UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE … · Paulina Ramírez Ayala de la carrera de...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES REOLÓGICAS DE

ASFALTO DE LA REFINERÍA ESMERALDAS MODIFICADO CON

POLVO DE NEUMÁTICOS RECICLADOS

TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROYECTO DE

INVESTIGACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO QUÍMICO

AUTOR: ANDREA PAULINA RAMÍREZ AYALA

QUITO

2018

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Evaluación de las propiedades reológicas de asfalto de la Refinería

Esmeraldas modificado con polvo de neumáticos reciclados

Trabajo de titulación, modalidad proyecto de investigación para la obtención

del título de Ingeniero Químico

Autor: Andrea Paulina Ramírez Ayala

Tutor: Ing. Luis Alberto Calle Guadalupe

QUITO

2018

iii

DERECHOS DE AUTOR

Yo, ANDREA PAULINA RAMÍREZ AYALA en calidad de autor y titular de los

derechos morales y patrimoniales del trabajo de titulación: “EVALUACIÓN DE LAS

PROPIEDADES REOLÓGICAS DE ASFALTO DE LA REFINERÍA ESMERALDAS

MODIFICADO CON POLVO DE NEUMÁTICOS”, modalidad Proyecto de

Investigación para la obtención del título de Ingeniero Químico, de conformidad con el

Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS

CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN concedo a favor a la

Universidad Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para

el uso no comercial de la obra, con fines estrictamente académicos. Conservo a mi favor

todos los derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.

Asimismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art.144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma

de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros asumiendo la responsabilidad

por cualquier reclamo que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la

Universidad de toda la responsabilidad.

En la ciudad de Quito, a los 13 días del mes de diciembre del 2018.

FIRMA

Ramírez Ayala Andrea Paulina

C.C. 1720995230

[email protected]

iv

APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, Luis Calle Guadalupe en calidad de tutor del trabajo de titulación,

modalidad proyecto de investigación EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES

REOLÓGICAS DE ASFALTO DE LA REFINERÍA ESMERALDAS MODIFICADO CON

POLVO DE NEUMÁTICOS RECICLADOS, elaborado por la estudiante Andrea

Paulina Ramírez Ayala de la carrera de Ingeniería Química, Facultad de

Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador, considero que la

misma reúne los requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en

el campo epistemológico, para ser sometida a la evaluación por parte del jurado

examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo sea

habilitado para continuar con el proceso de titulación determinado por la

Universidad Central del Ecuador.

En la ciudad de Quito, a los…….…días del mes ……….. de 2018.

Firma del Tutor

Luis Calle Guadalupe

CC:1705283446

[email protected]

v

DEDICATORIA

A mis padres Ludwing y Lourdes que con su ejemplo, dedicación

y entrega me han dado la fuerza necesaria para batallar y lograr

mis metas. Por ser mis confidentes de triunfos y derrotas;

ustedes son la bendición más grande que Dios me ha dado.

A mis hermanos Gabriel y Daniela, que han sido mi soporte en

tiempos difíciles y mi sonrisa del día a día.

A mi abuelito Jaime que me ha enseñado que el inmenso mundo

del conocimiento puede ser conquistado mediante la lectura.

A toda mi familia y amigos de manera especial a William quien

me ha apoyado siempre en el trayecto de mi vida profesional y

personal, quien ha sido un gran compañero, amigo y ahora

colega.

Finalmente, a mis abuelitas que, aunque están lejos las recuerdo

siempre y las llevo en mi corazón. Cada estrella en el cielo tiene

sus nombres y cada logro, con amor se lo dedico a ustedes.

“El punto de partida de todo logro es el deseo.”

Napoleón Hill.

vi

AGRADECIMIENTOS

A Dios que con su amor infinito me ha bendecido con mi maravillosa familia y me ha

permitido escoger de forma correcta mi verdadera vocación; gracias por permitirme

reconocer que los errores no son motivo de lástima sino son la fortaleza del alma y la razón.

A la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador que me ha abierto

sus puertas cálidamente y que me ha cubierto con un manto de conocimientos valiosos, a sus

profesores que con su esfuerzo y dedicación me han permitido explorar un mundo lleno de

retos, cuestionamientos y respuestas.

Al equipo de Control de Calidad de la Refinería Esmeraldas, especialmente al Dr. Edgar

Campoverde, Dr. José Once y a Ing. Graciela Hurtado que me proporcionaron todas las

herramientas necesarias para realizar el presente proyecto de investigación.

A mi tutor y profesor Ing. Luis Calle Guadalupe, quien me ha brindado su apoyo y guía para

la culminación de esta importante etapa en mi vida profesional.

A mi querida familia que con su cariño me ha inculcado los valores que me han hecho crecer

personal y profesionalmente.

Finalmente, a William y a mis amigos Jen, Kathy, Paty y Hugo por estar a mi lado con todos

sus consejos y su apoyo, que todas las experiencias vividas no sean solo un recuerdo y que

existan muchas más aventuras juntos.

Andrea Ramírez

vii

CONTENIDO

pág.

LISTA DE TABLAS ..............................................................................................................XI

LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................... XVI

ÍNDICE DE ANEXO ........................................................................................................ XVII

RESUMEN ....................................................................................................................... XVIII

ABSTRACT ........................................................................................................................ XIX

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………..1

1. ASFALTO……………………………………………………………………………………………………………3

1.1. Asfalto ......................................................................................................................... 3

1.2. Composición del asfalto.............................................................................................. 4

1.2.1. Asfaltenos ................................................................................................................... 4

1.2.2. Maltenos...................................................................................................................... 5

1.3. Asfalto modificado ..................................................................................................... 6

1.3.1. Compatibilidad asfalto-polímero ................................................................................ 6

1.4. Problemas en el asfalto convencional ......................................................................... 7

1.4.1. Deformaciones permanentes (Ahuellamiento) ........................................................... 7

1.4.2. Fatiga a temperaturas intermedias .............................................................................. 8

1.4.3. Fisuramiento térmico por contracción a bajas temperaturas ...................................... 8

1.5 Metodología SUPERPAVE ........................................................................................ 9

1.6 Grado de desempeño (PG) ........................................................................................ 10

viii

1.7. Reología .................................................................................................................... 12

1.7.1. Pruebas oscilatorias................................................................................................... 12

1.7.2. Modulo complejo ...................................................................................................... 14

1.7.3. Ángulo de fase (𝛅) .................................................................................................... 14

2. NEUMATICOS FUERA DE USO………………………………………………………………………...16

2.1. Composición del caucho ........................................................................................... 16

2.2. Composición de los neumáticos ............................................................................... 16

2.3. Polvo de caucho en NFU .......................................................................................... 17

2.3.1. Características físicas ................................................................................................ 18

3. PARTE EXPERIMENTAL………………………………………………………………………………….21

3.1. Diseño Experimental................................................................................................. 21

3.2. Caracterización fisicoquímica del asfalto original.................................................... 22

3.3. Caracterización de NFU............................................................................................ 24

3.4. Termogravimetría ..................................................................................................... 25

3.5. Incorporación del material NFU al asfalto base. ...................................................... 27

3.6. Envejecimiento de muestras en RTFO ..................................................................... 28

3.7. Envejecimiento de muestras en PAV........................................................................ 29

3.8. Estudio reológico del asfalto según su grado de desempeño .................................... 30

4. DATOS EXPERIMENTAL.…………………………………………………………………………………33

4.1. Caracterización básica del asfalto ............................................................................. 33

4.1.1. Viscosidad Rotacional (Brookfield) ASTM D-4402 ................................................ 33

4.1.2. Cambio de masa en el residuo del horno de película delgada rotacional RTFO

ASTM D-2872 .......................................................................................................... 34

4.1.3. Punto de Inflamación en Copa Abierta Cleveland (ASTM D-92)............................ 35

4.2. Caracterización del polvo de neumáticos fuera de uso NFU .................................... 35

4.2.1. Porcentaje de retención del polvo NFU para la muestra tamizada ........................... 35

4.2.2. Distribución de tamaños para polvo de neumáticos procedentes de la planta

recicladora ................................................................................................................. 36

4.2.3. Distribución de tamaños para polvo de neumático retenido en tamiz Nº 100 .......... 37

ix

4.3. Clasificación de asfalto mediante grado de desempeño (Análisis Reológico) ......... 38

4.3.1. Reología Asfalto Original (sin envejecimiento) (ASTM D-7175) ............................ 38

4.3.2. Reología Asfalto envejecido RTFO (ASTM D-7175) ............................................... 43

4.3.3. Reología Asfalto envejecido RTFO+PAV (ASTM D-7175)..................................... 49

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS……………………………………………………………………………56

5.1. Cálculo del cambio de masa por calentamiento, ASTM D-1754 ............................. 56

5.2. Corrección del punto de inflamación en copa abierta Cleveland (ASTM D-92) ...... 57

5.2.1. Cálculo modelo para una concentración de 2% NFU ............................................... 57

5.3. Viscosidad rotacional promedio para asfalto original. ............................................. 58

5.4. Resultados promedio del cambio de masa en horno RTFO (ASTM D-2872) ........... 58

5.5. Resultados reológicos promedio para muestras sin envejecimiento (ASTM D-2872)

.................................................................................................................................. 58

5.6. Resultados reológicos promedio para muestras envejecidas en RTFO

(ASTM D-2872)......................................................................................................... 60

5.7. Resultados reológicos promedio para muestras envejecidas en PAV

(ASTM D-6521)......................................................................................................... 61

5.8. Análisis Estadístico ................................................................................................... 63

5.8.1. Cálculo del Análisis de Varianza (ANOVA) para las variables respuesta: ángulo de

fase, módulo complejo, factor de ahuellamiento y fatiga. ........................................ 63

5.8.2. Método Tukey para comparación de tratamientos con influencia del factor

concentración de NFU .............................................................................................. 67

5.9. Cálculo de intervalos de confianza al 95% para las propiedades reológicas y

mecanismos de falla. ................................................................................................. 71

Tabla 108 (Continuación) ..................................................................................................... 79

5.10. Curva ángulo de fase, factor de ahuellamiento y factor de fatiga en función de la

temperatura ............................................................................................................... 79

5.11. Resultados de ensayos de clasificación según norma INEN 3030……………………….85

5.12. Resultados de análisis termogravimétrico……………………………………………………..…86

6. DISCUSIÓN……………………………………………………………………………………………………...87

7. CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………………...89

x

8. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 91

CITAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................................... 92

ANEXOS ................................................................................................................................ 95

xi

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1 Equipos empleados para clasificación según grado de desempeño PG .................. 11

Tabla 2 Composición ponderal aproximada de neumáticos (CEDEX) ................................ 17

Tabla 3 Cuadro de especificaciones para polvo de NFU ...................................................... 19

Tabla 4 Ensayos para caracterización del asfalto ................................................................. 22

Tabla 5 Viscosidad rotacional, asfalto original primera repetición ...................................... 33

Tabla 6 Viscosidad rotacional, asfalto original segunda repetición ..................................... 33

Tabla 7 Viscosidad rotacional, asfalto original tercera repetición ....................................... 34

Tabla 8 Cambio de masa en el residuo del horno RTFO, (𝑟1) ............................................. 34

Tabla 9 Cambio de masa en el residuo del horno RTFO, (𝑟2) ............................................. 34

Tabla 10 Punto de inflamación ............................................................................................. 35

Tabla 11 Porcentajes de retención del polvo de NFU .......................................................... 35

Tabla 12 Distribución de tamaños para muestra inicial (procedente de planta recicladora) 36

Tabla 13 Distribución de tamaños para muestra retenida en tamiz Nº 100 .......................... 37

Tabla 14 Reología asfalto original sin NFU ......................................................................... 38



Tabla 17 Reología asfalto original con 2% NFU ................................................................. 39






xii







Tabla 29 Reología asfalto original con 10% NFU ............................................................... 42



Tabla 32 Reología asfalto envejecido RTFO ....................................................................... 43



Tabla 35 Reología asfalto envejecido RTFO-2% NFU ........................................................ 44













Tabla 48 Reología asfalto envejecido RTFO-10% NFU ...................................................... 49

Tabla 49 Reología asfalto envejecido RTFO-10% NFU ...................................................... 49

Tabla 50 Reología asfalto envejecido RTFO+PAV ............................................................. 49



Tabla 53 Reología asfalto envejecido RTFO+PAV 2% NFU .............................................. 50


xiii









Tabla 63 Reología asfalto envejecido RTFO+ PAV 8% NFU ............................................. 54


Tabla 65 Reología asfalto envejecido RTFO+PAV 10% NFU ............................................ 54

Tabla 66 Reología asfalto envejecido RTFO+ PAV 10% NFU ........................................... 55

Tabla 67 Reología asfalto envejecido RTFO+PAV 10% NFU ............................................ 55

Tabla 68 Resultados punto de inflamación........................................................................... 57

Tabla 69 Viscosidad rotacional promedio para asfalto original ........................................... 58

Tabla 70 Cambio de masa en RTFO .................................................................................... 58

Tabla 71 Ángulo de fase (δ), muestras sin envejecer ........................................................... 59

Tabla 72 Módulo complejo (G*), muestras sin envejecer .................................................... 59

Tabla 73 Factor G*/sen (δ), muestras sin envejecer ............................................................. 59

Tabla 74 Ángulo de fase (δ), muestras envejecidas en horno RTFO ................................... 60

Tabla 75 Modulo complejo (G*), muestras envejecidas en horno RTFO ............................ 60

Tabla 76 Factor G*/sen (δ) , muestras envejecidas en horno RTFO ................................... 60

Tabla 77 Resultados reológicos para establecer Temperatura máxima de diseño ............... 61

Tabla 78 Ángulo de fase (δ) , muestras envejecidas en PAV ............................................... 61

Tabla 79 Módulo complejo (G*), muestras envejecidas en PAV ........................................ 62

Tabla 80 Factor G*.sen (δ), muestras envejecidas en PAV ................................................. 62

Tabla 81 Resultados reológicos para establecer Temperatura intermedia de diseño (TI) .... 62

Tabla 82 ANOVA para la variable respuesta ángulo de fase, muestra original ................... 64

Tabla 83 ANOVA para la variable respuesta módulo complejo, muestra original .............. 64

Tabla 84 ANOVA para la variable respuesta factor de ahuellamiento, muestra original .... 65

Tabla 85 ANOVA para la variable respuesta ángulo de fase, muestra envejecida en RTFO

.............................................................................................................................................. 65

xiv

Tabla 86 ANOVA para la variable respuesta módulo complejo, muestra envejecida en

RTFO .................................................................................................................................... 65

Tabla 87 ANOVA para la variable respuesta factor de ahuellamiento, muestra envejecida

en RTFO ............................................................................................................................... 66

Tabla 88 ANOVA para la variable respuesta ángulo de fase, muestra envejecida en PAV 66

Tabla 89 ANOVA para la variable respuesta módulo complejo, muestra envejecida en PAV

.............................................................................................................................................. 67

Tabla 90 ANOVA para la variable respuesta factor de fatiga, muestra envejecida en PAV 67

Tabla 91 Método Tukey para comparación de tratamientos con variable respuesta ángulo de

fase, Muestra original ........................................................................................................... 68

Tabla 92 Método Tukey para comparación de tratamientos con variable respuesta módulo

complejo, muestra orignial ................................................................................................... 68

Tabla 93 Método Tukey para comparación de tratamientos con variable respuesta factor de

ahuellamiento, Muestra original ........................................................................................... 68


fase, Muestra envejecida RTFO ........................................................................................... 69


complejo, Muestra envejecida RTFO ................................................................................... 69

Tabla 96 Método Tukey para comparación de tratamientos con variable respuesta factor de

ahuellamiento, Muestra envejecida RTFO ........................................................................... 69


fase, Muestra envejecida PAV.............................................................................................. 70


complejo, Muestra envejecida PAV ..................................................................................... 70

Tabla 99 Tukey para comparación de tratamientos con variable respuesta factor de fatiga,

Muestra envejecida PAV ...................................................................................................... 70

Tabla 100 Intervalos de confianza para variable ángulo de fase, muestras originales ......... 71

Tabla 101 Intervalos de confianza para variable módulo complejo, muestras originales .... 72

Tabla 102 Intervalos de confianza para factor de ahuellamiento, muestras originales ........ 72

Tabla 103 Intervalos de confianza para variable ángulo de fase, muestras envejecidas en

RTFO .................................................................................................................................... 73

xv

Tabla 104 Intervalos de confianza para factor de ahuellamiento, muestras envejecidas en

RTFO .................................................................................................................................... 75

Tabla 105 (Continuación) ..................................................................................................... 76


PAV ...................................................................................................................................... 76


PAV ...................................................................................................................................... 77

Tabla 108 Intervalos de confianza para factor fatiga, muestras envejecidas en PAV .......... 78

Tabla 110 Resultados de ensayos de clasificación para las 6 concentraciones .................... 85

xvi

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1 Macroestructura de los asfaltenos ............................................................................ 5

Figura 2 Problemas en pavimentos ......................................................................................... 9

Figura 3 Flujo entre dos placas paralelas.............................................................................. 12

Figura 4 Movimiento del plato superior en un ciclo de carga .............................................. 13

Figura 5 Desplazamiento de la muestra de prueba ............................................................... 14

Figura 6 Representación del módulo complejo y ángulo de fase en materiales viscoelástico

.............................................................................................................................................. 15

Figura 7 Equipos empleados para clasificación según grado de desempeño PG ................. 19

Figura 8 Distribución de tamaños para muestra inicial (procedente de planta recicladora) . 36

Figura 9 Distribución de frecuencias para polvo de caucho retenido en tamiz Nº 100 ........ 37

Figura 10 Ángulo de fase vs Temperatura, asfalto original ................................................. 80

Figura 11 Módulo complejo vs Temperatura, asfalto original ............................................. 81

Figura 12 Factor de ahuellamiento 𝐺 ∗/𝑠𝑒𝑛 (𝑥) 𝑣𝑠 𝑇, asfalto original .............................. 81

Figura 13 Ángulo de fase vs T, envejecido RTFO ............................................................... 82

Figura 14 Módulo complejo vs T, envejecido RTFO ........................................................... 82

Figura 15 Factor de ahuellamiento 𝐺 ∗/𝑠𝑒𝑛 (𝑥) 𝑣𝑠 𝑇, asfalto envejecido RTFO .............. 83

Figura 16 Ángulo de fase vs T, envejecido PAV ................................................................. 83

Figura 17 Módulo complejo vs T, envejecido PAV ............................................................. 84

Figura 18 Factor de fatiga 𝐺 ∗. 𝑠𝑒𝑛 (𝑥) 𝑣𝑠 𝑇, asfalto envejecido PAV .............................. 84

Figura 19 Resultados termogravimétricos ............................................................................ 86

xvii

ÍNDICE DE ANEXO

pág.

