VARIACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DEL ASFALTO … · el polvo de orujo en la modificación del asfalto...

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VARIACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DEL ASFALTO (60-70) DEBIDO A LA

INCLUSIÓN DE POLVO DE ORUJO PRODUCTO DE LA CEPA CABERNET

SAUVIGNON, PRODUCIDO POR LA INDUSTRIA ENOLÓGICA

CÉSAR ADOLFO GONZÁLEZ CASTRO

JESSY CATHERINE MULATO

JUAN DAVID TELLEZ

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS

BOGOTÁ D.C – 2015

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VARIACIÓN DEL ENVEJECIMIENTO DEL ASFALTO (60-70) DEBIDO A LA

INCLUSIÓN DE POLVO DE ORUJO PRODUCTO DE LA CEPA CABERNET

SAUVIGNON, PRODUCIDO POR LA INDUSTRIA ENOLÓGICA

.

CÉSAR ADOLFO GONZÁLEZ CASTRO

JESSY CATHERINE MULATO

JUAN DAVID TELLEZ

Trabajo de grado para obtener el título de Especialista en Ingeniería de Pavimentos

ASESOR

JUAN MIGUEL SÁNCHEZ DURÁN

INGENIERO CIVIL MIC

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE PAVIMENTOS

BOGOTÁ D.C – 2015

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Agradecimientos y dedicatoria

Dedico este trabajo a Dios, por haberme dado fuerza y valor para culminar esta nueva etapa

de mi vida.

A mi madre Olga Castro que con su amor, cariño, lucha, enseñanzas y entrega han guiado

el rumbo de mi vida y me han brindado su apoyo en todo momento.

A mis hermanos Cristian camilo y Nancy Rocío González Castro por su compañía

incondicional a quienes quiero, respeto y admiro y además me han brindado alegrías y apoyo

incondicional en todos los momentos de mi vida.

César Adolfo

A Dios por darme la perseverancia y fortaleza para lograr una meta más. A mi Familia por

su amor e incondicionalidad, son los pilares de mi vida.

Catherine

A la vida y a Dios por permitirme culminar otra etapa de mi vida, a mi hermana por

apoyarme en cada decisión que tomo y a mi hija por ser el motor y guía de mi vida.

Juan David

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 10

1 GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO .................................................................... 11

1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ............................................................................................................ 11 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................ 11

1.2.1 Problema a resolver .......................................................................................................... 11 1.2.2 Antecedentes del problema a resolver ................................................................................ 11

1.3 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................ 12 1.4 OBJETIVOS .................................................................................................................................. 12

1.4.1 Objetivo general ................................................................................................................ 12 1.4.2 Objetivos específicos ......................................................................................................... 12

2 MARCOS DE REFERENCIAL ................................................................................................... 14

2.1 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................... 14 2.2 MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 18

2.2.1 ASFALTOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS .................................................. 18 2.3 MARCO METODOLÓGICO ..................................................................................................... 20

3 ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................................... 22

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 28

BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................................................... 30

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Marco Referencial 14

Figura 2. Marco Metodológico 21

Figura 3. Comparación Pérdida masa, INV E-720, Asfalto convencional 24

Figura 4. Ensayo Penetración INV E-721 25

Figura 5. Ensayo Punto de Ablandamiento INV E-712 27

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LISTA DE TABLAS

TABLA 1. DISPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS EN LOS ENSAYOS ............................................................ 20

TABLA 2. PÉRDIDA MASA, INV E-720, ASFALTO CONVENCIONAL ................................................. 22




TABLA 6. VISCOSIDAD 60°C, INV E-716, ASFALTO CONVENCIONAL, ASFALTO MODIFICADO AL

3.0% Y 7.0% .................................................................................................................................. 26

TABLA 7. PUNTO DE ABLANDAMIENTO, INV E-712, ASFALTO CONVENCIONAL, ASFALTO

MODIFICADO AL 3.0% Y 7.0% ........................................................................................................ 27

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RESUMEN

Se contextualiza la necesidad de mejorar el envejecimiento del asfalto por oxidación ya

que es una de las principales fallas de los pavimentos flexibles, partiendo de esta necesidad

desarrollamos esta investigación ¨variación del envejecimiento del asfalto (60-70) debido a la

inclusión de polvo de orujo producto de la cepa cabernet sauvignon, producido por la industria

enológica, utilizando material orgánico producto del sobrante del procesamiento de la uva para

producir vino cabernet sauvignon puesto que dicho sobrante no es reutilizado en la industria del

vino.

