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Oficina Central: Carrera 5 No 16 – 70 Chía (Cundinamarca), PBX (57 1) 8637888 FAX (57 1) 8638516 Planta Producción Materiales Asfálticos: Km. 3 Vía Balsillas, Mosquera (Cundinamarca) PBX Ext. 110 Oficina Despachos: Calle 52 No 1-44 El Muelle, Barrancabermeja (Santander) Telefax (57 7) 6110203

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DISEÑO MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE TIPO I CON ASFALTO MODIFICADO CON GRANO DE CAUCHO RECICLADO DE

LLANTAS (GCR) MARCA INCOASFALTOS®

“DROMOS PAVIMENTOS S.A”. NORMA IDU SECCION 560-11

TRANSITO NT3, ASFALTO MODIFICADO CON GRANO DE CAUCHO

RECICLADO DE LLANTAS INCOASFALTOS®

23 DE FEBRERO DE 2014 MOSQUERA, CUNDINAMARCA

Oficina Central: Carrera 5 No 16 – 70 Chía (Cundinamarca), PBX (57 1) 8637888 FAX (57 1) 8638516 Planta Producción Materiales Asfálticos: Km. 3 Vía Balsillas, Mosquera (Cundinamarca) PBX Ext. 110 Oficina Despachos: Calle 52 No 1-44 El Muelle, Barrancabermeja (Santander) Telefax (57 7) 6110203

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CONTENIDO

1. GENERALIDADES.

2. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES.

3. DISEÑO DE MEZCLA.

4. FORMULA DE TRABAJO.

5. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.

6. CONCLUSIONES.

7. RECOMENDACIONES.

8. ANEXOS.

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1. GENERALIDADES:

Este diseño busca determinar una primera aproximación a la fórmula de trabajo definitiva bajo especificación técnica IDU 560-2011 de una mezcla asfáltica en caliente fabricada con asfalto modificado con grano de caucho reciclado de llantas, siguiendo el procedimiento Marshall para dosificación de agregados pétreos y cemento asfáltico. En el laboratorio de IncoAsfaltos® se determinaron las proporciones adecuadas de los materiales para asegurar la estabilidad de la mezcla, cumpliendo las exigencias de servicio y asegurando con correctos parámetros de diseño la durabilidad y baja deformación de la capa de concreto asfáltico. Los resultados del diseño Marshall deben validarse por desempeño probando mediante los ensayos pertinentes, el respetivo comportamiento dinámico de la mezcla (Deformaciones Permanentes, Módulo Dinámico y Ley de Fatiga).

2. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES: 2.1 CARACTERIZACION CEMENTO ASFALTICO. El material asfáltico con el que se realiza el diseño, es un cemento de características especiales, que incluye la cantidad necesaria de GCR y de aditivos polifuncionales a fin de cumplir con la norma y garantizar la manejabilidad requerida para su mezclado en planta, e instalación y compactación en obra. En la tabla 1 se muestra la caracterización del ligante usado en el estudio. Tabla 1. Especificación del Ligante Asfaltico

ENSAYO NORMA MÍNIMO MÁXIMO RESULTADOS

ASFALTO ORIGINAL

Viscosidad a 163°C, con viscosímetro rotacional, Pa-s

INV-E-717-07 1,5 3,0 2,8

Penetración a 25°C,1/10mm INV-E-706-07 40 70 55

Punto de Ablandamiento,°C INV-E-712-07 52 - 64

RESIDUO RTFOT

Pérdida de Masa,% INV-E-720-07 - 1,0 0,452

Penetración, % de la Penetración original

INV-E-706-07 65 - 70

Recuperación elástica utilizando el Ductilómetro,%

INV-E-742-07 50 - 75

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2.2 AGREGADOS PÉTREOS.

Los agregados para el estudio fueron suministrados por la empresa DROMOS PAVIMENTOS S.A, los mismos están acopiados en la planta de producción ubicada en Mosquera Cundinamarca de acuerdo a los procedimientos normales de clasificación para materiales de carreteras.

