2.1 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................... 14
2.2 MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 18
2.2.1
ASFALTOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS .................................................. 18
2.3 MARCO METODOLÓGICO ..................................................................................................... 20
3
ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................................... 22
4
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 28
BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................................................... 30
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Marco Referencial
14
Figura 2. Marco Metodológico
21
Figura 3. Comparación Pérdida masa, INV E-720, Asfalto convencional
24
Figura 4. Ensayo Penetración INV E-721
25
Figura 5. Ensayo Punto de Ablandamiento INV E-712
27
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LISTA DE TABLAS
TABLA 1. DISPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS EN LOS ENSAYOS ............................................................ 20
TABLA 2. PÉRDIDA MASA, INV E-720, ASFALTO CONVENCIONAL ................................................. 22
TABLA 3. PÉRDIDA MASA, INV E-720, ASFALTO CONVENCIONAL ................................................. 22
TABLA 4. PÉRDIDA MASA, INV E-720, ASFALTO CONVENCIONAL ................................................. 23
TABLA 5. PÉRDIDA MASA, INV E-720, ASFALTO CONVENCIONAL ................................................. 24
TABLA 6. VISCOSIDAD 60°C, INV E-716, ASFALTO CONVENCIONAL, ASFALTO MODIFICADO AL
3.0% Y 7.0% .................................................................................................................................. 26
TABLA 7. PUNTO DE ABLANDAMIENTO, INV E-712, ASFALTO CONVENCIONAL, ASFALTO
MODIFICADO AL 3.0% Y 7.0% ........................................................................................................ 27
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RESUMEN
Se contextualiza la necesidad de mejorar el envejecimiento del asfalto por oxidación ya
que es una de las principales fallas de los pavimentos flexibles, partiendo de esta necesidad
desarrollamos esta investigación ¨variación del envejecimiento del asfalto (60-70) debido a la
inclusión de polvo de orujo producto de la cepa cabernet sauvignon, producido por la industria
enológica, utilizando material orgánico producto del sobrante del procesamiento de la uva para
producir vino cabernet sauvignon puesto que dicho sobrante no es reutilizado en la industria del
vino.
Se realiza una modificación del asfalto con varias dosificaciones de orujo, posteriormente
se procede a realizar una caracterización completa de dicho asfalto para compararlo con el asfalto
sin modificar, con el fin de encontrar una dosificación optima de orujo para lograr mejorar el
envejecimiento del asfalto sin afectar las demás características.
Para tal motivo se consultó los principales viñeros colombianos productores de vino
encontrando el proceso de fabricación de vino y de esta forma la salida del orujo como sobrante
orgánico de los diferentes vinos producidos, Al ver esto se seleccionó el vino que podía
proporcionar las mejores características para la investigación, en cantidad y homogeneidad del
orujo, recolección y disposición final del mismo, siendo el elegido el cabernet sauvignon.
Para esto se modificó una mezcla densa en caliente con porcentajes de 3.0 y 7,5 % del orujo
modificador. Se realizaron ensayos para caracterizar las propiedades del cemento asfáltico tipo CA
60-70, de acuerdo a los lineamientos indicados en las especificaciones técnicas de construcción
del instituto nacional de vías INVIAS – 2007 correspondientes.
Los resultados obtenidos muestran mejoras en las propiedades mecánicas del asfalto
modificado y deja la puerta abierta para un aprovechamiento adecuado de sobrantes orgánicos no
utilizados, y mejorando calidad a bajos costos.
Palabras clave: pavimentos flexibles, envejecimiento, asfalto, oxidación, orujo, cepa
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ABSTRACT
The need to improve the aging asphalt oxidation because it is one of the main flaws of
flexible pavements, from this research developed this variation need aging asphalt (60-70) due to
the inclusion of powder is contextualized product marc Cabernet Sauvignon, produced by the wine
industry, using organic material remaining product processing to produce wine grapes cabernet
sauvignon as I said waste is not reused in the wine industry.
A modification of asphalt with various dosages of pomace is done, then it proceeds to
perform a complete characterization of the asphalt to compare it with asphalt unmodified in order
to find an optimal dosage of pomace in order to improve the aging asphalt without affecting other
features.
For this reason, the main Colombian vintners wine producers consulted finding the
winemaking process and thus the output of the residue as organic waste of different wines
produced Seeing this wine that could provide the best features are selected for research, quantity
and homogeneity of pomace collection and disposal thereof, being chosen the cabernet sauvignon.
