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ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 1 ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C. 2015

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ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 1

ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA

REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA

ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESPECIALIZACIÓN EN PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.

2015

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 2

ANÁLISIS DINÁMICO DE UNA MEZCLA DENSA EN CALIENTE TIPO 2 (MDC-19) MODIFICADA CON DESECHOS DE CAUCHO-CUERO PROVENIENTES DE UNA

REMONTADORA DE CALZADO - CEMENTO ASFALTICO 60-70 Y AGREGADO DE PEÑA

ASTRID YOHANA PIRAGAUTA PANTOJA IVÁN EDUARDO BACCA PRIETO

Trabajo de grado para optar al título de Especialista en Pavimentos

Director LUIS ANGEL MORENO ANSELMI

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PAVIMENTOS BOGOTÁ D.C.

2015

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Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

______________________________________ Director de Investigación

______________________________________ Asesor Métodológico

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., diciembre de 2014

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Este logro primero que todo se lo dedicamos a Dios que hizo posibles que se desarrollara enviándonos esta bendición para nuestra futuro y nuestra vida, a nuestro

padres y demás familiares que nos dieron su apoyo incondicional durante este proceso de formación y aprendizaje.

Astrid Yohana e Iván Eduardo

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AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al laboratorio de suelo, pavimentos y materiales PINZ-

LABORATORIO por sus servicios prestados y hacer posible esta Investigación.

Al Ing. Luis Ángel Moreno Anselmi, por su apoyo incondicional, su conocimiento y

aporte a esta Investigación.

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CONTENIDO

pág. 1. INTRODUCCIÓN 14 2. GENERALIDADES 16

2.1 Línea de investigación 16 2.2 Planteamiento del problema 16

2.2.1 Antecedentes del problema 16 2.2.2 Pregunta de investigación 17

2.3 Justificación 17 2.4 Objetivos 17

2.4.1 Objetivo general 18 2.4.2 Objetivos específicos 18

3. MARCOS DE REFERENCIA 19 3.1 Marco de referencia 19

3.1.1 Características y comportamiento de las mezclas asfálticas 19 3.1.1.1 Estabilidad 19 3.1.1.2 Durabilidad 19 3.1.1.3 Impermeabilidad 19 3.1.1.4 Resistencia a la fatiga 20 3.1.1.5 Resistencia al deslizamiento 20

3.1.2 Ensayos dinámicos en una mezcla asfáltica 20 3.1.2.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de

mezclas asfálticas INV E – 749 21 3.1.3 Mezclas densa en caliente 23

3.2 Marco legal 26 4. METODOLOGÍA 28

4.1 Enfoque 28 4.2 Tipo 28 4.3 Instrumento 28 4.4 Fases del trabajo de grado 28 4.5 Instrumentos o herramientas utilizadas 28 4.6 Procedimiento 30

4.6.1. Elaboración de briquetas 31 4.7 Pruebas y ensayos realizados a las briquetas 35

4.7.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas - I.N.V. E – 749 – 07 35

4.7.2 Gravedad específica de materiales asfalticos sólidos y semisólidos - I.N.V. E – 707 – 07 36

5. METODOLOGÍA 37

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5.1 Gráfica s Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto modificado 37

5.2 Gráficas Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto convencional 38

5.3 Gráfica que representa el comportamiento de los tres especímenes ensayados a diferentes condiciones de Temperatura y Frecuencia 40

5.4 Gráficas que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto convencional a cambios en Temperatura y Frecuencia 42

5.5 Gráfica s que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto modificado a cambios en Temperatura y Frecuencia 43

5.6 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares 45

5.7 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares 48

6. CONCLUSIONES 51 7. RECOMENDACIONES 52 REFERENCIAS 53 ANEXOS 54

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LISTA DE TABLAS

pág. Tabla 1. Granulometrías típicas para mezclas densas en caliente 24 Tabla 2. Criterios de selección del cemento asfaltico 25 Tabla 3. Verificación Diseño Marshall 26 Tabla 4. Dosificación muestras diseño Marshall 31

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LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Estabilidad vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos 29 Figura 2. Flujo vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos 30 Figura 3. Rigidez Marshall vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos 30 Figura 4. Clasificación del material granular para las 3 briquetas 32 Figura 5. Dosificación de briquetas con material granular 32 Figura 6. Dosificación asfalto y aditivo 33 Figura 7. Dosificación briquetas 33 Figura 8. Proceso de mezclado 34 Figura 9. Compactación de las briquetas 35 Figura 10. Briqueta sometida al ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva 36 Figura 11. Reporte deformaciones 36 Figura 12. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz) 37 Figura 13. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz) 37 Figura 14. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz) 38 Figura 15. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz) 39 Figura 16. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz) 39 Figura 17. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz) 40 Figura 18. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas 41 Figura 19. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas 41 Figura 20. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19

convencional 42 Figura 21. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19

convencional 43 Figura 22. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19

modificadal 44 Figura 23. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19

modificada 44 Figura 24. Comparativo frecuencia vs Modulo (10ºC) 45 Figura 25. Comparativo frecuencia vs Modulo (20ºC) 46 Figura 26. Comparativo frecuencia vs Modulo (30ºC) 46 Figura 27. Comparativo Modulo vs Temperatura (2.5 Hz) 48 Figura 28. Comparativo Modulo vs Temperatura (5 Hz) 48 Figura 29. Comparativo Modulo vs Temperatura (10 Hz) 49

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LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Gráfica s diseño MARSHALL 4% desecho caucho-cuero (DCC) 55 Anexo B. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -mdc-

19 modificado con DCC 56 Anexo C. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -MDC-

19 convencional 58 Anexo D. Promedio de briquetas 61 Anexo E. Certificación de la Prueba 62

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RESUMEN

Este proyecto se planteó con el fin de observar y analizar el comportamiento que

presentan una mezcla densa en caliente tipo 2 (MDC-19) modificada con residuos de

caucho proveniente de una remontadora de calzado, el estudio comprende una etapa

teórica y una etapa experimental donde se realizaron pruebas de laboratorio, para

finalmente llegar a los resultados y sus respectivos análisis y conclusiones del

proyecto.

En una investigación preliminar se realizaron 17 diseños Marshall con 3 tipos de

aditivos que son caucho llanta, caucho industrial de calzado y desecho caucho-cuero

con porcentajes de adición de 0,5%,1%,2% y 4% y con porcentajes de asfalto de 4,5%,

5%, 5,5%,6% y 6,5%, luego se realizó el ensayo Marshall para cada uno de las

probetas, determinando su estabilidad y flujo.