Anexo A Reporte fotográfico de los equipos utilizados ....................................................... 96

Anexo B Clasificación del asfalto según su grado de desempeño INEN 3030 .................. 101

Anexo C Ensayo de Clasificación Ligante asfáltico .......................................................... 103

Anexo D Reporte de análisis de distribución de tamaños en Camsizer ............................. 104

Anexo E Contenido de Fibras en caucho reciclado de neumático ..................................... 106

Anexo F Distribución de tamaños de partículas en caucho reciclado de neumático .......... 107

Anexo G Humedad en caucho reciclado de neumático ...................................................... 108

Anexo H Partículas ferrosas en caucho reciclado de neumático ........................................ 109

Anexo J Ficha Técnica Polvo de caucho reciclado de NFU (Empresa Rubberaction) ...... 110

Anexo K Reporte de análisis Termogravimétrico .............................................................. 112

Anexo L Reporte de análisis reológico............................................................................... 118

xviii

Evaluación de las propiedades reológicas de asfalto de la Refinería Esmeraldas

modificado con polvo de neumáticos reciclados

RESUMEN

Determinación de las propiedades viscoelásticas del asfalto modificado con polvo de

neumáticos reciclados, mediante ensayos reológicos y clasificación por su grado de

desempeño de acuerdo con la norma INEN 3030.

El polvo de caucho tamizado con distribución de tamaños de partículas menores a 250 um se

añadió al asfalto a concentraciones del: 2,4,6,8 y 10%. Posteriormente las muestras fueron

envejecidas en horno de película rotacional (RTFO) y en horno de envejecimiento a presión

(PAV), que simulan las condiciones: 1) en su etapa inicial de transporte y puesta en obra y

2) su vida útil.

Se realizaron ensayos reológicos de las muestras con y sin envejecimiento, con el fin de medir

sus propiedades de resistencia a temperaturas altas (52-82 ℃) e intermedias (16-34 ℃)

mediante el uso del reómetro de corte dinámico según la norma ASTM D-7175. También se

hicieron ensayos complementarios de viscosidad rotacional, punto de inflamación y pérdida

de masa por calentamiento para verificar que el producto cumple con las especificaciones.

Adicionalmente, se analizó el comportamiento termogravimétrico del asfalto y de las

muestras sin envejecimiento.

Para las muestras con y sin envejecimiento se graficaron curvas del ángulo de fase, del

módulo complejo y de los mecanismos de falla (factores de ahuellamiento y fatiga) en

función de la temperatura.

Los resultados obtenidos fueron analizados mediante pruebas ANOVA y Tukey demostrando

mejores resultados a concentraciones del 8 y 10% las mismas que según su grado de

desempeño corresponden a un asfalto PG 76(25).

PALABRAS CLAVES: ASFALTOS / ASFALTO MODIFICADO /PROPIEDADES

REOLOGICAS/POLVO/ NEUMÁTICOS RECICLADOS

xix

Evaluation of the rheological properties of asphalt of Esmeraldas Refinery modified

with dust from tires out of use

ABSTRACT

Determination of the viscoelastic properties of modified asphalt with recycled tire dust by

rheological tests and classification according to their degree of performance by INEN 3030

standard.

The rubber powder with particle size distribution smaller than 250 μm was added to the

asphalt at concentrations of: 2,4,6,8 and 10%. Subsequently, the samples were aged in

rotational film furnace (RTFO) and pressure aging furnace (PAV), which simulate the

conditions: 1) in its initial stage of transport and placement on pavements and 2) its useful

life.

Rheological tests were carried out on samples with and without aging, in order to measure

their resistance properties at high temperatures (52-82 ℃) and intermediate temperatures (16-

34 ℃) by using the dynamic cutting rheometer according to the ASTM standard. D-7175.

Complementary tests of rotational viscosity, flash point and loss of mass by heating were

also made to verify that the product meets the specifications. Furthermore, the

thermogravimetric behavior of the asphalt and samples without aging was analyzed.

For the samples with and without aging, curves of the phase angle, the complex module and

the failure mechanisms (rutting and fatigue factors) were plotted as a function of temperature.

The results obtained were analyzed by means of ANOVA and Tukey tests, showing better

results at concentrations of 8 and 10%, which according to their degree of performance

correspond to an asphalt PG 76 (25).

KEYWORDS: ASPHALT / MODIFIED ASPHALT / RHEOLOGICAL

PROPERTIES / POWDER / RECYCLED TIRES

1

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, los neumáticos fuera de uso constituyen un problema a nivel mundial,

debido a que por su naturaleza fisicoquímica no son biodegradables, y lamentablemente su

uso como combustible en calderas genera efluentes gaseosos contaminantes, esto por la alta

presencia de residuos tóxicos.

La importación de neumáticos en el país ha subido grandes cifras con un aproximado en el

2014 de 3 millones de llantas. La conciencia ambiental ha provocado la creación de

regulaciones como el Acuerdo Ministerial 098 (2015), que establece que los importadores y

productores de neumáticos recuperen el 30% de su oferta, impidiendo la acumulación de este

material en sitios inadecuados.

Para el 2016 en el Ecuador se comenzó a utilizar los neumáticos como materia prima en

recicladoras artesanales, reencauchadoras, y plantas de reciclaje, estas últimas permiten

mediante procesos de trituración obtener el polvo de caucho en sus diversos tamaños.

El uso de polvo de neumáticos reciclados de tamaño menor a 500𝜇𝑚, ha sido usado por

diversos países en todo el mundo para formar parte de la carpeta asfáltica y de esta manera

mejorar las características de soporte a cargas por tránsito.

Por otro lado, desde el año 2009, Refinería Esmeraldas decide producir un único tipo de

asfalto clasificado según viscosidad como un asfalto AC-20 y consecuentemente se deja de

procesar el asfalto con grado de penetración 60-70 utilizado para climas cálidos y el de

penetración 85-100 utilizado para zonas frías como la Sierra. El uso de un solo tipo de asfalto

para las diferentes condiciones climáticas del país, ha provocado un mayor desgaste en los

pavimentos ecuatorianos disminuyendo el ciclo de vida que debería cumplir el bitumen como

material aglomerante y de soporte.

La simulación del comportamiento del ligante asfáltico como material aglomerante en

carreteras, así como sus propiedades reológicas en un rango amplio de temperaturas pueden

2

obtenerse mediante novedosas tecnologías como la SUPERPAVE. Esta metodología

implementada por diversos países en todo el mundo reemplaza ensayos como los de

viscosidad y penetración que determinan las características del asfalto a una sola temperatura y

pueden llegar a predecir problemas futuros de ahuellamiento y agrietamiento debidas al

envejecimiento prematuro.

El presente trabajo de investigación pretende mostrar una alternativa ecológica que permita

la incorporación del polvo de caucho NFU al asfalto AC-20 de Refinería Esmeraldas con el

fin de mejorar el comportamiento del ligante durante su vida úti. El estudio de las propiedades

reológicas como el ángulo de fase, módulo complejo y los mecanismos de falla (factor de

ahuellamiento y fatiga) permiten clasificar el asfalto según su grado de desempeño y de esta

forma destinar su implementación de acuerdo a sus características de flexibilidad, resistencia

a temperaturas altas e intermedias y a las diferentes condiciones de cargas por tránsito.De

esta manera, no solo se disminuiría en gran parte el impacto ambiental que se generara por

estos desechos, sino que a su vez permitiría tener un asfalto con mejores características para

implementación en carreteras, reduciendo de igual manera el costo en la construcción de vías.

Porcentajes del 2,4,6,8 y 10% del polvo de caucho NFU previamente tamnizado y

caracterizado fueron incorporadas al asfalto base. La caracterización previa fue realizada

mediante el equipo CAMSIZER, con el fin de tener un tamaño de partícula apto que no

interfiera en la medición de las propiedades reológicas de las mezclas.

Las muestras fueron acondicionadas en hornos de envejecimiento simulado a corto y largo

plazo en el Laboratorio de Control de Calidad de Refinería Esmeraldas. Las mezclas

originales y envejecidas se analizaron en el reómetro de corte dinámico de la Facultad de

Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador. Se realizaron ensayos

complementarios como viscosidad rotacional, punto de inflamación y perdida de mas por

calentamiento que permitieron la verificación de un asfalto bajo especificación.

3

1. ASFALTO

1.1. Asfalto

Es una mezcla de hidrocarburos de característica viscoelástica, debido al comportamiento

que posee a diferentes temperaturas. Es un derivado del petróleo, que se obtiene como un

producto de la destilación al vacío. Es usado como aglomerante en obras de pavimentación

puesto que posee propiedades de impermeabilización y adherencia.

Su consistencia le permite mezclarse con agregados de origen pétreo, ya sea mineral o

arenoso; esta mezcla de gran consistencia es colocada en la carpeta asfáltica a temperaturas

entre 150 ℃ y 170 ℃. (Herrera J. & Limón R., 1970)

A temperaturas altas mayores a 100℃, el asfalto tiene comportamiento viscoso, similar al

comportamiento de un líquido Newtoniano y a bajas temperaturas se caracteriza por ser un

sólido elástico, descrito por la ley de Hooke.

El cemento asfáltico tiene una composición química variante y depende de la zona de

procedencia del crudo y su refinación. Las distintas condiciones de presión y temperatura

especificadas en el parque industrial dan las características de este producto de fondo. De

esta manera pueden producirse asfaltos con alta, moderada y baja viscosidad (Arenas, 2006);

y a su vez ser clasificados según su grado de viscosidad, penetración o desempeño.

4

1.2. Composición del asfalto

Generalmente este material está compuesto por: carbono entre un 80 a 87 % p/p, nitrógeno

0 - 1%, hidrógeno 9 – 11%, azufre 0,5 – 7%, oxígeno 2 – 8% y metales (hierro, níquel y

vanadio) entre 0 – 0,5 %. Su composición específica depende de la naturaleza del crudo del

cual provenga. (Jiménez, 2012)

El asfalto o betún posee un alto peso molecular y una estructura hidrocarburífera compleja,

constituido principalmente por la familia de los asfaltenos y los maltenos.Tradicionalmente

la estructura molecular del asfalto ha sido considerada como un coloide cuya fase continua o

malténica sirve de soporte a la fase dispersa, constituida por micelas compuestas por

asfaltenos.

Según Sosa, (2012) la composición del asfalto de la Refinería Esmeraldas realizada mediante

Cromatografía con Destilación Simulada (ASTM D7169) presenta en promedio, un

contenido de asfaltenos del 20,65%, maltenos 75,29% y parafinas en un 4,05%; parámetros

que cumplen con las especificaciones detalladas en la norma europea EN 12606-1.

1.2.1. Asfaltenos

Son los compuestos que precipitan por la adición de parafinas como el n-pentano, son

compuestos responsables de la dureza del asfalto y su color va del café oscuro hasta el negro.

Constituido por anillos aromáticos polinucleares que contienen metales pesados (vanadio,

níquel, hierro) y no metales como el azufre. Su peso varía de 1.000 a 4.000 UMA para

moléculas simples, y de 40.000 a 40 millones de UMA para estructuras micelares. (Arenas,

2006)

5

Figura 1 Macroestructura de los asfaltenos (Arenas, H. 2006)

1.2.2. Maltenos

Son la fracción soluble en hidrocarburos saturados de bajo punto de ebullición, sus dos

componentes principales son las resinas y los aceites, los cuales pueden ser separados por

métodos físicos.

Las resinas son cuerpos translúcidos, semisólidos y muy adherentes; son más pesadas que

los aceites y por ende tienen un punto de ebullición más elevado y un carácter más aromático;

proporcionan las características cementantes o aglutinantes.

Por otro lado, los aceites están constituidos por anillos nafténicos y cadenas parafínicas en

menor proporción; su aporte principal es el dar la consistencia necesaria para hacerlos

trabajables, pues permite el desplazamiento entre micelas.

La cantidad y naturaleza química de los asfaltenos, resinas y aceites es la que atribuye las

diferentes propiedades al asfalto. Según Arenas (2006) un alto contenido de aceites en el

asfalto permite un comportamiento viscoso, una mayor resistencia al envejecimiento y por

ende una mayor durabilidad, debido a que, las micelas (asfaltenos rodeados de resinas)

flotarán en el líquido aceitoso sin tocarse.

Por otro lado, durante el calentamiento en planta, el asfalto va presentando una reducción

gradual de los aceites, provocando una mayor proximidad entre núcleos de asfalteno, dando

como resultado un incrementando en su viscosidad y una mayor susceptibilidad al

envejecimiento.

6

1.3. Asfalto modificado

Se conoce con el nombre de asfalto modificado, al producto de incorporar polímeros o

materiales reciclados con el asfalto. Esta mezcla provoca el cambio de las propiedades físicas

y reológicas del ligante. En términos generales, este tipo de asfaltos son empleados a nivel

mundial debido a que disminuye la susceptibilidad a las cargas por tránsito vehicular,

temperaturas extremas, y oxidación.

Los polímeros empleados para la modificación pueden ser plásticos, elastoméricos y los

provenientes del caucho reciclado, como es el polvo de neumáticos en desuso “NFU”.

Aproximadamente el 75% de los asfaltos modificados provienen de elastómeros, 15% son

mezclados con plastómeros y el 10% con caucho o una mezcla variada de este.

Según Figueroa (2009), las mezclas de cemento asfáltico con grano de caucho reciclado

(GCR) provocan un aumento de la viscosidad, flexibilidad a bajas temperaturas y menos

plasticidad a temperaturas elevadas.

1.3.1. Compatibilidad asfalto-polímero

La compatitibilidad de mezclas asfalto-polímero en caliente puede tener diferente

comportamiento; presentándose de esta forma mezclas heterogéneas, cuando el asfalto y el

polímero son completamente incompatibles y la mezcla presenta las mismas características

que el ligante original. Mezcla totalmente homogénea, que constituye un caso no deseado,

debido a que el ligante es extremadamente estable y la incorporación del modificador solo

aumenta la viscosidad. Mezcla microheterogénea, donde el polímero a altas temperaturas

absorber una parte de las fracciones aceitosas ligeras del asfalto y luego se hincha, formando

una fase polimérica diferente de la fase asfáltica residual. (Figueroa 2009)

7

1.4. Problemas en el asfalto convencional

El asfalto constituye la matriz continua y el único componente deformable de los pavimentos

flexibles. Las condiciones de almacenamiento, transporte, puesta en obra y las variaciones

de temperatura, así como la exposición a agentes oxidantes provoca cambios en su

composición. El conjunto de todos estos factores disminuye la vida útil en carreteras

causando problemas de ahuellamiento, fatiga y fisuramiento.

Según Valdés, Pérez, & Calabi, (2011) los principales agentes que inducen los fallos en

carreteras además de las condiciones climáticas de temperatura y humedad son: la

interacción vehículo-pavimento y las velocidades de circulación.

La temperatura influye de manera directa en la rigidez del pavimento, ya que a medida que

aumenta la temperatura, la capa superior del pavimento se vuelve menos rígida y por el

contrario a condiciones climáticas bajas, la rigidez se incrementa. Estos cambios generan

altas tensiones superficiales de retracción en la superficie del pavimento.

1.4.1. Deformaciones permanentes (Ahuellamiento)

Este tipo de problema se da en pavimentos jóvenes a altas temperaturas de servicio, es

causada por la acumulación de deformaciones del tipo plástico. Estas deformaciones no

recuperables son originadas por cargas ejercida por el tránsito vehicular.

El grupo SHRP (Programa estratégico de investigación de carreteras), definió el factor

𝐺∗/𝑠𝑒𝑛 (𝛿), como una medida de rigidez del ligante o resistencia al ahuellamiento. El

método de prueba para la determinación del factor ahuellamiento, aplica una frecuencia de

1.59 Hz, que corresponde al tiempo promedio que tarda un camión en pasar por un punto,

viajando a una velocidad de 90 Km/h. (Arenas, 2006)

8

Para determinar la máxima temperatura que puede soportar el ligante antes de presentar

deformación (ahuellamiento), es necesario realizar ensayos del ligante original (sin

envejecimiento) y el envejecido en RTFO.

1.4.2. Fatiga a temperaturas intermedias

Esta falla ocurre en los últimos años de servicio, a temperaturas intermedias de entre 4 a 40

℃ y a numerosas y repetidas cargas por tráfico. Los pavimentos presentan desgaste conocido

como piel de cocodrilo.

El factor que mide la resistencia a la fatiga “𝐺∗. 𝑠𝑒𝑛 (𝛿) ” no debe superar los 5000 kPa

previo envejecimiento en RTFO y PAV.

1.4.3. Fisuramiento térmico por contracción a bajas temperaturas

Este problema provoca la aparición de fisuras transversales en la superficie del pavimento.

Es evaluada mediante los ensayos Bending Beam Rheometer y el Direct Tension Tester, los

mismos que miden la temperatura crítica más baja que puede soportar el asfalto en carreteras

antes de su fisuración. Con solo una vez que la temperatura sea inferior a la límite, el

pavimento se romperá.

9

1.5 Metodología SUPERPAVE

La metodología SUPERPAVE, conocida por sus siglas en inglés como Superior Performing

Asphalt Pavements, fue creada en 1987 por el Programa de Investigación Estratégica de

Carreteras (SHRP). Es un nuevo tipo de especificación para asfaltos, que incorpora

novedosas técnicas de clasificación, reemplazado los métodos convencionales según el grado

de viscosidad y penetración. Es una herramienta útil en investigación ya que permite conocer

el desempeño de ligantes modificados y sin modificar; supliendo la metodología de ensayos

tradicionales a una temperatura fija predefinida por ensayos que proporcionan más

información relacionada con el envejecimiento a corto y largo plazo.

Fundamentalmente, representa un sistema mejorado de especificaciones para materiales,

diseño y análisis de mezclas asfálticas y predicción del comportamiento de pavimentos. El

Figura 2 Problemas en pavimentos c) fisuramiento térmico por contracción a bajas temperaturas. (Miranda R. 2010)

, a) ahuellamiento b) fatiga a temperaturas

intermedias,

a b)

c

10

sistema incluye equipos de ensayo, procedimientos y criterios.(McGennis R., Shuler S., &

Bahia H., 1994)

Esta clasificación es conocida como Grado de Desempeño o Performance Grade (PG).

1.6 Grado de desempeño (PG)

La clasificación por su grado de desempeño permite conocer la resistencia del asfalto durante

toda su vida útil a diferentes condiciones climáticas y cargas por tránsito. Identifica la

temperatura crítica superior, intermedia e inferior para prevenir problemas futuros de

ahuellamiento, fatiga y agrietamiento.

El grado de performace (PG) de un ligante es, por ejemplo, PG 64(IT)-22. El primer número

64 es conocido como “grado de alta temperatura” e indica que el ligante posee propiedades

físicas adecuadas al menos hasta los 64℃ (correspondiente al clima en el que el ligante estará

en servicio).

La temperatura intermedia mostrada entre paréntesis determina la mínima temperatura

intermedia que el pavimento puede resistir antes de tener problemas por fatiga. Por ejemplo,

si el grado de desempeño es un PG 64(16)-22, su temperatura intermedia es de 16℃.

