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Su principal ventaja frente a las bases de gravacemento es la ausencia de agrietamiento debido a la retracción o como las mezclas convencionales en gran espesor la ventaja es una mayor capacidad de absorción
Tipo: Diapositivas
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Quiero dedicar este trabajo a mis padres, Griselda, Amadeo y Santiago. Por su amor, su dedicación y apoyo en toda mi formación profesional y personal. A mis hermanos, por el amor incondicional que me brindan. Al resto de mis familiares por su mensajes de aliento y apoyo moral.
iii
DEDICATORIA ................................................................................................................ i
AGRADECIMIENTO ...................................................................................................... ii
ÍNDICE GENERAL ........................................................................................................ iii
ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................................... v
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................... ix
RESUMEN .................................................................................................................... xiii
ABSTRACT................................................................................................................... xiv
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... xv
CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................. 1
1.1. Descripción del problema .......................................................................................... 1
1.2. Formulación del problema de la investigación .......................................................... 2
1.3. Importancia y justificación de la investigación ......................................................... 3
1.4. Limitaciones del estudio ............................................................................................ 4
1.5. Objetivos de la Investigación ..................................................................................... 5
1.5.1. Objetivo General ..................................................................................................... 5
1.5.2. Objetivos Específicos .............................................................................................. 5
1.6. Hipótesis .................................................................................................................... 6
1.6.1. Hipótesis General .................................................................................................... 6
1.6.2. Hipótesis Específico ................................................................................................ 6
1.7. Variables .................................................................................................................... 7
1.7.1. Variables independientes ......................................................................................... 7
1.7.2. Variables Dependientes ........................................................................................... 7
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO de la investigación ................................................. 9
2.1. Marco Histórico ......................................................................................................... 9
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Tabla N° 1 : Generación de MBR y utilización en la fabricación de mezclas recicladas de diferentes países de Europa.…………………………………………..….…………Pag.9.
Tabla N° 2 : Porcentajes de MBR permitidos en cada estado de los Estados Unidos. ………………………………………………………………………………..….. Pag.10.
Tabla N° 3: Especificación del cemento asfáltico clasificado por penetración…..Pag.28.
Tabla N° 4 : Especificación del cemento asfáltico clasificado por PG según tabla 1 de AASHTO M320……………..…………………………………………………….Pag.29.
Tabla N° 5 : Especificación del cemento asfáltico clasificado por PG según tabla 1 de AASHTO M320……………..…………………………………………………….Pag.29. Tabla N° 6 : Pautas de selección del Ligante para mezclas con RAP.….………….Pag.41.
Tabla N° 7 : Blending Chart con temperatura alta………………….……….…….Pag.42.
Tabla N° 8 : Factores que intervienen en el desempeño de mezclas asfálticas en cuanto a deformación permanente…………….….……………………………..…….…….Pag.48.
Tabla N° 9 : Conteo de la muestra……….…………………………………….….Pag.55.
Tabla N° 10 : Control de Agregados de agregados gruesos y finos (1 de 2)….…..Pag.62.
Tabla N° 11 : Control de Agregados de agregados gruesos y finos (2 de 2)….…..Pag.63. Tabla N° 12 : Análisis granulométrico del agregado del pavimento asfáltico reciclado RAP ...……………………………....…….…………………………………….....Pag.96.
Tabla N° 13 : Pesos específicos y absorción de los agregados gruesos y finos..….Pag.98. Tabla N° 14 : Extracción del Ligante Asfáltico Reciclado – Lavado Asfáltico por Centrifuga ………………………………………………………………………... Pag.99.
Tabla N° 15 : Propiedades Físicas y Reológicas del Ligante Recurado…...……..Pag.100. Tabla N° 16 : Evaluación de la Temperatura Intermedia Crítica del Ligante Recuperado
Tabla N° 17 : Evaluación de la Temperatura Intermedia Crítica del Ligante Recuperado
Tabla N° 19 : Evaluación del ligante combinado para mezclas con RAP – Temperatura alta crítica (PG)...…..…………....…….……………………………………...….Pag.103.
vi
Tabla N° 20 : Evaluación del ligante combinado para mezclas con RAP – Temperatura media crítica (PG) ……………....…….……………………………………...….Pag.104. Tabla N° 21 : Evaluación del ligante combinado para mezclas con RAP – Temperatura baja crítica (PG) ………………....…….……………………………………...….Pag.104.