Como conclusión de esta investigación se encontró que el mejor comportamiento

para las modificaciones realizadas seobtuvo con 4% de Desecho Caucho – Cuero y 5%

asfalto modificado.

Lo que se realizó en esta investigación es observar y analizar el comportamiento

mediante un ensayo dinámico reglamentado bajo la norma INVIAS INV – E – 749, Ensayo de Tensión Indirecta Para Determinar el Módulo Resiliente de Mezclas Asfálticas para la mezcla que demostró tener mejores resultados en la investigación

anterior en lo que concierne al ensayo Marshall.

Palabras claves: Pavimento, Asfalto Modificado, Análisis Dinámico, Tensión

Indirecta.

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ABSTRACT

This project was proposed in order to observe and analyze the behavior exhibiting

a dense mixture type heat 2 (MDC -19) modified rubber waste from a remontadora

shoe, the study includes a theoretical stage and an experimental stage where laboratory

tests, and finally to the results and their analysis and conclusions of the project were

conducted.

In a preliminary investigation Marshall 17 designs were performed with three types

of additives that are tire rubber, rubber footwear industry waste rubber and leather -

percentages adding 0.5 %, 1% , 2% and 4 % and percentages asphalt of 4.5 %, 5% ,

5.5% , 6 % and 6.5% , then the Marshall test was performed for each of the samples ,

determining and flow stability.

In conclusion of this investigation it was found that the best performance for the

modifications seobtuvo with 4 % Waste Rubber - Leather and 5 % modified asphalt.

What was done in this research is to observe and analyze the behavior by a

dinámicoreglamentado under the standard assay INVIAS INV - E - Indirect Tension

749Ensayo To determine Resilient Mixing Module Asfálticasparala mixture proved to

have better results in previous research as concerns the Marshall test.

Keywords: pavement, modified asphalt, dynamic analysis, indirect tension.

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1. INTRODUCCIÓN

En un país en vía de desarrollo con la entrada en vigencia de tratados de libre

comercio y donde está definido como mecanismo principal del transporte terrestre de

pasajeros y carga la infraestructura vial, su estado toma una importancia esencial, con

escasos controles a el peso de los vehículos de carga, el incremento de la flota

vehicular y condiciones climáticas adversas es necesario encontrar pavimentos con

propiedades mecánicas capaces de soportar todos estos cambios y asíincluir en los

diseños de pavimentos estructuras más reales y ajustadas a las condiciones reales que

a su vez contribuya a disminuir la huella ecológica que se genera por el consumo de

materiales no degradables.

Durante los últimos años se han realizado proyectos en algunos países con el fin

de estudiar el comportamiento que tienen los asfaltos modificados, los cuales han

arrojado resultados favorables. La modificación de asfaltos debe comprender un

análisis en el que se revisen varios aspectos que permitan un obtener un

comportamiento optimo y esto solo se logra a través de la realización de ensayos

estáticos, dinámicos, de compatibilidad de los materiales y otros que garanticen la

estabilidad de la estructura, en Colombia el IDU Instituto de Desarrollo Urbano luego de

arduas investigaciones ha venido implementando la instalación de mezcla asfáltica

modificada con grano de caucho de llantas y en el mundo especialmente en Europa y

los Estados Unidos es una prácticamás frecuente donde se han obtenido buenos

resultados.

En una investigación inicial realizada por las Ingenieras Astrid YohanaPiragauta y

Adriana Leonor Mahecha Rojas en la Universidad Católica de Colombia, seanalizó

mediante el Método Marshall propiedades de Estabilidad, Flujo, Rigidez Marshall entre

otros para mezclas (MDC-2) con adiciones en diferentes porcentajes de:

• Desecho Caucho-Cuero

• Caucho de Llanta

• Caucho Industrial de Calzado

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 15

Para esta investigación determinaremos mediante el Ensayo de Tensión Indirecta

el Modulo Resiliente para una mezcla asfáltica (MDC-19 modificada) que en la primera

investigación dio los mejores resultados en el ensayo Marshall y se analizara su

comportamiento a condiciones de carga dinámicas variables con variación de

temperatura, nos apoyaremos en investigaciones realizadas dentro y fuera del país ,

relacionadas con la modificación de mezclas densas en caliente (MDC-19) con caucho,

se realizaran pruebas y ensayos de laboratorio que arrojen datos que comprueben que

este elastómero mejora las características mecánica y reológica de los asfaltos, para

realizar este proyecto se realizaran 3 briquetas con asfalto modificado y realizadas en

laboratorio determinando el Modulo Resiliente de la mezcla, teniendo en cuenta las

especificaciones técnicas del construcción del instituto nacional de vías INVIAS (2013).

El proyecto se divide en 5 capítulos, en el capítulo 1 se presenta todo lo referente

a las generalidades tales como línea de investigación, planteamiento del problema,

justificación, objetivos generales y específicos

En el capítulo 2. Se base en los marcos de referencia tanto conceptual como

legal.

En el capítulo 3 se trata toda la metodología empleada dentro de la investigación

Las conclusiones y recomendaciones se definen en los capítulos 4 y 5.

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2. GENERALIDADES 2.1 Línea de investigación

Asfaltos modificados

2.2 Planteamiento del problema

2.2.1 Antecedentes del problema

Los asfaltos convencionales utilizados en la construcción tienen propiedades y

características que en la actualidad no son suficientes para satisfacer las necesidades

debido al incremento de flujo vehicular, por esta razón buscamos soluciones que

ayuden a mejorar las características de los asfaltos y su comportamiento.

Las mezclas asfálticas elaboradas con estos ligantes modificados presentan

altos valores de rigidez a temperaturas altas de servicio, lo que disminuye

los ahuellamientos y bajas rigideces a baja temperatura, permitiendo

disminuir el riesgo de la aparición prematura de fisuras. De igual manera, el

grado de afinidad ligante- agregado en presencia de agua se mejora

sustancialmente (Arenas, 1999, p 134)

De acuerdo con lo anteriormente descrito se crea la necesidad de encontrar un

material que mejore las propiedades de los asfaltos convencionales y utilizando

materiales reciclables como es el caucho de llanta, disminuyendo el impacto ambiental

que genera con la acumulación descontrolada de este tipo de residuos.