Se realiza una modificación del asfalto con varias dosificaciones de orujo, posteriormente

se procede a realizar una caracterización completa de dicho asfalto para compararlo con el asfalto

sin modificar, con el fin de encontrar una dosificación optima de orujo para lograr mejorar el

envejecimiento del asfalto sin afectar las demás características.

Para tal motivo se consultó los principales viñeros colombianos productores de vino

encontrando el proceso de fabricación de vino y de esta forma la salida del orujo como sobrante

orgánico de los diferentes vinos producidos, Al ver esto se seleccionó el vino que podía

proporcionar las mejores características para la investigación, en cantidad y homogeneidad del

orujo, recolección y disposición final del mismo, siendo el elegido el cabernet sauvignon.

Para esto se modificó una mezcla densa en caliente con porcentajes de 3.0 y 7,5 % del orujo

modificador. Se realizaron ensayos para caracterizar las propiedades del cemento asfáltico tipo CA

60-70, de acuerdo a los lineamientos indicados en las especificaciones técnicas de construcción

del instituto nacional de vías INVIAS – 2007 correspondientes.

Los resultados obtenidos muestran mejoras en las propiedades mecánicas del asfalto

modificado y deja la puerta abierta para un aprovechamiento adecuado de sobrantes orgánicos no

utilizados, y mejorando calidad a bajos costos.

Palabras clave: pavimentos flexibles, envejecimiento, asfalto, oxidación, orujo, cepa

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ABSTRACT

The need to improve the aging asphalt oxidation because it is one of the main flaws of

flexible pavements, from this research developed this variation need aging asphalt (60-70) due to

the inclusion of powder is contextualized product marc Cabernet Sauvignon, produced by the wine

industry, using organic material remaining product processing to produce wine grapes cabernet

sauvignon as I said waste is not reused in the wine industry.

A modification of asphalt with various dosages of pomace is done, then it proceeds to

perform a complete characterization of the asphalt to compare it with asphalt unmodified in order

to find an optimal dosage of pomace in order to improve the aging asphalt without affecting other

features.

For this reason, the main Colombian vintners wine producers consulted finding the

winemaking process and thus the output of the residue as organic waste of different wines

produced Seeing this wine that could provide the best features are selected for research, quantity

and homogeneity of pomace collection and disposal thereof, being chosen the cabernet sauvignon.

For this dense hot mixture was modified with percentages of 3.0 and 7.5% of the modifier

pomace. Tests were performed to characterize the properties of the asphalt cement AC 60-70 type,

according to the guidelines indicated in the technical specifications for the construction of national

roads INVIAS - corresponding 2007.

The results show improvements in the mechanical properties of the modified asphalt and

leaves the door open for proper use of organic leftover unused, and improving quality at low costs.

Keywords: flexible pavement, aging asphalt oxidation residue, strain.

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INTRODUCCIÓN

Las vías terrestres, como cualquier otra estructura utilizada en la cotidianidad de nuestras

vidas, necesitan garantizar un adecuado funcionamiento durante su lapso de vida útil, además a

nivel mundial, un 95% de los pavimentos contienen ligante asfáltico. Principalmente debido al

proceso oxidativo, el ligante asfaltico incrementa su rigidez tornándose un material frágil, por lo

tanto, propenso a agrietarse. Por otra parte, la industria vitivinícola genera anualmente alrededor

de 10 millones de toneladas de residuo (orujo). Este bioproducto es rico en antioxidantes y

actualmente representa un problema para la industria puesto que constituye un material

contaminante que carece de una reutilización masiva. En consecuencia, el objetivo de esta

investigación consistió en evaluar el potencial de reutilización de este residuo como antioxidante