Los materiales con sus respectivas granulometrías se describen a continuación: Agregado 1: Grava triturada de 1”.

Tamiz % pasa 1” 100

¾” 76,1

½” 28,9

3/8” 9,85

No 4 2,37

No 8 2,00

No 200 1,72

Agregado 2: Grava triturada de ½”.

Tamiz % pasa

1” 100

¾” 100

½” 88,81

3/8” 39,62

No 4 2,22

No 8 1,66

No 200 1,43

Agregado 3: Arena triturada.

Tamiz % pasa

1” 100

¾” 100

½” 100

3/8” 99,26

No 4 73,65

No 8 47,92

No 200 16,22

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Agregado 4: Arena Natural de Garbanzal.

Tamiz % pasa

1” 100

¾” 100

½” 100

3/8” 99,17

No 4 97,11

No 8 92,37

No 200 1,96

3. DISEÑO DE MEZCLA

De acuerdo con la dosificación teórica de los agregados, se determinó que las proporciones indicadas a continuación permiten el cumplimiento de la exigencia granulométrica para este tipo de mezclas, encontrando que el huso que mejor se ajusta para los materiales del estudio, es el tipo I, recomendado en la tabla 560.1 de la especificación ya referida.

10% grava 1” 25% grava ½” 50% arena de Trituración 15% Arena de Garbanzal.

Lo anterior se puede comprobar con las combinaciones de cada una de las curvas granulométricas:

Tabla 2. Combinación de materiales y granulometría resultante.

Tamiz Tamiz (mm)

Grava 1” Grava ½” Arena de

trituración Arena

natural Resultante ESPECIFICACIÓN IDU

10% 25% 50% 15%

Min. Máx.

1" 25,4 100 100 100 100 100 100 100

3/4" 19 76,1 100,0 100 100 98 95 100

1/2" 12,5 28,9 88,8 100 100 90 87 97

3/8" 9,5 9,9 39,6 99,3 99,2 75 70 80

n 4 4,75 2,4 2,2 73,7 97,1 52 43 58

n 8 2,36 2,0 1,7 47,9 92,4 38 30 45

n200 0,075 1,7 1,4 16,2 2,0 8,9 7 10

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Grafica 1. Combinación granulométrica agregados pétreos. Pesos especificos de los materiales petreos.

A continuacion se presentan los resultados obtenidos de los ensayos de pesos especificos de los materiales petreos.

Tabla 3. peso especifico grava de 1".

Peso seco (gr)

Pesos en agua (gr)

Peso SSS (gr)

Gsb (Bulk)

Absorción %

2250,76 1379,23 2336,13 2,352 3,79

2238,53 1370,5 2323,63 2,349 3,80

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Tabla 4. peso especifico grava de 1/2".

Peso seco (gr)

Pesos en agua (gr)

Peso SSS (gr)

Gsb (Bulk)

Absorción %

2355,59 1425,73 2461,73 2,274 4,51

2355,05 1424,25 2459,22 2,275 4,42

Tabla 5. peso especifico arena de trituración.

Peso seco (gr)

peso matraz + peso

muestra + agua

Peso en agua (gr)

Peso SSS (gr)

Gsb (Bulk)

Absorción %

478,43 978,46 680,64 499,6 2,371 4,425

479,1 977,98 680,53 499,4 2,372 4,237

Tabla 6. peso especifico arena de Garbanzal.

Peso seco (gr)

peso matraz + peso

muestra + agua

Peso en agua (gr)

Peso SSS (gr)

Gsb (Bulk)

Absorción %

495,05 991,1 680,56 502 2,585 1,404

496,7 991,8 680,5 503,5 2,584 1,369

Peso especifico combinado de los agregados.