De igual manera, el -22 llamado “grado de baja temperatura” revela propiedades físicas

adecuadas del ligante hasta temperaturas de -22℃. (Anexo C)

De esta manera se puede establecer un rango de temperaturas dentro del cual un asfalto en

particular puede desempeñarse adecuadamente. Sin embargo, en esta clasificación solo se

considera las condiciones climáticas cuando el ligante escogido junto con el agregado es

sometido a cargas rápidas, donde la velocidad del tráfico es de aproximadamente 90 km/h,

que correspondiente a 10 rad/s en los ensayos reológicos con el reómetro de corte dinámico

DSR.

11

Cerca de intersecciones, estaciones de peaje, etc los pavimentos son sometidos a cargas

mucho más lentas o estacionarias.

Para que el ligante pueda resistir mayor rigidez la metodología SUPERPAVE ha considerado

el incremento de uno o dos grados a la alta temperatura. Esto es, si la selección del ligante es

PG 64-22, tomando a consideración las cargas estáticas, el asfalto que debería ser

implementado en las carreteras sería de un PG 70-22.

La norma AASHTO M320, el Reglamento Técnico Centroamericano (RTCA 75.01.22:047)

y la norma (NTE INEN 3030, 2015) proporcionan las especificaciones que debe cumplir el

betún para su clasificación según su grado de desempeño PG. (Véase Anexo B).

Los ensayos y su respectiva norma se describen en la tabla 1.

Tabla 1 Equipos empleados para clasificación según grado de desempeño PG

ENSAYO NORMA DESCRIPCIÓN

Punto de inflamación en

copa abierta Cleveland ASTM D-92

Determinar la temperatura mínima de ignición

para asegurar el almacenamiento y transporte

seguro.

Viscosidad rotacional ASTM D-4402

Establece la manejabilidad y facilidad de

bombeo en refinería o planta asfáltica. La

especificación fija un valor máximo de

viscosidad de 3 Pa.s a 135℃.

Horno de película

delgada (RTFO)

AASHTO T240 &

ASTM D-2872

Simula el envejecimiento durante la etapa

constructiva, las muestras son expuestas al aire

y calor, el equipo permite simular el

envejecimiento por volatilización y oxidación

Envejecimiento

acelerado en cámara de

presión (PAV)

ASTM D-6521

Simula el envejecimiento durante la vida útil

oxidando el ligante mediante la incorporación

de aire embotellado comercial.

Reómetro de viga de

flexión (BBR) ASTM D-6648

Medir las propiedades del ligante asfáltico a

temperaturas bajas.

Ensayo de tracción

directa (DDT) INVE-720

Calcula las propiedades del ligante asfáltico a

temperaturas bajas.

Reómetro de corte

dinámico ASTM D 7175

Medir las propiedades a temperaturas altas e

intermedias.

12

Los criterios comunes de especificación como el punto de inflamación, la viscosidad

rotacional y la pérdida de masa en RTFO se incluyen para controlar las características de los

ligantes respecto a su seguridad, manejo y bombeo en la planta de mezclado en caliente.

1.7. Reología

La reología es la ciencia que estudia el comportamiento de un fluido al ser deformado bajo

la acción o influencia de un esfuerzo. La deformación ocurre por la aplicación de esta fuerza

“F” a un fluido dispuesto entre dos placas de áreas iguales. De igual manera que los estudios

realizados en reómetros, una de las placas (superior o inferior) permanece estacionaria,

mientras que la otra se mueve.

El movimiento del fluido se da por capas, siendo la primera en desplazarse la que se encuentra

más cerca al plato en movimiento. La resistencia a este movimiento es conocida como

viscosidad.

1.7.1. Pruebas oscilatorias

Las pruebas oscilatorias se utilizan para examinar todo tipo de materiales viscoelásticos,

como soluciones poliméricas, suspensiones, espumas, pastas, geles e incluso sólidos rígidos;

Figura 3 Flujo entre dos placas paralelas Gebhard Scharamm (1998)

Placa móvil

Placa fija

13

para asfaltos las pruebas oscilatorias permiten la clasificación por grado de desempeño PG.

(Mezger, 2014)

A diferencia de las pruebas rotacionales, donde un ciclo es equivalente a 360 °, el movimiento

que produce el plato superior es de forma oscilatoria.

Un movimiento oscilatorio es el mostrado en la Figura 4, donde en primer lugar el plato parte

del punto A hasta el punto A' en sentido antihorario, luego en sentido horario hacia el punto

A’’, y finalmente regresa nuevamente a la posición A.

Según “The Asphalt Institute”, a medida que la placa superior gira, el punto A se mueve a la

posición A’ pero los otros puntos, O, O' y B, permanecen en una ubicación fija.(Figura 5.a)

La deformación por cizalla está definida como la distancia de rotación del punto superior (φ)

dividido para el grosor de la muestra h. Consecuentemente, la tensión de corte es cero en el

centro del plato y aumenta hasta un máximo en el borde exterior de la muestra de prueba.

(Véase Figura 5.b)

Upper (Rotating Plate)

A” A’

A

2 1

0

3

Figura 4 Movimiento del plato superior en un ciclo de carga

14

Por otro lado, el módulo de corte complejo 𝐺∗ y ángulo de fase 𝛿 proporcionados por estudios

reológicos, son parámetros valiosos que conceden información del betún para su clasificación

según su grado de desempeño (PG).

1.7.2. Modulo complejo

El comportamiento viscoelástico de todo tipo de material consiste tanto en una parte viscosa

como una elástica. Esta suma se puede ilustrar con un diagrama vectorial con la componente

elástica G' en el eje x y la componente viscosa G'' en el eje y (ver Figura 6).

El módulo complejo G* para materiales viscoelásticos es la suma vectorial resultado de los

dos componentes citados G' y G''. De forma concreta el módulo complejo G* muestra la

rigidez o la medida de la resistencia total del material de prueba cuando es sometido a

esfuerzos de cizalla.

1.7.3. Ángulo de fase (𝛅)

El ángulo de fase identifica el comportamiento elástico, viscoso o viscoelástico de un ligante

asfáltico al ser aplicada una carga o tensión. Este ángulo está representado entre 0 a 90 grados.

Mientras más cerca este el ángulo de fase (𝛿) al valor cero, se dice que el asfalto tiene un

comportamiento elástico, caso que ocurre a bajas temperaturas, donde el asfalto se encuentra

en estado sólido o semisólido.

Figura 5 Desplazamiento de la muestra de prueba (Asphalt Institute,s.f),

a) b)

15

Por el contrario, a altas temperaturas, el asfalto se comporta como un fluido y se lo designa

como un comportamiento viscoso o plástico. (Jiménez, 2012)

El ángulo de fase indica la capacidad de recuperación ante la deformación provocada por

cierta carga. Un valor medido de 90 grados provoca un retraso en las deformaciones y la

perdida de la capacidad de recuperación, por lo que el ligante en este caso formará problemas

como ahuellamiento.

Figura 6 Representación del módulo complejo y ángulo de

fase en materiales viscoelástico

𝛿1

𝛿2

𝐺′ Comportamiento elástico

Comportamiento viscoso

𝐺′′ Comportamiento

visco-elástico

𝐺1∗

𝐺2∗

16

2. NEUMATICOS FUERA DE USO

La fabricación de los neumáticos se debió al hallazgo, en primer lugar, del látex procedente

del árbol Hevea brasiliensis del Brasil, que después de procesos de masticación es

transformado a caucho natural. Posteriormente el descubrimiento accidental de la

vulcanización realizada por el estadounidense Charles Goodyear permitió el avance en la

producción automovilística, llegando después de posteriores investigaciones a la fabricación

de caucho sintético y artificial. (Billmeyer F. 1978)

2.1. Composición del caucho

El caucho por lo general está constituido por hidrocarburos poliméricos, formados por

unidades de isopreno unidos en forma CIS 1-4.

El caucho sintético puede ser hecho a partir de la polimerización de una variedad

de monómeros incluyendo al isopreno (2 metil-1,3- butadieno), cloropreno (2-cloro-1,3-

butadieno), e isobutileno (metilpropeno) con un pequeño porcentaje de isopreno para

la reticulación. (Machado, 2012)

2.2. Composición de los neumáticos

Los neumáticos son estructuras toroidales compuestas principalmente por caucho de origen

natural o sintético. El caucho natural proporciona al neumático mayor elasticidad, mientras

que los neumáticos elaborados por caucho sintético tienen mayor estabilidad térmica, siendo

posible una combinación entre ambos tipos de cauchos.

https://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3mero

https://es.wikipedia.org/wiki/Cloropreno

https://es.wikipedia.org/wiki/Isobutileno

https://es.wikipedia.org/wiki/Reticulaci%C3%B3n

17

Otro componente de los neumáticos que entra en proporciones altas es el negro de carbono y

la sílice, que sirve como carga de refuerzo y para mejorar la resistencia de los cauchos a la

oxidación.

El acero y material textil constituyen el tercer y cuarto componente en magnitud y forman

parte de su armazón. El óxido de zinc y el azufre sirven como catalizadores, agentes

vulcanizantes, plastificantes, y adhesivos.

Una composición ponderal de los neumáticos en la Unión Europea según el Ministerio de

Fomento y el Ministerio de Medio Ambiente de España se indica en la Tabla 2.

Tabla 2 Composición ponderal aproximada de neumáticos (CEDEX)

Material Turismo/Servicios % Camión%

Caucho 48 45

Negro de carbono y sílice 22 22

Metal 15 25

Textil 5 -

Óxido de zinc 1 2

Azufre 1 1

Aditivos 8 5

2.3. Polvo de caucho en NFU

El polvo de caucho procedente de NFU para su aplicación en obras de pavimentación es el

que resulta de triturar neumáticos fuera de uso hasta tamaños inferiores a 2 mm y cuyo

contenido de partículas inferiores a 0,063 mm es inferior al 15%. Este residuo puede estar

18

compuesto por caucho natural y sintético. La proporción de materiales ferromagnéticos y

textiles no debe superar el 0.01% y 0.25% respectivamente. (FER, 2013)

La influencia del tamaño de partícula en estudios reológicos, para modificadores cuyos

diámetros sean mayores a 0.25 mm (250 𝜇𝑚) pueden causar interferencias en las mediciones

según la norma ASTM D 7175 (Standard Test Method for Determining the Rheological

Properties of Asphalt using a Dynamic Shear Rhometer) siempre y cuando los ensayos no

tengan un buen grado de reproducibilidad.

Por otro lado, en concordancia con regulaciones nacionales y la norma INEN 2680 las

partículas de caucho usado para la modificación de asfalto deben tener un tamaño capaz de

pasar a través del tamiz de 2,36 mm correspondiente al [No.8] de la serie ASTM.

El tamaño de los trozos de neumáticos en la planta procesadora varía desde 30 y 10 cm en la

primera etapa de trituración hasta tamaños comprendidos entre 10 a 0,1 mm en procesos

secundarios y terciarios. Un último proceso conocido como micro-molienda puede ser

añadido para tener diámetros entre 425 𝜇𝑚 hasta 75 𝜇𝑚.

2.3.1. Características físicas

Las características físicas del modificante son uno de los principales factores que afectan a

la durabilidad de las mezclas asfálticas, pues de esto depende su correcta adherencia al ligante

asfáltico, la mejora en su grado de desempeño, así como una adecuada dispersión con los

agregados pétreos. Adicionalmente la conexión mecánica entre el ligante y el polvo de

caucho evita futuros problemas durante la puesta en obra y su vida útil.

▪ Densidad

La densidad de las partículas de caucho se determina mediante la masa contenida en un

recipiente cilíndrico con un volumen exacto de 1000 cm3.

La densidad relativa de las partículas de caucho de NFU, según la norma española 53526,

debe estar comprendida en el intervalo de 1,10 y 1,20.

19

▪ Tamaño de partículas

La granulometría del producto se identifica por el tamaño de la apertura del tamiz por el que

pasa al menos el 95% de la masa del material ensayado. (CEDEX, 2007)

▪ Humedad

De acuerdo con la norma NTE INEN 2680:2013 el caucho reciclado debe contener menos

del 0,75 % de humedad para evitar la formación de espumas. En mezclas asfálticas, la

formación de espuma se debe a la difusión de vapor de agua que se forma al evaporarse el

agua contenida en la matriz del modificador y su posterior expansión afecta la adherencia del

modificante. (López T. y Montero R. 2017)

Tabla 3 Cuadro de especificaciones para polvo de NFU

Característica Unidad Especificación

Min Máx

Gravedad específica -- 1,10 1,20

Tamaño de partículas 𝜇𝑚 0,063 250

Humedad -- 0,75

2.4. Asfalto modificado con NFU mediante mezclas en caliente

El tratamiento por vía húmeda o mezclas en caliente es una operación que permite la

incorporación de polímeros como el polvo de NFU al betún. El ligante es mezclado con el

polímero a temperaturas elevadas entre 177 a 204℃ y posteriormente los agregados pétreos

son incorporados a la mezcla.

Al momento que el polvo de caucho es incorporado al betún, las partículas del polímero se

reblandecen, absorben los componentes más ligeros del betún y se hinchan. Este proceso es

conocido como digestión y provoca que el distanciamiento entre partículas sea más estrecho,

haciendo que el ligante sea más viscoso. (CEDEX, 2007)

Según Herrera J. & Limón R., (1970) para una dispersión completa y una correcta

interacción, el asfalto y el modificador deben ingresar a un sistema de mezclado con agitación

20

constante durante un tiempo mínimo de 45 minutos. Sin embargo, cabe recalcar que para

interacciones mucho más rápidas las elevadas temperaturas, los largos tiempos de mezclado

y el tamaño de las partículas a su vez juegan un papel importante para la producción de

asfaltos modificados con NFU.

Las ventajas de la incorporación de polvo de caucho al betún según el “Manual de empleo

de caucho de NFU en mezclas bituminosas” del Ministerio de Fomento y Medio Ambiente

español, manifiesta que:

➢ El polvo de NFU en el asfalto convencional actúa como espesante, aumentando la

viscosidad del ligante y recubriendo los áridos con películas mucho más gruesas,

evitando el escurrimiento o exudaciones.

➢ Los betunes modificados con polvo de caucho poseen una característica mucho más

elástica y resiliente a temperaturas elevadas disminuyendo su susceptibilidad térmica.

➢ Mayor resistencia al agrietamiento, tanto por fatiga como por reflexión de las capas

inferiores (base, sub-base y subrasante).

➢ Permiten la reutilización de neumáticos fuera de uso que ocupan grandes volúmenes

en vertederos y a su vez el ahorro en recursos naturales, estimándose en España un

aprovechamiento de 350 neumáticos de turismo por kilómetro de carril y por cada

centímetro de espesor de mezcla bituminosa.

21

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Diseño Experimental

Las muestras de asfalto de la Refinería Esmeraldas fueron recogidas en un mismo día con el

fin de tener validez en los resultados.

La cantidad máxima de polímero modificador que se usó para la preparación de las mezclas

fue establecido hasta concentraciones del 10%, esto debido a que estudios realizados por

Heitzman, 1992 y Dong, 2011 afirman que porcentajes altos del polvo de caucho NFU

tienen mayor dificultad en la manipulación, transporte y bombeo de las mezclas asfálticas.

Con lo anterior, la adición del polímero modificador se lo realizó a concentraciones del 2, 4,

6, 8 y 10 %p/p. El diseño experimental mostrado en la figura 7, indica los envejecimientos

realizados a las muestras y las mediciones de las propiedades reológicas para cada

combinación. Se realizó 3 repeticiones para cada procedimiento con el fin de tener validez

en los resultados.

Se realizó la termogravimetría para el asfalto a las diferentes mezclas.

22

3.2. Caracterización fisicoquímica del asfalto original.

El asfalto procedente de la refinería Esmeraldas fue caracterizado mediante procedimientos

de la American Society of Testing and Materials (ASTM).

La tabla 4 muestra los procedimientos utilizados.

Tabla 4 Ensayos para caracterización del asfalto

ENSAYO NORMA

Punto de inflamación en copa abierta

Cleveland

ASTM D-92

Pérdida de masa por calentamiento ASTM D-2872

Viscosidad Dinámica a 135 ℃ ASTM D-4402

Efecto del calor y el aire en una película

delgada de asfalto en movimiento mediante

el horno de película delgada rotacional

RTFO.

ASTM D-2872

Determinación de propiedades reológicas de

materiales bituminosos

ASTM D-7175

Ensayo de envejecimiento de ligantes

asfálticos utilizando el recipiente de

envejecimiento presurizado PAV

ASTM D-6521

23

ASFALTO

0% NFU

2% NFU

10% NFU

8% NFU

6% NFU

HORNO PELÍCULA DELGATA ROTATORIA

(RTFO)

HORNO DE ENVEJECIMIENTO A

PRESIÓN (PAV)

4% NFU

REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO (DSR)

FACTOR G*/Sen(δ)

PG XXAHUELLAMIENTO

PG (IT)FATIGA

REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO (DSR)

FACTOR G*.Sen(δ)

PG XX (IT)

R1

R2

R6

R5

R4

R3

R1= Resultado de asfalto sin modificación con NFU

R2= Resultado de mezcla asfáltica con 2% NFU





XX = Temperatura máxima de diseño

(IT) = Temperatura intermedia de diseño

Figura 7 Equipos empleados para clasificación según grado de desempeño PG

24

3.3. Caracterización de NFU.

El polvo de caucho fue obtenido por la empresa Rubberaction que realiza operaciones de

reciclado y tratamiento de los neumáticos fuera de uso (NFU). La materia prima fue secada

en estufa por 1 hora a 60 ℃ hasta obtener una humedad no superior a 0,75 %. Esta acción

evitará la formación de espuma que puede obtenerse debido a la evaporación del agua durante

las mezclas en caliente. (INEN 2680)

El polvo NFU proveniente de la planta recicladora fue caracterizado en el equipo Camsizer

para determinar la distribución de tamaño de partícula inicial. Posteriormente las partículas

fueron tamizadas como método de separación física mediante la serie de tamices Tyler (No

70, 80, 100, 120, 140, 170).

Las partículas retenidas en el tamiz Nº 100 fueron usadas para las mezclas de asfalto en las

concentraciones detalladas en el apartado 3.5.

Los ensayos complementarios de caracterización como contenido de fibras, humedad y

partículas ferrosas se presentan en los Anexos E, G, H

El tamizado mediante la serie Tyler se lo realizó en el Laboratorio de Operaciones Unitarias

de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador, el procedimiento

fue el realizado a continuación:

▪ Pesar la cantidad de polvo de caucho que se va a tamizar, para mayor facilidad pesar

una cantidad de 100g.

▪ Tomar los pesos de cada tamiz vacío y colocar los tamices uno debajo de otro en

orden ascendente desde el tamiz No 70 (luz de malla 212) al tamiz No 170 (luz de

malla 90). El tamizado se realizó por 15 minutos a una velocidad moderada.

▪ Luego de haber finalizado el tamizado pesar cada tamiz junto con la cantidad de

muestra retenida y por diferencia de pesos obtener el porcentaje de retención.