For this dense hot mixture was modified with percentages of 3.0 and 7.5% of the modifier
pomace. Tests were performed to characterize the properties of the asphalt cement AC 60-70 type,
according to the guidelines indicated in the technical specifications for the construction of national
roads INVIAS - corresponding 2007.
The results show improvements in the mechanical properties of the modified asphalt and
leaves the door open for proper use of organic leftover unused, and improving quality at low costs.
Keywords: flexible pavement, aging asphalt oxidation residue, strain.
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INTRODUCCIÓN
Las vías terrestres, como cualquier otra estructura utilizada en la cotidianidad de nuestras
vidas, necesitan garantizar un adecuado funcionamiento durante su lapso de vida útil, además a
nivel mundial, un 95% de los pavimentos contienen ligante asfáltico. Principalmente debido al
proceso oxidativo, el ligante asfaltico incrementa su rigidez tornándose un material frágil, por lo
tanto, propenso a agrietarse. Por otra parte, la industria vitivinícola genera anualmente alrededor
de 10 millones de toneladas de residuo (orujo). Este bioproducto es rico en antioxidantes y
actualmente representa un problema para la industria puesto que constituye un material
contaminante que carece de una reutilización masiva. En consecuencia, el objetivo de esta
investigación consistió en evaluar el potencial de reutilización de este residuo como antioxidante
para ligante asfáltico, con el propósito reducir el daño oxidativo en el material. Para esta
investigación, se utilizó un tipo de orujo, proveniente de cepa cabernet sauvignon, el estudio
incluye la descripción completa del proceso de obtención del residuo, almacenamiento y proceso
de obtención del preparado antioxidante. Para evaluar los efectos de la adición del antioxidante al
ligante asfáltico, las muestras fueron sometidas a tratamientos de envejecimiento estandarizado,
dado que estos tratamientos corresponden a métodos de laboratorio de envejecimiento acelerado,
se incluyó además un proceso de envejecimiento en película delgada, esto permitió observar los
efectos de la adición del preparado antioxidante en un periodo de tiempo superior en condiciones
de envejecimiento en tiempo real. los resultados indican que el uso de polvo deshidratado de orujo
como preparado antioxidante evidencia beneficios respecto de la reducción del daño oxidativo en
el asfalto estudiado, pues presenta beneficios en todas las pruebas realizadas, tanto para
tratamientos de envejecimiento de laboratorio, como tratamientos de envejecimiento en película
delgada.
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1
1.1
GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Materiales
1.2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Cómo reducir el envejecimiento del asfalto con polvo de orujo?
1.2.1 Problema a resolver
Encontrar el porcentaje óptimo de polvo de orujo para disminuir el envejecimiento del
asfalto por oxidación y mejorar sus propiedades reológicas.
1.2.2 Antecedentes del problema a resolver
La adición de orujo de uva al ligante asfáltico permitirá:
- Disminuir la tasa de oxidación.
- Reducir la rigidización por envejecimiento.
- Mantener el comportamiento y las propiedades reológicas del ligante asfáltico para su
uso en pavimentos.
Página 11 de 31
1.3
JUSTIFICACIÓN
En la Ingeniería Civil es muy importante realizar las obras con un material el cual nos de
la seguridad de su eficiencia. Hoy en día podemos encontrar diferente tipo de asfaltos modificados;
pero las cuales tienen costos elevados.
En países del mundo se utilizan diferentes cepas para la fabricación del vino, por ende se
está produciendo una gran cantidad de desecho producto de este proceso, por esta razón se utilizara
el polvo de orujo en la modificación del asfalto para verificar sus propiedades y de esta forma
reducir costos, presentando una mejora considerable en las diferentes propiedades del asfalto, y
buscaremos obtener la proporción optima de este agente modificados para no llegar a utilizar
cantidades no deseables que puedan afectar el correcto funcionamiento del asfalto.
1.4
OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo general
Investigar el comportamiento de ligantes asfálticos modificados con antioxidante de orujo,
sujetos a tratamientos de envejecimiento estandarizados y no acelerados, logrando demostrar que
el polvo de orujo deshidratado, reduce el daño oxidativo del ligante asfáltico.
1.4.2 Objetivos específicos
 Caracterizar la capacidad antioxidante del preparado antioxidante de orujo.
 Evaluar químicamente la reducción del daño oxidativo.