373,2

584,2

15

371,2

50

275,2

25

351,2

10

100

Gsb

Una vez obtenida toda la información relacionada con la combinación de materiales, pesos específicos de los agregados y del asfalto, se procede a combinar los mismos en porcentajes de 6,2; 6,7; 7,5 y 8,2 % de ligante respecto a la mezcla en caliente.

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4. FÓRMULA DE TRABAJO.

La fórmula de trabajo se establece inicialmente siguiendo el método Marshall, definiendo los parámetros volumétricos y de resistencia mecánica y se ratifica por desempeño, evaluando la resistencia a la deformación plástica en pista (norma de ensayo INV-E-756-07) estableciendo la velocidad de deformación en el ciclo 105 a 120 minutos, con diferentes contenidos de asfalto, por encima y por debajo del valor optimo determinado por metodología Marshall.

Tabla 6. Requerimientos de parámetros de cumplimiento para la mezcla asfáltica elaborada con asfalto modificado con grano de caucho reciclado de llantas.

PARÁMETROS MARSHALL % VACÍOS CON AIRE

3.0 - 5,0

% VACÍOS EN AGREGADOS MINERALES

Min 14

ESTABILIDAD Kg-f

Min 544(1200 lb-f) FLUJO mm

Min 2,0

El siguiente cuadro muestra la relación y cada uno de los parámetros evaluados en las diferentes combinaciones de “Asfalto Caucho” IncoAsfaltos® - Agregado Pétreo preparadas para el diseño, en él se muestran las relaciones volumétricas establecidas según normatividad INV-E-799-07 (Análisis Volumétrico de Mezclas Asfálticas Compactadas en Caliente) recomendada para realización de diseño Marshall en Colombia.

PROYECTO: 10% GRAVA DE 1"

CLIENTE: 25% GRAVA DE 1/2"

PLANTA: 50% ARENA DE TRITURACION

DESCRIPCIÓN : 15% ARENA DE GARBANZAL

ESPECIFICACIÓN: DISEÑO MARSHAL AFALTO CAUCHO DROMOS PAVIMENTOS

FECHA

PESO ESPECIFICO AGREGADOS PARA DISEÑO: 2,373 PESO ESPECIFICO DEL ASFALTO: 1,018

TEMPERATURA DE COMPACTACIÓN: 155-160°C PASA TAMIZ 200= 8,9

MEZCLA % ASFALTOESPESOR

PROBETA

Peso

unitarioFLUJO

No. mm AIRE sss Aire Sat AguaVolumen

gr./c3Bulk

Máximo

Teórico

Máximo

MedidoAgregados Vacíos con

Aire

Asfalto

efectivo

AGREGADOS

MINERALES

LLENOS DE

ASFALTOKg./m3

lectura

del dial Medida

Kgf Correg. Kgf

mm.

a b c d e f g h i j k l m n ñ o p q r s t

K*d/(e-f)

100/((100-

b)/Gagr.+b/

Gasf)

(i-h)*104 /

ih(100-b)

(100-b)g/

Gagr(1-g/i)*100 100-k-l 100-k (n-l)x100/n

b-(j(100-

b))/ 100

Pasa

#200/%Asf.

Efec.

r / s

1 6,2 65,78 1068,6 1078,7 574,3 504,4 2,121 19,76 2.015 1.908 2,38

2 6,2 64,93 1075,5 1084,2 577,5 506,7 2,125 18,2 1.856 1.791 2,05

3 6,2 63,52 1071,2 1076,9 575,4 501,5 2,139 18,97 1.934 1.934 2,38

4 6,2 65,17 1073,8 1081,2 574,9 506,3 2,124 17,06 1.740 1.651 2,66

6,2 2,127 2,192 2,319 2,7 84,1 8,3 7,6 15,9 48,0 3,7 2,4 828,4 2121 19,0 1.935 1.878 2,27