25

La distribución de tamaño de partículas se obtuvo mediante el equipo CAMSIZER en el

Laboratorio de Catálisis de la Facultad de Ingeniería Química. El procedimiento realizado en

este equipo se detalla a continuación:

▪ Encender el ordenador y posteriormente con el switch ON/OFF inicializar el

analizador de partículas CAMSIZER.

▪ Acceder al software del equipo y ajustar los parámetros de medición; para ello, en el

menú File se crea un nuevo método de medición donde se ajustara la distancia de la

tolva, asi como también, la vibración del alimentador automático para la caída

continua de las partículas. Estos parámetros deben ajustarse cargando previamente

una pequeña cantidad de muestra.

▪ En la ventana Measurement conditions también se puede cambiar el número de

imágenes por medición (1000 imágenes), el tamaños máximos de partícula y las

unidades.

▪ Una vez el método ya haya sido guardado, cargar nuevamente la tolva con una

cantidad de 2 g de polvo NFU y a continuación ir al menú ¨Measure¨.

▪ Cargar el método y llenar el encabezado para los resultados de la prueba, presionar

OK para comenzar la medición

▪ Los resultados del análisis se guardarán en el ordenador de acuerdo con el nombre

establecido.

3.4. Termogravimetría

El análisis termogravimétrico se lo realizó con el fin de observar la variación en el porcentaje

en masa de una muestra conforme aumenta la temperatura. Este procedimiento permite de

forma cuantitativa conocer el desgaste que sufre el asfalto durante su ciclo de vida; es decir,

durante las condiciones de trasporte, en planta mezcladora de asfaltos y puesta en

pavimentos. (Véase Anexo A 14)

26

El análisis termogravimétrico se lo realizó para el asfalto convencional y el modificado. Los

ensayos fueron realizados en el equipo TGA 1 STAR System de marca METTLER TOLEDO

en el Laboratorio de Catálisis de la Facultad de Ingeniería Química. El procedimiento

realizado en este equipo se detalla a continuación:

▪ Abrir el suministro de gas Nitrógeno y asegurarse de que la presión de salida no supere

los 50 psi para evitar cualquier daño del equipo.

▪ Encender el Minichiller y verificar que la temperatura se encuentre a 21,3 ℃.

▪ Seguidamente encender el odenador e iniciar el programa STAR software.

▪ Una vez encendido el equipo TGA seleccionar el método y agregar el nombre del

experimento a llevarse a cabo.

▪ Tarar el equipo y esperar que la balanza se estabilice, el panel debe indicar la

temperatura correspondiente a 25 ℃.

▪ Tener en cuenta que el equipo no se puede abrir a una temperatura mayor a 30 ℃ debido

a que el choque térmico puede romper los anillos reflectores.

▪ Presione la tecla Furnace para abrir o cerrar la puerta del equipo y por medio de una

pinza poner el mini crisol en la balanza.

▪ Tarar la balanza y esperar a su estabilización.

▪ Una vez estabilizado, retirar el crisol y proceder a cargar la muestra. Verificar que no

se encuentre restos de muestra por fuera para evitar problemas en la medición.

▪ Cuando la muestra ya se haya estabilizado comenzar el experimento.

▪ El software mostrará una barra verde en la parte inferior de la pantalla, indicativo de

que la prueba está en marcha, una vez finalizado el análisis la barra cambiará de color

a roja.

▪ El rango de temperaturas aplicado fue de 25 hasta 395 ℃ con una velocidad de

calentamiento de 10 ℃/min.

27

3.5. Incorporación del material NFU al asfalto base.

Se adicionó porcentajes del 2, 4, 6, 8 y 10 %p/p de polvo de caucho NFU de granulometría

procedente del tamiz No 100. El método aplicado pretende minimizar el envejecimiento

prematuro con el fin de evitar la pérdida excesiva de volátiles; por tanto, las mezclas fueron

calentadas a 150 ℃ y durante un período de 2 horas. (Chen J.,Liao M. y Shiah M. 2002)

El procedimiento, sustancias y equipos empleados se detalla a continuación:

3.5.1. Sustancias

▪ Asfalto AC-20 procedente de la Refinería Esmeraldas.

▪ Polvo de neumáticos reciclados (NFU).

3.5.2. Materiales y equipos

▪ Envases metálicos de 1litro.

▪ Estufa.

▪ Plancha de calentamiento.

▪ Balanza analítica

▪ Agitadores

3.5.3. Procedimiento

▪ Calentar el asfalto en estufa a una temperatura de 100 ℃ o hasta obtener fluidez y agitar

esporádicamente. El calentamiento no debe superar los 135℃.

▪ Pesar la cantidad necesaria de modificador para formar mezclas de 2,4,6,8 y 10% p/p

▪ Incorporar la cantidad de NFU al asfalto y agitar durante un período de 2 horas, a una

temperatura de 150 ℃ manteniendo la mezcla en una plancha de calentamiento.

28

3.6. Envejecimiento de muestras en RTFO

Las muestras en forma de película delgada están expuestas al aire y calor, de esta manera, el

equipo permite simular el envejecimiento por volatilización (envejecimiento a corto plazo)

que ocurre durante el mezclado en caliente, transporte y colocación de la carpeta asfáltica.

(Véase anexo A.4)

Este método sigue los procedimientos especificados en la norma AASHTO T240 y ASTM

D-2872.

3.6.1. Sustancias

▪ Mezclas asfálticas al 0,2,4,6,8 y 10% p/p


▪ Estufa.


▪ Agitadores

▪ Horno RTFO

▪ Desecador


▪ Calentar la muestra a una temperatura no superior a los 150 ℃ por un tiempo que

asegure su fluidez.

▪ Verter 35 ±0.5 g de muestra en los recipientes para RTFO y girarlos inmediatamente

de forma horizontal para que la muestra cubra todas la superficie interna del frasco.

▪ Para realizar el ensayo de cambio de masa, pesar los recipientes RTFO vacíos y con la

muestra añadida, empléese dos recipientes para la determinación.

▪ Dejar en reposo por un lapso de 60 a 180 minutos.

▪ Colocar los recipientes en la plataforma del horno a una temperatura de 163 ±0.5 ℃

29

▪ Mantener las muestras en el horno con flujo de aire constante durante un tiempo de 85

minutos.

▪ Concurrido el tiempo establecido, sacar las muestras del horno colocando los envases

de cambio de peso en un desecador.

▪ Pesar con una balanza analítica de apreciación 0.001 g y reportar el dato del envase

más la muestra.

▪ Verter el residuo en recipientes adecuados para su posterior análisis en el reómetro

DSR.

3.7. Envejecimiento de muestras en PAV

El envejecimiento de la muestra se lo realiza con los residuos procedentes del horno de

película delgada siguiendo la norma ASTM D 6521. El equipo provoca la oxidación del

ligante mediante la incorporación de aire embotellado comercial a una temperatura de

envejecimiento de 100 a 110 ℃, durante 20 horas y presurizado a 2.10 MPa.

Los recipientes para muestras son de acero inoxidable y deben contener 50 ± 0,5 g del ligante

procedente del RTFO que permita se forme una capa de aproximadamente 3,2 mm de

espesor.

Este procedimiento permite simular el envejecimiento del asfalto durante su vida útil, es

decir, después de haber sido colocado en obra. (Anexo A.11)

3.7.1. Sustancias

▪ Mezclas asfálticas envejecidas en RTFO


▪ Estufa.


▪ Agitadores

30

▪ Horno PAV

▪ Desecador


▪ Calentar la muestra a una temperatura no superior a los 150 ℃ por un tiempo que

asegure su fluidez.

▪ Verter 50 ±0.5 g de muestra envejecida previamente en el horno de película delgada

RTFO en los recipientes para PAV.

▪ Prender el equipo y precalentar la cámara a una temperatura de 100℃.

▪ Colocar las bandejas de acero inoxidable con el ligante asfáltico en la repisa del equipo.

▪ Cerrar la cámara ajustando los pernos con la herramienta necesaria.

▪ Presionar envejecer en el menú táctil y abrir la válvula de la línea de aire hasta llegar

al equilibrio térmico

▪ Una vez alcanzado el equilibrio térmico el equipo presurizar la cámara.

▪ Cerrar la válvula de aire cuando la presión de la cámara alcance los 2.1 ±0.1 MPa.

▪ Verter el residuo en recipientes adecuados para su posterior análisis en el reómetro

DSR.

▪ Desgasificar las muestras en el horno desgasificador a 170 ℃ por 30 minutos para

evitar la formación de burbujas y alteración de los resultados reológicos.

3.8. Estudio reológico del asfalto según su grado de desempeño

El estudio reológico se lo realizó en el reómetro de corte dinámico (DSR) marca Anton-Paar

Physica MCR 301 mostrado en el Anexo A.12. Las temperaturas de ensayo están definidas

de acuerdo con la norma INEN 3030, las mismas que corresponden a las temperatura máxima

e intermedia de diseño. Los rangos de temperatura para la medición de las propiedades

reológicas en asfalto original y envejecido en RTFO va desde 52 a 82 ℃ con aumento de 6

℃. Por otro lado, la determinación de la temperatura intermedia de diseño se lo realiza

mediante la medición de las propiedades reológicas al residuo PAV para rangos de

temperatura desde 34 a 16 ℃ con un intervalo de 3 ℃.

31

3.8.1. Sustancias

▪ Mezclas asfálticas sin envejecer

▪ Mezclas asfálticas envejecidas en RTFO

▪ Mezclas asfálticas envejecidas en RTFO y PAV


▪ Plancha de calentamiento

▪ Agitador

▪ Reómetro Physical MCR 301

▪ Geometrías de 25 mm y 8 mm

▪ Espátula


▪ Encender el compresor y purgar la línea de aire, asegurarse que el manómetro muestre

unos 5 bares de presión antes de prender el reómetro.

▪ Encender la computadora y el Sistema de Enfriamiento JULABO AWC100 del Reómetro, a

continuación, retirar la protección del rotor.

▪ Abrir el Software RHEOPLUS V3.40 e inicializar el equipo.

▪ En el programa escoger la carpeta Asphalt y acorde al ensayo que se vaya a realizar

elegir la opción “RTFO Asphalt Grading” o “PAV Asphalt Grading” para muestras

envejecidas y “Original Binder Grading”para muestras sin envejecer.

▪ Escoger el sistema de medición PP25/PE-SN22059 correspondiente al plato de (25

mm) para muestras originales y envejecidas en RTFO o utilizar el sistema de medición

PP8/PE 22114 correspondiente al plato de (8 mm) para muestras envejecidas en PAV

y atornillarlos en el equipo.

▪ Insertar la Cámara de control de temperatura H-PTD-120 y conectarlo en el puerto

que corresponde.

32

▪ Elegir la distancia de separación entre platos (Gap) 1 mm para ligantes originales y

envejecidos en RTFO y una separación de 2 mm para asfalto envejecido en PAV.

▪ Establecer la temperatura de 45 ℃ para cargar la muestra.

▪ Bajar el plato móvil a una posición superior a la del gap seteado.

▪ Con una espátula proceder a recortar la muestra (trim) y ajustar para llegar al gap

requerido.

▪ Empezar las mediciones desde una temperatura de 52 ℃ (muestras originales y RTFO)

o 16 ℃ (envejecidas en PAV).

33

4. DATOS EXPERIMENTALES

4.1. Caracterización básica del asfalto

4.1.1. Viscosidad Rotacional (Brookfield) ASTM D-4402

Tabla 5 Viscosidad rotacional, asfalto original primera repetición

Tabla 6 Viscosidad rotacional, asfalto original segunda repetición

Muestra Viscosidad

mPa.s

Viscosidad

Pa.s

Torque % Rango de

corte

Velocidad

rpm

Fuerza de

cizalla

𝑑𝑦𝑛𝑒/𝑐𝑚2

Asfalto Base 382,5 0,3825 15,3

18,6 20

71,15

2% 512,5 0,5125 20,5 95,33

4% 645 0,645 25,8 120

6% 870 0,87 34,8 161,8

8% 1128 1,128 45,1 209,7

10% 1995 1,995 79,8 371,1

Muestra Viscosidad

mPa.s

Viscosidad

Pa.s

Torque %

Rango de

corte

Velocidad

rpm

Fuerza de

cizalla


Asfalto Base 385 0,385 15,4

18,6 20

71,61

2% 510 0,51 20,4 94,86

4% 640 0,64 25,6 119

6% 895 0,895 35,8 166,5

8% 1168 1,168 46,7 217,2

10% 1378 1,378 55,1 256,2

34

Tabla 7 Viscosidad rotacional, asfalto original tercera repetición

Muestra Viscosidad

mPa.s

Viscosidad

Pa.s

Torque % Rango de

corte

Velocidad

rpm

Fuerza de

cizalla


Asfalto Base 382,5 0,3825 15,3

18,6 20

71,15

2% 515 0,515 20,6 95,79

4% 655 0,655 26,2 121,8

6% 857,5 0,8575 34,3 159,5

8% 1103 1,103 44,1 205,1

10% 1335 1,335 53,4 248,3

4.1.2. Cambio de masa en el residuo del horno de película delgada rotacional RTFO

ASTM D-2872

Tabla 8 Cambio de masa en el residuo del horno RTFO, (𝑟1)

Muestra Frasco vacío

𝑀𝑣(g)

Peso muestra

(g)

Frasco+

muestra M1

(g)

Frasco+ muestra

envejecido M2 (g)

Δm

Asfalto

Base

170,1815 35,2696 205,4511 205,4808 0,0842

2% 158,5173 34,9335 193,4508 193,4882 0,1071

4% 164,4234 35,0968 199,5202 199,5584 0,1088

6% 170,2040 35,0907 205,2947 205,3105 0,0450

8% 164,4237 35,8018 200,2255 200,2180 -0,0209

10% 170,1913 35,5510 205,7423 205,7382 -0,0115

Tabla 9 Cambio de masa en el residuo del horno RTFO, (𝑟2)

Muestra Frasco vacío

𝑀𝑣(g)

Peso

muestra (g)

Frasco+

muestra M1 (g)

Frasco+ muestra

envejecido M2 (g)

Δm

Asfalto

Base

161,1133 35,1535 196,2668 196,2964 0,0842

2% 174,7009 34,9437 209,6446 209,6828 0,1093

4% 182,6173 35,0842 217,7015 217,6225 -0,2252

6% 174,7139 35,3603 210,0739 210,0845 0,0300

8% 163,9633 35,1439 199,1072 199,1281 0,0595

10% 158,5359 35,5493 194,0852 194,0652 -0,0563

35

4.1.3. Punto de Inflamación en Copa Abierta Cleveland (ASTM D-92)

La medición del punto de inflamación como medio de seguridad, permite conocer la

temperatura mínima a la que un material desprende vapores que combinados con el aire y

una fuente de ignición pueden encenderse (ASTM D-92). Para el asfalto la temperatura

mínima es de 230℃ (INEN 3030).

Tabla 10 Punto de inflamación

Descripción Punto de Inflamación

observado ℃

Asfalto base 290

2% NFU 295

4% NFU 292

6% NFU 299

8% NFU 298

10% NFU 299

4.2. Caracterización del polvo de neumáticos fuera de uso NFU

4.2.1. Porcentaje de retención del polvo NFU para la muestra tamizada

La tabla 12 muestra los porcentajes de retención en cada tamiz para una muestra de polvo

NFU de 100 g.

Tabla 11 Porcentajes de retención del polvo de NFU

No Tamiz Apertura [um] Porcentaje Acumulado

70 212 68,1 68,1

80 180 15,6 83,7

100 150 8,2 91,9

120 125 3,4 95,3

140 106 2,8 98,1

170 90 1,6 99,7

Fondo - 0,3 100

36

4.2.2. Distribución de tamaños para polvo de neumáticos procedentes de la planta

recicladora

Los datos presentados en la Tabla 11 muestran la distribución de tamaños obtenida mediante

el equipo CAMSIZER para una muestra de polvo de caucho NFU sin tamizar.

Tabla 12 Distribución de tamaños para muestra

inicial (procedente de planta recicladora)

Clase de tamaño [µm] p3 [%]

0,0 100,0 2,62

100,0 200,0 4,81

200,0 300,0 9,74

300,0 400,0 18,43

400,0 500,0 19,83

500,0 600,0 22,53

600,0 700,0 17,65

700,0 800,0 4,39

800,0 1000000,0 2,62

Figura 8 Distribución de tamaños para muestra inicial (procedente de

planta recicladora)

37

4.2.3. Distribución de tamaños para polvo de neumático retenido en tamiz Nº 100

La Tabla 13 muestran la distribución de tamaños obtenida de la fracción de partículas

retenida en el tamiz Nº 100.