para ligante asfáltico, con el propósito reducir el daño oxidativo en el material. Para esta

investigación, se utilizó un tipo de orujo, proveniente de cepa cabernet sauvignon, el estudio

incluye la descripción completa del proceso de obtención del residuo, almacenamiento y proceso

de obtención del preparado antioxidante. Para evaluar los efectos de la adición del antioxidante al

ligante asfáltico, las muestras fueron sometidas a tratamientos de envejecimiento estandarizado,

dado que estos tratamientos corresponden a métodos de laboratorio de envejecimiento acelerado,

se incluyó además un proceso de envejecimiento en película delgada, esto permitió observar los

efectos de la adición del preparado antioxidante en un periodo de tiempo superior en condiciones

de envejecimiento en tiempo real. los resultados indican que el uso de polvo deshidratado de orujo

como preparado antioxidante evidencia beneficios respecto de la reducción del daño oxidativo en

el asfalto estudiado, pues presenta beneficios en todas las pruebas realizadas, tanto para

tratamientos de envejecimiento de laboratorio, como tratamientos de envejecimiento en película

delgada.

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1 GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO

1.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

Materiales

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Cómo reducir el envejecimiento del asfalto con polvo de orujo?

1.2.1 Problema a resolver

Encontrar el porcentaje óptimo de polvo de orujo para disminuir el envejecimiento del

asfalto por oxidación y mejorar sus propiedades reológicas.

1.2.2 Antecedentes del problema a resolver

La adición de orujo de uva al ligante asfáltico permitirá:

- Disminuir la tasa de oxidación.

- Reducir la rigidización por envejecimiento.

- Mantener el comportamiento y las propiedades reológicas del ligante asfáltico para su

uso en pavimentos.

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1.3 JUSTIFICACIÓN

En la Ingeniería Civil es muy importante realizar las obras con un material el cual nos de

la seguridad de su eficiencia. Hoy en día podemos encontrar diferente tipo de asfaltos modificados;

pero las cuales tienen costos elevados.

En países del mundo se utilizan diferentes cepas para la fabricación del vino, por ende se

está produciendo una gran cantidad de desecho producto de este proceso, por esta razón se utilizara

el polvo de orujo en la modificación del asfalto para verificar sus propiedades y de esta forma

reducir costos, presentando una mejora considerable en las diferentes propiedades del asfalto, y

buscaremos obtener la proporción optima de este agente modificados para no llegar a utilizar

cantidades no deseables que puedan afectar el correcto funcionamiento del asfalto.

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo general

Investigar el comportamiento de ligantes asfálticos modificados con antioxidante de orujo,

sujetos a tratamientos de envejecimiento estandarizados y no acelerados, logrando demostrar que

el polvo de orujo deshidratado, reduce el daño oxidativo del ligante asfáltico.

1.4.2 Objetivos específicos

Caracterizar la capacidad antioxidante del preparado antioxidante de orujo.

Evaluar químicamente la reducción del daño oxidativo.

Investigar el efecto de la modificación en las propiedades físicas del ligante asfáltico a

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baja y alta temperatura.

Investigar el efecto de la modificación en las propiedades reológicas del ligante

asfáltico.

Investigar los cambios en los efectos sobre ligantes asfálticos modificados respecto de

la aplicación de preparados antioxidantes de diferentes orujos.

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2 MARCOS DE REFERENCIAL

En el siguiente diagrama se presenta el plan de trabajo realizado para la investigación.

Figura 1. Marco Referencial

2.1 MARCO CONCEPTUAL

La investigación relaciona una terminología técnica que hace parte de los procesos que se

llevan a cabo en el fenómeno de envejecimiento de los ligantes y las mezclas asfálticas. En los

siguientes párrafos, se citarán algunas de las descripciones más importantes a tener en cuenta.