Tabla N° 22 : Variación de los resultados de las propiedades físicas del ligante del RAP con rejuvenecedores………………....…….………………………….………….Pag.105.
Tabla N° 23 : Caracterización de los agregados gruesos – Grava chancada……..Pag.107.
Tabla N° 24 : Caracterización de los agregados gruesos – Grava confitillo……..Pag.108.
Tabla N° 25 : Exigencias para la caracterización de agregados gruesos…….…..Pag.109. Tabla N° 26 : Caracterización de los agregados finos – Arena natural…………..Pag.110.
Tabla N° 27 : Caracterización de los agregados finos – Arena chancada………..Pag.111.
Tabla N° 28 : Caracterización de los agregados finos – Cal hidratada…….……..Pag.112. Tabla N° 29 : Exigencia para la caracterización de agregados finos – Arena Natural …………………………………………………………………...……...Pag.113.
Tabla N° 30 : Exigencias para la caracterización de agregados finos – Arena Chancada ….………………………………………………………………………………..Pag.113.
Tabla N° 31 : Resultados de ensayo del asfalto modificado BETUTEC IB PG 70- ………………….………………………………………………………………..Pag.114.
Tabla N° 32 : Carta de viscosidad del asfalto modificado BETUTEC IB PG 70- ….………………………………………………………………………………..Pag.115.
Tabla N° 33 : Resultados del grado de desempeño del asfalto modificado BETUTEC IB PG 70-28 ….……………………………………………………………………..Pag.115. Tabla N° 34 : Husos granulométricos para mezclas asfálticos en caliente..……..Pag.116.
Tabla N° 35 : Combinación de agregados gruesos y finos – Mezclas asfáltica en caliente patrón……..……………………………….……………………………………..Pag.117. Tabla N° 36 : Hoja de resumen del diseño de mezcla asfáltica patrón – Método Marshall..…………………………………………………………….…………..Pag.118.
Tabla N° 37 : Exigencias en el diseño de mezcla asfáltica patrón – Método Marshall….………………………………………………..……………………..Pag.119. Tabla N° 38 : Combinación de agregados gruesos y finos – Mezcla asfáltica con 20% RAP……………………………………………………...…………..…………..Pag.121.
viii
Tabla N° 55 : Hoja de resumen de ensayo Lottman – Mezclas Asfáltica con 30% RAP..…………….…………………...…………………….………..……....…..Pag.138. Tabla N° 56: Hoja de resumen de ensayo Lottman – Mezclas Asfáltica con 40% RAP..…………….…………………...…………………….………..……....…..Pag.139.
Tabla N° 57: Variación de los resultados de la resistencia a la humedad inducida de las mezclas asfálticas..…………………...…………………….………..….…....…..Pag.140.
Tabla N° 58: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 20°C – Mezcla asfálticas patrón………….....…………………...…………………….………..……....…..Pag.141.
Tabla N° 59: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 25°C – Mezcla asfálticas patrón………….....…………………...…………………….………..……....…..Pag.141.
Tabla N° 60: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 20°C – Mezcla asfálticas con 20% de RAP..….....…………………...…………………….…..……....…..Pag.141. Tabla N° 61: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 25°C – Mezcla asfálticas con 20% de RAP..….....…………………...…………………….…..……....…..Pag.141.
Tabla N° 62: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 20°C – Mezcla asfálticas con 30% de RAP..….....…………………...……………….………..……....…..Pag.142.
Tabla N° 63: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 25°C – Mezcla asfálticas con 30% de RAP..….....…………………...…………………….…..……....…..Pag.142.
Tabla N° 64: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 20°C – Mezcla asfálticas con 40% de RAP..….....…………………...…………………….………......…..Pag.142.