 Investigar el efecto de la modificación en las propiedades físicas del ligante asfáltico a
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baja y alta temperatura.
 Investigar el efecto de la modificación en las propiedades reológicas del ligante
asfáltico.
 Investigar los cambios en los efectos sobre ligantes asfálticos modificados respecto de
la aplicación de preparados antioxidantes de diferentes orujos.
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2
MARCOS DE REFERENCIAL
Marco Referencial
En el siguiente diagrama se presenta el plan de trabajo realizado para la investigación.
Marco Conceptual
Marco Teórico
Marco
Metodológico
Marco Geográfico
Figura 1. Marco Referencial
2.1
MARCO CONCEPTUAL
La investigación relaciona una terminología técnica que hace parte de los procesos que se
llevan a cabo en el fenómeno de envejecimiento de los ligantes y las mezclas asfálticas. En los
siguientes párrafos, se citarán algunas de las descripciones más importantes a tener en cuenta.
Asfalto: El asfalto es un material bituminoso de color negro, constituido principalmente
por asfáltenos, resinas y aceites, elementos que proporcionan características de consistencia,
aglutinación y ductilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a temperaturas
ambientales normales. Los asfaltos pueden tener dos orígenes; los derivados de petróleos y los
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naturales. Los asfaltos derivados del petróleo son los que se obtienen por medio de un proceso de
destilación industrial del crudo. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto y a
veces casi su totalidad, sin embargo, existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto.
En base a la proporción de asfalto que poseen, los petróleos se clasifican en: petróleos crudos de
base asfáltica, petróleos crudos de base parafínica y petróleos crudos de base mixta (contienen
parafina y asfalto). El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en parafina, no es apto para fines
viales por cuanto se precipita a temperaturas bajas, formando una segunda fase discontinua, lo que
da como resultado, propiedades indeseables como la pérdida de ductilidad. Con los crudos
asfálticos esto no sucede, dada su composición.
Asfalto modificado: Producto de la incorporación de un polímero u otro modificador en el
asfalto para mejorar sus propiedades físicas y geológicas como la disminución de la susceptibilidad
a la temperatura y a la humedad.
Cepa: La cepa es, por definición, el tronco de la vid del cual brotan los sarmientos, las
hojas y los frutos. Por extensión, el término “cepa” se emplea para referirse a las variedades
viníferas, aunque comúnmente se usen también los términos “vid” y “uva”. La forma de las hojas
y de las uvas, le dan a cada cepa sus características. Los vinos se suelen elaborar mezclando
distintas cepas, lo que se llama ensamblaje.
Cabernet Sauvignon: Cepa de origen francés, zona bordelesa. Esta variedad de uva está
difundida por todo el mundo. Es de color intenso por sus taninos densos y aristocráticos. Aromas
florales (violoeta, rosa), frutales (arándanos, casis, frambuesas, moras) y vegetales (pimiento
verde, café sin tostar). Con la crianza los aromas son más complejos (humo, cedro, incienso, regaliz
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e incluso un excitante perfume de trufa) Maridaje: carnes rojas, pimientos rellenos, guisos bien
sazonados, carnes a la parrilla.
Oxidación: La oxidación es el fenómeno en el cual el oxígeno actúa sobre los constituyentes
más reactivos del asfalto manifestándose principalmente como endurecimiento, pérdida de la
consistencia viscoelástica, fisuración y agrietamiento del asfalto. Algunos asfaltos envejecen más
rápido y se endurecen más que otros. Este hecho resulta en la necesidad de caracterizar la
resistencia de los asfaltos a la oxidación, para luego tener en cuenta esta resistencia a la hora de
seleccionar asfaltos para pavimentos y predecir su comportamiento en el largo plazo. El
envejecimiento de una mezcla asfáltica, se manifiesta por la pérdida de las propiedades
fisicoquímicas del material. Los asfaltos experimentan durante el tiempo de mezclado y servicio
un proceso de oxidación debido a factores como temperatura, presión y tiempo (Parada,
Lepesqueur & Caicedo, 2005). Por otro lado, Puello y Nikolaevna (1995), relacionan que el asfalto
está compuesto por una mezcla compleja de hidrocarburos, la temperatura hace que la composición
química cambie gradualmente, haciendo que a la vez cambien las propiedades físicas que torna el
asfalto de una consistencia semisólida a fluida. Esto, unido a las reacciones de oxidación de los
componentes del asfalto cuando interaccionan con el oxígeno de la atmósfera, constituyen el
fenómeno conocido como envejecimiento oxidativo de los asfaltos, el cual determina los cambios
fisicoquímicos que a su vez son la base para la caracterización de los ligantes. Youtcheff y Jones
(1994) definieron el envejecimiento oxidativo como la reacción de grupos lábiles del asfalto como
el oxígeno; sin embargo, este proceso involucra otros cambios a nivel estructural.