Asfalto: El asfalto es un material bituminoso de color negro, constituido principalmente

por asfáltenos, resinas y aceites, elementos que proporcionan características de consistencia,

aglutinación y ductilidad; es sólido o semisólido y tiene propiedades cementantes a temperaturas

ambientales normales. Los asfaltos pueden tener dos orígenes; los derivados de petróleos y los

Mar

co R

efer

enci

al

Marco Conceptual

Marco Teórico

Marco Metodológico

Marco Geográfico

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naturales. Los asfaltos derivados del petróleo son los que se obtienen por medio de un proceso de

destilación industrial del crudo. La mayoría de los petróleos crudos contienen algo de asfalto y a

veces casi su totalidad, sin embargo, existen algunos petróleos crudos, que no contienen asfalto.

En base a la proporción de asfalto que poseen, los petróleos se clasifican en: petróleos crudos de

base asfáltica, petróleos crudos de base parafínica y petróleos crudos de base mixta (contienen

parafina y asfalto). El asfalto procedente de ciertos crudos ricos en parafina, no es apto para fines

viales por cuanto se precipita a temperaturas bajas, formando una segunda fase discontinua, lo que

da como resultado, propiedades indeseables como la pérdida de ductilidad. Con los crudos

asfálticos esto no sucede, dada su composición.

Asfalto modificado: Producto de la incorporación de un polímero u otro modificador en el

asfalto para mejorar sus propiedades físicas y geológicas como la disminución de la susceptibilidad

a la temperatura y a la humedad.

Cepa: La cepa es, por definición, el tronco de la vid del cual brotan los sarmientos, las

hojas y los frutos. Por extensión, el término “cepa” se emplea para referirse a las variedades

viníferas, aunque comúnmente se usen también los términos “vid” y “uva”. La forma de las hojas

y de las uvas, le dan a cada cepa sus características. Los vinos se suelen elaborar mezclando

distintas cepas, lo que se llama ensamblaje.

Cabernet Sauvignon: Cepa de origen francés, zona bordelesa. Esta variedad de uva está

difundida por todo el mundo. Es de color intenso por sus taninos densos y aristocráticos. Aromas

florales (violoeta, rosa), frutales (arándanos, casis, frambuesas, moras) y vegetales (pimiento

verde, café sin tostar). Con la crianza los aromas son más complejos (humo, cedro, incienso, regaliz

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e incluso un excitante perfume de trufa) Maridaje: carnes rojas, pimientos rellenos, guisos bien

sazonados, carnes a la parrilla.

Oxidación: La oxidación es el fenómeno en el cual el oxígeno actúa sobre los constituyentes

más reactivos del asfalto manifestándose principalmente como endurecimiento, pérdida de la

consistencia viscoelástica, fisuración y agrietamiento del asfalto. Algunos asfaltos envejecen más

rápido y se endurecen más que otros. Este hecho resulta en la necesidad de caracterizar la

resistencia de los asfaltos a la oxidación, para luego tener en cuenta esta resistencia a la hora de

seleccionar asfaltos para pavimentos y predecir su comportamiento en el largo plazo. El

envejecimiento de una mezcla asfáltica, se manifiesta por la pérdida de las propiedades

fisicoquímicas del material. Los asfaltos experimentan durante el tiempo de mezclado y servicio

un proceso de oxidación debido a factores como temperatura, presión y tiempo (Parada,

Lepesqueur & Caicedo, 2005). Por otro lado, Puello y Nikolaevna (1995), relacionan que el asfalto

está compuesto por una mezcla compleja de hidrocarburos, la temperatura hace que la composición

química cambie gradualmente, haciendo que a la vez cambien las propiedades físicas que torna el

asfalto de una consistencia semisólida a fluida. Esto, unido a las reacciones de oxidación de los

componentes del asfalto cuando interaccionan con el oxígeno de la atmósfera, constituyen el

fenómeno conocido como envejecimiento oxidativo de los asfaltos, el cual determina los cambios

fisicoquímicos que a su vez son la base para la caracterización de los ligantes. Youtcheff y Jones

(1994) definieron el envejecimiento oxidativo como la reacción de grupos lábiles del asfalto como

el oxígeno; sin embargo, este proceso involucra otros cambios a nivel estructural.