1 6,7 62,43 1076,2 1077,9 582,3 495,6 2,174 20,95 2.136 2.198 2,83

2 6,7 62,54 1073,6 1075,1 582,3 492,8 2,182 23,7 2.417 2.501 2,27

3 6,7 55,21 945,1 948,6 513,1 435,5 2,173 17,78 1.813 2.290 2,57

4 6,7 62,94 1074,1 1078,1 579,8 498,3 2,158 24,26 2.474 2.521 2,53

6,7 2,172 2,179 2,292 2,4 85,4 5,2 9,4 14,6 64,1 4,4 2,0 932,7 2165 21,7 2.210 2.378 2,55

1 7,5 63,58 1065,5 1070,3 577,5 492,8 2,165 20,03 2.042 2.038 3,09

2 7,5 62,71 1059,4 1063,4 576,3 487,1 2,178 19,94 2.033 2.076 2,61

3 7,5 63,56 1079,8 1084,1 590,6 493,5 2,191 20,85 2.126 2.122 2,73

4 7,5 67,61 1132,7 1138,1 617,7 520,4 2,180 19,92 2.031 1.844 3,04

7,5 2,178 2,158 2,250 2,1 84,9 3,2 12 15,1 78,9 5,6 1,6 704,5 2172 20,2 2.058 2.020 2,87

1 8,2 61,74 1074,0 1074,7 584,2 490,5 2,193 16 1.632 1.711 4,41

2 8,2 62,59 1076,0 1076,9 584,0 492,9 2,186 17,23 1.757 1.799 3,83

3 8,2 61,52 1073,5 1074,2 564,7 509,5 2,110 19,3 1.968 2.078 3,63

4 8,2 61,83 1074,5 1075,3 564,7 510,6 2,107 16,8 1.713 1.792 3,85

8,2 2,149 2,139 2,210 1,6 83,1 2,7 14,1 16,9 83,7 6,7 1,3 469,6 2142 17,3 1.767 1.845 3,93

TOLERANCIA 3% - 5% min. 14 min. 544,0 min 2

ART - 560-11

FEBRERO 24 DE 2015

COMBINACION DE

AGREGADOS

ELABORO

IVAN JOSE PABA MARTINEZ

DIRECTOR I+D+i

DESCRIPCION:

ASFALTO CAUCHO DROMOS

DROMOS PAVIMENTOS S.A

PLANTA DE PRODUCCION DE MOSQUERA.

MEZCLA ASFALTICA ASFALTO CAUCHO IDU TIPO 1

PESO ESPECIFICOPESO GRAMOS VOLUMEN - % TOTAL

Asfalto

Absorbido (%)

RELACIÓN

ESTABILID

AD / FLUJO

kg/mm

% VACÍOS %

ASFALTO

EFECTIVO

ESTABILIDADRELACIÓN

LLENANTE/ASFALTO

EFECTIVO

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GRÁFICAS DISEÑO MARSHALL

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5. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS Con base en las curvas obtenidas del presente estudio, el contenido óptimo de Ligante Asfáltico Modificado con GCR - “Asfalto Caucho” se calculó teniendo en cuenta la máxima densidad obtenida en la mezcla y el valor medio de los porcentajes de vacíos recomendados para este tipo de mezcla asfáltica. Tabla 6. Resultados diseño Marshall con Asfalto-Caucho IncoAsfaltos®

RESULTADOS DISEÑO MARSHALL Porcentaje óptimo Asfalto. 7,1 Peso unitario gr./Cm3. 2,195 Porcentaje vacíos con aire. 4,0 Porcentaje vacíos agregado mineral. 14,7 Porcentaje vacíos llenos de asfalto. 76,4 Estabilidad, Kg. 2.239 Flujo, mm. 2,9

6. CONCLUSIONES Con la combinación de materiales pétreos de 10% grava de 1”, 25% grava de ½”, 50% arena de trituración y 15% arena natural de Garbanzal, se puede fabricar mezcla asfáltica con asfalto modificado con grano de caucho reciclado por vía húmeda, cumpliendo con el huso granulométrico tipo I exigido por la especificación técnica IDU 560-11. La primera aproximación del contenido óptimo de ligante para la mezcla asfáltica diseñada es de 7,1% en peso respecto a la mezcla asfáltica.