El caucho se encuentra dentro de los elastómeros que al estirarlos se sobrepasa

la tensión de fluencia, no volviendo a su longitud original, tiene deformaciones con poca

elasticidad, este producto se utilizó para realizar una mezcla densa en caliente tipo 2

(MDC-2), la cual arrojó unos resultados favorables, donde se indicó que los tres tipos

de aditivos mejoraban las propiedades de las mezclas asfálticas convencionales, en

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cuanto a estabilidad, flujo y rigidez Marshall, se determinó que el aditivo que mejor se

comportó dentro de la mezclas asfáltica modificada fue el desecho de caucho- cuero

(DCC), con las dosificaciones encontradas, se realizara muestran, las cuales serán

sometidas al análisis dinámico.

2.2.2 Pregunta de investigación

¿Cómo desde un análisis se puede identificar el comportamiento de una mezcla

densa en caliente tipo 2 MDC-19 con adición de desechos de caucho-cuero

provenientes de una remontadora de calzado cemento asfaltico 60-70 y agregado de

peña ante un ensayo dinámico?

2.3 Justificación

En los últimos tiempos, el flujo vehicular ha incrementado de manera

descontrolada y los cambios climáticos, inciden directamente en el campo de la

construcción se requiere construir vías que satisfagan las necesidades actuales, que

cumplan con su vida útil de diseño requerida, debido a que en la actualidad muchas

vías necesitan de mantenimientos prematuros, incrementando costos, como resultado

se hace necesario buscar materiales que mejoren las características reo lógicas de la

mezclas asfálticas, esta temática se inscribe dentro de la línea de “Asfaltos modificados” aprobada por la Universidad Católica de Colombia, a través de la

profundización y basados en análisis de tipo dinámico analizaremos el comportamiento

de una mezclas asfáltica modificada con Desecho de Caucho y Cuero en un porcentaje

optimo obtenido en el Diseño Marshall, con esta investigación se quiere demostrar que

el uso de asfaltos modificados es una solución viable frente al problema de baja

durabilidad en las estructuras de pavimento flexible , ofreciendo mayor durabilidad y

disminuir costos por mantenimiento , favoreciendo a las entidades encargadas de la

infraestructura vial del país, así mismo a los usuarios. 

2.4 Objetivos

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2.4.1 Objetivo general

Analizar el comportamiento dinámico de mezclas densas en caliente MDC-19 con

adición desecho caucho-cuero proveniente de una remontadora de calzado, con

material de peña.

2.4.2 Objetivos específicos

• Identificar el módulo resiliente de una mezcla densa en caliente MDC-19 con adición

desecho caucho-cuero proveniente de una remontadora de calzado para un

porcentaje óptimo de modificado obtenido mediante el Diseño Marshall.

• Estudiar los efectos de rata de carga, temperatura y periodos de reposo.

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3. MARCOS DE REFERENCIA 3.1 Marco de referencia

Una mezcla asfáltica es la combinación de agregados pétreos y cemento asfaltico,

cada uno en proporcionan exactas y determinadas, la más usada en Colombia por el

Instituto Nacional de Vías INVIAS, es la mezcla densa en caliente, existen varios

método de diseño, pero el más utilizado y confiable es el método Marshall, estas

mezclas asfálticas son diseñadas con fin de resistir los factores climáticos a los que

estará expuesto, y las cargas repetitivas del tráfico, las fallas más frecuentes que

presentan son fatiga, fisuraciones y ahuellamientos.

 

3.1.1 Características y comportamiento de las mezclas asfálticas

Las siguientes son características más notables en una mezcla asfáltica son:

3.1.1.1 Estabilidad

Es la capacidad para resistir la deformación bajo las cargas del tráfico. Una

estructura del pavimento presentavarios tipos de fallas como ahuellamientos,

fisuracionesy fatiga.

3.1.1.2 Durabilidad

Es la capacidad que tiene la estructura de pavimento para resistir la acción de los

factores climáticos y del tránsito, que se observa en los cambios en las propiedades del

asfalto y separación de las películas de asfalto.

3.1.1.3 Impermeabilidad

Es la resistencia que posee la estructura al paso del agua y aire hacia el interior

del pavimento.

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3.1.1.4 Resistencia a la fatiga

Es la resistencia a la flexión repetida bajo las cargas de tráfico. Expresa la

capacidad de la mezcla a deformarse repetidamente sin fracturarse.

3.1.1.5 Resistencia al deslizamiento

Capacidad de proveer suficiente fricción para minimizar el deslizamiento o

resbalamiento de las ruedas de los vehículos, particularmente cuando la superficie está

mojada (ASOPAC, 2004).

Según las especificaciones del INVIAS (2013). En Colombia existen algunos tipos de

mezclas como: Mezcla densa en frío, Mezcla abierta en frío, Mezcla densa en caliente,

Mezcla abierta en caliente, entre otras. Dependiendo la gradación de la mezcla, y el

tipo de uso que se le dará en servicio.

Las mezclas asfálticas pueden ser clasificadas dependiendo del tipo de asfalto, la

cantidad de agregados en la mezcla, la gradación de los materiales y el proceso de

fabricación.

3.1.2 Ensayos dinámicos en una mezcla asfáltica

Para un diseño de pavimento, es necesario conocer todos los factores que afectaran

directamente la estructura, y conocer su comportamiento futuro, por tal razón se hace

necesario la utilización de ensayos dinámicos que simulen las cargas a las que estará

sometido una vez la estructura se encuentre en servicio

Ensayos dinámicos sobre mezclas asfálticas utilizados en Colombia:

*Módulo Resiliente de mezclas asfálticas. INV E 749

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*Resistencia a la deformación plástica de las mezclas asfálticas mediante la pista de

ensayo de laboratorio. INV E 756

3.1.2.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de

mezclas asfálticas INV E - 749

El ensayo de tensión indirecta con cargas repetidas para determinar el módulo

resiliente de mezclas asfálticas, se lleva a cabo aplicando cargas de

compresión con un dispositivo que le imprime forma de onda. La carga se

aplica verticalmente en un plano diametral de un espécimen cilíndrico de

concreto asfáltico (ver Figura 1). La deformación horizontal resultante del

espécimen se mide, y esta medición, junto con una relación de Poisson

asumida, se emplea para calcular un módulo resiliente. Una relación de

Poisson resiliente se puede también calcular, empleando las deformaciones

recuperables, verticales y horizontales, que se miden. (INVIAS, 2007, Norma

749) 