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Envejecimiento: El envejecimiento del cemento asfáltico es considerado como una causa del

deterioro de los pavimentos de flexibles, que se presenta como desprendimientos del agregado

pétreo y específicamente la pérdida de la capa de rodadura. El fenómeno del envejecimiento de

cemento asfáltico tiene décadas de investigación, en las cuales se han propuesto una gran variedad

de relaciones matemáticas simples basada esencialmente en resultados obtenidos en equipos de

laboratorio, y relaciones entre el tiempo de servicio de la carpeta asfáltica y el desempeño de la

misma mediante resultados de campo. La mayoría de los modelos matemáticos o análogos

propuestos son limitados, ya que corresponden a ecuaciones generadas en condiciones locales,

para sistemas específicos que no son aplicables en otras geografías o cuando algún elemento del

sistema cambia, como la calidad del cemento asfáltico. Estos antecedentes remiten a buscar las

técnicas de modelación que sean asertivas en el momento de generar los resultados.

Penetración: Es una medida de la consistencia del asfalto realizada generalmente a 25°C.

El valor de la penetración se expresa en décimas de milímetro (0.1mm).

Punto de ablandamiento: Temperatura en que el asfalto cambia de un cuerpo semisólido

a un fluido, y es importante para obtener el valor de índice de penetración y el incremento de

temperatura para realizar el ensayo es de 5°C por minuto.

Viscosidad: Es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que

estos ofrecen al movimiento de sus partículas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante.

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2.2 MARCO TEÓRICO

2.2.1 ASFALTOS Y MEZCLAS ASFÁLTICAS MODIFICADAS

El asfalto es un material que se obtiene como residuo de la refinación de yacimientos de

petróleo; debido a sus propiedades físicas y su facilidad para cambiar de estado con la temperatura;

es muy usado en la industria de la construcción y en general en la pavimentación para ser usado

en mezclas asfálticas en la cual se combinan el cemento asfáltico y algunos agregados pétreos en

proporciones exactas y previamente especificadas.1 Al agregarle aditivos, productos de desechos

industriales o de construcción, toma el nombre de asfalto modificado, procurando mejorar algunas

de sus propiedades físicas, mecánicas y dinámicas tanto en los asfaltos como en las mezclas

asfálticas.

Se ha modificado el asfalto con muchos tipos de materiales y aditivos. Los principales

materiales reciclados utilizados según ASOPAC, son: cristales, virutas de acero, trituras de goma

y plásticos, con un porcentaje de reciclabilidad respectivamente de 33, 100, 21 y 5. 2 Por lo que se

observa que con respecto a los plásticos aún hay un margen de utilización amplio.

Los polímeros son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por la

1 ASOPAC (Asociación de productores y pavimentadores asfálticos de Colombia) - Cartilla del pavimento asfáltico,

2004 p.20.

2 Y. Huang et al; Resources, Conservation and Recycling 52 (2007) 58-73.

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repetición sucesiva de grupos estructurales más sencillos denominados monómeros. Los materiales

poliméricos se hallan divididos en plastómeros y elastómeros.

Se utilizó un Ligante Asfáltico (LA) grado de penetración 60/70, provisto por

ECOPETROL, el cual es indicado para aplicaciones en climas templados y calurosos.

Proceso productivo del vino

En esta sección se describirá en forma muy general, en qué consiste el proceso productivo

del vino, el cual difiere para vinos tintos y blancos, siendo esta diferencia fundamental respecto de

las características del residuo (orujo) que deja el proceso.

El proceso productivo del vino se inicia con la cosecha de la uva, la cual se encuentra en

forma de racimos. Éstos son procesados por un equipo denominado descobajador, cuya función

consiste en separar los granos de uva de la parte leñosa del racimo, comúnmente llamada escobajo.

Posteriormente, los granos de uva pasan por rodillos que rompen suavemente el hollejo liberando

el jugo de los granos de uva, sin romper las pepas para evitar la liberación de sustancias que

aportarían sabores indeseados al jugo.

Luego de pasar por los rodillos, el total de la vendimia (jugo y hollejos de uva) es enfriado

para conservar la materia prima óptima y evitar la evaporación de sustancias aromáticas.