Tabla N° 65: Resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 25°C – Mezcla asfálticas con 40% de RAP..….....…………………...…………………….…..……....…..Pag.142. Tabla N° 66: Variación de los resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 20°C – Mezcla asfáltica en caliente ………..………...…………….………..……....…..Pag.143.
Tabla N° 67: Variación de los resultados del ensayo de Módulo Resiliente a 25°C – Mezcla asfáltica en caliente ………..………...…………….………..……....…..Pag.143.
ix
FIGURA N°1 : Tipo de Polímeros. ……………………………………..……..… Pag.31.
FIGURA N°2 : Mecanismo de deformación permanente en los firmes………..… Pag.50. FIGURA N°3 : Ensayo de compresión diametral. ………………………………. Pag.50.
FIGURA N°4 : Función de carga y deformación vs tiempo…….…………….…. Pag.51.
FIGURA N°5 : Proceso de investigación tipo cualitativo...……..………………. Pag.53.
FIGURA N°6 : Pavimento Asfáltico Reciclado (RAP)……………...…...……… Pag.66. FIGURA N°7 : Agregados del RAP después del lavado asfaltico……….……… Pag.66.
FIGURA N°8 : Extracción por el método centrifuga……………………………. Pag.67.
FIGURA N°9 : Equipo Centrifuga - ABSON.………………..….………………. Pag.68. FIGURA N°10 : Equipo de Destilación - ABSON.........….……….…………….. Pag.68.
FIGURA N°11 : Preparación de muestra – ENSAYO DE PENETRACIÓN…… Pag.69.
FIGURA N°12 : Lectura de penetración – ENSAYO DE PENETRACIÓN….… Pag.69.
FIGURA N°13 : Preparación y lectura del viscosímetro – ENSAYO DE VISCOSIDAD BROOKFIELD ……………………………...……………………..……………. Pag.69.
FIGURA N°14 :Preparación de Muestra – ENSAYO DE PUNTO DE ABLANDAMIENTO ………………………………………………………...….. Pag.70. FIGURA N°15 : Montaje del aparato con dos anillos - ENSAYO DE PUNTO DE ABLANDAMIENTO...…………………………...………….….………………. Pag.70.
FIGURA N°16 : Preparación de Muestra – ENSAYO DE DUCTILIDAD……… Pag.71. FIGURA N°17 : Proceso de Elongación – ENSAYO DE DUCTILIDAD……… Pag.71.
FIGURA N°18 : Pastillas de envejecimiento a largo plazo – ENSAYO DE REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO ……..…………………………………………………. Pag.72.
FIGURA N°19 : Acondicionamiento de muestra – ENSAYO DE REÓMETRO DE CORTE DINÁMICO ……………………………………….…………...………. Pag.72.
FIGURA N°20 : Rack de envejecimiento – ENSAYO DE ENVEJECIMIENTO A LARGO PLAZO PAV.......…………………………....……….……...…………. Pag.76. FIGURA N°21 : Extracción de muestras del horno PAV – ENSAYO DE ENVEJECIMIENTO A LARGO PLAZO.......………..…………………………. Pag.76.
FIGURA N°22 : Acopio de Agregados – MUESTREO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.......………..………………………...………………………. Pag.77.
xi
FIGURA N°39 : Especímenes de prueba en fase de congelamiento y baño maría- ENSAYO LOTTMAN......……..……………….……………………..…………. Pag.93. FIGURA N°40 :Rotura de Probetas y Determinación del TSR - ENSAYO LOTTMAN......……..……………….……………..………………….…………. Pag.93.
FIGURA N°41 :Visualización de espécimen ensayado - ENSAYO LOTTMAN......……..……………….……………….……………….……….…. Pag.93.
FIGURA N°42 :Especímenes Compactados - ENSAYO MÓDULO RESILIENTE......…………………….……………….…………..…..…………. Pag.95.
FIGURA N°43 : Calibración de los LVDTS – MAQUINA UNIVERSAL UTM – ENSAYO DE MÓDULO RESILIENTE......…………………..……..…………. Pag.95.