7. RECOMENDACIONES

Continuar con los ensayos de caracterización dinámica de la mezcla, especialmente, evaluación de la resistencia a la deformación plástica en pista, utilizando porcentajes de asfalto por encima y por debajo del valor óptimo. Determinar la susceptibilidad a la humedad de la mezcla diseñada, mediante la realización del ensayo de TSR siguiendo la metodología de INV-E-725-13.

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OBSERVACIONES: Este diseño fue elaborado en los laboratorios de IncoAsfaltos® y establece la dosificación para producir una mezcla asfáltica en caliente IDU Tipo I, utilizando asfalto modificado con GCR marca IncoAsfaltos® y los agregados suministrados por DROMOS Pavimentos S.A., toda la información suministrada debe ser revisada por la interventoría y/o empresa contratista antes de empezar a producir en escala industrial. Se debe tener en cuenta que los datos y valores reportados de comportamiento, corresponden única y exclusivamente a las muestras analizadas, por tanto IncoAsfaltos® no es responsable por un inadecuado manejo de las dosificaciones o cambio del ligante asfaltico. IVÁN JOSÉ PABA MARTÍNEZ DIRECTOR DE I+D+i

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Fecha Recepción 13 DE FEBRERO DE 2015

Fecha ensayo 16 DE FEBRERO DE 2015

Idenficacion del material IM-08-15 (GRAVA 1")

7114,7

6996,0

Nominal mm PESOg % RETENIDO ACUMULADO % PASA LIM INF LIM SUP

2" 50 0,0 0 100,00 100 100

1 1/2" 37,5 0,0 0 0,00 100,00 100 100

1" 25 0,0 0 0,00 100,00 100 100

3/4" 19 1700,3 23,90 23,90 76,10 95 100

1/2" 12,5 3358,9 47,21 71,11 28,89 87 97

3/8" 9,5 1352,8 19,01 90,12 9,88 70 80

No 4 4,75 534,3 7,51 97,63 2,37 43 58

No 8 2,36 25,9 0,36 98,00 2,00 30 45

No 16 0,0 0,00 98,00 2,00

No 30 0,0 0,00 98,00 2,00

No 50 0,0 0,00 98,00 2,00

No 80 0,0 0,00 98,00 2,00

No 200 0,075 20,3 0,29 98,28 1,72 7 10

FONDO 2,1

ELABORÓ

IVAN JOSE PABA MARTINEZ

DIRECTOR I+D+i

CODIGO GB-F-046

Versión 1

Fecha: 01-08-2012

GESTION DE PRODUCCION DE MATERIALES ASFALTICOS

ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

ANALIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO EN SECO

RESULTADO OBTENIDO

ESPECIFICACION

MEZCLA ASFALTO

CAUCHO IDU TIPO 1

TAMIZ

MASA ANTES DE LAVADO

MASA DESPUES DE LAVADO

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,060,6660

Po

rce

nta

je q

ue

pas

a

Tamaño de las particulas (mm).

CURVA DEL ESTUDIO

8. Anexos.

Oficina Central: Carrera 5 No 16 – 70 Chía (Cundinamarca), PBX (57 1) 8637888 FAX (57 1) 8638516 Planta Producción Materiales Asfálticos: Km. 3 Vía Balsillas, Mosquera (Cundinamarca) PBX Ext. 110 Oficina Despachos: Calle 52 No 1-44 El Muelle, Barrancabermeja (Santander) Telefax (57 7) 6110203

www.incoasfaltos.com – Colombia

Fecha Recepción 13 DE FEBRERO DE 2015

Fecha ensayo 16 DE FEBRERO DE 2015

Idenficacion del material IM-08-15 (GRAVA 1/2")