El valor del módulo resiliente, se puede utilizar para evaluar y analizar el

pavimento, mediante este ensayo se puede estudiar los efectos por temperatura, carga

y periodos de reposo:

Para las mezclas de alto módulo, la mezcla definida como óptima deberá ser

verificada con la medida de su módulo resiliente. El valor del módulo,

determinado según la norma de ensayo INV E–749 a la temperatura y

frecuencia de aplicación de carga definidas para el proyecto, deberá ser

mínimo de diez mil megapascales (10.000 MPa), para probetas compactadas

con 75 golpes por cara. Las probetas que se sometan a este ensayo deberán

ser elaboradas con una mezcla sometida a envejecimiento previo según la

norma de ensayo AASHTO R-30. Si este valor de módulo no se cumple, será

necesario rediseñar la mezcla hasta lograr su cumplimiento. (INVIAS, 2007,

Articulo 450 -07)

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 22

Equipo  “Máquina de ensayo” – La máquina de ensayo debe tener la capacidad de aplicar

un impulso de carga dentro de un intervalo de frecuencias, duraciones de carga y

niveles de carga.

Sistema de control de temperatura – El sistema de control de temperatura deberá

ser capaz de funcionar dentro de un intervalo de temperaturas desde 5° hasta 40° C

(41° a 100° F) y con precisión de ± 1.1°C (± 2°F) de la temperatura especificada dentro

del intervalo. El sistema debe incluir un gabinete de temperatura controlada,

suficientemente grande , para mantener al menos 3 especímenes durante un período

de 24 horas, antes del ensayo. 

Sistema de medida y registro – El sistema de medida y registro deberá incluir

sensores para medir y registrar deformaciones horizontales y verticales. Cuando la

relación de Poisson es supuesta, únicamente se requiere un sistema de medida para la

deformación horizontal. El sistema deberá ser capaz de medir deformaciones

horizontales en el intervalo de 0.00025 mm (0.00001") de deformación. Las cargas se

deben medir y registrar o calibrar cuidadosamente antes del ensayo. 

Registrador – Los dispositivos de medida o registro deberán ser independientes

de la frecuencia, para ensayos llevados hasta 1.0 Hz. 

Medida de la deformación – Los valores de la deformación vertical y horizontal se

deben medir mediante transductores lineales diferenciales variables (TLDVs), u otros

dispositivos apropiados. Los TLDVs deberán estar a la mitad de la altura, opuesto uno

del otro, sobre el diámetro horizontal del espécimen. La sensitividad y el tipo del

dispositivo de medida se deberán escoger de manera que proporcionen la lectura de

deformación requerida, según se indicó más arriba en este numeral. Se deberá

proporcionar un contacto positivo con el espécimen, mediante una unión de carga por

resorte o mediante pegante, si se requiere un contacto directo entre el dispositivo de

medida y la muestra. 

Medida de la carga – Las cargas se deberán medir con una celda de carga

electrónica, capaz de satisfacer los requerimientos especificados para las medidas de

carga.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 23

Banda de carga – Se necesita una tira metálica de carga con una superficie

cóncava, que tenga un radio de curvatura igual al radio nominal del espécimen de

ensayo, para aplicar la carga al espécimen. Los especímenes normalmente tendrán

diámetros de 102 ó de 152 mm (4 ó 6"). La tira de carga deberá tener 13 ó 19 mm (0.5

ó 0.75") de ancho para tales diámetros, respectivamente. Los bordes deberán

redondearse por tallado para no cortar la muestra durante el ensayo. Para

especímenes con texturas rugosas, una membrana de caucho delgado duro unida a la

tira de carga ha sido hallada efectiva para reducir los efectos de la concentración de

esfuerzos, pero deberá emplearse únicamente cuando no se midan las deformaciones

verticales. (INVIAS, 2007, Norma 749)

3.1.3 Mezclas densa en caliente

Estas mezclas están conformadas por materiales pétreos, ligante y agua y

eventualmente adiciones. Puede ser utilizada y colocada como capa de base o de

rodadura.

La capa de rodadura tiene la responsabilidad de ofrecer durabilidad, comodidad y

confort a los usuarios y además es la que va a soportar de manera completa las cargas

aplicadas tanto verticales como horizontales.

Para que las mezclas sean de alta calidad deben tener excelente drenabilidad,

buena adherencia entre agregado y, buena resistencia a la deformación plástica y

homogeneidad. Cada capa de rodadura debe cumplir con las funciones de eliminar las

vibraciones molestas a elevadas velocidades.

Las mezclas asfálticas en caliente son las más empleadas en muchas partes

del mundo, debido a su flexibilidad, duración, uniformidad, resistencia a la

fatiga y economía entre otras características, generando por ende

investigaciones y desarrollos para mejorar sus propiedades mecánicas y

dinámicas. Muchos de los adelantos se han enfocado en el proceso

constructivo de la conformación de las carpetas de rodadura, prueba de ello

es la utilización de equipos costosos que mantienen la temperatura

constante en el proceso de extendido y compactación.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 24

De otra parte, el acelerado desarrollo automotriz y el intercambio de bienes y

servicios han conducido a construir vías que soportan mayor número de ejes

equivalentes y cargas con el empleo de materiales modificados y estricto

control de obra. (Ortiza, Camacho y Lizcano, 2006)

Las mezclas densas en caliente son utilizadas usualmente como carpeta de

rodadura.

’Se obtiene por medio de una composición de agregados gruesos triturados,

agregado fino y llenante mineral, uniformemente mezclados en caliente, con

cemento asfáltico, en una planta especializada, con métodos de control que

permiten asegurar la correcta dosificación de los componentes, o en

laboratorio para determinar sus cualidades. MDC1, MDC-2, MDC-3.

(Martinez Y Abella, 2008)

Tabla 1. Granulometrías típicas para mezclas densas en caliente.

Fuente. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Especificaciones generales de

construcción de carreteras, Artículo 450. 2013. P.5

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 25

Los tipos de mezclas densas en caliente son definidos por el Instituto Nacional de vías

INVIAS (2013) y esta a su vez deben tener diferentes adiciones de agregados pétreos.

La selección del cemento asfáltico a utilizar en una mezcla asfáltica en caliente

está sujeta a dos parámetros de diseño como son: las características climáticas de la

zona y las condiciones de operación de la vía, dichas características son:

Tabla 2. Criterios de selección del cemento asfaltico.

Fuente. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Especificaciones generales de

construcción de carreteras, Articulo 450. 2013 P 6.