Tabla 13 Distribución de tamaños para muestra retenida en tamiz Nº 100

Clase de tamaño [µm] p3 [%]

0,0 20,0 0

20,0 40,0 0,9

40,0 60,0 5,3

60,0 80,0 6,4

80,0 100,0 11,1

100,0 120,0 16,1

120,0 140,0 21,6

140,0 160,0 19,8

160,0 180,0 14,1

180,0 200,0 3,2

200,0 220,0 1,0

220,0 240,0 0,5

Figura 9 Distribución de frecuencias para polvo de caucho retenido en tamiz Nº 100

38

4.3. Clasificación de asfalto mediante grado de desempeño (Análisis Reológico)

4.3.1. Reología Asfalto Original (sin envejecimiento) (ASTM D-7175)

Tabla 14 Reología asfalto original sin NFU

ASFALTO ORIGINAL SIN NFU

T, ᵒC Frecuencia,

rad/s δ, ᵒ G*, Kpa

G*/ sen δ,

Kpa

52

10

75,6 6,52 6,73

58 78,8 2,92 2,98

64 81,7 1,36 1,37

70 84 0,663 0,666



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

75,6 6,69 6,91

58 78,8 3 3,06

64 81,6 1,38 1,39

70 83,9 0,658 0,662



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

74,7 6,58 6,82

58 77 2,48 2,55

64 80 1,42 1,44

70 83 0,653 0,66

39

Tabla 17 Reología asfalto original con 2% NFU

2 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

72,9 8,55 8,95

58 76,5 3,9 4,01

64 79,8 1,83 1,86

70 82,4 0,901 0,909


2 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/sen δ,

Kpa

52

10

73 8,29 8,67

58 76,6 3,81 3,92

64 79,8 1,79 1,82

70 82,4 0,876 0,884


2 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

73,3 8,14 8,49

58 76,7 3,77 3,88

64 79,9 1,78 1,81

70 82,5 0,865 0,873


4 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

70,7 9,4 9,970

58 74,6 4,4 4,610

64 78,1 2,1 2,170

70 81,0 1,1 1,060

76 83,3 0,541 0,544

40


4 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

70,70 10,30 10,90

58 74,50 4,88 5,06

64 78,00 2,33 2,38

70 81,00 1,15 1,16

76 83,30 0,593 0,597


4 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

70,7 10,400 11,000

58 74,5 4,930 5,120

64 77,9 2,360 2,420

70 80,9 1,160 1,180

76 83,2 0,600 0,604


6 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

67,60 13,50 14,60

58 71,90 6,41 6,75

64 75,80 3,12 3,22

70 79,10 1,56 1,58

76 81,80 0,80 0,81

41


6 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

67,8 13,2 14,2

58 71,9 6,41 6,74

64 75,7 3,12 3,22

70 79 1,55 1,58

76 81,7 0,811 0,819


6 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

67,7 13,1 14,2

58 71,7 6,41 6,76

64 75,6 3,13 3,23

70 79 1,57 1,6

76 81,7 0,814 0,823


8 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

65,6 16,4 18

58 70 8,14 8,67

64 74,2 4,03 4,19

70 77,8 2,02 2,07

76 80,7 1,06 1,08

82 83 0,579 0,584

42


8 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

65,6 16,4 18

58 69,9 8,18 8,71

64 74 4,06 4,22

70 77,6 2,04 2,09

76 80,5 1,07 1,1

82 82,8 0,582 0,586


8 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

64,9 17,6 19,4

58 69,3 8,75 9,35

64 73,6 4,33 4,51

70 77,3 2,18 2,24

76 80,3 1,14 1,2

82 82,7 0,618 0,623


10 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

61,5 20,9 23,8

58 66,1 10,8 11,8

64 70,8 5,51 5,84

70 75 2,84 2,94

76 78,4 1,51 1,54

82 81,1 0,825 0,835

43


10 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

61,3 20,9 23,9

58 65,8 10,9 12

64 70,5 5,61 5,95

70 74,6 2,91 3,01

76 78,1 1,55 1,58

82 80,9 0,85 0,861


10 % NFU

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

60,8 20,8 23,8

58 65,3 10,9 12

64 70,1 5,64 6

70 74,4 2,93 3,04

76 78 1,56 1,59

82 80,8 0,853 0,864

4.3.2. Reología Asfalto envejecido RTFO (ASTM D-7175)

Tabla 32 Reología asfalto envejecido RTFO

ASFALTO ENVEJECIDO RTFO

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

65,7 23,1 25,4

58 69,1 10,8 11,5

64 72,8 5,11 5,35

70 76,7 2,52 2,58

76 79,6 1,26 1,28

44



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

65,8 21,9 24

58 69 10,3 11,1

64 72,8 4,84 5,06

70 76,6 2,33 2,39

76 79,9 1,14 1,16



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

66,2 22 24

58 69,3 10,4 11,1

64 73 4,9 5,12

70 77,1 2,39 2,45

76 79,6 1,19 1,21

Tabla 35 Reología asfalto envejecido RTFO-2% NFU

2 % NFU, envejecido en RTFO

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

61,6 25,8 29,3

58 64,5 12,9 14,3

64 68,1 6,54 7,05

70 72,4 3,34 3,5

76 75,8 1,73 1,79

45


2 % NFU, envejecido en RTFO

T, ᵒC Frecuencia,


G*/sen δ,

Kpa

52

10

60,8 28,1 32,1

58 63,7 14,0 15,6

64 67,3 7,1 7,68

70 71,5 3,62 3,82

76 74,8 1,87 1,94


2 % NFU , envejecido en RTFO

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

61,5 25,7 29,2

58 64,4 12,9 14,3

64 68,1 6,49 6,99

70 72,4 3,33 3,5

76 75,5 1,75 1,81


4 % NFU envejecido en RTFO

T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

58,1 31,8 37,5

58 60,9 16,7 19,1

64 64,4 8,8 9,8

70 68,2 4,7 5,1

76 72,2 2,5 2,7

82 76,4 1,4 1,4

46



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

57,30 33,00 39,20

58 60,00 17,40 20,10

64 63,70 9,22 10,30

70 68,00 4,90 5,28

76 72,60 2,64 2,76

82 75,80 1,43 1,47



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

57,3 30,6 36,4

58 60 16,6 19,2

64 63,5 8,90 9,94

70 67,6 4,78 5,17

76 72,5 2,63 2,76

82 75,7 1,43 1,48



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

55,2 34,7 42,2

58 57,2 19,2 22,8

64 60,1 10,6 12,2

70 63,6 5,9 6,61

76 67,8 3,3 3,59

82 72,2 1,9 2,0

47



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

54,1 34 42

58 55,9 19 22,9

64 58,7 10,6 12,4

70 62,2 6,02 6,8

76 66,3 3,4 3,72

82 71,1 1,93 2,04



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

55,8 34,1 41,2

58 57,8 18,5 21,9

64 60,8 10,1 11,6

70 64,4 5,63 6,25

76 68,5 3,15 3,38

82 72,2 1,77 1,85



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

52,5 38,4 48,4

58 54 21,6 26,7

64 56,5 12,4 14,8

70 59,8 7,19 8,32

76 63,6 4,19 4,67

82 65,9 2,63 2,88

88 70,7 1,56 1,55

48



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

51,7 39,6 50,5

58 53,1 23 28,8

64 55,4 13,4 16,3

70 58,5 7,86 9,22

76 62,1 4,61 5,2

82 66,2 2,72 2,97

88 71 1,59 1,69



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

52,1 38 48,1

58 53,4 22 27,3

64 55,6 12,7 15,4

70 58,6 7,45 8,73

76 62,1 4,41 5,0

82 66 2,63 2,87

88 70,9 1,55 1,65



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

49,4 44,8 58,9

58 51,5 26,7 34,2

64 54,9 15,7 19,2

70 59,3 9,23 10,7

76 64 5,36 5,96

82 68,7 3,11 3,34

88 73,6 1,8 1,88

49



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

49,8 47,8 62,6

58 51,8 28,2 35,9

64 55,1 16,4 20

70 59,3 9,56 11,1

76 63,9 5,53 6,16

82 68,6 3,19 3,43

88 73,4 1,84 1,92



T, ᵒC Frecuencia,


G*/ sen δ,

Kpa

52

10

49,8 49,5 64,7

58 51,9 29,1 36,9

64 55,1 17,1 20,8

70 59,4 9,91 11,5

76 64,1 5,72 6,36

82 68,7 3,29 3,53

88 73,6 1,9 1,98

4.3.3. Reología Asfalto envejecido RTFO+PAV (ASTM D-7175)

Tabla 50 Reología asfalto envejecido RTFO+PAV

ASFALTO ENVEJECIDO RTFO+PAV

T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

10

35,2 7670 4420

19 36,7 5350 3190

22 38,2 3680 2270

25 39,8 2490 1590

28 41,4 1670 1110

50



T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

10

35,3 8440 4870

19 36,8 5870 3520

22 38,4 4020 2500

25 39,9 2730 1750

28 41,6 1820 1210



T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

10

34,2 7840 4407

19 35,6 5430 3161

22 38,0 3580 2204

25 39,6 2210 1409

28 41,4 1750 1157

Tabla 53 Reología asfalto envejecido RTFO+PAV 2% NFU

2 % NFU , envejecido en RTFO+PAV

T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

10

34,9 7460 4270

19 36,6 5100 3040

22 38,1 3520 2170

25 39,7 2390 1530

28 41,3 1610 1060

51



T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

10

34,6 7450,0 4230

19 36,7 5300,0 3170

22 38,3 3650 2260

25 39,8 2480 1590

28 41,4 1680 1110



T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

35,4 7510 4350

19 36,9 5190 3116

22 38,4 3590 2230

25 39,9 2450 1572

28 41,5 1650 1093



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

35,3 6790 3920

19 36,7 4730 2830

22 38,2 3250 2010

25 39,7 2210 1410

28 41,2 1490 979

31 42,7 998 677

52



T, ᵒC Frecuencia,


G*.sen δ,

Kpa

16

10

33,9 6820 3804

19 35,3 4710 2722

22 36,6 3200 1908

25 37,9 2190 1345

28 39,4 1450 920

31 40,9 980 642



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16 35,0 6690 3840

19

10

36,4 4680 2780

22 37,9 3220,00 1980,00

25 39,3 2200 1400

28 40,9 1480 968,00

31 42,4 994 670,00



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

34,0 6950 3930

19 35,7 4900 2860

22 37,1 3410 2060

25 38,5 2340 1460

28 40,0 1590 1020

31 41,5 1070 710

53



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

34,7 6680 3800

19 36,0 4700 2760

22 37,4 3260 1980

25 38,7 2240 1400

28 40,1 1520 980

31 41,5 1030 681



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

34,5 6990 3950

19 35,8 4910 2880

22 37,2 3420 2070

25 38,7 2350 1470

28 40,1 1590 1020

31 41,6 1080 714



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

35 6030 3459

19 36 4230 2486

22 35,9 2920 1712

25 37,1 2000 1206

28 38,3 1350 837

31 39,8 911 583

34 41,1 620 408

54

Tabla 63 Reología asfalto envejecido RTFO+ PAV 8% NFU


T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

35,5 6030 3502

19 36,8 4200 2516

22 37,9 2930 1800

25 39,2 2010 1270

28 40,5 1370 888

31 41,7 922 614

34 43 636 434



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

35,4 6030 3493

19 36,7 4220 2522

22 37,9 2930 1800

25 39,2 2010 1270

28 40,5 1370 888

31 41,7 922 614

34 43 636 434



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

34 6230 3484

19 35 4320 2478

22 35,9 3050 1788

25 37,1 2110 1273

28 38,4 1440 894

31 39,6 980 625

34 40,9 664 435

55

Tabla 66 Reología asfalto envejecido RTFO+ PAV 10% NFU


T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

34 6140 3433

19 35,3 4330 2502

22 36,5 3040 1810

25 37,8 2110 1290

28 39,1 1440 911

31 40,5 972 630

34 41,8 664 442



T, ᵒC Frecuencia,


G*. sen δ,

Kpa

16

10

34,1 6210 3482

19 35,4 4380 2537

22 36,6 3070 1830

25 37,9 2120 1300

28 39,2 1450 917

31 40,5 984 639

34 41,7 663 441

56

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS

5.1. Cálculo del cambio de masa por calentamiento, ASTM D-1754

El cambio de masa del residuo proveniente del horno RTFO se calcula con la ecuación (1).

∆𝑀 =𝑀2 − 𝑀1

𝑀1 − 𝑀𝑉∗ 100% (1)

Donde:

𝑴𝟏 = peso del frasco + muestra inicial

𝑴𝟐 = peso del frasco + muestra envejecida

𝑴𝑽 = peso del frasco vacío

Cálculo modelo:

Para una concentración de 8% NFU se tiene

∆𝑴 =𝟐𝟎𝟎, 𝟐𝟏𝟖 𝒈 − 𝟐𝟎𝟎, 𝟐𝟐𝟓𝟓 𝒈

𝟐𝟎𝟎, 𝟐𝟐𝟓𝟓 𝒈 − 𝟏𝟔𝟒, 𝟒𝟐𝟑𝟕 𝒈∗ 𝟏𝟎𝟎%

∆𝑴 = −𝟎, 𝟎𝟐𝟎𝟗 %

57

5.2. Corrección del punto de inflamación en copa abierta Cleveland (ASTM D-92)

𝑃𝐼𝐶 = 𝑇 − 0.03 ∗ (760 − 𝑃) (2)

Donde:

𝑷𝑰𝑪 = Punto de inflamación corregido,℃

𝑻 = Punto de inflamación observado,℃

𝑷 = Presión en el lugar de prueba (Quito), mm Hg

5.2.1. Cálculo modelo para una concentración de 2% NFU

𝑪 = 𝟐𝟗𝟓 − 𝟎. 𝟎𝟑 ∗ (𝟕𝟔𝟎 − 𝟓𝟒𝟎)

𝑪 = 𝟐𝟖𝟖 ℃

Tabla 68 Resultados punto de inflamación

Descripción Punto de Inflamación

observado ℃

Punto de Inflamación

corregido ℃

Asfalto base 290 283

2% NFU 295 288

4% NFU 292 285

6% NFU 299 292

8% NFU 298 291

10% NFU 299 292

58

5.3. Viscosidad rotacional promedio para asfalto original.

Tabla 69 Viscosidad rotacional promedio para asfalto original

Muestra Viscosidad

mPa.s

Viscosidad

Pa.s

Torque % Rango de

corte

Velocidad

rpm

Fuerza de

cizalla


Asfalto Base 383,3 0,383 15,3

18,6 20

71,3

2% 512,5 0,513 20,5 95,3

4% 646,7 0,647 25,9 120,3

6% 874,2 0,874 35,0 162,6

8% 1133,0 1,133 45,3 210,7

10% 1569,3 1,569 62,8 291,9

5.4. Resultados promedio del cambio de masa en horno RTFO (ASTM D-2872)

Tabla 70 Cambio de masa en RTFO

Muestra ∆𝒎𝟏 ∆𝒎𝟐

Sin NFU 0,0842 0,0842

2% NFU 0,1071 0,1093

4% NFU 0,1088 -0,2252

6% NFU 0,0450 0,0300

8% NFU -0,0209 0,0595

10% NFU -0,0115 -0,0563

5.5. Resultados reológicos promedio para muestras sin envejecimiento (ASTM D-2872)

Las temperaturas de ensayo están definidas de acuerdo con la norma INEN 3030, las mismas

que corresponden a las temperatura máxima e intermedia de diseño.

59

Tabla 71 Ángulo de fase (δ), muestras sin envejecer

δ, ᵒ

T, ᵒC Asfalto sin

NFU 2% NFU 4% NFU 6% NFU 8% NFU 10% NFU

52 75,3 73,1 70,7 67,7 65,4 61,2

58 78,2 76,6 74,5 71,8 69,7 65,7

64 81,1 79,8 78,0 75,7 73,9 70,5

70 83,6 82,4 81,0 79,0 77,6 74,7

76 - - 83,3 81,7 80,5 78,2

82 - - - - 82,8 80,9

Tabla 72 Módulo complejo (G*), muestras sin envejecer

G*, kPa

T, ᵒC Asfalto sin


52 6,6 8,3 10,0 13,3 16,8 20,9

58 2,8 3,8 4,8 6,4 8,4 10,9

64 1,4 1,8 2,3 3,1 4,1 5,6

70 0,7 0,9 1,1 1,6 2,1 2,9

76 - - 0,6 0,8 1,1 1,5

82 - - - - 0,6 0,8

Tabla 73 Factor G*/sen (δ), muestras sin envejecer

G*/sen δ, kPa

T, ᵒC Asfalto sin


52 6,8 8,7 10,6 14,3 18,5 23,8

58 2,9 3,9 4,9 6,8 8,9 11,9

64 1,4 1,8 2,3 3,2 4,3 5,9

70 0,7 0,9 1,1 1,6 2,1 3,0

76 - - 0,6 0,8 1,1 1,6

82 - - - - 0,6 0,9

60

5.6. Resultados reológicos promedio para muestras envejecidas en RTFO (ASTM D-2872)

Tabla 74 Ángulo de fase (δ), muestras envejecidas en horno RTFO

δ, ᵒ

T, ᵒC Asfalto sin


52 65,9 61,3 57,6 55,0 52,1 49,6

58 69,1 64,2 60,3 57,0 53,5 51,7

64 72,9 67,8 63,9 59,9 55,8 55,0

70 76,8 72,1 67,9 63,4 59,0 59,3

76 79,7 75,4 72,4 67,5 62,6 64,0

82 - - 76,0 71,8 66,0 68,7

88 - - - - 70,9 73,5

Tabla 75 Modulo complejo (G*), muestras envejecidas en horno RTFO

G*, kPa

T, ᵒC Asfalto sin


52 22,3 26,5 31,8 34,3 38,7 46,3

58 10,5 13,3 16,9 18,9 22,2 27,5

64 5,0 6,7 9,0 10,4 12,8 16,1

70 2,4 3,4 4,8 5,9 7,5 9,4

76 1,2 1,8 2,6 3,3 4,4 5,4

82 - - 1,4 1,9 2,7 3,2

88 - - - - 1,6 1,8

Tabla 76 Factor G*/sen (δ) , muestras envejecidas en horno RTFO

G*/sen δ, kPa

T, ᵒC Asfalto sin


52 24,5 30,2 37,7 41,8 49,0 60,8

58 11,2 14,7 19,5 22,5 27,6 35,1

64 5,2 7,2 10,0 12,1 15,5 19,6

70 2,5 3,6 5,2 6,6 8,8 10,9

76 1,2 1,8 2,7 3,6 5,0 6,1

82 - - 1,5 2,0 2,9 3,4

88 - - - - 1,7 1,9

61

La clasificación por grado de desempeño para la temperatura máxima de diseño (Tabla 77)

analiza que las mediciones del factor de ahuellamiento G*/sen (δ) sean superiores a 1 kPa y

2,2 kPa para asfaltos originales y envejecidos en RTFO respectivamente. La temperatura de

diseño es la correspondiente a la que cumpla los dos criterios especificados. Por ejemplo, el

criterio “factor de ahuellamiento” para la mezcla al 8% de polvo de caucho reciclado es de

1,1 kPa para muestra original y 4,96 kPa para muestra envejecida resultando una temperatura

de diseño de PG 76.

Tabla 77 Resultados reológicos para establecer Temperatura máxima de diseño

Muestra

G*/Sen δ

Muestras

originales

Criterio

G*/Sen δ

Muestras

envejecidas RTFO

G*/Sen δ

Criterio

G*/Sen δ

Temperatura

máxima de

diseño

Asfalto sin NFU 1,4

>1,00

5,2

>2,20

64

2% NFU 1,8 7,2 64

4% NFU 1,1 5,2 70

6% NFU 1,6 6,6 70

8% NFU 1,1 5,0 76

10% NFU 1,6 6,1 76

5.7. Resultados reológicos promedio para muestras envejecidas en PAV (ASTM D-6521)

Tabla 78 Ángulo de fase (δ) , muestras envejecidas en PAV

δ, ᵒ

T, ᵒC Asfalto sin


16 34,8 35,0 34,7 34,4 35,3 34,0

19 36,1 36,7 36,1 35,6 36,5 35,2

22 37,9 38,3 37,6 37,2 37,3 36,3

25 39,4 39,8 39,0 38,6 38,6 37,6

28 41,0 41,4 40,5 40,1 39,9 38,9

31 - - 42,0 41,5 41,1 40,2

34 - - - - 42,5 41,5

62

Tabla 79 Módulo complejo (G*), muestras envejecidas en PAV

G*, kPa

T, ᵒC Asfalto sin


16 7743,3 7473,3 6766,7 6873,3 6030,0 6193,3

19 5386,7 5196,7 4706,7 4836,7 4216,7 4343,3

22 3626,7 3586,7 3223,3 3363,3 2920,0 3053,3

25 2303,3 2440,0 2200,0 2310,0 2000,0 2113,3

28 1703,3 1646,7 1473,3 1566,7 1356,7 1443,3

31 - - 990,7 1060,0 914,7 978,7

34 - - - - 621,7 663,7

Tabla 80 Factor G*.sen (δ), muestras envejecidas en PAV

G*.sen δ, kPa

T, ᵒC Asfalto sin


16 4418,2 4283,6 3854,6 3893,3 3484,5 3466,3

19 3173,6 3108,7 2777,2 2833,3 2508,1 2505,7

22 2225,9 2220,0 1966,0 2036,7 1767,4 1809,5

25 1462,2 1563,9 1385,1 1443,3 1248,8 1287,6

28 1120,1 1087,8 955,8 1006,7 868,6 907,5

31 - - 662,9 701,7 601,8 631,2

34 - - - - 420,2 439,2

Tabla 81 Resultados reológicos para establecer Temperatura intermedia de diseño (TI)

Muestras G*.sen𝜹 (RTFO+PAV) Criterio G*.sen𝜹 Temperatura

intermedia (TI) ℃

Asfalto sin NFU 4565,6

<5000

16

2% NFU 4216,7 16

4% NFU 2880,0 19

6% NFU 2833,3 19

8% NFU 1333,3 25

10% NFU 1333,3 25

63

5.8. Análisis Estadístico

Con el fin de determinar los efectos de la temperatura y la concentración del polvo de caucho

en las mezclas asfálticas, se aplicó un análisis ANOVA de dos vías para las variables

respuesta: ángulo de fase, módulo complejo y factores de ahuellamiento y fatiga. Se utilizó

el programa STATGRAPHICS para un diseño factorial de dos factores. Los diseños

factoriales son los siguientes:

▪ Muestras originales, un diseño factorial de 4x6, equivalente a 2 factores de 4 niveles

para el factor temperatura y 6 niveles para el factor concentración.