FIGURA N°44 : Selección del Ligante virgen por temperatura intermedia crítica – Blending Chart......…………………………………..…………..…..…………. Pag.103. FIGURA N°45 : Evaluación del Ligante combinado para mezclas con RAP – Temperatura alta crítica (PG)………………………..………..……..…………. Pag.103.
FIGURA N°46 : Evaluación del Ligante combinado para mezclas con RAP – Temperatura media crítica (PG)……………………..………..……..…………. Pag.104.
FIGURA N°47 : Evaluación del Ligante combinado para mezclas con RAP – Temperatura baja crítica (PG)……………………..…………..……..…………. Pag.104.
FIGURA N°48 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica patrón – Espécimen (1 – 2)……………………..……………………….……..……………….....…. Pag.129.
FIGURA N°49 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica patrón – Espécimen (A -B)……………………..……………………….……..…………..……...…. Pag.129. FIGURA N°50 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica con 20% RAP – Espécimen (1-2)...…………………………..………………………..……...…. Pag.130.
FIGURA N°51 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica con 20% RAP – Espécimen (A -B)…………………………..……………………..………...…. Pag.131.
FIGURA N°52 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica con 30% RAP – Espécimen (1-2)……………...……………..……………………..………...…. Pag.132.
FIGURA N°53 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica con 30% RAP – Espécimen (A-B)……..……...……………..………………………………...…. Pag.132.
FIGURA N°54 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica con 40% RAP – Espécimen (1-2)……………...……………..………………………..……...…. Pag.133.
xii
FIGURA N°55 : Perfil de Ahuellamiento de la mezcla asfáltica con 40% RAP – Espécimen (A-B)..………………...……………..…………………………...…. Pag.134. FIGURA N°56 : Interpretación de resultados de la temperatura media – Ligante Asfáltico recuperado…………...………..………..………………………….………...…. Pag.145.
FIGURA N°57 : Interpretación de resultados de penetración – Ligante Asfáltico..…………...…………………..………………………….………...…. Pag.145.
FIGURA N°58 : Interpretación de resultados de viscosidad Brookfield – Ligante Asfáltico..…………...……………..…..………………………….………....…. Pag.146.
FIGURA N°59 : Interpretación de resultados de punto de ablandamiento – Ligante Asfáltico..…………...………………….………………………….………....…. Pag.146.
FIGURA N°60 : Interpretación de resultados de Estabilidad Marshall – Mezcla Asfáltica en Caliente..………...……………..……………………………….………....…. Pag.147. FIGURA N°61 : Interpretación de resultados de flujo Marshall – Mezcla Asfáltica en Caliente..………...……………..………...……….……………….………....…. Pag.148.
FIGURA N°62 : Interpretación de resultados del Ahuellamiento – Resistencia a la deformación permanente……...……………..…..…………….….………....…. Pag.149.
FIGURA N°63 : Interpretación de resultados de TSR – Resistencia al daño por humedad inducida…………………..…...………………....…………….….………....…. Pag.150.
FIGURA N°64 : Interpretación de resultados de Modulo Resiliente a 20°C…………………..…...……………..………...……….……..………....…. Pag.151.
FIGURA N°65 : Interpretación de resultados de Modulo Resiliente a 25°C…………………..…...……………..…………...…….……..………....…. Pag.151. FIGURA N°66 : Variación de los resultados de Módulo Resiliente…..…...……………..…………….…………..…………………....…. Pag.152.
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In recent years, great importance has been given to the construction of sustainable roads in the development of road projects. The recycling of asphalt pavement (RAP) has played a very important role in this process, due to the optimization of the material and the care for the environment it represents.
The present investigative work analyzed the feasibility of using reclaimed asphalt pavement (RAP) in a hot mix asphalt to be processed in a central plant and applied in a new pavement course. From the mechanical point of view, evaluating its performance and structural behavior.