En la siguiente tabla se tiene en cuenta los criterios de verificación del diseño

Marshall, para una mezcla asfáltica de alto modulo se hace necesaria la determinación

del módulo resiliente, tales ensayos se efectúan bajo condiciones de temperatura ,

frecuencia y densidad, las cuales simulan las condiciones reales que se enfrentara la

estructura de pavimento en su vida de servicio, el valor del módulo podrá ser

determinado mediante el ensayo descrito en la norma INV E -749, donde los valores

para mezclas de alto modulo puede estar en 10000 Mpa.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 26

Tabla 3. Verificación Diseño Marshall

Fuente. Instituto Nacional de Vías, INVIAS. Especificaciones generales de

construcción de carreteras, Artículo 450. 2013. P.10.

3.2 Marco legal

El presente trabajo de grado se realizó bajo la normatividad vigente establecida

por el instituto nacional de vías (INVIAS 2013), mediante las especificaciones generales

de construcción de carreteras, donde se plasman los criterios de diseño para una

estructura de pavimento.

Teniendo en cuenta que la investigación anterior realizada por la Universidad

Católica de Colombia – Ingenieras Leonor Adriana Mahecha rojas y Astrid

YohanaPiragauta se elaboró en el año 2011, donde estaban vigentes las

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 27

especificaciones INVIAS 2007, la investigación se basó en una mezcla densa en

caliente tipo 2 MDC-2, teniendo en cuenta lo anterior se hace necesario actualizar la

normatividad a las especificaciones INVIAS 2013, en la presente investigación

tomaremos el diseño óptimo para una mezcla densa en caliente tipo 2 MDC-19, donde

la diferencia se basa solamente en el cambio de la nomenclatura haciendo referencia a

su tamaño máximo del agregado que corresponde a 19 mm (3/4”).

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 28

4. METODOLOGÍA

4.1 Enfoque

La investigación tiene un enfoque cuantitativo porque se obtendrán datos de

entrada para evaluar el diseño y el análisis de pavimentos y estudiar efectos de

temperatura, rata de carga y periodos de reposo.

4.2 Tipo

La investigación es de tipo experimental porque se reportaran el módulo resiliente

promedio a 3 temperaturas y la duración de carga para cada magnitud de carga y

frecuencia empleada en el ensayo.

4.3 Instrumento

Maquina de ensayo, sistema de control de temperatura, sistema de medida y

registro, banda de carga.

4.4 Fases del trabajo de grado

• Fase 1: Planear: Formulación del anteproyecto.

• Fase 2: Hacer: Ejecutar el cronograma

• Fase 3: Verificar y Actuar: Verificar e interpretar los resultados, alcanzar los

objetivos.

4.5 Instrumentos o herramientas utilizadas

En una investigación inicial realizada por las Ingenieras Astrid Yohana Piragauta y

Adriana Leonor Mahecha Rojas como se mencionó en la introducción del presente

trabajo de grado; se analizó mediante el Método Marshall propiedades de Estabilidad,

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 29

Flujo, Rigidez Marshall entre otros para mezclas (MDC-2) con adiciones en diferentes

porcentajes de:

• Desecho Caucho-Cuero

• Caucho de Llanta

• Caucho Industrial de Calzado

Nombre de la Investigación: “MODIFICACIÓN DE MEZCLAS DENSAS EN

CALIENTE TIPO 2 (MDC-2) CON RESIDUOS DE CAUCHO DE LLANTA, CAUCHO

INDUSTRIAL DE CALZADO Y DESECHOS DE CAUCHO- CUERO PROVENIENTES

DE UNA REMONTADORA DE CALZADO CEMENTO ASFÁLTICO 60-70 Y

AGREGADO DE PEÑA”.

En los resultado obtenidos, se determinó que el aditivo que mejor se comporta en la

mezcla asfáltica modificada es el desecho de caucho-cuero (DCC) en comparación de

la mezcla asfáltica convencional y de las otras mezclas modificadas, mejorando las

propiedades de la mezcla compactada, en cuanto a resistencia mecánica bajo carga

monotoníca, deformación y rigidez, esto se logra con 4% DCC con 5,0% de asfalto

modificado. Ver Gráfico 1, 2 y 3

Figura 1. Estabilidad vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 30

Figura 2. Flujo vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 3. Rigidez Marshall vs % Asfalto modificado con 4% con 3 aditivos

Fuente. Elaboración de los autores.

Se realizaran por medio del martillo utilizado para el Ensayo Marshall 3 briquetas

con asfalto modificado con la dosificación optima que se obtuvo en la investigación

anterior, se someterán al Ensayo de Tensión Indirecta Para Determinar El Modulo

Resiliente de Mezclas Asfálticas, una vez obtenidos los resultados se compraran y

analizaran con una mezcla convencional.

4.6 Procedimiento

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 31

Obtenidos los porcentajes optimos de asfalto y porcentaje de modificado para el

material granular se tiene en cuenta los porcentajes de dosificación de la norma

vigente, se procede a la elaboración de 3 briquetas de 1200 gramos, se realizaron con

un asfalto de penetración 60-70, se realizó el diseño de mezcla bajo la especificaciones

establecidas por el INVIAS para mezclas densas en caliente tipo 2 (MDC-19) en el

método Marshall.

Tabla 4. Dosificación muestras diseño Marshall.

TAMIZ W(5% ASF)

Kg

½ 142.5

3/8 96.9

No.4 250.8

No.10 228.6

No.40 199.5

No.800 79.8

No.200 74.1

FILLER 68.4

ASFALTO 60.0

Fuente. Elaboración de los autores.

4.6.1. Elaboración de briquetas

Las briquetas se elaboraron con la dosificación encontradapara una mezcla densa

en caliente MDC-19, (ver tabla 4), se utilizó el mismo material granular de la

investigación anterior extraído de la cantera se realizaron labores de tamizado y

clasificación del material con el fin de obtener las cantidad de agregado necesario para

una muestra para el porcentaje de asfalto óptimo.

En la Figura 4. Se muestra la clasificación del agregado de acuerdo a su tamaño.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 32

Figura 4. Clasificación del material granular para las 3 briquetas.

Fuente. Elaboración de los autores.

La dosificación de las tres briquetas sin asfaltomodificadoy sin aditivo se

determinó por medio de una balanza electrónica (ver Figura 5) para tener exactitud y

seguridad en la cantidad de material requerido

Figura 5. Dosificación de briquetas con material granular.