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Envejecimiento: El envejecimiento del cemento asfáltico es considerado como una causa del
deterioro de los pavimentos de flexibles, que se presenta como desprendimientos del agregado
pétreo y específicamente la pérdida de la capa de rodadura. El fenómeno del envejecimiento de
cemento asfáltico tiene décadas de investigación, en las cuales se han propuesto una gran variedad
de relaciones matemáticas simples basada esencialmente en resultados obtenidos en equipos de
laboratorio, y relaciones entre el tiempo de servicio de la carpeta asfáltica y el desempeño de la
misma mediante resultados de campo. La mayoría de los modelos matemáticos o análogos
propuestos son limitados, ya que corresponden a ecuaciones generadas en condiciones locales,
para sistemas específicos que no son aplicables en otras geografías o cuando algún elemento del
sistema cambia, como la calidad del cemento asfáltico. Estos antecedentes remiten a buscar las
técnicas de modelación que sean asertivas en el momento de generar los resultados.
Penetración: Es una medida de la consistencia del asfalto realizada generalmente a 25°C.
El valor de la penetración se expresa en décimas de milímetro (0.1mm).
Punto de ablandamiento: Temperatura en que el asfalto cambia de un cuerpo semisólido
a un fluido, y es importante para obtener el valor de índice de penetración y el incremento de
temperatura para realizar el ensayo es de 5°C por minuto.
Viscosidad: Es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que
estos ofrecen al movimiento de sus partículas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante.
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2.2
MARCO TEÓRICO
2.2.1 ASFALTOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS
El asfalto es un material que se obtiene como residuo de la refinación de yacimientos de
petróleo; debido a sus propiedades físicas y su facilidad para cambiar de estado con la temperatura;
es muy usado en la industria de la construcción y en general en la pavimentación para ser usado
en mezclas asfálticas en la cual se combinan el cemento asfáltico y algunos agregados pétreos en
proporciones exactas y previamente especificadas.1 Al agregarle aditivos, productos de desechos
industriales o de construcción, toma el nombre de asfalto modificado, procurando mejorar algunas
de sus propiedades físicas, mecánicas y dinámicas tanto en los asfaltos como en las mezclas
asfálticas.
Se ha modificado el asfalto con muchos tipos de materiales y aditivos. Los principales
materiales reciclados utilizados según ASOPAC, son: cristales, virutas de acero, trituras de goma
y plásticos, con un porcentaje de reciclabilidad respectivamente de 33, 100, 21 y 5. 2 Por lo que se
observa que con respecto a los plásticos aún hay un margen de utilización amplio.
Los polímeros son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por la
1
ASOPAC (Asociación de productores y pavimentadores asfálticos de Colombia) - Cartilla del pavimento asfáltico,
2004 p.20.
2
Y. Huang et al; Resources, Conservation and Recycling 52 (2007) 58-73.
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repetición sucesiva de grupos estructurales más sencillos denominados monómeros. Los materiales
poliméricos se hallan divididos en plastómeros y elastómeros.
Se utilizó un Ligante Asfáltico (LA) grado de penetración 60/70, provisto por
ECOPETROL, el cual es indicado para aplicaciones en climas templados y calurosos.
Proceso productivo del vino
En esta sección se describirá en forma muy general, en qué consiste el proceso productivo
del vino, el cual difiere para vinos tintos y blancos, siendo esta diferencia fundamental respecto de
las características del residuo (orujo) que deja el proceso.
El proceso productivo del vino se inicia con la cosecha de la uva, la cual se encuentra en
forma de racimos. Éstos son procesados por un equipo denominado descobajador, cuya función
consiste en separar los granos de uva de la parte leñosa del racimo, comúnmente llamada escobajo.
Posteriormente, los granos de uva pasan por rodillos que rompen suavemente el hollejo liberando
el jugo de los granos de uva, sin romper las pepas para evitar la liberación de sustancias que
aportarían sabores indeseados al jugo.