▪ Muestras envejecidas en RTFO, un diseño factorial de 5x6, equivalente a 2 factores

de 5 niveles para el factor temperatura y 6 niveles para el factor concentración.

▪ Muestras envejecidas en PAV, un diseño factorial de 5x6, equivalente a 2 factores

de 5 niveles para el factor temperatura y 6 niveles para el factor concentración.

Las pruebas aplicada se lo realizó con un nivel de confianza del 95%.

5.8.1. Cálculo del Análisis de Varianza (ANOVA) para las variables respuesta: ángulo

de fase, módulo complejo, factor de ahuellamiento y fatiga.

HIPÓTESIS NULA

Ho= No hay efecto significativo de la temperatura sobre la variable respuesta.

Ho= No hay efecto significativo de la concentración de polvo de caucho NFU sobre la

variable respuesta.

Ho= No hay efecto de interacción de la temperatura y concentración de polvo de caucho NFU

sobre la variable respuesta.

64

HIPÓTESIS ALTERNATIVA

H1=Las medias no son iguales para el efecto de la temperatura en la variable respuesta.

H1= Las medias no son iguales para el efecto de la concentración de polvo de caucho NFU

en la variable respuesta.

H1= Las medias no son iguales para la interacción de la temperatura y concentración de polvo

de caucho NFU en la variable respuesta.

5.8.1.1 Análisis de varianza ANOVA para muestras originales

El análisis de hipótesis determina si hay influencia de la Concentración, la Temperatura o

ambos sobre las propiedades reológicas del asfalto.

Tabla 82 ANOVA para la variable respuesta ángulo de fase, muestra original

Fuente GL SC Ajust. MC Ajust. Valor F Valor p Prueba de

Hipótesis

Concentración 5 1093,74 218,748 1438,34 0,000 Se rechaza Ho

Temperatura 3 1182,64 394,213 2592,09 0,000 Se rechaza Ho

Concentración *Temperatura 15 30,29 2,019 13,28 0,000 Se rechaza Ho

Error 48 7,30 0,152

Total 71 2313,97

Tabla 83 ANOVA para la variable respuesta módulo complejo, muestra original


Hipótesis




Error 48 2,47 0,051

Total 71 1940,00

65

Tabla 84 ANOVA para la variable respuesta factor de ahuellamiento,

muestra original


Hipótesis




Error 48 2,9695 0,0618646

Total 71 2446,01

5.8.1.2 Análisis de varianza ANOVA para muestras envejecidas en RTFO

Tabla 85 ANOVA para la variable respuesta ángulo de fase, muestra

envejecida en RTFO


Hipótesis




Error 60 19,24 0,321

Total 89 5469,14

Tabla 86 ANOVA para la variable respuesta módulo complejo,

muestra envejecida en RTFO


Hipótesis




Error 60 28,9 0,48

Total 89 13062,0

66

Tabla 87 ANOVA para la variable respuesta factor de ahuellamiento, muestra

envejecida en RTFO


Hipótesis




Error 60 45,0 0,75

Total 89 21195,5

De acuerdo a la tabla 82 a 87, en muestras originales y envejecidas en RTFO, el valor de probabilidad

es menor al nivel de confidencialidad de 0.05 en la temperatura, concentración y su respectiva

interacción, por consecuencia se rechaza la hipótesis nula H0, interpretando así, que el resultado del

efecto de la temperatura y la concentración es significativo en las variables respuesta ángulo de fase,

módulo complejo y factor de ahuellamiento.

5.8.1.3 Análisis de varianza ANOVA para muestras envejecidas en PAV

Tabla 88 ANOVA para la variable respuesta ángulo de fase, muestra

envejecida en PAV


Hipótesis


Temperatua 4 350,917 87,7293 228,13 0,0000 Se rechaza Ho

Concentración *Temperatua 20 5,96156 0,298078 0,78 0,7312 Se acepta Ho

Error 60 23,0733 0,384556

Total 89 408,923

De acuerdo a la tabla 88, en muestras envejecidas en RTFO + PAV, el valor de probabilidad es menor

al nivel de confidencialidad de 0.05 en la temperatura y la concentración, por consecuencia se rechaza

la hipótesis nula H0, como resultado el efecto de la temperatura y la concentración es significativo en

el ángulo de fase. Sin embargo, comparando el valor de probabilidad de la interacción entre

temperatura – concentración, (valor de 0.7312), con el nivel de significancia de 0.05, el resultado es

mayor, como consecuencia se acepta la hipótesis nula, interpretando así que la interacción entre los

dos factores no afecta significativamente al ángulo de fase.

67

Tabla 89 ANOVA para la variable respuesta módulo complejo,

muestra envejecida en PAV


Hipótesis

Concentración 5 8,56694E6 1,71339E6 412,20 0,000 Se rechaza Ho

Temperatua 4 3,25734E8 8,14334E7 19591,04 0,000 Se rechaza Ho

Concentración *Temperatua 20 3,33944E6 166972, 40,17 0,000 Se rechaza Ho

Error 60 249400, 4156,67

Total 89 3,37889E8

Tabla 90 ANOVA para la variable respuesta factor de fatiga, muestra

envejecida en PAV


Hipótesis

Concentración 5 3,50411E6 700822, 342,80 0,000 Se rechaza Ho

Temperatua 4 9,74145E7 2,43536E7 11912,16 0,000 Se rechaza Ho

Concentración *Temperatua 20 980708, 49035,4 23,98 0,000 Se rechaza Ho

Error 60 122666, 2044,43

Total 89 1,02022E8

5.8.2. Método Tukey para comparación de tratamientos con influencia del factor

concentración de NFU

El método Tukey se aplica para comparar pares de medias de tratamientos. Este método

permite determinar que tratamiento es significativamente diferente entre todos los

tratamientos propuestos en el diseño experimental. Se utilizó el programa STATGRHAPICS

para comparar las variables respuesta ángulo de fase, módulo complejo y mecanismos de

falla (factor de ahuellamiento y fatiga) para las muestras originales y envejecidas en RTFO

y PAV. La notación con letras (A,B,C,D,E y F) es un indicativo que permite agrupar

concentraciones que no tienen diferencia significativa en las variables respuesta analizadas.

68

5.8.2.1 Método Tukey para comparación de muestras originales.

Tabla 91 Método Tukey para comparación de tratamientos con

variable respuesta ángulo de fase, Muestra original

Concentración Casos Media Grupos

Homogéneos

10 % NFU 12 68,0167 A

8 % NFU 12 71,65 B

6 % NFU 12 73,5667 C

4 % NFU 12 76,05 D

2 % NFU 12 77,9833 E

0 % NFU 12 79,5583 F


variable respuesta módulo complejo, muestra orignial


Homogéneos

0 % NFU 12 2,86033 A

2 % NFU 12 3,7085 A B

4 % NFU 12 4,5425 B

6 % NFU 12 6,09 C

8 % NFU 12 7,84417 D

10 % NFU 12 10,0533 E


variable respuesta factor de ahuellamiento, Muestra original


Homogéneos

0 % NFU 12 2,9365 A

2 % NFU 12 3,83967 B

4 % NFU 12 4,7525 C

6 % NFU 12 6,47333 D

8 % NFU 12 8,45417 E

10 % NFU 12 11,1733 F

69


variable respuesta ángulo de fase, Muestra envejecida RTFO


Homogéneos

10 % NFU 15 55,9533 A

8 % NFU 15 56,6 B

6 % NFU 15 60,56 C

4 % NFU 15 64,42 D

2 % NFU 15 68,16 E

0 % NFU 15 72,88 F


variable respuesta módulo complejo, Muestra envejecida RTFO


Homogéneos

0 % NFU 15 8,27867 A

2 % NFU 15 10,3447 B

4 % NFU 15 13,0113 C

6 % NFU 15 14,5467 D

8 % NFU 15 17,1207 E

10 % NFU 15 21,374 F


variable respuesta factor de ahuellamiento, Muestra envejecida RTFO


Homogéneos

0 % NFU 15 8,91333 A

2 % NFU 15 11,5253 B

4 % NFU 15 15,0207 C

6 % NFU 15 17,3033 D

8 % NFU 15 21,1627 E

10 % NFU 15 26,9987 F

70


variable respuesta ángulo de fase, Muestra envejecida PAV


Homogéneos

10 % NFU 15 36,42 A

6 % NFU 15 37,1867 B

8 % NFU 15 37,5133 B C

4 % NFU 15 37,58 B C

0 % NFU 15 37,86 C D

2 % NFU 15 38,2333 D


variable respuesta módulo complejo, Muestra envejecida PAV


Homogéneos

8 % NFU 15 3304,67 A

10 % NFU 15 3429,33 B

4 % NFU 15 3674,0 C

6 % NFU 15 3790,0 D

2% NFU 15 4068,67 E

0 % NFU 15 4152,67 F

Tabla 99 Tukey para comparación de tratamientos con variable

respuesta factor de fatiga, Muestra envejecida PAV


Homogéneos

8 % NFU 15 1975,47 A

10 % NFU 15 1995,27 A

4 % NFU 15 2187,72 B

6 % NFU 15 2242,67 C

2 % NFU 15 2452,73 D

0 % NFU 15 2480,03 D

El análisis Tukey para muestras originales y envejecidas en RTFO demuestra una mayor

resistencia al ahuellamiento para concentraciones del 10% de NFU. En la tabla 93 y 96 se

observa que todas las medias se agrupan con letras distintas y por tanto cada concentración

es significativamente diferente.

71

5.9. Cálculo de intervalos de confianza al 95% para las propiedades reológicas y

mecanismos de falla.

Mediante el paquete estadístico STATGRAPHICS se obtuvo los intervalos de confianza para

las réplicas de los variables respuesta ángulo de fase, módulo complejo y factores de

ahuellamiento y fatiga.

Tabla 100 Intervalos de confianza para variable ángulo de fase, muestras originales

Concentración Temperatura Casos Media Error

Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

52 3 75,30 0,23 74,85 75,75

58 3 78,20 0,23 77,75 78,65

64 3 81,10 0,23 80,65 81,55

70 3 83,63 0,23 83,18 84,09

2

52 3 73,07 0,23 72,61 73,52

58 3 76,60 0,23 76,15 77,05

64 3 79,83 0,23 79,38 80,29

70 3 82,43 0,23 81,98 82,89

4

52 3 70,70 0,23 70,25 71,15

58 3 74,53 0,23 74,08 74,99

64 3 78,00 0,23 77,55 78,45

70 3 80,97 0,23 80,51 81,42

6

52 3 67,70 0,23 67,25 68,15

58 3 71,83 0,23 71,38 72,29

64 3 75,70 0,23 75,25 76,15

70 3 79,03 0,23 78,58 79,49

8

52 3 65,37 0,23 64,91 65,82

58 3 69,73 0,23 69,28 70,19

64 3 73,93 0,23 73,48 74,39

70 3 77,57 0,23 77,11 78,02

10

52 3 61,2 0,23 60,75 61,65

58 3 65,73 0,23 65,28 66,19

64 3 70,47 0,23 70,01 70,92

52 3 61,2 0,23 60,75 61,65

72

Tabla 101 Intervalos de confianza para variable módulo complejo, muestras originales


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

52 3 6,60 0,13 6,33 6,86

58 3 2,80 0,13 2,54 3,06

64 3 1,39 0,13 1,12 1,65

70 3 0,66 0,13 0,39 0,92

2

52 3 8,33 0,13 8,06 8,59

58 3 3,83 0,13 3,56 4,09

64 3 1,80 0,13 1,54 2,06

70 3 0,88 0,13 0,62 1,14

4

52 3 10,03 0,13 9,77 10,30

58 3 4,74 0,13 4,47 5,00

64 3 2,26 0,13 2,00 2,53

70 3 1,14 0,13 0,87 1,40

6

52 3 13,27 0,13 13,00 13,53

58 3 6,41 0,13 6,15 6,67

64 3 3,12 0,13 2,86 3,39

70 3 1,56 0,13 1,30 1,82

8

52 3 16,80 0,13 16,54 17,06

58 3 8,36 0,13 8,09 8,62

64 3 4,14 0,13 3,88 4,40

70 3 2,08 0,13 1,82 2,34

10

52 3 20,87 0,13 20,60 21,13

58 3 10,87 0,13 10,60 11,13

64 3 5,59 0,13 5,32 5,85

70 3 2,89 0,13 2,63 3,16

Tabla 102 Intervalos de confianza para factor de ahuellamiento, muestras originales


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

52 3 6,82 0,14 6,53 7,11

58 3 2,86 0,14 2,57 3,15

64 3 1,40 0,14 1,11 1,69

70 3 0,66 0,14 0,37 0,95

2

52 3 8,70 0,14 8,41 8,99

58 3 3,94 0,14 3,65 4,23

64 3 1,83 0,14 1,54 2,12

70 3 0,89 0,14 0,60 1,18

73

Tabla 102 (Continuación)


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

4

52 3 10,62 0,14 10,33 10,91

58 3 4,93 0,14 4,64 5,22

64 3 2,32 0,14 2,03 2,61

70 3 1,13 0,14 0,84 1,42

6

52 3 14,33 0,14 14,04 14,62

58 3 6,75 0,14 6,46 7,04

64 3 3,22 0,14 2,93 3,51

70 3 1,59 0,14 1,30 1,88

8

52 3 18,47 0,14 18,18 18,76

58 3 8,91 0,14 8,62 9,20

64 3 4,31 0,14 4,02 4,60

70 3 2,13 0,14 1,84 2,42

10

52 3 23,83 0,14 23,54 24,12

58 3 11,93 0,14 11,64 12,22

64 3 5,93 0,14 5,64 6,22

70 3 3,00 0,14 2,71 3,29


RTFO


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

52 3 65,90 0,33 65,25 66,55

58 3 69,13 0,33 68,48 69,79

64 3 72,87 0,33 72,21 73,52

70 3 76,80 0,33 76,15 77,45

76 3 79,70 0,33 79,05 80,35

2

52 3 61,30 0,33 60,65 61,95

58 3 64,20 0,33 63,55 64,85

64 3 67,83 0,33 67,18 68,49

70 3 72,10 0,33 71,45 72,75

76 3 75,37 0,33 74,71 76,02

4

52 3 57,57 0,33 56,91 58,22

58 3 60,30 0,33 59,65 60,95

64 3 63,87 0,33 63,21 64,52

70 3 67,93 0,33 67,28 68,59

76 3 72,43 0,33 71,78 73,09

74


Tabla 104 Intervalos de confianza para variable módulo complejo, muestras envejecidas en

RTFO (Continuación)


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

52 3 22,33 0,40 21,53 23,13

58 3 10,50 0,40 9,70 11,30

64 3 4,95 0,40 4,15 5,75

70 3 2,41 0,40 1,61 3,21

76 3 1,20 0,40 0,40 2,00

2

52 3 26,53 0,40 25,73 27,33

58 3 13,27 0,40 12,47 14,07

64 3 6,71 0,40 5,91 7,51

70 3 3,43 0,40 2,63 4,23

76 3 1,78 0,40 0,98 2,58

4

52 3 31,80 0,40 31,00 32,60

58 3 16,90 0,40 16,10 17,70

64 3 8,97 0,40 8,17 9,77

70 3 4,79 0,40 3,99 5,59

76 3 2,59 0,40 1,79 3,39


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

6

52 3 55,03 0,33 54,38 55,69

58 3 56,97 0,33 56,31 57,62

64 3 59,87 0,33 59,21 60,52

70 3 63,40 0,33 62,75 64,05

76 3 67,53 0,33 66,88 68,19

8

52 3 52,10 0,33 51,45 52,75

58 3 53,50 0,33 52,85 54,15

64 3 55,83 0,33 55,18 56,49

70 3 58,97 0,33 58,31 59,62

76 3 62,60 0,33 61,95 63,25

10

52 3 49,67 0,33 49,01 50,32

58 3 51,73 0,33 51,08 52,39

64 3 55,03 0,33 54,38 55,69

70 3 59,33 0,33 58,68 59,99

76 3 64,00 0,33 63,35 64,65

75



Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

6

52 3 34,27 0,40 33,47 35,07

58 3 18,90 0,40 18,10 19,70

64 3 10,43 0,40 9,63 11,23

70 3 5,85 0,40 5,05 6,65

76 3 3,28 0,40 2,48 4,08

8

52 3 38,67 0,40 37,87 39,47

58 3 22,20 0,40 21,40 23,00

64 3 12,83 0,40 12,03 13,63

70 3 7,50 0,40 6,70 8,30

76 3 4,40 0,40 3,60 5,20

10

52 3 47,37 0,40 46,57 48,17

58 3 28,00 0,40 27,20 28,80

64 3 16,40 0,40 15,60 17,20

70 3 9,57 0,40 8,77 10,37

76 3 5,54 0,40 4,74 6,34

Tabla 104 Intervalos de confianza para factor de ahuellamiento, muestras envejecidas en