Recolección, Almacenamiento y Preparación del Modificador Antioxidante.

Metodología

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2.3 MARCO METODOLÓGICO

La investigación se realizó en cuatro etapas: primeramente se hizo una revisión

bibliográfica en pro de fortalecer el estado del conocimiento, en la que se levantó información

sobre asfaltos modificados con diferentes tipos agentes antioxidantes, también sobre los tipos de

vinos producidos en el país y las cepas más utilizadas por las empresas productoras de vino en

Colombia.

En la segunda etapa se realizó la elaboración de las muestras en el cual se ejecutó la

caracterización del material granular, la caracterización del cemento asfáltico, la obtención del

agente modificador y la modificación de la mezcla tipo MDC-2 con porcentajes de 3,0 y 7,5 de

polvo de orujo.

En una tercera fase, se realizó la caracterización del asfalto modificado con diferentes

porcentajes del agente modificador, dispuestos como indica la tabla 1.

Tabla 1. Disposición de las mezclas en los ensayos

ENSAYO PORCENTAJE DE ORUJO

1 3

2 7.5

En la cuarta fase se registró y analizo los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio y

se estableció los porcentajes óptimos de polvo de orujo que proporcionaron el mejor

comportamiento.

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MARCO METODOLOGICO

ETAPA 1

• Revisión bibliográfica

ETAPA 2

• Elaboración de las muestras en el cual se ejecutó la caracterización del cemento asfáltico, la obtención del agente modificador y la modificación de la mezcla tipo MDC-2 con porcentajes de 5,0 – 7,5 % de polvo de orujo.

ETAPA 3

• Caracterización del asfalto modificado con diferentes porcentajes del agente modificador, dispuestos como indica la tabla 1.

ETAPA 4

• Registró y analisis de datos obtenidos de los ensayos de laboratorio y se estableció los porcentajes óptimos de polvo de orujo que proporcionaron el mejor comportamiento.

Figura 2. Marco Metodológico

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3 ANÁLISIS DE RESULTADOS

En esta sección se presentan los resultados obtenidos en los diferentes ensayos que

permitieron caracterizar el asfalto, tales como: pérdida de masa, penetración, viscosidad a 60°C y

punto de ablandamiento. A continuación, se presenta los resultados obtenidos, a partir de un

Ensayo de Pérdida de masa al asfalto convencional, ver Tabla N.2.

Tabla 2. Pérdida masa, INV E-720, asfalto convencional

ASFALTO CONVENCIONAL

1 2 3 4 5 6 7 8

Peso recipiente + muestra inicial

(Po)g. 199.12 194.93 196.13 197.21 197.73 196.77 197.33 197.05

Peso recipiente + muestra final

(Pf)g. 199.08 194.89 196.1 197.17 197.68 196.73 197.29 196.99

Peso recipiente (Pr)g. 164.87 159.83 161.09 162.07 162.82 161.78 162.19 161.72

ENSAYO RFTO ASFALTO CONVENCIONAL

1 2 3 4 5 6 7 8

Peso inicial 34.25 35.10 35.04 35.14 34.91 34.99 35.14 35.33

Peso final 34.21 35.06 35.01 35.10 34.86 34.95 35.1 35.27

Pérdida de masa 0.04 0.04 0.03 0.04 0.05 0.04 0.04 0.06

% Pérdida de masa 0.12 0.11 0.09 0.11 0.14 0.11 0.11 0.17

Los siguientes resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Pérdida de masa al Asfalto

modificado con un 7,5% de orujo, Ver Tabla No. 3.


ASFALTO MODIFICADO 7.5% POLVO DE ORUJO

1 2 3 4 5 6 7 8


(Po)g. 199.03 194.2 196.59 196.99 197.56 196.89 197.2 196.71


(Pf)g. 199.71 193.98 196.40 196.71 197,31 196.65 196.97 196.48


ENSAYO RFTO ASFALTO MODIFICADO 7.5% POLVO DE ORUJO

1 2 3 4 5 6 7 8

de 31


Peso inicial 35.92 34.48 35.61 34.93 34.82 35.18 35.06 35.13

Peso final 35.70 34.26 35.42 34.65 24.57 34.94 34.83 34.90

Pérdida de masa 0.22 0.22 0.19 0.28 0.25 0.24 0.23 0.23

% Pérdida de masa 0.61 0.64 0.53 0.80 0.72 0.68 0.66 0.65

Los siguientes resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Pérdida de masa al Asfalto

modificado con un 3,0% de orujo, Ver Tabla No. 4.