Luego de pasar por los rodillos, el total de la vendimia (jugo y hollejos de uva) es enfriado
para conservar la materia prima óptima y evitar la evaporación de sustancias aromáticas.
Recolección, Almacenamiento y Preparación del Modificador Antioxidante.
Metodología
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2.3
MARCO METODOLÓGICO
La investigación se realizó en cuatro etapas: primeramente se hizo una revisión
bibliográfica en pro de fortalecer el estado del conocimiento, en la que se levantó información
sobre asfaltos modificados con diferentes tipos agentes antioxidantes, también sobre los tipos de
vinos producidos en el país y las cepas más utilizadas por las empresas productoras de vino en
Colombia.
En la segunda etapa se realizó la elaboración de las muestras en el cual se ejecutó la
caracterización del material granular, la caracterización del cemento asfáltico, la obtención del
agente modificador y la modificación de la mezcla tipo MDC-2 con porcentajes de 3,0 y 7,5 de
polvo de orujo.
En una tercera fase, se realizó la caracterización del asfalto modificado con diferentes
porcentajes del agente modificador, dispuestos como indica la tabla 1.
Tabla 1. Disposición de las mezclas en los ensayos
ENSAYO
PORCENTAJE DE ORUJO
1
2
3
7.5
En la cuarta fase se registró y analizo los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio y
se estableció los porcentajes óptimos de polvo de orujo que proporcionaron el mejor
comportamiento.
Página 20 de 31
MARCO METODOLOGICO
ETAPA 1
• Revisión bibliográfica
ETAPA 2
• Elaboración de las muestras en el cual se ejecutó la
caracterización del cemento asfáltico, la obtención del
agente modificador y la modificación de la mezcla tipo
MDC-2 con porcentajes de 5,0 – 7,5 % de polvo de orujo.
ETAPA 3
• Caracterización del asfalto modificado con diferentes
porcentajes del agente modificador, dispuestos como indica
la tabla 1.
ETAPA 4
• Registró y analisis de datos obtenidos de los ensayos de
laboratorio y se estableció los porcentajes óptimos de polvo
de orujo que proporcionaron el mejor comportamiento.
Figura 2. Marco Metodológico
Página 21 de 31
3
ANÁLISIS DE RESULTADOS
En esta sección se presentan los resultados obtenidos en los diferentes ensayos que
permitieron caracterizar el asfalto, tales como: pérdida de masa, penetración, viscosidad a 60°C y
punto de ablandamiento. A continuación, se presenta los resultados obtenidos, a partir de un
Ensayo de Pérdida de masa al asfalto convencional, ver Tabla N.2.
Tabla 2. Pérdida masa, INV E-720, asfalto convencional
ASFALTO CONVENCIONAL
1
2
3
4
Peso recipiente + muestra inicial
(Po)g.
5
6
7
8
199.12 194.93 196.13 197.21 197.73 196.77 197.33 197.05
Peso recipiente + muestra final
(Pf)g.
199.08 194.89 196.1 197.17 197.68
Peso recipiente (Pr)g.
164.87 159.83 161.09 162.07 162.82
ENSAYO RFTO ASFALTO CONVENCIONAL
1
2
3
4
5
Peso inicial
34.25 35.10 35.04 35.14 34.91
Peso final
34.21 35.06 35.01 35.10 34.86
Pérdida de masa
0.04
0.04
0.03
0.04
0.05
% Pérdida de masa
0.12
0.11
0.09
0.11
0.14
196.73 197.29 196.99
161.78 162.19 161.72
6
34.99
34.95
0.04
0.11
7
35.14
35.1
0.04
0.11
8
35.33
35.27
0.06
0.17
Los siguientes resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Pérdida de masa al Asfalto
modificado con un 7,5% de orujo, Ver Tabla No. 3.
Tabla 3. Pérdida masa, INV E-720, asfalto convencional
ASFALTO MODIFICADO 7.5% POLVO DE ORUJO
1
2
3
4
5
6
Peso recipiente + muestra inicial
(Po)g.
7
8
199.03 194.2 196.59 196.99 197.56 196.89 197.2 196.71
Peso recipiente + muestra final
(Pf)g.
199.71 193.98 196.40 196.71 197,31 196.65 196.97 196.48
Peso recipiente (Pr)g.