Fuente. Elaboración de los autores.

Para la realización del proceso húmedo se tuvo en cuenta el porcentaje de

desecho de caucho cuero ya que el porcentaje optimo fue de 4% adicionados a la

mezcla total, para un 5% de asfalto modificado(ver Figura 6), la mezcla se realizó a una

temperatura de 160°C, el tiempo de mezclado vario dependiendo el porcentaje de

asfalto (ver tabla 5)

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 33

Tabla 5. Variación de tiempo de mezclado según el porcentaje de asfalto

Porcentaje asfalto (%) Tiempo de mezclado (min) 4.5 10 5,0 8 5,5 6 6,0 5 6,5 4

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 6. Dosificación asfalto y aditivo

 Fuente. Elaboración de los autores.

Teniendo la cantidad de asfalto y aditivo correspondientese procede a mezclar la

temperatura de 120°C.

Figura 7. Dosificación briquetas

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 34

Teniendo la mezcla optima dosificada, con un 4% DCC y 5% de asfalto

modificado, se procede a calentar la mezcla en una estufa eléctrica hasta lograr una

temperatura óptima de mezclado, que no supere los 140°C, pero no estar por debajo

de los 120°C. (Ver Figura 5)

Figura 8. Proceso de mezclado

Fuente. Elaboración de los autores.

Una vez dosificada la mezcla se procede a mezclar, hasta que la mezcla se

muestre homogénea, es decir que todas las partículas estén totalmente cubiertas por el

ligante, se procede a preparar el aparato, se debe lubricar para evitar las adherencia

de los materiales de la mezcla, la mezcla es vaciada sobre un molde cilíndrico y

distribuida uniformemente, se procede a compactarla, este ensayo se realiza con un

martillo (de compactación), el cual consiste en un “Dispositivo de acero conformado de

una base plana circular de 98.4 mm (37/8") de diámetro y un pisón de 4.54 kg (10 lb) de

peso total, montado en forma que proporcione una altura de caída de 457.2 mm (18”)”

(Universidad Nacional de Ingeniería Manual de Laboratorio de Ensayos para

Pavimentos, p. 135) ( ver Figura 9)

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 35

Figura 9. Compactación de las briquetas

Fuente. Elaboración de los autores.

4.7 Pruebas y ensayos realizados a las briquetas 

4.7.1 Ensayo de tensión indirecta para determinar el módulo resiliente de mezclas asfálticas - I.N.V. E – 749 – 07

Una vez fabricadas las tres (3) briquetas, se quiere determinar el valor del

móduloresiliente , por medio del ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva INVE-

749-07, “El procedimiento descritoaplica variaciones de temperaturas, cargas,

frecuencias y duraciones de carga.La serie recomendada de pruebas, consiste en

efectuar el ensayo a 5°, 25° y40° C (41°, 77° y 104° F) a una o más frecuencias de

carga,por ejemplo, a 0.33, 0.5, y 1.0 Hz para cada temperatura”

Se miden cada uno de los especies, y se proceden a colocar dentro del aparato

de carga, se ajusta y se calibra el sistema de medida electrónico.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 36

Figura 10. Briqueta sometida al ensayo de tensión indirecta por carga repetitiva

Fuente. Elaboración de los autores.

Para la evaluación el módulo resiliente del diseño optimo encontrado se realizaran

ensayos a tres (3) temperaturas de10°C, 20°C y 30°C, y tres (3) frecuencias de 2,5 , 5 y

10 Hz, se miden cada deformación recuperable tanto horizontal como vertical durante

los tres ciclos de carga, donde se reporta el valor del módulo resiliente de cada una de

las temperaturas y frecuencias.

Figura 11. Reporte deformaciones

Fuente. Elaboración de los autores.

 

4.7.2 Gravedad específica de materiales asfalticos sólidos y semisólidos - I.N.V. E – 707 – 07

Se determinó la gravedad específica según la norma INV E-707-07, el cual nos

arrojó un valor de 1.020 ver Anexos

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 37

5. METODOLOGÍA 5.1 Gráfica s Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto modificado

Figura 12. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 13. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 38

Figura 14. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

Las gráficas 12, 13 y 14, nos muestran que para asfaltos convencionales y para

las tres Briquetas ensayadas la desviación de los datos en el caso de pruebas a 10°C

no es superior al 8% en cualquiera de las frecuencias.

Para este mismo tipo de asfaltos cuando la prueba se realiza a 20°C la mayor

diferencia porcentual dentro de los datos se aumenta considerablemente a 28%

Para asfaltos ensayados a 30°C la variación de los datos solo alcanza un 12%.

5.2 Gráficas Comparativas de Modulos Resilientes obtenidos a diferentes Temperaturas y frecuencias para una mezcla MDC-19 con Asfalto convencional

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 39

Figura 15. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 2.5 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 16. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 5 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 40

Figura 17. Temperatura vs Modulo (Frecuencia 10 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

Como se observa en los gráficos 15, 16 y 17 la dispersión de los datos en asfaltos

modificados ensayados a temperaturas de 10°C alcanza un máximo porcentual 10%.

Para el caso de estos mismos ensayados a 20°C la mayor dispersión de los datos es

de 14%

Y en el último caso, asfaltos ensayados a 30°C la mayor dispersión de los datos es de

9%

5.3 Gráfica que representa el comportamiento de los tres especímenes ensayados a diferentes condiciones de Temperatura y Frecuencia

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 41

Figura 18. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 19. Frecuencia vs Modulo para diferentes temperaturas

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 42

En los gráficos 18 y 19, Analizando la variación de los datos en todos los

escenarios, este es favorable e indica una rigurosa elaboración del ensayo además de

un adecuado proceso de dosificación, mezcla y compactación de las briquetas a ser

ensayadas. Por tal razón es viable realizar un promedio para consolidar los datos y

realizar un análisis más completo.

5.4 Gráficas que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto convencional a cambios en Temperatura y Frecuencia

Figura 20. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 43

Figura 21. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 convencional

Fuente. Elaboración de los autores.

Como se observa en los gráficos 20 y 21, el comportamiento para una mezcla

MDC-19 convencional a diferente temperatura y frecuencia de carga muestra que a

menor frecuencia de carga el Modulo Resiliente de la mezcla es más bajo y este va

aumentando con el aumento de la frecuencia de carga, esto indica que bajas

velocidades de operación son desfavorables para las mezclas y el fenómeno se

acentúa con el aumento de la temperatura.