The study included laboratory tests to determine the physical and rheological properties of the recovered asphalt binder, the use of mixing tables values in order to choose the virgin binder appropriate with the Performance Grade (PG) and an evaluation of the PG from the combination of recovered asphalt and virgin asphalt (including rejuvenating agents) for asphalt mixes with 30% and 40% of RAP. In addition, four mix asphalt designs were done with the MARSHALL method. These designs include the mix asphalt initial design (0% RAP and SBS PG 70-28 polymer modified asphalt) and recycled asphalt mixes that include 20%, 30% and 40% of RAP. Regarding the results performance grade of the four asphalt mixes, laboratory tests were carried out to determine the resistance to induced moisture LOTTMAN (ASTM D 4887) and the resistance to permanent deformation using the Hamburg Wheel Tracking Device Test (AASHTO T 324), as well as tests to evaluate the structural behavior of the mix asphalt with the analysis of the resilient modulus value (AASHTO TP 31).
Finally, one can conclude from the results that RAP-containing asphalt mixtures did indeed show a higher Marshall Stability value and a lower flow with the increase (proportionally) of recycled asphalt pavement. The same positive results were obtained with the values of the resistance to permanent deformation, given that a better rutting performance was evident in mixtures with a higher percentage of RAP. Regarding the evaluation of the resistance to induced humidity and the resilient modulus (MR), it was possible to obtain higher values in relation to the percentage of RAP included, obtaining a slight variation (decrease) in the TSR and MR values when doses asphalt rejuvenating agents were used.
Key Words: RAP, rheology, rejuvenating agents, performance, asphalt binder, recovered binder, flexo-traction, polymers.
xv
El Pavimento Asfáltico Reciclado (RAP), como componente de una mezcla asfáltica en caliente, se ha convertido hoy en día en una de las soluciones más usadas para la construcción y rehabilitación de carreteras en el campo de la ingeniería civil, en países como Estados Unidos y Europa.
Por otro lado, esta práctica ha sido poco desarrollada en el Perú. Donde las solicitaciones que se tiene por parte de las contratistas y Ministerio de Transporte y Comunicaciones (MTC) son para la aplicación y uso de pavimentos asfálticos con materiales vírgenes.
En nuestro país, existe un gran sector de vías de transporte terrestre que ya cumplieron con su vida de servicio, que requieren del mantenimiento y rehabilitación sus vías. Otro sector, que aún no tiene la calidad de servicio con la que debería contar una población que busca el desarrollo y que no dependa específicamente del centralismo. En otras palabras, existe un déficit en las redes de transporte nacional. Por otro lado, no existe una alternativa que pueda satisfacer en conjunto el sector medio ambiental, económico y técnico para las vías de transporte terrestre. De estas necesidades nace esta investigación, con la finalidad de evaluar alternativas de solución que busquen la reutilización de materiales de pavimento asfálticos reciclado y su desempeño dentro de una nueva carpeta de pavimento. Lo que conllevó a una evaluación experimental en laboratorio, con el fin de analizar la viabilidad del uso de distintos porcentajes del material reciclado en una mezcla en caliente. De lo anterior, nace la siguiente problemática ¿Cómo será el desempeño de una mezcla asfáltica en caliente con distintos porcentajes de pavimento asfaltico reciclado (RAP) haciendo uso de aditivos rejuvenecedores de asfalto respecto a una mezcla asfáltica modificada con polímeros SBS PG 70-28?. El objetivo de esta investigación, es evaluar las dosificaciones de 20, 30 y 40% de RAP dentro de una nueva mezcla asfáltica en caliente. Para lo cual, se harán uso también de rejuvenecedores de asfalto a fin de restablecer las propiedades perdidas del ligante envejecido y obtener mejor desempeño de la mezcla. De esta evaluación, se espera tener buenos resultados del desempeño de la mezcla, con la inclusión de RAP y rejuvenecedores respecto a una mezcla asfáltica patrón con asfalto modificado con polímeros SBS PG 70-28.
Para llevar a cabo este estudio, se han desarrollado cinco capítulos. Capítulo I: Planteamiento del problema, Capítulo II: Marco Teórico de la Investigación, Capítulo III: Metodología de Investigación, Capítulo IV: Resultado y Análisis de Resultados y Capítulo V: Interpretación de Resultados.