RTFO


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

52 3 24,47 0,50 23,47 25,47

58 3 11,23 0,50 10,23 12,23

64 3 5,18 0,50 4,18 6,18

70 3 2,47 0,50 1,47 3,47

76 3 1,22 0,50 0,22 2,22

2

52 3 30,20 0,50 29,20 31,20

58 3 14,73 0,50 13,73 15,73

64 3 7,24 0,50 6,24 8,24

70 3 3,61 0,50 2,61 4,61

76 3 1,85 0,50 0,85 2,85

4

52 3 37,70 0,50 36,70 38,70

58 3 19,47 0,50 18,47 20,47

64 3 10,01 0,50 9,01 11,01

70 3 5,18 0,50 4,18 6,18

76 3 2,74 0,50 1,74 3,74

76



Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

6

52 3 41,80 0,50 40,80 42,80

58 3 22,53 0,50 21,53 23,53

64 3 12,07 0,50 11,07 13,07

70 3 6,55 0,50 5,55 7,55

76 3 3,56 0,50 2,56 4,56

8

52 3 49,00 0,50 48,00 50,00

58 3 27,60 0,50 26,60 28,60

64 3 15,50 0,50 14,50 16,50

70 3 8,76 0,50 7,76 9,76

76 3 4,96 0,50 3,96 5,96

10

52 3 62,07 0,50 61,07 63,07

58 3 35,67 0,50 34,67 36,67

64 3 20,00 0,50 19,00 21,00

70 3 11,10 0,50 10,10 12,10

76 3 6,16 0,50 5,16 7,16


PAV


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

16 3 34,80 0,36 34,08 35,52

19 3 36,13 0,36 35,42 36,85

22 3 37,90 0,36 37,18 38,62

25 3 39,43 0,36 38,72 40,15

28 3 41,03 0,36 40,32 41,75

2

16 3 34,97 0,36 34,25 35,68

19 3 36,73 0,36 36,02 37,45

22 3 38,27 0,36 37,55 38,98

25 3 39,80 0,36 39,08 40,52

28 3 41,40 0,36 40,68 42,12

4

16 3 34,73 0,36 34,02 35,45

19 3 36,13 0,36 35,42 36,85

22 3 37,57 0,36 36,85 38,28

25 3 38,97 0,36 38,25 39,68

28 3 40,50 0,36 39,78 41,22

77



Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

6

16 3 34,40 0,36 33,68 35,12

19 3 35,60 0,36 34,88 36,32

22 3 37,23 0,36 36,52 37,95

25 3 38,63 0,36 37,92 39,35

28 3 40,07 0,36 39,35 40,78

8

16 3 35,30 0,36 34,58 36,02

19 3 36,50 0,36 35,78 37,22

22 3 37,30 0,36 36,58 38,02

25 3 38,60 0,36 37,88 39,32

28 3 39,87 0,36 39,15 40,58

10

16 3 34,03 0,36 33,32 34,75

19 3 35,23 0,36 34,52 35,95

22 3 36,33 0,36 35,62 37,05

25 3 37,60 0,36 36,88 38,32

28 3 38,90 0,36 38,18 39,62


PAV


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

16 3 7743,33 37,22 7668,88 7817,79

19 3 5386,67 37,22 5312,21 5461,12

22 3 3626,67 37,22 3552,21 3701,12

25 3 2303,33 37,22 2228,88 2377,79

28 3 1703,33 37,22 1628,88 1777,79

2

16 3 7473,33 37,22 7398,88 7547,79

19 3 5196,67 37,22 5122,21 5271,12

22 3 3586,67 37,22 3512,21 3661,12

25 3 2440,00 37,22 2365,54 2514,46

28 3 1646,67 37,22 1572,21 1721,12

4

16 3 6766,67 37,22 6692,21 6841,12

19 3 4706,67 37,22 4632,21 4781,12

22 3 3223,33 37,22 3148,88 3297,79

25 3 2200,00 37,22 2125,54 2274,46

28 3 1473,33 37,22 1398,88 1547,79

78



Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

6

16 3 6873,33 37,22 6798,88 6947,79

19 3 4836,67 37,22 4762,21 4911,12

22 3 3363,33 37,22 3288,88 3437,79

25 3 2310,00 37,22 2235,54 2384,46

28 3 1566,67 37,22 1492,21 1641,12

8

16 3 6030,00 37,22 5955,54 6104,46

19 3 4216,67 37,22 4142,21 4291,12

22 3 2920,00 37,22 2845,54 2994,46

25 3 2000,00 37,22 1925,54 2074,46

28 3 1356,67 37,22 1282,21 1431,12

10

16 3 6193,33 37,22 6118,88 6267,79

19 3 4343,33 37,22 4268,88 4417,79

22 3 3053,33 37,22 2978,88 3127,79

25 3 2113,33 37,22 2038,88 2187,79

28 3 1443,33 37,22 1368,88 1517,79

Tabla 108 Intervalos de confianza para factor fatiga, muestras envejecidas en PAV


Estándar Límite

Inferior Límite

Superior

0

16 3 4418,33 26,11 4366,12 4470,55

19 3 3173,63 26,11 3121,42 3225,85

22 3 2225,90 26,11 2173,68 2278,12

25 3 1462,27 26,11 1410,05 1514,48

28 3 1120,03 26,11 1067,82 1172,25

2

16 3 4283,33 26,11 4231,12 4335,55

19 3 3108,67 26,11 3056,45 3160,88

22 3 2220,00 26,11 2167,78 2272,22

25 3 1564,00 26,11 1511,78 1616,22

28 3 1087,67 26,11 1035,45 1139,88

4

16 3 3854,60 26,11 3802,38 3906,82

19 3 2777,33 26,11 2725,12 2829,55

22 3 1966,00 26,11 1913,78 2018,22

25 3 1385,00 26,11 1332,78 1437,22

28 3 955,67 26,11 903,45 1007,88

79


5.10. Curva ángulo de fase, factor de ahuellamiento y factor de fatiga en función de

la temperatura

Las siguientes figuras 10, 11 y 12 muestran las curvas maestras para el asfalto sin

envejecimiento, estas gráficas se basan en los resultados reológicos promedio de las Tablas

71,72 y 73.

6

16 3 3893,33 26,11 3841,12 3945,55

19 3 2833,33 26,11 2781,12 2885,55

22 3 2036,67 26,11 1984,45 2088,88

25 3 1443,33 26,11 1391,12 1495,55

28 3 1006,67 26,11 954,45 1058,88

8

16 3 3484,67 26,11 3432,45 3536,88

19 3 2508,00 26,11 2455,78 2560,22

22 3 1767,33 26,11 1715,12 1819,55

25 3 1248,67 26,11 1196,45 1300,88

28 3 868,67 26,11 816,45 920,89

10

16 3 3466,33 26,11 3414,12 3518,55

19 3 2505,67 26,11 2453,45 2557,88

22 3 1809,33 26,11 1757,12 1861,55

25 3 1287,67 26,11 1235,45 1339,88

28 3 907,33 26,11 855,12 959,55

80

La Figura 10 indican como el aumento en el porcentaje de NFU provoca una disminución en

el ángulo de fase y por ende un comportamiento con tendencia a la elasticidad. Un ángulo de

fase cercano a cero tiene una mayor capacidad de recuperación, es decir previene de mejor

forma problemas de ahuellamiento.

Por otro lado, las curvas maestras de la Figura 11 muestran la resistencia del betún a la

deformación, existiendo una relación directamente proporcional debido a que a mayor

concentración de NFU en la mezcla, mayor es su modulo complejo.

Figura 10 Ángulo de fase vs Temperatura, asfalto original

81

Figura 12 Factor de ahuellamiento 𝐺∗/𝑠𝑒𝑛 (𝑥) 𝑣𝑠 𝑇, asfalto original

Figura 11 Módulo complejo vs Temperatura, asfalto original

82

Los siguientes diagramas exponen los resultados reológicos promedio de asfalto envejecido

en RTFO de las tablas 74,75 y 76. Nótese como para las curvas maestras de módulo complejo

de la Figura 14 los valores de G* son mucho más altos que los presentados en la Figura 11

debido al cambio en las características fisicoquímicas del asfalto provocadas por el desgaste

y pérdida de compuestos volátiles.

Figura 13 Ángulo de fase vs T, envejecido RTFO

Figura 14 Módulo complejo vs T, envejecido RTFO

83

Figura 15 Factor de ahuellamiento 𝐺∗/𝑠𝑒𝑛 (𝑥) 𝑣𝑠 𝑇, asfalto

envejecido RTFO

A continuación se muestran los diagramas de las muestras envejecidas en horno PAV

(Tablas 78,79 y 80).

Figura 16 Ángulo de fase vs T, envejecido PAV

84

Figura 18 Factor de fatiga 𝐺∗. 𝑠𝑒𝑛 (𝑥) 𝑣𝑠 𝑇, asfalto envejecido PAV

Figura 17 Módulo complejo vs T, envejecido PAV

85

5.11. Resultados de ensayos de clasificación según norma INEN 3030

Tabla 109 Resultados de ensayos de clasificación para las 6 concentraciones

Los datos de clasificación según el grado de desempeño mostrados en la Tabla 101 se evidencian como reportes reológicos en el

Anexo K.

ENSAYOS DE CLASIFICACIÓN Unidades Min Máx

CONCENTRACIÓN DE MODIFICADOR

0%

NFU

2%

NFU

4%

NFU

6%

NFU

8%

NFU

10%

NFU

Temperatura Máxima de Diseño de Pavimento ℃ - 82 64 64 70 70 76 76

Aglutinante Original Temperatura de Punto de Inflamación ℃ 230 - 290 295 292 299 298 299

Viscosidad rotacional a 135 ℃ Pa.s - 3 0,383 0,513 0,647 0,874 1,133 1,569

Cizalla Dinámica G∗/sen (δ), Plato de 25- mm

y 1- mm de Espacio, Temp. De Prueba a 10-

rad/s

kPa 1.10 - 1,4 1,8 1,1 1,6 1,1 1,6

Horno de película delgada rotacional (Método de Prueba ASTM D-2872) Pérdida de masa % - 1 0,0842 0,1070 0,1088 0,0450 -0,0209 -0,0115

Cizalla Dinámica G∗/sen (δ),

Plato de 25- mm y 1- mm de Espacio, Temp. De

Prueba a 10-rad/s

kPa 2.20 - 5,2 7,2 5,2 6,6 5,0 6,1

Residuo de Recipiente para Envejecimiento a Presión

Temperatura intermedia de Diseño en

Envejecimiento PAV, ℃

4 40 16 16 19 19 25 25

G∗sen (δ),Plato de 8- mm y 2- mm de Espacio,

Temp. de Prueba a 10-rad/s kPa

- 5000 4566 4217 2880 2833 1333 1333

Grado de desempeño PG XX(IT) - - - PG 64(16) PG 64(16) PG 70(19) PG 70(19) PG 76(25) PG 76(25)

86

5.12. Resultados de análisis termogravimétrico

El análisis termogravimétrico para mezclas del 6% y 10% para el rango de temperaturas

entre 25 y 390 ℃ se muestra en la Figura 19. Los valores obtenidos del análisis TGA se

muestran en el Anexo J.

Figura 19 Resultados termogravimétricos

87

6. DISCUSIÓN

▪ Los resultados de la viscosidad Brookfield (Tabla 69) determinan que, a concentraciones

elevadas de modificador, los valores reportados de viscosidad para mezclas al 10% de

polvo de caucho, no superan los máximos especificados por la norma ASTM D-4402 y

por tanto es posible la incorporación de mayores cantidades de pólimero. Este posible

aumento debe manejarse con cuidado para no superar el parámetro de 3 Pa.s , debido a

que según otros autores (Dong 2011) es posible el incremento de la viscosidad hasta un

factor de 100, creando desventajas energéticas debido al aumento en la temperatura de

fabricación en planta.

▪ El cambio de masa durante el proceso de envejecimiento en ensayos realizados al residuo

RTFO (Tabla 70) da valores positivos y negativos sin importar la concentración del

modificador NFU, un valor negativo demuestra la pérdida de masa durante el proceso

de envejecimiento, es decir la pérdida constante de compuestos volátiles. Un valor

positivo, sinónimo de aumento de peso, ocurre cuando la absorción de oxígeno es mayor

que la pérdida de volátiles, existiendo por consiguiente la ruptura de dobles enlaces C=C

en las moléculas de asfaltenos. Estos resultados dependen del historial térmico de cada

mezcla (lo que tiene una relación directa con la cantidad de volátiles), y adicionalmente

de factores climáticos in-situ. Indistintamente del fenómeno que ocurra, para cumplir

con la especificación el porcentaje de cambio de masa no supera el 1%.

▪ La distribución de tamaños de partícula para la elaboración de las mezclas de asfalto

modificado fueron las retenidas en el tamiz No 100 (<150 𝜇m), conforme a lo que dice

la norma ASTM D–7175, para la determinación de las propiedades reológicas el tamaño

de partícula del modificador debe ser menor a 250 𝜇m. Las partículas con dimensiones

88

mayores de 250 μm se aproximan a las dimensiones del gap (1000 μm) y causarían

interferencias en las mediciones de las propiedades reológicas. Con el fin de caracterizar

con precisión el asfalto modificado con polvo de neumáticos, es aceptable que el espesor

de la muestra de ensayo sea al menos cuatro veces el tamaño máximo de partícula.

▪ Tamaños de partícula menores a los del tamiz No 100 (<150 𝜇m), tienen un bajo

porcentaje de retención, menor al 10%, para el aprovechamiento de estos tamaños de

partícula se requeriría invertir en procesos como la criogenia, lo que aumentaría costos

para la aplicación de esta tecnología a gran escala.

▪ El uso de moldes de goma para la colocación de las muestras en el reómetro de corte

dinámico puede ocasionar endurecimiento debido al calentamiento y enfriamiento

sucesivos. Por tanto, la formación de las muestras para las pruebas reológicas se lo

realizó por traslado directo en el plato de medición según la norma ASTM D-7175,

reduciendo los efectos de la temperatura en la medición de los valores de módulo de

corte y ángulo de fase.

▪ En el análisis termogravimétrico (TGA) se observa un aumento de masa para las

muestras de asfalto convencional y el modificado con polvo de caucho a temperaturas

entre 25 y 270 ℃. Esta fluctuación de valores no significativa, es atribuible a la

sensibilidad de la balanza termogravimétrica y no a la naturaleza química del asfalto.

89

7. CONCLUSIONES

• Los resultados del ANOVA en muestras originales y envejecidas, indican que el efecto

de la temperatura y la concentración de polvo de neumáticos afectan significativamente

en las propiedades reológicas del asfalto, contribuyendo así a la mejora de las

características del asfalto en cuanto a su rigidez y su resistencia al envejecimiento.

• Los asfaltos modificados con 8 y 10 % NFU son los más resistentes al ahuellamiento y

agrietamiento por fatiga. De acuerdo a la Norma INEN 3030 su clasificación es PG

75(25). El efecto del polvo de caucho contribuye a mejorar las propiedades físicas y

reológicas del asfalto, obteniendo asi un asfalto de alto rendimiento.

• La prueba Tukey para el análisis de las propiedades reológicas ángulo de fase y módulo

complejo en asfaltos originales y envejecidos en RTFO, muestra una mayor diferencia

en el ángulo de fase y módulo complejo a concentraciones del 10% NFU y por tanto,

mezclas al 10% NFU tienden a ser mas elásticas y a la vez resistir mayores cargas.

• La prueba Tukey en muestras envejecidas en RTFO + PAV ha identificado 4 grupos

homogéneos, es decir que no presentan diferencias estadísticamente significativas,

independientemente de su grado de desempeño, concentraciones del 8 y 10% de polvo

de caucho tienden a tener un factor de fatiga similar, comportándose de una misma

manera ante problemas como agrietamiento por fatiga.

• En las figuras 10, 13 y 16 en muestras originales y envejecidas se evidencia que el

aumento de la concentración de NFU provoca una disminución del ángulo de fase, es

decir, el comportamiento del asfalto modificado tiende a la elasticidad, con una mayor

capacidad de recuperación al ser sometido a altas cargas.

90

• En las figuras 11 y 14 en muestras originales y envejecidas en RTFO se evidencia que

el aumento de la concentración de NFU provoca un aumento del módulo complejo, es

decir, la incorporación del polvo de neumáticos fuera de uso contribuye al asfalto a ser

más rígido y resistente a la oxidación a altas temperaturas de servicio.

• En las figura 17 en muestras envejecidas en RTFO + PAV se evidencia que el aumento

de la concentración de NFU provoca una disminución del módulo complejo, es decir, la

incorporación del polvo de neumáticos fuera de uso contribuye al asfalto a ser menos

rígido y así tener un comportamiento más elástico a bajas e intermedias temperaturas de

servicio.

• Las gráficas ángulo de fase vs temperatura (Figuras 10,13 y 16) demuestran como a

mayor concentración de NFU el ligante tiene un comportamiento mucho más elástico

debido a que los valores son más cercanos a cero grados y por otra parte el módulo

complejo (Figuras 11,14 y 17) tiende a ser más resistente a la deformación.

• En el análisis termogravimétrico, la pérdida de masa para las muestras de asfalto

convencional y modificado, en el rango de temperaturas entre 275 ℃ a 395 ℃, es de

10%, este porcentaje indica que la pérdida de compuestos volátiles no tiene influencia

con la cantidad de NFU incorporado al asfalto convencional.

91

8. RECOMENDACIONES

▪ Siendo el rango máximo de viscosidad rotacional de 3 Pa.s a 135 ℃ para la clasificación

del asfalto por su grado de desempeño, el porcentaje máximo aportado para esta

experimentación puede ser mejorado a concentraciones de hasta el 25% constituyéndose

de esta forma betunes modificados de alta viscosidad.

▪ Las mezclas de asfalto modificado con polvo NFU pueden ser mejoradas al incorporar

pequeñas cantidades de azufre, ya que podrían ayudar a una mayor interacción asfalto-

caucho, se recomienda realizar un estudio que permita conocer la influencia de este

aditivo en las propiedades reológicas estudiadas en esta investigación.

▪ Diseño y construcción de un prototipo utilizado para la incorporación de polvo de caucho

reciclado al asfalto convencional.

▪ La incorporación de otro tipo de materiales reciclables, así como la elaboración de

mezclas mixtas (2 tipos diferentes de polímeros afines), permitirían realizar

comparaciones entre grados de desempeño obtenidos y de esta manera se contribuiría

con una gama de productos que pueden ser incorporados como normativa nacional

ambiental, dependiendo de la zona geográfica a la cual se requiera la pavimentación.

▪ Para completar con la clasificación según el grado de desempeño del asfalto original y

modificado mediante ensayos SUPERPAVE es necesario el estudio a temperaturas bajas

de servicio mediante el reómetro de viga de flexión BBR, adicionalmente de ensayos

complementarios como el de fluencia creep y el ensayo de tracción directa.