5.5 Gráfica s que representan la tendencia en el comportamiento de un asfalto modificado a cambios en Temperatura y Frecuencia

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 44

Figura 22. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificadal.

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 23. Frecuencia vs Modulo promedios Mezclas asfaltica MDC-19 modificada

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 45

Como se observa en las gráficas 22 y 23, el comportamiento para una mezcla

MDC-19 modificada a diferente temperatura y frecuencia de carga muestra que a

menor frecuencia de carga el Modulo Resiliente de la mezcla es más bajo y este va

aumentando con el aumento de la frecuencia de carga, claro está que a simple vista se

ve un aumento importante en el móduloresiliente a todas las temperaturas y para el

caso de asfaltos convencionales la disminución del módulo es más critica que en la

mezcla modificada, y el comportamiento en la gráfica Frecuencia vs Modulo es casi de

tendencia lineal ascendente.

5.6 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares

Figura 24. Comparativo frecuencia vs Modulo (10ºC)

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 46

Figura 25. Comparativo frecuencia vs Modulo (20ºC)

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 26. Comparativo frecuencia vs Modulo (30ºC)

Fuente. Elaboración de los autores.

En el Figura 24, el análisis comparativo para una mezcla convencional y una

modificada para 10°C en todos los escenarios la mezcla modificada supera a la

convencional.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 47

Para una frecuencia de carga de 2.5Hz la mezcla convencional alcanza 4655MPa

y la modificada llego a los 8028MPa siendo un 42% más alto el módulo de la mezcla

modificada.

En el caso de una frecuencia de 5Hz, sucede algo similar donde la convencional

aumenta y llega a 6637MPa y la modificada a 9393MPa con una diferencia porcentual

de 29,3%.

Para el tercer caso se tiene que la mezcla modificada llega 10641Mpa mientras la

convencional solo alcanza los 8442MPa en una frecuencia de carga de 10Hz. Esto

establece una diferencia porcentual a favor de la mezcla modificada de 20,6%.

Es una mezcla con condiciones de Modulo Resiliente que a 10°C bajo algunas

condiciones se asemeja a una mezcla de alto modulo, cabe aclarar que su

comportamiento no pretende alcanzar los valores de estas mezclas sino mejorar las

propiedades de la MDC-19. Se destaca que el comportamiento es mas desfavorable a

2.5Hz y las dos se recuperan un poco.

Para el caso de la prueba realizada a 20°C ver figura 25, el módulo resiliente se

disminuye casi a la mitad en ambos casos, pero aun así la mezcla modificada sigue

teniendo un módulo más alto como se muestra a continuación:

A 2,5Hz la diferencia a favor de la mezcla modificada es de 33,3%, a 5Hz la

diferencia aumenta hasta 44% y el comportamiento de la mezcla modificada mejora

sustancialmente en comparación con la convencional hasta el final se mantiene para

las dos mezclas una tendencia lineal ascendente que marca una diferencia final a 10Hz

de 42,6%.

Según la figura 26. Para el caso de las dos mezclas a 30°C se observa un

comportamiento casi lineal ascendente, con valores muy bajos de Modulo y confirma

que esta mezcla no es aconsejable a estas temperaturas, se infiere que a repeticiones

de carga de 2.5Hz los valores de Modulo aunque son muy bajos la tendencia se

conserva y así sucesivamente para la frecuencia de carga de 5Hz. y 10Hz.

El análisis de la figura 26, solo nos aporta que estas mezclas deben ser tratadas

con cementos de viscosidad mayor puesto que a temperaturas de este orden no es

aceptable su comportamiento, se puede pensar como un posible escenario posterior

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 48

realizar pruebas dinámicas para asfaltos de penetración 80-100 modificados con

Desecho Caucho Cuero.

5.7 Gráfico comparativo del comportamiento de mezclas modificadas y convencionales a condiciones de temperatura y carga similares

Figura 27. Comparativo Modulo vs Temperatura (2.5 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

Figura 28. Comparativo Modulo vs Temperatura (5 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 49

Figura 29. Comparativo Modulo vs Temperatura (10 Hz)

Fuente. Elaboración de los autores.

En el Figura 27 el análisis que nos corresponde en términos de frecuencia de

carga nos lleva a analizar este primer escenario donde las mayores deformaciones y

perdida de Modulo Resiliente para una frecuencia de carga de 2,5Hz. Se presentan a

temperaturas para las cuales no es aconsejable usar este tipo de asfalto, lo contrario

sucede a 10°C donde el modulo crece para el modificado y es un 42% mejor su módulo

al convencional, lo que se traduce en buen comportamiento a temperaturas medias de

servicio y altos flujos de tránsito y velocidades bajas, ofrece regular comportamiento a

temperaturas de 20°C pero de igual forma supera a la mezcla convencional en un 33%.

Se observa en el Figura 28 cuando la frecuencia de carga disminuye se mejora el

comportamiento de las dos mezclas y se conserva la ventaja del Módulo a favor de la

mezcla modificada. A 10°C el modulo aumenta en un 30% y a 20°C se conserva en

valores de 3775Mpa, para temperaturas de 30°C el comportamiento de las dos mezclas

son muy similares.

Si se extrapolan a valores de 15°C se obtienen valores interesantes de

móduloresiliente, que mejoraría sustancialmente el comportamiento en ciudades como

Bogotá.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 50

En vías de bajo transito como barriales o red secundaria o terciaria se comporta

muy bien llegando a superar los 10000 MPa y a temperaturas entre los 10 y 15°C. las

diferencias porcentuales a favor de la mezcla modificada es:

• A 10°C 20,6%

• A 20°C 42,6%

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 51

6. CONCLUSIONES

Consideramos que no es bueno el comportamiento del asfalto modificado para

temperaturas superiores a 20° y su aporte a mejorar las condiciones mecánicas de la

mezcla no es significativo, se obtiene valores de Modulo muy bajos y que se traducirían

en ahuellamientos de la capa asfáltica.

Por el contrario para temperaturas entre 10 y 20°C los valores de modulo mejoran

notablemente con relación a la mezcla convencional aun a condiciones de carga altas,

en este escenario si se hace viable la utilización de asfaltos modificados con Desecho

de Caucho y Cuero.

A 10 °C la mezcla modificada se asemeja en su comportamiento a mezclas de

alto modulo, considerando el alto costo de este tipo de mezclas vale la pena realizar

nuevos análisis en pro de continuar caracterizando dicha mezcla.