164.01 159.72 160.98 162.06 162.74 161.71 162.14 161.58
ENSAYO RFTO ASFALTO MODIFICADO 7.5% POLVO DE ORUJO
1
2
3
4
5
6
7
8
Página 22 de 31
Peso inicial
Peso final
Pérdida de masa
% Pérdida de masa
ASFALTO MODIFICADO 7.5% POLVO DE ORUJO
35.92 34.48 35.61 34.93 34.82 35.18
35.70 34.26 35.42 34.65 24.57 34.94
0.22
0.22
0.19
0.28
0.25
0.24
0.61
0.64
0.53
0.80
0.72
0.68
35.06
34.83
0.23
0.66
35.13
34.90
0.23
0.65
Los siguientes resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Pérdida de masa al Asfalto
modificado con un 3,0% de orujo, Ver Tabla No. 4.
Tabla 4. Pérdida masa, INV E-720, asfalto convencional
ASFALTO MODIFICADO 3.0% POLVO DE ORUJO
1
2
3
4
5
6
Peso recipiente + muestra inicial
(Po)g.
7
8
198.51 194.84 196.10 197.14 198.00 196.90 198.07 197.19
Peso recipiente + muestra final
(Pf)g.
198.35 194.68 195.95 196.99 197.85 196.71 197.93
Peso recipiente (Pr)g.
164.07 159.78 161.12 162.04 162.80 161.86 162.71
ENSAYO RFTO ASFALTO MODIFICADO 3.0% POLVO DE ORUJO
1
2
3
4
5
6
7
Peso inicial
34.44 35.06 34.98 35.10 35.20 35.04 35.90
Peso final
34.28 34.90 34.83 34.95 35.05 34.85 35.76
Pérdida de masa
0.16
0.16
0.15
0.15
0.15
0.19
0.14
% Pérdida de masa
0.46
0.46
0.43
0.43
0.43
0.54
0.39
197.03
161.71
8
35.48
35.32
0.16
0.45
Se realizó la comparación grafica de los resultados obtenidos en el ensayo de pérdida de
masa, para el asfalto convencional y el asfalto modificado con un 3.0% y 7.0% de polvo de orujo.
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MASA %
PERDIDA DE MASA
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
ENSAYO RTFO ASFALTO
CONVENCIONAL
ENSAYO RTFO MODIFICADO 7,5 %
POLVO ORUJO
1
2
3
4
5
6
7
8
0
0
0
0
0
0
0
0
ENSAYO RTFO MODIFICADO 3,0 %
POLVO ORUJO
PRUEBA
Figura 3. Comparación Pérdida masa, INV E-720, Asfalto convencional
A continuación se presenta los resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Penetración de
masa al asfalto convencional, al asfalto modificado al 3% y 7.5%, ver Tabla N.5.
Tabla 5. Pérdida masa, INV E-720, asfalto convencional
PENETRACIÓN ASFALTO CONVENCIONAL
Porcentaje
de adición
Temperatura
(°C)
Penetración
1 (0.1mm)
Penetración
2 (0.1mm)
0%
25
41
43
Penetración
3 (0.1mm)
42
43
Promedio
Porcentaje
de adición
42
0%
PENETRACIÓN ASFALTO MODIFICADO 3.0 % POLVO DE ORUJO
Porcentaje
de adición
Temperatura
(°C)
Penetración
1 (0.1mm)
Penetración
2 (0.1mm)
3%
25
26
24
Penetración
3 (0.1mm)
25
25
Promedio
Porcentaje
de adición
25
3%
PENETRACIÓN ASFALTO MODIFICADO 7.5 % POLVO DE ORUJO
Porcentaje
de adición
7.5%
Temperatura Penetración
(°C)
1 (0.1mm)
25
20
Penetración
2 (0.1mm)
21
Penetración
3 (0.1mm)
19
20
Promedio
Porcentaje
de adición
20
7.5%
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Registro Fotográfico al Ensayo de Penetración, según INV E - 721
Figura 4. Ensayo Penetración INV E-721.
La penetración obtenida para el Asfalto convencional fue de 70.42 mm y para los Asfaltos
modificados con el polvo de orujo fueron: para el 3% 41.7 mm y para el 7% 33.3 mm; por
normatividad el IDU INV E-721, el porcentaje admisible para la penetración residual en relación
a la penetración original del asfalto es de 54%, por lo tanto según los resultados anteriormente
relacionados con el asfalto modificado con polvo de orujo, no cumplimos con la norma.