92

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95

ANEXOS

96

Anexo A Reporte fotográfico de los equipos utilizados

Figura A1. Serie de Tamices Tyler

Figura A2. Muestra NFU tamizada

Figura A3. Equipo Camsizer para la distribución de tamaños

97

Anexo A. (Continuación)

Figura A4. Horno de envejecimiento película delgada rotacional (RTFO)

Figura A5. Frascos para colocación de muestra (RTFO)

Figura A6. Horno de envejecimiento RTFO (parte interna)

98


Figura A7. Desecadores para el cambio de masa en residuo RTFO

Figura A8. Viscosidad rotacional Brookfield

99


a) b)

Figura A9. Muestras a) sin NFU, b) con polvo NFU

Figura A10. Horno desgasificador

Figura A11. Horno de envejecimiento en cámara de presión PAV

100


Figura A12. Reómetro de corte dinámico (DSR) Figura A13. Punto de inflamación en

copa abierta Cleveland

Figura A14. Análisis termogravimétrico (TGA)

10

1

Anexo B Clasificación del asfalto según su grado de desempeño INEN 3030

Fuente: INEN 3030, Productos derivados de Petróleo. Ligante asfáltico de acuerdo al grado de desempeño, Requisitos, Recuperado de:

http://apps.normalizacion.gob.ec/descarga/index.php/buscar

REQUISITO GRADO DE DESEMPEÑO

PG-46 PG-52 PG-58 PG-64 PG-70 PG-76 PG-82 -34 -40 -46 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -46 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28-34 -10 -16 -22 -28-34

Temperatura Máxima de

Diseño de Pavimento,

Promedio 7-días ℃

<46 <52 <58 <64 <70 <76 <82

Temperatura Mínima de

Diseño de Pavimento ℃ -34 -40 -46 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -46 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28-34 -10 -16 -22 -28-34

Aglutinante Original Temperatura de Punto de

Inflamación, Mínima ℃ 230

Viscosidad máxima, 3

Pa.s, Temperatura de

Prueba, máxima: ℃

135

Cizalla Dinámica 𝐺∗/𝑠𝑒𝑛 (𝛿), min 1.10 kPa

Plato de 25- mm y 1-

mm de Espacio, Temp.

De Prueba a 10-rad/s ℃

46 52 58 64 70 76 82

Horno de película delgada rotacional (Método de Prueba D-2872) Pérdida de masa,

máxima 1.0

Cizalla Dinámica 𝐺∗/𝑠𝑒𝑛 (𝛿), min 2.20 kPa

Plato de 25- mm y 1-

mm de Espacio, Temp.

De Prueba a 10-rad/s ℃

46 52 58 64 70 76 82

10

2

Anexo B Clasificación del asfalto según su grado de desempeño INEN 3030 (Continuación)

Residuo de Recipiente para Envejecimiento a Presión (AASHTO PP1)

REQUISITO PG-46 PG-52 PG-58 PG-64 PG-70 PG-76 PG-82

Temperatura de

Envejecimiento PAV ℃ 90 90 100 100 100(110) 100(110) 100(110)

𝐺∗𝑠𝑒𝑛 (𝛿), max 5000 kPa

Plato de 8- mm y 2- mm de

Espacio, Temp. de Prueba a

10-rad/s ℃

10, 7, 4 25, 22, 19, 16, 13, 10, 7 25, 22, 19, 16, 13 31, 28, 25, 22, 19, 16 34, 31, 28, 25, 22, 19 37, 34, 31, 28, 25 40, 37, 34, 31, 28

Resistencia a la Fluencia:

S, máx. 300 MPa, valor m,

min. 0.3000, Temp. Prueba

en 60 s ℃

-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24

Tensión Directa: Falla de

Deformación, min. 1.0%

Temp. De Prueba a 1.0

m/minuto ℃

-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24

Fuente: INEN 3030, Productos derivados de Petróleo. Ligante asfáltico de acuerdo al grado de desempeño, Requisitos, Recuperado de:

http://apps.normalizacion.gob.ec/descarga/index.php/buscar

10

3

Anexo C Ensayo de Clasificación Ligante asfáltico

Suponer que el ligante es un PG 64-22, PG 58-28 ó

PG 52-28

G*/sen δ 1.00 kPa a 64 C



La muestra sin envejecer es demadiado blanda para cumplir

PG 64, PG 58 ó PG 52

La muetra puede ser PG 64, PG 58 y

PG 52

La muetra puede ser PG 58 y PG 52

La muetra puede ser PG 52

Envejecer en RTFO




La muestra sin envejecer es demadiado blanda para cumplir

PG 64, PG 58 ó PG 52

La muetra es PG 64, PG 58 y PG 52

La muetra es PG 58 y PG 52

La muetra esPG 52

Envejecer en PAV

Medir G*/sen δ a 64, 58 y 52 C

Medir G*/sen δ sobre el residuo RTFO

a 64, 58 y 52 C

104

Anexo D Reporte de análisis de distribución de tamaños en Camsizer

105

Anexo D Reporte de análisis de distribución de tamaños en Camsizer (Continuación)

106

Anexo E Contenido de Fibras en caucho reciclado de neumático

107

Anexo F Distribución de tamaños de partículas en caucho reciclado de neumático

108

Anexo G Humedad en caucho reciclado de neumático

109

Anexo H Partículas ferrosas en caucho reciclado de neumático

110

Anexo J Ficha Técnica Polvo de caucho reciclado de NFU (Continuación)

Anexo I Ficha Técnica Polvo de caucho reciclado de NFU (Empresa

Rubberaction)

111

Anexo J Ficha Técnica Polvo de caucho reciclado de NFU (Continuación)

112

Anexo J Reporte de análisis Termogravimétrico

Tabla K1 Cambio de masa para asfalto convencional-Datos termogravimétricos

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

25,00 17,332 100,00

28,83 17,369 100,21

36,50 17,370 100,22

40,33 17,385 100,30

44,17 17,376 100,25

51,83 17,394 100,36

55,67 17,385 100,31

63,33 17,391 100,34

67,17 17,389 100,33

71,00 17,389 100,33

74,83 17,398 100,38

82,50 17,398 100,38

86,33 17,408 100,44

90,17 17,403 100,41

94,00 17,400 100,39

109,33 17,427 100,55

117,00 17,411 100,45

120,83 17,409 100,44

124,67 17,412 100,46

128,50 17,429 100,56

136,17 17,430 100,56

140,00 17,432 100,58

143,83 17,428 100,55

147,67 17,441 100,63

155,33 17,432 100,58

159,17 17,442 100,64

163,00 17,433 100,58

170,67 17,445 100,65

186,00 17,452 100,69

197,50 17,457 100,72

201,33 17,441 100,63

205,17 17,432 100,58

212,83 17,437 100,60

216,67 17,442 100,64

220,50 17,445 100,65

224,33 17,430 100,56

228,17 17,436 100,60

235,83 17,417 100,49

239,67 17,426 100,54

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

247,33 17,408 100,44

251,17 17,399 100,38

255,00 17,369 100,21

258,83 17,370 100,22

262,67 17,348 100,09

266,50 17,349 100,10

270,33 17,337 100,03

274,17 17,313 99,89

278,00 17,320 99,93

281,83 17,300 99,81

289,50 17,273 99,66

293,33 17,244 99,49

297,17 17,234 99,44

301,00 17,205 99,27

304,83 17,175 99,09

308,67 17,160 99,01

312,50 17,121 98,78

316,33 17,103 98,68

320,17 17,065 98,46

324,00 17,025 98,23

327,83 16,999 98,08

331,67 16,946 97,77

335,50 16,905 97,54

339,33 16,853 97,23

343,17 16,797 96,91

347,00 16,750 96,64

350,83 16,678 96,23

354,67 16,624 95,91

358,50 16,546 95,46

362,33 16,469 95,02

366,17 16,389 94,56

370,00 16,285 93,96

373,83 16,198 93,45

377,67 16,080 92,78

381,50 15,962 92,09

385,33 15,831 91,34

389,17 15,670 90,41

393,00 15,514 89,51

396,83 15,325 88,42

113

Tabla K2 Cambio de masa para asfalto con 2% NFU-Datos termogravimétricos

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

25,00 14,632 100,000

28,83 14,639 100,048

36,50 14,641 100,062

40,33 14,685 100,359

44,17 14,676 100,298

51,83 14,688 100,383

55,67 14,685 100,362

63,33 14,691 100,403

67,17 14,688 100,383

71,00 14,685 100,362

74,83 14,685 100,362

82,50 14,698 100,449

86,33 14,698 100,451

90,17 14,703 100,488

94,00 14,701 100,472

109,33 14,717 100,581

117,00 14,711 100,539

120,83 14,700 100,465

124,67 14,699 100,458

128,50 14,679 100,321

136,17 14,682 100,342

140,00 14,690 100,396

143,83 14,704 100,492

147,67 14,712 100,547

155,33 14,714 100,560

159,17 14,711 100,540

163,00 14,708 100,519

170,67 14,713 100,554

186,00 14,715 100,567

197,50 14,718 100,588

201,33 14,722 100,615

205,17 14,725 100,636

212,83 14,728 100,656

216,67 14,724 100,629

220,50 14,719 100,595

224,33 14,716 100,574

228,17 14,716 100,574

235,83 14,714 100,560

239,67 14,711 100,540

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

247,33 14,708 100,519

251,17 14,701 100,472

255,00 14,682 100,342

258,83 14,671 100,267

262,67 14,660 100,191

266,50 14,650 100,123

270,33 14,643 100,075

274,17 14,645 100,089

278,00 14,631 99,993

281,83 14,628 99,973

289,50 14,630 99,986

293,33 14,619 99,911

297,17 14,613 99,870

301,00 14,571 99,583

304,83 14,551 99,446

308,67 14,501 99,105

312,50 14,487 99,009

316,33 14,443 98,708

320,17 14,418 98,537

324,00 14,392 98,360

327,83 14,356 98,114

331,67 14,330 97,936

335,50 14,300 97,731

339,33 14,265 97,492

343,17 14,220 97,184

347,00 14,192 96,993

350,83 14,124 96,528

354,67 14,062 96,104

358,50 14,010 95,749

362,33 13,963 95,428

366,17 13,865 94,758

370,00 13,770 94,109

373,83 13,691 93,569

377,67 13,579 92,803

381,50 13,502 92,277

385,33 13,423 91,737

389,17 13,319 91,027

393,00 13,226 90,391

396,83 13,098 89,516

114


Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

25,00 15,258 100,00

28,83 15,258 100,00

36,50 15,269 100,07

40,33 15,281 100,15

44,17 15,294 100,24

51,83 15,308 100,33

55,67 15,315 100,37

63,33 15,322 100,42

67,17 15,320 100,41

71,00 15,298 100,26

74,83 15,317 100,39

82,50 15,318 100,39

86,33 15,318 100,39

90,17 15,323 100,43

94,00 15,328 100,46

109,33 15,338 100,52

117,00 15,323 100,43

120,83 15,329 100,47

124,67 15,335 100,50

128,50 15,341 100,54

136,17 15,333 100,49

140,00 15,328 100,46

143,83 15,320 100,41

147,67 15,314 100,37

155,33 15,319 100,40

159,17 15,325 100,44

163,00 15,330 100,47

170,67 15,344 100,56

186,00 15,341 100,54

197,50 15,338 100,52

201,33 15,341 100,54

205,17 15,338 100,52

212,83 15,322 100,42

216,67 15,319 100,40

220,50 15,336 100,51

224,33 15,335 100,50

228,17 15,340 100,54

235,83 15,344 100,56

239,67 15,341 100,54

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

247,33 15,329 100,47

251,17 15,318 100,39

255,00 15,306 100,31

258,83 15,295 100,24

262,67 15,283 100,16

266,50 15,280 100,14

270,33 15,272 100,09

274,17 15,263 100,03

278,00 15,256 99,99

281,83 15,243 99,90

289,50 15,236 99,86

293,33 15,225 99,78

297,17 15,212 99,70

301,00 15,207 99,67

304,83 15,194 99,58

308,67 15,186 99,53

312,50 15,172 99,44

316,33 15,144 99,25

320,17 15,108 99,02

324,00 15,082 98,85

327,83 15,052 98,65

331,67 15,018 98,43

335,50 14,982 98,19

339,33 14,931 97,86

343,17 14,905 97,69

347,00 14,883 97,54

350,83 14,854 97,35

354,67 14,792 96,95

358,50 14,737 96,59

362,33 14,658 96,07

366,17 14,564 95,45

370,00 14,486 94,94

373,83 14,401 94,38

377,67 14,316 93,83

381,50 14,251 93,40

385,33 14,137 92,65

389,17 14,009 91,81

393,00 13,957 91,47

396,83 13,815 90,54

115


Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

25,00 21,392 100,00

28,83 21,420 100,13

36,50 21,424 100,15

40,33 21,422 100,14

44,17 21,412 100,09

51,83 21,427 100,17

55,67 21,439 100,22

63,33 21,442 100,24

67,17 21,446 100,25

71,00 21,441 100,23

74,83 21,454 100,29

82,50 21,453 100,29

86,33 21,464 100,34

90,17 21,464 100,34

94,00 21,474 100,38

109,33 21,464 100,34

117,00 21,474 100,38

120,83 21,464 100,34

124,67 21,482 100,42

128,50 21,477 100,40

136,17 21,491 100,46

140,00 21,482 100,42

143,83 21,483 100,42

147,67 21,507 100,54

155,33 21,503 100,52

159,17 21,498 100,49

163,00 21,492 100,47

170,67 21,500 100,51

186,00 21,504 100,52

197,50 21,491 100,46

201,33 21,501 100,51

205,17 21,493 100,47

212,83 21,499 100,50

216,67 21,486 100,44

220,50 21,509 100,55

224,33 21,475 100,39

228,17 21,480 100,41

235,83 21,441 100,23

239,67 21,443 100,24

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

247,33 21,449 100,27

251,17 21,432 100,19

255,00 21,434 100,20

258,83 21,420 100,13

262,67 21,408 100,07

266,50 21,398 100,03

270,33 21,381 99,95

274,17 21,380 99,95

278,00 21,354 99,83

281,83 21,347 99,79

289,50 21,300 99,57

293,33 21,293 99,54

297,17 21,261 99,39

301,00 21,249 99,33

304,83 21,217 99,18

308,67 21,196 99,08

312,50 21,167 98,95

316,33 21,149 98,86

320,17 21,117 98,72

324,00 21,071 98,50

327,83 21,040 98,35

331,67 20,989 98,12

335,50 20,958 97,97

339,33 20,904 97,72

343,17 20,853 97,48

347,00 20,796 97,22

350,83 20,715 96,84

354,67 20,651 96,54

358,50 20,567 96,14

362,33 20,495 95,81

366,17 20,391 95,32

370,00 20,295 94,87

373,83 20,170 94,29

377,67 20,053 93,74

381,50 19,906 93,05

385,33 19,735 92,25

389,17 19,569 91,48

393,00 19,372 90,56

396,83 19,182 89,67

116


Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

25,000 15,586 100,00

29,833 15,590 100,03

39,500 15,599 100,08

44,333 15,612 100,17

49,167 15,609 100,15

58,833 15,603 100,11

63,667 15,620 100,22

73,333 15,627 100,26

78,167 15,627 100,26

83,000 15,631 100,29

87,833 15,635 100,31

97,500 15,633 100,30

102,333 15,637 100,33

107,167 15,640 100,35

112,000 15,643 100,37

131,333 15,647 100,39

141,000 15,651 100,42

145,330 15,658 100,46

150,667 15,654 100,44

155,500 15,656 100,45

165,167 15,663 100,49

170,000 15,666 100,51

174,833 15,674 100,56

179,667 15,672 100,55

189,333 15,670 100,54

194,167 15,671 100,55

199,000 15,669 100,53

208,667 15,665 100,51

228,000 15,658 100,46

242,500 15,647 100,39

247,333 15,631 100,29

252,167 15,624 100,24

261,833 15,601 100,10

266,667 15,591 100,03

271,500 15,583 99,98

276,333 15,580 99,96

281,167 15,562 99,85

290,833 15,541 99,71

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

295,667 15,529 99,63

305,333 15,503 99,47

310,167 15,442 99,08

315,000 15,423 98,95

319,833 15,388 98,73

324,667 15,345 98,45

329,500 15,321 98,30

334,333 15,287 98,08

339,167 15,246 97,82

344,000 15,176 97,37

348,833 15,114 96,97

358,500 15,023 96,39

363,333 14,951 95,93

368,167 14,842 95,23

373,000 14,698 94,30

377,833 14,642 93,94

382,667 14,519 93,15

387,500 14,369 92,19

392,333 14,254 91,45

397,167 14,114 90,56

117


Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

25,000 21,439 100

29,833 21,447 100,036

39,500 21,458 100,088

44,333 21,473 100,158

49,167 21,466 100,126

58,833 21,477 100,178

63,667 21,489 100,233

73,333 21,497 100,271

78,167 21,495 100,259

83,000 21,506 100,311

87,833 21,504 100,303

97,500 21,508 100,320

102,333 21,518 100,366

107,167 21,521 100,381

112,000 21,523 100,393

131,333 21,528 100,416

141,000 21,536 100,452

145,330 21,527 100,412

150,667 21,546 100,499

155,500 21,544 100,490

165,167 21,551 100,524

170,000 21,546 100,499

174,833 21,557 100,550

179,667 21,547 100,501

189,333 21,547 100,506

194,167 21,553 100,531

199,000 21,553 100,529

208,667 21,539 100,466

228,000 21,522 100,387

242,500 21,494 100,256

247,333 21,488 100,227

252,167 21,484 100,210

261,833 21,463 100,112

266,667 21,438 99,996

271,500 21,436 99,985

276,333 21,406 99,847

281,167 21,401 99,825

290,833 21,361 99,636

Temperatura,

©

Masa, mg % cambio

masa

295,667 21,335 99,515

305,333 21,285 99,282

310,167 21,245 99,097

315,000 21,220 98,980

319,833 21,170 98,747

324,667 21,135 98,581

329,500 21,084 98,346

334,333 21,032 98,103

339,167 20,981 97,863

344,000 20,903 97,498

348,833 20,833 97,174

358,500 20,659 96,361

363,333 20,541 95,811

368,167 20,439 95,336

373,000 20,297 94,672

377,833 20,146 93,968

382,667 19,976 93,178

387,500 19,777 92,248

392,333 19,572 91,292

397,167 19,318 90,105

11

8

Anexo K Reporte de análisis reológico

Figura L.1. Reporte reológico, Asfalto original con 2%NFU T= 64 ℃

Figura L.2. Reporte reológico, Asfalto original con 2%NFU envejecido en RTFO

T= 64 ℃

11

9

Figura L.3. Reporte reológico, Asfalto original con 2%NFU envejecido en PAV T= 16 ℃

12

0


Figura L.5. Reporte reológico, Asfalto con 4% NFU Envejecido EN

RTFO T= 64 ℃

12

1

Figura L.6. Reporte reológico, Asfalto con 4% NFU Envejecido en PAV T= 19 ℃

12

2


Figura L.8. Reporte reológico, Asfalto original con 6%NFU envejecido en

RTFO T= 70 ℃

12

4

Figura L9. Reporte reológico, Asfalto con 6%NFU envejecido en PAV T= 19 ℃

12

4


Figura L.11. Reporte reológico, Asfalto con 8% NFU envejecido en

RTFO T= 76 ℃

12

5

Figura L.12. Reporte reológico, Asfalto con 8% NFU envejecido en PAV T= 25 ℃

12

6

Figura L.13. Reporte reológico, Asfalto original con 10%NFU T= 76 ℃ Figura L14. Reporte reológico, Asfalto con 10% NFU envejecido en RTFO

T= 76 ℃

12

7

Figura L.15. Reporte reológico, Asfalto con 10% NFU envejecido en PAV T= 25 ℃

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