En términos de costos la cantidad de asfalto se disminuye por materiales de

reciclaje, lo que disminuiría los costos de producción de la mezcla, claro está que se

debe costear de forma global.

Es concluyente que la mezcla modificada con Desecho de Caucho y Cuero

mejora las propiedades mecánicas y reológicas de la Mezcla Densa en Caliente MDC-

19 realizados estudios de Diseño Marshall y Tensión Indirecta para determinar el

Modulo Resiliente.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 52

7. RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar los análisis necesarios con el fin de determinar si el cuero

por tratarse de un componente orgánico, puede descomponerse o desintegrarse por

factores climáticos u otros.

Es recomendable continuar con el estudio de este material a fin de conocer la

viabilidad en la utilización en mezclas asfálticas modificadas.

Se abre la posibilidad de realizar investigaciones con otro tipo de agregados y con

cementos asfalticos de diferentes viscosidades, esto para caracterizar de mejor forma

su comportamiento.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 53

REFERENCIAS

Arenas, H. L. (2011). Tecnología del Cemento Asfáltico. 5 ed. Bogotá D.C: Faid

Editorial.

Arenas, Hugo. (1999). Tecnología del cemento asfáltico. Cali: Fundación Para

Actividades de Investigación y Desarrollo.

Asociación de Productores y Pavimentadores Asfálticos de Colombia, ASOPAC.

(2004). Cartilla del pavimento asfáltico. Bogotá: Asociación de Productores y

Pavimentadores Asfálticos de Colombia.

Bacca, I y Rivera, Á. (2011). Modificación de Mezclas densas en caliente tipo 2 ( MDC-

2) con residuos de caucho llanta, caucho industrial de calzado y desechos

caucho- cuero provenientes de una remontadora de calzado- cemento asfaltico

60-70 y agregado de río. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia.

González, S y Ordóñez, A. (2001). Manual de laboratorio ensayos para pavimentos. Vol

1. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería.

Instituto Nacional de Vías, INVIAS. (2007). Especificaciones generales de construcción

de carreteras: Norma 749. Popayán: INVIAS.

Martinez, J y Abella, J. (2008). Comportamiento de mezclas asfálticas densas en

caliente MDC-2 sometidas a cambios de temperatura. Bogotá D.C: Universidad

Católica de Colombia.

Ortiza, Ó., Camacho, J. y Lizcano, B. (2006). Influencia de la Temperatura y Nivel de

Compactación en las Propiedades Dinámicas de un mezcla Asfáltica. Medellín:

Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia.

Piragauta, A y Mahecha, L. (2011). Modificación de Mezclas densas en caliente tipo 2

(MDC-2) con residuos de caucho llanta, caucho industrial de calzado y desechos

caucho- cuero provenientes de una remontadora de calzado- cemento asfáltico

60-70 y agregado de peña. Bogotá D.C: Universidad Católica de Colombia.

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 54

ANEXOS

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 55

Anexo A. Gráfica s diseño MARSHALL 4% desecho caucho-cuero (DCC).

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 56

Anexo B. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -mdc-19 modificado con DCC.

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO

102 69 10 2,5 8602 8540 857110 5 9256 9127 919210 10 11019 10200 1061020 2,5 2900 2758 282920 5 3852 3569 371120 10 4968 4858 491330 2,5 726 745 73630 5 1012 1016 101430 10 1320 1259 1290

MODULOBRIQUETA 1

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C

FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO

102 70 10 2,5 7600 7400 750010 5 9220 9110 916510 10 10230 11212 1072120 2,5 2807 2400 260420 5 3217 3122 317020 10 4483 4142 431330 2,5 792 818 80530 5 966 991 97930 10 1210 1298 1254

BRIQUETA 2MODULO

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 57

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C

FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO

102 71 10 2,5 8027 8000 801410 5 9658 9987 982310 10 11058 10125 1059220 2,5 3120 2990 305520 5 4523 4365 444420 10 5120 5047 508430 2,5 856 798 82730 5 996 905 95130 10 1225 1187 1206

MODULOBRIQUETA 3

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam.

102 70 10 2,5 8076 798010 5 9378 940810 10 10769 1051220 2,5 2942 271620 5 3864 368520 10 4857 468230 2,5 791 78730 5 991 97130 10 1252 1248

PROMEDIOS DE BRIQUETAS

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 58

Anexo C. Valores de modulo resiliente mezcla densa en caliente tipo 2 -MDC-19 convencional.

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C

FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO

102 69 10 2,5 5600 5126 536310 5 7263 7428 734610 10 9163 9060 911220 2,5 1514 1586 155020 5 2156 1761 195920 10 2809 2625 271730 2,5 580 520 55030 5 726 749 73830 10 1012 1028 1020

BRIQUETA 1MODULO

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 59

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C

FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO

102 70 10 2,5 4519 4164 434210 5 6473 6517 649510 10 7872 9168 852020 2,5 1972 1490 173120 5 1881 1652 176720 10 2604 2341 247330 2,5 539 545 54230 5 685 729 70730 10 944 1058 1001

BRIQUETA 2MODULO

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 60

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO

TEMPERATURA °C

FRECUENCIA Hz 1er Diam. 2do Diam. PROMEDIO

102 71 10 2,5 4320 4202 426110 5 5982 6160 607110 10 7822 7565 769420 2,5 2755 1994 237520 5 2757 2467 261220 10 3054 2979 301730 2,5 482 506 49430 5 697 665 68130 10 972 965 969

MODULOBRIQUETA 3

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 61

Anexo D. Promedio de briquetas.

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO TEMPERATURA °C FRECUENC

IA Hz 1er Diam. 2do Diam.

102 70 10 2,5 4813 449710 5 6573 670210 10 8286 859820 2,5 2080 169020 5 2265 196020 10 2822 264830 2,5 534 52430 5 703 71430 10 976 1017

DIAMETRO PROMEDIO

ALTURA PROMEDIO TEMPERATURA °C FRECUENC

IA HzPROMEDIO MODULO

102 70 10 2,5 465510 5 663710 10 844220 2,5 188520 5 211220 10 273530 2,5 52930 5 70830 10 996

PROMEDIOS DE BRIQUETASMODULO

PROMEDIO GENERAL

ANÁLISIS DINÁMICO MDC TIPO 2 MODIFICADA CAUCHO CUERO 62

Anexo E. Certificación de la Prueba.