5112,2

5043,0

Nominal mm PESOg % RETENIDO ACUMULADO % PASA LIM INF LIM SUP

2" 50 0,0 0 100,00 100 100

1 1/2" 37,5 0,0 0 0,00 100,00 100 100

1" 25 0,0 0 0,00 100,00 100 100

3/4" 19 0,0 0,00 0,00 100,00 95 100

1/2" 12,5 572,0 11,19 11,19 88,81 87 97

3/8" 9,5 2514,5 49,19 60,38 39,62 70 80

No 4 4,75 1912,1 37,40 97,78 2,22 43 58

No 8 2,36 28,9 0,57 98,34 1,66 30 45

No 16 0,0 0,00 98,34 1,66

No 30 0,0 0,00 98,34 1,66

No 50 0,0 0,00 98,34 1,66

No 80 0,0 0,00 98,34 1,66

No 200 0,075 11,5 0,22 98,57 1,43 7 10

FONDO 1,9

ELABORÓ

IVAN JOSE PABA MARTINEZ

DIRECTOR I+D+i

CODIGO GB-F-046

Versión 1

Fecha: 01-08-2012

GESTION DE PRODUCCION DE MATERIALES ASFALTICOS

ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

ANALIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO EN SECO

RESULTADO OBTENIDO

ESPECIFICACION

MEZCLA ASFALTO

CAUCHO IDU TIPO 1

TAMIZ

MASA ANTES DE LAVADO

MASA DESPUES DE LAVADO

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,060,6660

Po

rce

nta

je q

ue

pas

a

Tamaño de las particulas (mm).

CURVA DEL ESTUDIO

Oficina Central: Carrera 5 No 16 – 70 Chía (Cundinamarca), PBX (57 1) 8637888 FAX (57 1) 8638516 Planta Producción Materiales Asfálticos: Km. 3 Vía Balsillas, Mosquera (Cundinamarca) PBX Ext. 110 Oficina Despachos: Calle 52 No 1-44 El Muelle, Barrancabermeja (Santander) Telefax (57 7) 6110203

www.incoasfaltos.com – Colombia

Fecha Recepción 13 DE FEBRERO DE 2015

Fecha ensayo 16 DE FEBRERO DE 2015

Idenficacion del material IM-08-15 (ARENA DE TITURACION)

2468

2081,0

Nominal mm PESOg % RETENIDO ACUMULADO % PASA LIM INF LIM SUP

2" 50 0,0 0 100,00 100 100

1 1/2" 37,5 0,0 0 0,00 100,00 100 100

1" 25 0,0 0 0,00 100,00 100 100

3/4" 19 0,0 0,00 0,00 100,00 95 100

1/2" 12,5 0,0 0,00 0,00 100,00 87 97

3/8" 9,5 18,2 0,74 0,74 99,26 70 80

No 4 4,75 632,2 25,62 26,35 73,65 43 58

No 8 2,36 634,9 25,73 52,08 47,92 30 45

No 16 0,0 0,00 52,08 47,92

No 30 0,0 0,00 52,08 47,92

No 50 0,0 0,00 52,08 47,92

No 80 0,0 0,00 52,08 47,92

No 200 0,075 782,3 31,70 83,78 16,22 7 10

FONDO 13,2

ELABORÓ

IVAN JOSE PABA MARTINEZ

DIRECTOR I+D+i

CODIGO GB-F-046

Versión 1

Fecha: 01-08-2012

GESTION DE PRODUCCION DE MATERIALES ASFALTICOS

ANALISIS GRANULOMÉTRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

ANALIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO EN SECO

RESULTADO OBTENIDO

ESPECIFICACION

MEZCLA ASFALTO

CAUCHO IDU TIPO 1

TAMIZ

MASA ANTES DE LAVADO

MASA DESPUES DE LAVADO

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0,060,6660

Po

rce

nta

je q

ue

pas

a

Tamaño de las particulas (mm).

CURVA DEL ESTUDIO