RELACION PENETRACION vs % MODIFICADO
PENETRACION 1/100 mm
50,00
40,00
30,00
MODIFICADO 7,5 % POLVO
DE ORUJO
20,00
MODIFICADO 3,0 % POLVO
DE ORUJO
10,00
ASFALTO CONVENCIONAL 0,0
% MODIFICADO
0,00
% CONTENIDO DE MODIFICADO
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Se observa la variación de la penetración del asfalto modificado en relación al asfalto
convencional.
A continuación se presenta los resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Viscosidad
60°C, al asfalto convencional, al asfalto modificado al 3% y 7.5%, ver Tabla N.6.
Tabla 6. Viscosidad 60°C, INV E-716, asfalto convencional, asfalto modificado al
3.0% y 7.0%
ASFALTO
CONVENCIONAL
MUESTRA
ASFALTO
ASFALTO
MODIFICADO 3.0% MODIFICADO 7.5%
ORUJO
ORUJO
60
70
60
70
60
70
V 60°C
V 135°C
V 60°C
V 135°C
V 60°C
V 135°C
Asfalto Original
2861
4.53
3211
3.35
4365
4.37
Asfalto Residuo
5323
5.54
7023
0.19
9151
4.62
Relación V 60°C
Asfalto residuo/V
60°C Asfalto Original
1.86
2.45
3.20
Por normatividad el IDU INV E-716, el máximo valor admisible para la relación de
viscosidad residual / viscosidad original del asfalto es de cinco veces, por lo tanto este parámetro
se cumple, según los resultados obtenidos en la Tabla N.6.
A continuación se presenta los resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Punto de
Ablandamiento, al asfalto convencional, al asfalto modificado al 3% y 7.5%, ver Tabla N.7.
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Tabla 7. Punto de Ablandamiento, INV E-712, asfalto convencional, asfalto
modificado al 3.0% y 7.0%
PUNTO DE ABLANDAMIENTO
% DE ORUJO
TEMPERATURA (°C)
0
47
3
47
7.5
48
Por normatividad el IDU INV E-712, el máximo valor admitido para el Punto de
Ablandamiento es de 9°C, por lo tanto este parámetro se cumple, según los resultados obtenidos
en la Tabla N.7.
Registro Fotográfico al Punto de Ablandamiento, según INV E - 712
Figura 5. Ensayo Punto de Ablandamiento INV E-712.
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4
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El trabajo de Investigación realizado determino que la adición de polvo de orujo del 3% y
7,5% modificado no mejoro las propiedades de envejecimiento del ligante asfaltico 60-70; este
género que el asfalto aumentara su viscosidad haciéndolo más rígido después de su envejecimiento
puesto en servicio.
Se concertó con los ensayos de laboratorio obtenidos que el parámetro más riguroso del
control del envejecimiento es la penetración puesto que está condicionado a que esta debe de ser
mínimo el 54% de la penetración residual en relación a la inicial.
Dentro de los 4 parámetros generales de análisis del envejecimiento se cumple con
normatividad tanto IDU como INVIAS de 3 parámetros (pérdida de masa por calentamiento,
viscosidad y punto de ablandamiento).
Analizando la viscosidad a 135°C en relación al efecto que genera la temperatura en
tiempos de mezclado esta se presume puede disminuirse generando que el asfalto al realizar la
mezcla me envejezca menos y se comporte similar a un asfalto convencional 60-70.
Al adicionarle el 7% de polvo de orujo esta genera que la penetración obtenida después del
ensayo RTOF (163°C) sea apenas de 20 (1/100mm) la cual no está para nada cerca del valor
obtenido en un asfalto convencional 60-70.
Al tener poco peso el polvo de orujo se incrementa el volumen de aplicación de la adición
por lo que puede generar el efecto contrario a lo esperado.
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Se recomienda realizar un análisis químico al polvo de Orujo obtenido del procesamiento
de la industria enológica para determinar realmente sus propiedades antioxidantes.
Se recomienda realizar un análisis químico con la modificación del ligante asfaltico con el
fin de determinar cuál es el porcentaje óptimo de adición de orujo y evidenciar que
comportamiento o cambio químico se obtiene al realizar la modificación.
Se recomienda realizar la modificación del ligante entre 0,5% y 2,5% de modificación en
intervalos de 0,5% con el fin de evaluar su comportamiento y verificar si por su bajo peso el
aumento en su volumen es el que genera la reacción favorable o desfavorable al ligante asfaltico
60-70.
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