1 2 3 4 5 6 7 8


(Po)g. 198.51 194.84 196.10 197.14 198.00 196.90 198.07 197.19


(Pf)g. 198.35 194.68 195.95 196.99 197.85 196.71 197.93 197.03


ENSAYO RFTO ASFALTO MODIFICADO 3.0% POLVO DE ORUJO

1 2 3 4 5 6 7 8

Peso inicial 34.44 35.06 34.98 35.10 35.20 35.04 35.90 35.48

Peso final 34.28 34.90 34.83 34.95 35.05 34.85 35.76 35.32

Pérdida de masa 0.16 0.16 0.15 0.15 0.15 0.19 0.14 0.16

% Pérdida de masa 0.46 0.46 0.43 0.43 0.43 0.54 0.39 0.45

Se realizó la comparación grafica de los resultados obtenidos en el ensayo de pérdida de

masa, para el asfalto convencional y el asfalto modificado con un 3.0% y 7.0% de polvo de orujo.

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Figura 3. Comparación Pérdida masa, INV E-720, Asfalto convencional

A continuación se presenta los resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Penetración de

masa al asfalto convencional, al asfalto modificado al 3% y 7.5%, ver Tabla N.5.


PENETRACIÓN ASFALTO CONVENCIONAL

Porcentaje

de adición

Temperatura

(°C)

Penetración

1 (0.1mm)

Penetración

2 (0.1mm)

Penetración

3 (0.1mm) Promedio

Porcentaje

de adición

0% 25 41 43 42 43 42 0%

PENETRACIÓN ASFALTO MODIFICADO 3.0 % POLVO DE ORUJO

Porcentaje

de adición

Temperatura

(°C)

Penetración

1 (0.1mm)

Penetración

2 (0.1mm)

Penetración

3 (0.1mm) Promedio

Porcentaje

de adición

3% 25 26 24 25 25 25 3%

PENETRACIÓN ASFALTO MODIFICADO 7.5 % POLVO DE ORUJO

Porcentaje

de adición Temperatura

(°C) Penetración

1 (0.1mm) Penetración

2 (0.1mm) Penetración

3 (0.1mm) Promedio

Porcentaje

de adición

7.5% 25 20 21 19 20 20 7.5%

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1 2 3 4 5 6 7 8

0 0 0 0 0 0 0 0

MA

SA %

PRUEBA

PERDIDA DE MASA

ENSAYO RTFO ASFALTOCONVENCIONAL

ENSAYO RTFO MODIFICADO 7,5 %POLVO ORUJO

ENSAYO RTFO MODIFICADO 3,0 %POLVO ORUJO

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Registro Fotográfico al Ensayo de Penetración, según INV E - 721

Figura 4. Ensayo Penetración INV E-721.

La penetración obtenida para el Asfalto convencional fue de 70.42 mm y para los Asfaltos

modificados con el polvo de orujo fueron: para el 3% 41.7 mm y para el 7% 33.3 mm; por

normatividad el IDU INV E-721, el porcentaje admisible para la penetración residual en relación

a la penetración original del asfalto es de 54%, por lo tanto según los resultados anteriormente

relacionados con el asfalto modificado con polvo de orujo, no cumplimos con la norma.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

PEN

ETR

AC

ION

1/1

00 m

m

% CONTENIDO DE MODIFICADO

RELACION PENETRACION vs % MODIFICADO

MODIFICADO 7,5 % POLVODE ORUJO

MODIFICADO 3,0 % POLVODE ORUJO

ASFALTO CONVENCIONAL 0,0% MODIFICADO

de 31

Se observa la variación de la penetración del asfalto modificado en relación al asfalto

convencional.

A continuación se presenta los resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Viscosidad

60°C, al asfalto convencional, al asfalto modificado al 3% y 7.5%, ver Tabla N.6.

Tabla 6. Viscosidad 60°C, INV E-716, asfalto convencional, asfalto modificado al

3.0% y 7.0%

MUESTRA

ASFALTO

CONVENCIONAL

ASFALTO

MODIFICADO 3.0%

ORUJO

ASFALTO

MODIFICADO 7.5%

ORUJO

60 70 60 70 60 70

V 60°C V 135°C V 60°C V 135°C V 60°C V 135°C

Asfalto Original 2861 4.53 3211 3.35 4365 4.37

Asfalto Residuo 5323 5.54 7023 0.19 9151 4.62

Relación V 60°C

Asfalto residuo/V

60°C Asfalto Original

1.86 2.45 3.20

Por normatividad el IDU INV E-716, el máximo valor admisible para la relación de

viscosidad residual / viscosidad original del asfalto es de cinco veces, por lo tanto este parámetro

se cumple, según los resultados obtenidos en la Tabla N.6.

A continuación se presenta los resultados obtenidos, a partir del Ensayo de Punto de

Ablandamiento, al asfalto convencional, al asfalto modificado al 3% y 7.5%, ver Tabla N.7.

de 31

Tabla 7. Punto de Ablandamiento, INV E-712, asfalto convencional, asfalto

modificado al 3.0% y 7.0%

PUNTO DE ABLANDAMIENTO

% DE ORUJO TEMPERATURA (°C)

0 47

3 47

7.5 48

Por normatividad el IDU INV E-712, el máximo valor admitido para el Punto de

Ablandamiento es de 9°C, por lo tanto este parámetro se cumple, según los resultados obtenidos

en la Tabla N.7.

Registro Fotográfico al Punto de Ablandamiento, según INV E - 712

Figura 5. Ensayo Punto de Ablandamiento INV E-712.

de 31

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El trabajo de Investigación realizado determino que la adición de polvo de orujo del 3% y

7,5% modificado no mejoro las propiedades de envejecimiento del ligante asfaltico 60-70; este

género que el asfalto aumentara su viscosidad haciéndolo más rígido después de su envejecimiento

puesto en servicio.

Se concertó con los ensayos de laboratorio obtenidos que el parámetro más riguroso del

control del envejecimiento es la penetración puesto que está condicionado a que esta debe de ser

mínimo el 54% de la penetración residual en relación a la inicial.

Dentro de los 4 parámetros generales de análisis del envejecimiento se cumple con

normatividad tanto IDU como INVIAS de 3 parámetros (pérdida de masa por calentamiento,

viscosidad y punto de ablandamiento).

Analizando la viscosidad a 135°C en relación al efecto que genera la temperatura en

tiempos de mezclado esta se presume puede disminuirse generando que el asfalto al realizar la

mezcla me envejezca menos y se comporte similar a un asfalto convencional 60-70.

Al adicionarle el 7% de polvo de orujo esta genera que la penetración obtenida después del

ensayo RTOF (163°C) sea apenas de 20 (1/100mm) la cual no está para nada cerca del valor

obtenido en un asfalto convencional 60-70.

Al tener poco peso el polvo de orujo se incrementa el volumen de aplicación de la adición

por lo que puede generar el efecto contrario a lo esperado.

de 31

Se recomienda realizar un análisis químico al polvo de Orujo obtenido del procesamiento

de la industria enológica para determinar realmente sus propiedades antioxidantes.

Se recomienda realizar un análisis químico con la modificación del ligante asfaltico con el

fin de determinar cuál es el porcentaje óptimo de adición de orujo y evidenciar que

comportamiento o cambio químico se obtiene al realizar la modificación.

Se recomienda realizar la modificación del ligante entre 0,5% y 2,5% de modificación en

intervalos de 0,5% con el fin de evaluar su comportamiento y verificar si por su bajo peso el

aumento en su volumen es el que genera la reacción favorable o desfavorable al ligante asfaltico

60-70.

de 31

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